So können Medikamentenreste aus dem Abwasser gefiltert werden
Arzneimittelrückstände gelangen bislang weitgehend ungefiltert in Flüsse und Grundwasser – Foto: ©Werner - stock.adobe.com
In Deutschland werden jährlich circa 38.000 Tonnen an Medikamenten, darunter Hormone, Antibiotika und Virostatika, verbraucht. Deren Rückstände finden sich verstärkt im Abwasser von Ballungsräumen. Von dort gelangen sie auch ins Grund- und Oberflächenwasser.
Zwei sehr bedenkliche Trends werden damit in Zusammenhang gebracht: Die zunehmende Verbreitung von Antibiotika-Resistenzen und die Zunahme von Fruchtbarkeitsstörungen. Die Arzneimittelreste können mit konventioneller Klärwerks- und Wasseraufbereitungstechnik nur schwer entfernt werden.
So können Medikamentenreste aus dem Abwasser gefiltert werden
Ein am Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) in Dresden entwickeltes Verfahren soll nun dafür sorgen, Medikamentenreste vollständig aus dem Abwasser zu filtern. Die Rückstände werden mit Hilfe elektrochemischer Verfahren komplett abgebaut. Sie werden dabei an der Anode einer Elektrolysezelle elektrochemisch umgesetzt, so dass am Ende nur noch Kohlendioxid übrig bleibt.
Allerdings sind die bisher verwendeten Diamant-Anoden mit einem Quadratmeterpreis von circa 16 000 € dafür viel zu teuer. Um die Elektroden preiswerter zu fertigen und die Abbauraten zu steigern, verfolgt das Fraunhofer IKTS zwei Ansätze.
Abwasser wird mit Ultraschall zum Schwingen gebracht
Zum einen wurden edelmetallfreie, halbleitende Mischoxidphasen als alternatives Anodenmaterial entwickelt. Als besonders effektiv haben sich dabei Zinn-Antimonoxid-basierte Systeme erwiesen. Bei gleicher Funktionsweise und Lebensdauer kosten sie nur ein Zehntel im Vergleich zu bordotiertem Diamant.
Zum anderen bringen die Wissenschaftler des Fraunhofer IKTS das Abwasser mittels Ultraschall zum Schwingen, um den Stofftransport an der Elektrode zu intensivieren und somit noch größere Abbauraten zu erreichen. Durch den Ultraschall wird die Dicke der sogenannten Diffusionsschicht auf der Anode reduziert. Diese Schicht wirkt als eine Art Reaktionsbarriere und verlangsamt somit deren Zerstörung.
Patent für Elektroden-Sonotroden-Modul eingereicht
Die Ultraschallsensoren werden dabei direkt auf die keramische Elektrode gedruckt, so dass diese selbst wie eine Feder in Schwingung versetzt wird. Damit verbessert sich der Stofftransport zur Elektrode enorm.
Im Labormaßstab funktionierte das Elektroden-Sonotroden-Modul einwandfrei, das Institut hat darauf bereits ein Patent angemeldet. Es soll künftig auch in anderen Sektoren eingesetzt werden, wie zur Zerstörung von Nitroaromaten, Weichmachern, Herbizidrückständen oder anderen toxischen Stoffen in gewerblichen Abwässern.
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