Neue Methode für Abwasserreinigung

Was war das wesentliche Ziel des Projekts?

Abwässer aus Industrie und Kommunen enthalten oft komplexe Schadstoffgemische, die sich mit herkömmlichen Methoden nicht in einem einzigen Schritt behandeln lassen. Je nach Herkunft können organische Stoffe, Stickstoffverbindungen wie Ammoniak, Mikro- und Nanoplastik sowie andere Schadstoffe in unterschiedlichen Kombinationen und Konzentrationen auftreten. Viele etablierte Reinigungstechnologien sind auf eine Schadstoffklasse oder eine bestimmte Art von Wasser ausgelegt. Einige Verfahren verlagern die Schadstoffe lediglich in einen neuen Abfallstrom, anstatt sie abzubauen. Unser Projekt MicroNanoClean adressierte daher die Frage: Wie lässt sich eine Abwasserbehandlung durchführen, die eine breite Palette von Schadstoffen in verschiedenen Wassertypen abbaut – ohne dabei neue Schadstoffe zu erzeugen?

Wie wollen Sie diese Herausforderung lösen?

MicroClean verfolgt einen grundlegend neuen Ansatz: Anstatt die Schadstoffe nur zu trennen oder herauszufiltern, sollen sie direkt vor Ort umgewandelt werden.  Im Rahmen des Projekts wurden Materialien und Enzyme entwickelt, um Schadstoffe in ihre Grundbausteine oder andere verwertbare Stoffe zu zerlegen. Der Fokus lag deshalb auf der Entwicklung neuer Funktionsmaterialien und nicht auf einem komplett neuen Anlagenkonzept. Da keine einzelne Forschungseinrichtung oder kein einzelnes Unternehmen über das gesamte dafür benötigte Know-how verfügt, von Enzymforschung über Oberflächenchemie bis hin zur Umweltverträglichkeitsprüfung, bestand die erste Aufgabe des Projekts darin, ein passendes Forschungsteam zusammenzustellen. Jeder Projektpartner – drei Hochschulen und ein Deep-Tech-Unternehmen – bringt spezifisches Fachwissen ein.

Welche Schritte umfasste das Projekt konkret?

Im Mittelpunkt steht ein Reaktor, also ein Gerät zur Steuerung, Durchführung und Überwachung von Reaktionen verschiedener Stoffe. Dieser Reaktor basiert auf einem funktionalen Trägermaterial wie Biokohle. Das Trägermaterial wird als aktive Oberfläche genutzt, auf der die Schadstoffe direkt umgewandelt werden. Um den Ansatz von Anfang an nachhaltig zu gestalten, wird das Trägermaterial aus kommunalen organischen Abfällen statt aus extra angebauten Rohstoffen oder synthetischen Materialien hergestellt.

Das Team der TH Köln koordinierte das Projekt und übernahm die technische Leitung. Konkret haben wir das Design für den noch zu bauenden Reaktor entwickelt. Im Labor auf dem :metabolon-Gelände haben wir zudem die Materialien für die Biokohle hergestellt. Das französische Deep-Tech-Startup Plasticentropy steuerte spezielle Enzyme bei, die gezielt Schadstoffe abbauen. Das Centre national de la recherche scientifique (CNRS) und die Université de Lorraine lieferten das Know-how im Bereich Oberflächenchemie und Enzymimmobilisierung, um diese Enzyme stabil an das Trägermaterial zu binden – dadurch wird aus einem passiven Trägermaterial ein biologisch aktives Material. Forschende der Aarhus University stellten ihre Expertise im Bereich der Umweltanalytik bereit. Sie analysierten Schadstoffe und prüften die Sicherheit des gereinigten Wassers.

Welche Ergebnisse haben Sie erzielt und wie kann es damit weitergehen?

Nachdem die Basis für die Zusammenarbeit gelegt wurde und die ersten Materialien vorliegen, führen wir nun die wissenschaftliche Arbeit fort. Dabei konzentrieren wir uns insbesondere auf die Vervollständigung und Auswertung der Ergebnisse zur Enzymimmobilisierung, um die Wirksamkeit der Immobilisierung und die Effizienz der Enzymaktivität zu bewerten. Im nächsten Schritt plant das Projektkonsortium, EU-Fördergelder zu beantragen. Langfristig soll die MicroNanoClean-Kollaboration bestehen bleiben und als wissenschaftliche Basis für weitere gemeinsame Arbeiten dienen.