Projekt

Im Projekt sollen schwer abbaubare Verbindungen im Abwasser mithilfe von radikalischen Reaktionen abgebaut werden. Um die Effizienz des radikalischen Schadstoff-Abbaus in der technischen Anwendung zu erhöhen, wird ein Verfahren mit einer elektrochemischen Zelle entwickelt, in der durch die Kombination der Reaktionen an der  Anode und an der Kathode zusätzliche Oxidationsreaktionen erzeugt werden. Problematisch bei industriellen und anderen Wasserkreislaufführungen ist die Anreicherung von Verunreinigungen, deren Entfernung bei manchen organischen Verbindungen, wie zum Beispiel aliphatische Verbindungen, Wirkstoffe und Röntgenkontrastmitteln, aufwändig ist. Als neuer Lösungsansatz wird im Projekt eine radikalische Abwasserreinigung mithilfe von starken Oxidationsmitteln gewählt. Dies wird mit einer elektrochemischen Zelle umgesetzt, die eine bordotierte Diamantelektrode als Anode und eine Gasdiffusionselektrode (GDE) als Kathode enthält. An der Anode entstehen OH-Radikale und an der Kathode Wasserstoffperoxid. Durch diese starken Oxidationsmittel können biologisch nicht abbaubare Verbindungen, toxische Inhaltsstoffe und endokrin wirksame Substanzen beseitigt werden. Für die Realisierung des Ansatzes wurden unter anderem folgende Forschungs- und Entwicklungsarbeiten nötig:

- Festlegung des Designs der Gasdiffusionselektrode (Katalysator, Additive, Trägermaterialien, Porenstruktur, Stabilität, Fertigung)

- Herstellung von bordotierten Diamant-Elektroden sowie Scale-Up des Herstellungsverfahrens

- Materialentwicklung und Herstellung von Hilfselektroden / biegsamen Elektroden gegen Scaling

- Skalierbares Zelldesign für den synergetischen Betrieb der neuen GDE bzw. der neuen bordotierten Diamant-Elektroden

- Vergleich verschiedener grundlegenden Zellkonzepten

- Anpassung des Zellendesigns zur Vermeidung von Scaling, Ausfällung und Abscheidung von Ca-/Mg-Verbindungen, falls Wasserhärte vorhanden ist

- Praxistest einer angepassten Elektrolysezelle anhand realitätsnaher Kriterien

- Technologiebewertung im Vergleich mit anderen Oxidationsverfahren und alternativen Elektroden

- Erprobung des neuen Verfahrens an verschiedenen Abwasserqualitäten

- Ökotoxikologische Untersuchungen und Bewertung der Technologie

- Wirtschaftliche Bewertung anhand anwendungsrelevanter Parameter.