Zukunftsfähige Technologien und Konzepte für eine energieeffiziente und ressourcenschonende Wasserwirtschaft

Kontakt

Dr. Klaus-Michael Mangold

DECHEMA Forschungsinstitut
Theodor-Heuss-Allee 25
60486 Frankfurt

Tel.: +49 69 7564-327
mangold@dechema.de

Projektbeteiligte

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Logo KEStroArbeitspakete im Verbund KEStro

AP Einsatz der Demonstratoren am Kläranlagenstandort

Ansprechpartner:

Bernhard Teiser, Abwasserverband Braunschweig, Celler Straße 22, 38176 Wendeburg

Kurzbeschreibung:

Die Testläufe mit den beiden Demonstratoren, Biobrennstoffzelle und Spurenstoff-Elektrolyse, werden in diesem Teilprojekt durchgeführt. Hierfür wird ein Kläranlagenstandort zur Verfügung gestellt und bei der Konzeption der Anlagen mitgewirkt.

Die Möglichkeit, die Kläranlage als Energiepuffer für Stromnetze nutzen zu können, eröffnet neue Wertschöpfungsmöglichkeiten. Das neue System zur Beseitigung von Spurenstoffen soll entwickelt werden, weil zu erwarten ist, dass für Spurenstoffe Grenzwerte festgelegt werden, die voraussichtlich nur mit einer zusätzlichen Reinigungsstufe eingehalten werden können.

Arbeitsschwerpunkte sind:

- Mitwirkung an der Konzeption der Anlagen und Vorbereitung des Kläranlagenstandorts

- Betreuung des Testbetriebs der Demonstratoren im Klärwerk

- Betrachtung der Wirtschaftlichkeit aus der Sicht des Kläranlagenbetreibers

AP DIACHEM®-Elektrodenentwicklung und Optimierung eines Spurenstoff-Elektrolyse-Verfahrens im Kläranlagenablauf

Ansprechpartner:

Dr. Thorsten Matthée, CONDIAS GmbH, Fraunhoferstraße 1, 25524 Itzehoe

Kurzbeschreibung:

Angepasste Bor-dotierte Diamantelektroden (DIACHEM®) werden zur Abwasserbehandlung mit Hydroxylradikalen eingesetzt. Die Herstellung der Elektroden soll für diese Anwendung im Hinblick auf den Abbau von zuvor angereicherten refraktären Spurenstoffen optimiert werden. Hierzu ist ein kontinuierlicher Optimierungsprozess mit Hilfe eines Teststandes notwendig.

In diesem Teilprojekt sollen Bor-dotierte Diamantelektroden entwickelt, im Labor und anschließend im Demonstrator getestet werden. Es wird Prozess-Know-how generiert, mit dem final ein Verfahren etablierbar ist, um refraktäre Spurenstoffe anzureichern und zeitnah über einen EAOP® mit DIACHEM® Elektroden effizient abzubauen.

Arbeitsschwerpunkte sind:

- Herstellung und Charakterisierung von speziellen Diamantelektroden

- Konzeption und Bau von Testzellen für deren Charakterisierung

- Bau der Steuerungen für die Demonstratoren

- Begleitung des Langzeitversuchs und Mitwirkung an der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung

AP Elektrochemische Untersuchungen zur Entwicklung einer Biobrennstoffzelle und einer Spurenstoff-Elektrolyse

Ansprechpartner:

Dr. Klaus-Michael Mangold, DECHEMA-Forschungsinstitut, Theodor-Heuss-Allee 25, 60486 Frankfurt am Main

Kurzbeschreibung:

Die Arbeiten konzentrieren sich auf die Entwicklung der Biobrennstoffzelle und der Spurenstoff-Elektrolyse zunächst im Labormaßstab. Anschließend sind die im Labor gewonnenen Erkenntnisse auf die beiden Demonstratoren zu übertragen und diese unter realen Bedingungen zu testen.

Alle Komponenten der beiden Systeme sollen elektrochemisch charakterisiert und optimiert werden. Die Leistungsfähigkeit der Systeme soll an Demonstratoren in einem Klärwerk gezeigt werden.

Arbeitsschwerpunkte sind:

- Konzeption und Bau von Biobrennstoffzellen und Spurenstoffelektrolyse-Zellen für Laboruntersuchungen

- Laboruntersuchungen an der Biobrennstoffzelle und der Spurenstoff-Elektrolyse und Charakterisierung der Komponenten

- Konzeption und Bau der beiden Demonstratoren

- Langzeituntersuchungen am Kläranlagenstandort und Mitwirkung an der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung

AP Biologische Prozesse und Synergien bei der Kombination von Stromgewinnung und Spurenstoffelimination

Ansprechpartner:

Dr. Andreas Tiehm, DVGW-Technologiezentrum Wasser, Karlsruher Straße 84, 76139 Karlsruhe

Kurzbeschreibung:

Gegenstand dieses Teilprojekts ist die Entwicklung der Biobrennstoffzelle sowie die Charakterisierung der Biofilme mit molekularbiologischen Methoden. Die Spurenstoff-Elektrolyse soll weiterentwickelt und die Elektrolyseprodukte auf möglicherweise kritische Nebenprodukte geprüft werden.

Das übergeordnete Ziel ist eine Leistungssteigerung bezüglich Energiegewinn und Spurenstoffelimination. Des Weiteren sollen die mikrobiologischen Prozesse in der Biobrennstoffzelle besser verstanden werden.

Arbeitsschwerpunkte sind:

- Planung und Bau der Laborzellen und Etablierung der Analytik

- Optimierung und Untersuchung der biologischen Prozesse sowie Untersuchung der Elimination von Schadstoffen in der Biobrennstoffzelle und der Elektrolysezelle

- Charakterisierung und Minimierung möglicher Nebenprodukte der Spurenstoff-Elektrolyse

- Begleitung der Langzeitversuche

AP Technische und wirtschaftliche Betrachtung der Biobrennstoffzelle und der Spurenstoff-Elektrolyse

Ansprechpartner:

Dr. Oliver Debus, WaCo Wassertechnik Consult GmbH, Grottenstraße 3, 22605 Hamburg

Kurzbeschreibung:

Die Arbeiten in diesem Teilprojekt umfassen die Konzeption der Spurenstoff-Elektrolyse und Biobrennstoffzelle von den Laborversuchen bis zum Demonstrator sowie die Bewertung der Ergebnisse. Dabei werden sowohl technische als auch wirtschaftliche Aspekte betrachtet.

Ziele sind die Etablierung der Spurenstoff-Elektrolyse und der Biobrennstoffzelle, Optimierung der relevanten Prozessparameter und Gewinnung des prozesstechnischen Know-how, um neue Verfahren in den Markt zu bringen.

Arbeitsschwerpunkte sind:

- Mitwirkung bei Konzeption und Bewertung der Laboruntersuchungen

- Konzeption der Demonstratoren

- Technische und wirtschaftliche Bewertung der Verfahren