Faulstufen von Kläranlagen, welche nach einem Aufstromprinzip arbeiten, zeichnen sich durch einen hohen Biomasse-Rückhalt, sowie eine schnelle Umsetzungsrate aus. Zu nennen sind hier die Reaktortypen UASB (Upstream Anaerobic Sludge Blanket) und EGSB (Expanded Granular Sludge Bed). Aktuell besteht jedoch das Problem, dass derartige Systeme nicht in der Lage sind, eine Entstickung (N-Elimnierung) vorzunehmen, so dass nach wie vor eine Kopplung an Belebungsschlammverfahren mit Nitrifikation und Denitrifikation einzuplanen ist. Eine Entstickung in UASB/EGSB Reaktoren ist nach aktuellem Stand der Technik nicht möglich, da der hierfür benötigte Sauerstoff eine schnelle Vergrößerung von mikrobiellem Granulat verursacht. Im geplanten ALENO-Projekt soll ein neuartiger Aufstromreaktor entwickelt werden, welcher eine anaerobe Entstickung mit hoher Reiningungseffizienz und gleichzeitiger Energiegewinnung kombiniert.

Projektträger: VDI/VDE

Der Übergang von fossilen Brennstoffen zu erneuerbaren Energiesystemen beinhaltet die Umstellung von Hochtemperatur- auf Niedrigtemperaturprozesse und den Übergang von komplexen Materialien zu ökoeffizienten Materialien wie Polymermaterialien, die in einem vollständig solaren Energiesystem unter Verwendung von CO2 und H2 synthetisiert werden können. Polymere Werkstoffe haben in den letzten Jahrzehnten bereits eine wichtige Rolle bei der Weiterentwicklung von Technologien für erneuerbare Energien gespielt, z. B. bei der Energieerzeugung durch Photovoltaikmodule mit Polymerverkapselung, der Energiespeicherung in Batterien mit Polymerseparatoren und der energieeffizienten Wasseraufbereitung mit Polymermembranen. Es wird jedoch immer noch auf "übertechnisierte Materialien" mit geringer Ökoeffizienz zurückgegriffen, wie Fluorpolymere für die Verkapselung von Photovoltaikmodulen oder Membranen, die eine weitere Kostensenkung und Marktdurchdringung behindern. Ziel ist es, einen wesentlichen Beitrag zur Verbreitung von Technologien für erneuerbare Energien und zur Verringerung der Treibhausgasemissionen zu leisten. Um dieses Ziel zu erreichen, hat das Konsortium der Projektpartner ein Forschungsprojekt konzipiert, das aus drei sich ergänzenden thematischen Arbeitspaketen besteht. Durch die gezielte Entwicklung maßgeschneiderter und ökoeffizienter Polyolefin-Materialien werden Innovationen in den Bereichen Photovoltaik, thermische Energiespeicherung und Energieeffizienz in einem hochgradig synergetischen Ansatz vorangetrieben. Zu den Hauptzielen gehören die Entwicklung von verbindenden und funktionellen Polyolefinmaterialien, Hybridlaminaten und Membranen für Doppelglas-PV-Module, die großtechnische Speicherung von Wärmeenergie in Erdwerken und die Ammoniakrückgewinnung aus Abwasser.

Projektträger: FFG

Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines innovativen Verfahrens, das auf der Kopplung von enzymatischer Spaltung und Membranfiltration zur effizienten Gewinnung von Lipiden, Polysacchariden und Proteinen aus Mikroalgen basiert, um deren Verwertung zu erleichtern.

Projektträger: DAAD

Sauberes Wasser, weniger Materialeinsatz, längere Standzeit, neue Märkte – dank individueller Membranveredelung. Ziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung einer neuartigen, multifunktionalen Membran-Beschichtung, welche den Bedarf an zusätzlichen und teils toxischen Imprägniermitteln gänzlich obsolet werden lässt. Durch Modifizierung der Membranporen mit einer dünnen Schicht sollen kollabierende Poren verhindert werden. Die zu entwickelnde multifunktionale Stabilisierungsschicht reduziert gleichzeitig die Fouling-Tendenz, bindet vorhandene Feuchte und trocknet folglich nur verzögert aus. Sie verspricht eine erhöhte Membranlebensdauer, bei vermindertem Wartungsaufwand und reduziertem Bedarf an Reinigungschemikalien. Die Einsparung von Energie- und Betriebskosten ganzer Filtrationsanlagen ist besonders für entwickelte Märkte interessant. Darüber hinaus eröffnen sich neue Einsatzfelder u.a. in heißeren Klimaten. Unter Einsatz der Elektronenstrahltechnik können diese Schichten, in einem Schritt und gänzlich ohne zusätzlichen Chemikalieneinsatz, auch im Inneren der Membran an der porösen Oberfläche kovalent gebunden werden. Damit leisten wir einen direkten Beitrag zur Umwelt- und Ressourcen-Schonung.

Projektträger: BMBF

Das Ziel des PREMIUM-Projekts ist die Entwicklung eines biokatalytischen Membranreaktors für eine effiziente Gewinnung wertvoller Biomoleküle aus Mikroalgen. PREMIUM beschäftigt sich mit der Prozessintensivierung und stützt sich auf einen multidisziplinären Ansatz: 1) Prozess- und Bioverfahrenstechnik mit der Vorbehandlung der Biomasse, der Entwicklung und Modellierung eines neuen Reaktors, der die enzymatische Reaktion mit der Membranfiltration koppelt; 2) Polymerwissenschaften mit der Entwicklung spezieller Membranen und ihrer Enzymfunktionalisierung durch Elektronenstrahlbehandlung; 3) Materialwissenschaften mit der Entwicklung angepasster Kryo-Elektronenmikroskopie-Methoden, um das notwendige Wissen über die funktionalisierten Membranen (Lokalisierung von Enzymen und Immobilisierungsausbeuten) und ihre Auswirkungen auf das Fouling zu gewinnen, um innovative Prozessentwicklungen und Modellierung zu informieren.

Projektträger: DFG

Sauberes Wasser ist ein Menschenrecht, doch durch den Klimawandel kommt es auch in Deutschland zu Trinkwasserknappheit. Trinkwassergewinnung aus Abwasser und Oberflächengewässern könnte eine Lösung sein, aber Spurenschadstoffe wie Medikamentenrückstände, Pestizide und PFAS werden nicht ausreichend entfernt und gelangen in die Umwelt und das Trinkwasser. Der geplante photokatalytische Membran-Reaktor kombiniert Photokatalyse und Membrantechnologie, um diese Schadstoffe abzubauen. Er nutzt Licht und spezielle Katalysatoren, um organische Verunreinigungen zu zersetzen, und die Membran trennt den Katalysator vom gereinigten Wasser. Im Labor zeigte sich das Verfahren vielversprechend, aber großtechnische Daten fehlen. Dieses Validierungsprojekt soll den Reaktor im Pilotmaßstab testen und mit herkömmlichen Methoden wie Ozonierung und Aktivkohle vergleichen. Mit einer Membrantestanlage werden die Technologie unter realitätsnahen Bedingungen geprüft und Energieverbrauch sowie Wirtschaftlichkeit ermittelt. Ziel ist es, die Skalierbarkeit des photokatalytischen Membran-Reaktors zu demonstrieren und seine Anwendbarkeit in der Wasserreinigung zu bewerten, um einen Beitrag zu ökologischer Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz zu leisten. 

Projektträger: SAB

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