Das Projekt nutzt ein Nanomaterial, um bestehende Behandlungstechnologien zu verbessern. Durch die Zugabe von Graphenoxid (GO) in anaerobe Abwasserbehandlungssysteme soll die Entfernung von organischen Mikroverunreinigungen (OMP), d. h. persistenten Schadstoffen mit unbekannten Langzeitwirkungen, verbessert werden.
Obwohl anaerobe Verfahren aufgrund des geringeren Energiebedarfs und der Möglichkeit, Energie in Form von Biogas zu erzeugen, gegenüber aeroben Verfahren bevorzugt werden, weisen sie einige Nachteile auf. Beispielsweise sind am anaeroben Abbau sehr viele unterschiedliche Mikroorganismen beteiligt, die diesen mehrstufigen Prozess symbiotisch bewerkstelligen. Durch die Zugabe von GO kann jedoch die Verbindung zwischen den Mikroorganismen verbessert und die Reaktionszeit drastisch verkürzt werden, wodurch auch der Abbau widerspenstige OMPs möglich ist. In diesem Projekt wurden daher die Biogasproduktion sowie der Abbau und die Umwandlung von OMP in anaeroben Batchversuchen untersucht, die mit GO supplementiert wurden.
Als Voraussetzung für eine verbesserte Abbaukinetik muss GO zunächst durch mikrobielle Aktivität biologisch reduziert werden. Die Ergebnisse zeigten, dass ein solcher biologischer Abbau von GO innerhalb eines Tages erfolgt. Bemerkenswert ist, dass dies die erste Studie ist, die dies mit einer echten Kultur eines anaeroben Fermenters und nicht mit einzelnen oder im Labor kultivierten Mikrobenstämmen nachweist. Der Abbau der beiden Antibiotika Sulfamethoxazol und Trimethoprim, die als Modell-OMPs ausgewählt wurden, erfolgte jedoch unabhängig von der Anwesenheit von GO innerhalb weniger Tage. Darüber hinaus hatte die GO einen hemmenden Einfluss auf die Bildung von Sulfamethoxazol-Umwandlungsprodukten und den Biogasertrag um bis zu 20 %. Folglich wurde keine Verbesserung der OMP-Umwandlung durch die Zugabe von GO beobachtet.
In einer Langzeitstudie ergaben die Modellierung und die statistischen Analysen jedoch eine signifikante Beschleunigung des Abbaus von organischem Material bei GO-Konzentrationen > 10 mg pro Gramm organischer Trockensubstanz (oTS).
Insgesamt bietet die Arbeit erfreuliche Perspektiven für die verbesserte Entfernung (auch widerspenstiger) organischer Schadstoffe und die Beschleunigung des anaeroben Abbaus in kontinuierlich betriebenen Behandlungsanlagen.
| Projektleiter | Prof. Dr.-Ing. habil. Konrad Koch |
| Sachbearbeiter | Michele Ponzelli, M.Sc. |
| Finanzierung | Europäische Kommission |
| Kooperation | Katalanisches Institut für Wasserforschung |