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12 | 2017

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Umweltmarkt Projekte

Umweltmarkt Projekte Ruhr-Universität Bochum Treibhausgase aus der Kläranlage Eine neue Messmethode soll dazu beitragen, dass sauberes Wasser nicht auf Kosten des Klimas geht. Bei der Abwasserreinigung in Kläranlagen entsteht Lachgas (N 2 O), das fast 300-mal klimaschädlicher ist als CO 2 . Um Kläranlagen optimal steuern zu können, muss man die entstehende Gasmenge zunächst messen. Dazu hat Pascal Kosse, Doktorand im NRW-Fortschrittskolleg Future Water am Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft und Umwelttechnik der Ruhr-Universität Bochum, eine Methode entwickelt. N 2 O wird von Bakterien als Nebenprodukt produziert, die für ihren Stoffwechsel Sauerstoff brauchen. Sauerstoff muss man dem Klärbecken daher ausreichend zuführen. Da dies allerdings Energie in Form von Strom verbraucht, bei dessen Erzeugung ebenfalls Treibhausgase als indirekte CO 2 -Emissionen entstehen, ist die optimale Steuerung einer Kläranlage eine Rechenaufgabe. Diese lässt sich mit einer Simulation des Klärprozesses lösen, in der man sämtliche Stellschrauben drehen und die jeweils Bild: Damian Gorczany entstehenden Mengen Klimagase vergleichen kann. Um eine solche Simulation kalibrieren zu können, muss man zunächst genau wissen, wie viel Lachgas in einem Klärbecken unter den jeweiligen Betriebsbedingungen entsteht. Die bisher genutzten Messmethoden sind nicht nur sehr teuer, sie liefern auch nur Ergebnisse für das in der Umgebungsluft befindliche Treibhausgas. Ein Teil der Gase ist jedoch im Wasser gelöst. Kosse entwickelte in seiner Dissertation eine neue Methode. Sie basiert darauf, dass Salze die chemische Löslichkeit von Treibhausgasen im Wasser senken. Das im Wasser gelöste Gas muss nach der Zugabe von Salz das Wasser verlassen. Dabei kann man es auffangen und seine Menge bestimmen. Er experimentierte mit neun Salz-Kandidaten, die verschiedene Bedingungen erfüllen mussten: Sie mussten zum Beispiel ungiftig sein, durften keine chemischen Nebenreaktionen auslösen, die zur Bildung von N 2 O führen, mussten ausreichend gut löslich sein und durften die Temperatur des Wassers oder das Volumen des Gases nicht beeinflussen. Zum Sieger der Versuche konnte er schließlich Natriumbromid küren, das nahezu 100 % des gelösten Lachgases aus dem Wasser treibt. www.rub.de Becker & Brügesch Entsorgungs GmbH Emissionsfrei arbeiten im Recycling Als vor knapp einem Jahr bei der Becker & Brügesch Entsorgungs GmbH die Entscheidung fiel, einen neuen Radlader für den Einsatz in der Kunststoffverwertung und Aktenvernichtung anzuschaffen, stand auch die Frage nach der Antriebstechnologie im Raum. Die Wahl fiel auf den Elektroradlader WL20e von Wacker Neuson, der durch null Abgas- und sehr geringe Geräuschemissionen überzeugte. Ein Praxistest im laufenden Tagesbetrieb durch mehrere Mitarbeiter des Unternehmens gab den entscheidenden Impuls, denn der Radlader WL20e konnte einige Erwartungen deutlich übertreffen. Die Mitarbeiter zeigten sich überrascht von der großen Schub- und Hubleistung des Elektroradladers. Die Umgewöhnung der Fahrer auf einen E-Antrieb war gar kein Problem und das Fehlen der Motorgeräusche und Abgase wurde von allen Bedienern als äußerst positiv empfunden. Genau das zeichnet den Radlader WL20e aus: Die Leistungsparameter der kompakten, batteriebetriebenen Maschine entsprechen denen des dieselbetriebenen Radladers. Gleichzeitig profitieren die Fahrer und ihre Umgebung jedoch vom Vorteil der Emissionsfreiheit. In einigen Punkten, wie beispielsweise der Kipplast, kann der Elektroradlader das konventionelle Modell sogar übertreffen. Zwei getrennte Elektromotoren, für den Fahrantrieb und für die Arbeitshydraulik, sorgen dafür, dass der Energieverbrauch minimiert wird. Ist der Akku vollständig aufgeladen, kann mit dem Radlader ein Arbeitseinsatz von bis zu fünf Stunden erfolgen – genug Zeit für typische Anwendungen wie das Laden und Der Radladers WL20e im Einsatz. Transportieren von Gütern über kurze Strecken. Im Recyclingbetrieb bei Becker & Brügesch kommt der Radlader in teilgeschlossenen Hallen zum Einsatz, wo Lärm- und Abgasemissionen die Mitarbeiter verstärkt belasten würden. Auch hier zahlt sich der emissionsfreie Betrieb aus. www.becker-bruegesch.de Bild: Wacker 32 UmweltMagazin Dezember 2017

Projekte Umweltmarkt ZAK Investition in sauberen Kompost Die Menge an Bioabfällen hat sich in den letzten 25 Jahren nahezu verfünffacht. Das Biomasse-Kompetenzzentrum der ZAK – Zentrale Abfallwirtschaft in Kaiserslautern verwertet jährlich rund 60 000 t Bioabfälle und gewinnt daraus Strom, Fernwärme und Qualitätskompost. Das Problem: Durchschnittlich enthalten Bioabfälle rund 3,5 % Fremdstoffe wie beispielsweise Glas, Plastik oder Metalle. Zudem werden auch die Regeln für die Kompostgewinnung zusehends strenger. Um mit den gestiegenen Anforderungen Schritt zu halten, hat die ZAK jetzt rund 1,8 Mio. € in eine sensorgestützte Sortiertechnologie von Tomra Sorting aus Mülheim-Kärlich investiert. Hiermit lässt sich aus Bioabfall zum einen Biogas und damit Strom und Wärme gewinnen und aus dem was übrig bleibt noch wertvoller Kompost machen. Bei den beiden Sortiersystemen Autosort und X-Tract werden Bioabfälle auf einem Förderband durch die Sensoren des Nahinfrarot-Spektrometers sowie elektromagnetische Sensoren erkannt. Entdeckt die Sensorik abzuweisende Partikel, werden einzelne Ventile Tomra-Gesamtanlage. positionsgenau geöffnet und das Material mit Hilfe von Druckluft abgewiesen. Das sortierte Material wird in zwei Fraktionen getrennt. Ähnlich verhält es sich bei der Breitband-Röntgenstrahlung, die durch eine elektrische Röntgenquelle generiert wird. Die Strahlung durchdringt das zu sortierende Material und trifft in abgeschwächter Form auf die Röntgenkamera. Erkennt die Sensorik abzuweisende Fremdstoffe, werden auch diese entfernt. Fremdstoffe, wie etwa Metalle, die aus dem Bioabfall entfernt wurden, können vermarktet werden, Störstoffe werden in einem Müllheizkraftwerk verbrannt und die groben biogenen Fremdstoffe im eigenen Biomasse-Heizkraftwerk verwertet. www.tomra.com Bild: Tomra FH Münster Schwermetalle aus Regenwasser filtern Wenn es regnet und das Wasser über Dächer, Rinnen und Böden abfließt, landet es letztlich zusammen mit Schwermetallen – wie zum Beispiel Zink und Kupfer – in einem Gewässer. Die beiden Schwermetalle werden zum Beispiel für die Herstellung von Dachrinnen oder zur Eindeckung von Dächern verwendet. Doch in Deutschland sind die Oberflächengewässer zu stark mit Zink und Kupfer belastet: In Nordrhein- Westfalen weisen 24 % der Gewässerlänge zu hohe Zinkkonzentrationen auf, beim Kupfer sind es 8 %. Damit werden die Grenzwerte der EG-Wasserrahmenrichtlinie überschritten. Wie sich Zink und Kupfer aus dem Regenwasser herausfiltern lassen, das hat Thorsten Schmitz vom Fachbereich Energie – Gebäude – Umwelt der FH Münster in seiner Masterarbeit untersucht und dafür den mit 2 500 € dotierten Rolf-Pecher-Preis 2017 erhalten. Es gibt verschiedene Substrate, wie zum Beispiel Eisenhydroxid. Damit reagiert Blei und Zink, wodurch sich die Konzentration der Schadstoffe im Wasser reduziert. Diese Rückhaltewirkung verschiedener Substrate hat er analysiert. Zunächst ging es darum, herauszufinden, welche Substrate überhaupt geeignet sind. Das gelingt durch Schüttelversuche. Dabei brachte Schmitz Substrat und Schadstoff durch Schütteln in Kontakt zueinander und analysierte dann, wie hoch die verbleibende Konzentration der Schadstoffe ist. Ist sie gering, könnte das Substrat geeignet sein; ist sie hoch, kommt es nicht infrage. Im zweiten Schritt hat der Wissenschaftler Säulenversuche durchgeführt. Dabei werden die Substrate in eine Filtersäule eingebracht. Die Säule durchströmt Wasser von unten nach oben. Abhängig vom verwendeten Substrat, konnten die Schwermetalle herausgefiltert werden. Bei Eisenhydroxid habe das beispielsweise gut funktioniert. Ziel der Filtration von Oberflächenabflüssen ist es, Partikel, die an Schwermetalle gebunden sind, zurückzuhalten. Das gilt aber auch für Anteile dieser Schwermetalle, die gelöst vorliegen. Hier versagen, laut Prof. Dr. Helmut Grüning, dem Betreuer der Masterarbeit, konventionelle Methoden. Kritisch seien neben Zink Thorsten Schmitz (l.) erhält die Urkunde von Dr. Klaus Hans Pecher, Vorstand der Dr. Pecher AG. und Kupfer auch noch andere Schwermetalle in Oberflächenabflüssen, die letztlich in die Nahrungskette gelangen können. Quecksilber zählt zum Beispiel dazu – das hat Thorsten Schmitz aber nicht untersucht. Grundsätzlich sei die Regenwasserfiltration wirkungsvoll, aber auch noch vergleichsweise aufwendig, so der Experte für Wasserversorgung und Entwässerungstechnik. Es müssen effiziente und langfristig betriebsstabile Systeme entwickelt werden, nicht zuletzt wegen der EG-Wasserrahmenrichtlinie. Ziel sei es, einen guten Zustand für alle Gewässer zu erreichen. www.fh-muenster.de Bild: Ruhr-Universität Bochum UmweltMagazin Dezember 2017 33

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