Arzneimittel, industrielle Chemikalien und andere hormonaktive Substanzen können bereits in geringen Konzentrationen weitreichende Schädigung von Wasserkulturen bis hin zur Unfruchtbarkeit ganzer Fischkulturen zur Folge haben. Wenn aus diesen Gewässern Trinkwasser gewonnen wird, sind Schäden für den Menschen nicht auszuschließen. Da derzeitige Abwasserreinigungsanlagen diese Mikroschadstoffe nicht ausreichend abbauen, wird an verschiedenen Verfahren zur Mikroschadstoffentfernung geforscht. Hier gilt die Kombination aus adsorptiven Verfahren mit Membranseparation als besonders vielversprechend.
Membranen sind in der Technik nicht mehr wegzudenken: Sie trennen beispielsweise sauberes Wasser von Verunreinigungen und ihr Funktionsprinzip ist ähnlich einfach wie das eines Kaffeefilters. Der kleine aber feine Unterschied zwischen einem allgemein bekannten Filter und einer Membran liegt in der Porengröße. Diese liegt für eine Ultrafiltrationsmembran unterhalb von einem Zehntel Mikrometer, ist also rund 500-mal kleiner als ein menschliches Haar. Als Hauptvertreter der adsorptiven Verfahren zeichnet sich Aktivkohle wiederum durch eine sehr große innere Oberfläche aus. Bereits wenige Gramm entsprechen der Fläche eines Fußballfeldes. Durch die große Oberfläche bindet Aktivkohle die problematischen Spurenstoffe im Abwasser hervorragend.
In diesem von der Tiroler Wissenschaftsförderung geförderten Projekt soll eine neuartige Kombinationsvariante untersucht werden. Dabei wird Aktivkohle direkt in die Membranmatrix von sogenannten Phaseninversionsmembranen – eine Membranform hergestellt nach einem speziellen Verfahren – eingebettet und so ein einstufiges Verfahren von Adsorption und Membranfiltration ermöglicht. Diese „Activated Membrane“ soll zunächst unter Laborbedingungen mit ausgewählten Mikroschadstoffen getestet und optimiert werden, um in weiterer Folge die Trenneffizienz mit echten Abwasserproben zu testen. Weitere wichtige Fragestellungen sind Regenerierbarkeit der Hybrid-Membran nach der Beladung und die Foulingeigenschaften (die Länge des Zeitraums bevor die Membran "foult" und gespült werden muss).
Erste Ergebnisse sind noch ausständig, „Activated Membrane“ könnte jedoch ein aussichtsreiches Konzept zur Elimination von Mikroschadstoffen und letzten Endes zur Reduzierung der Umweltauswirkungen anthropogener Abwasserströme darstellen.
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Rasterelektronenmikroskopaufnahme von „Activated Membranes“ mit steigendem Aktivkohlegehalt. Foto: MCI.
Verschiedene Möglichkeiten zur Kombination von adsorptiven Verfahren und Membrantechnik: (a) Zweistufiges Verfahren mit vorgeschaltetem Aktivkohlebecken, (b) Einstufiges Verfahren mit „Activated Membrane“. Foto: MCI.
