NADINE – Nanomodifizierte Diamantelektroden für Inlinedesinfektionsprozesse in unterschiedlichen Einsatzgebieten

Vor dem Hintergrund der Wasserknappheit im 21. Jahrhundert und um ausreichende Wasserqualität gewährleisten zu können, wird nach Technologien gesucht, die mit einer möglichst geringen Umweltbelastung (Material- und Energieverbrauch, rückstandsfrei) Schmutzstoffe aus dem Abwasser entfernen.

Diamant ist für seine Härte und chemische Trägheit bekannt. Durch Dotierung wird Diamant ein leitendes Material, welches die Eigenschaften eines reinen Diamanten beibehält und folglich für die Elektrosynthese reaktionsfreudiger Stoffe eingesetzt werden kann. Beim Betrieb im Wasser erzeugt die Diamantelektrode Hydroxylradikale sowie Wasserstoffperoxid und Ozon direkt aus Wassermolekülen, ohne zugesetzte Chemikalien. Diese chemischen Verbindungen sind so reaktiv, dass sie sogar beständige Schadstoffe angreifen und oxidieren.

Ziel des Projektes ist, die Diamantelektrode hinsichtlich ihrer Wirksamkeit beim Abbau schädlicher Stoffe im Abwasser mit etablierten Technologien (sogenannten AOPs - Advanced Oxidation Processes) zu vergleichen. Dabei sollen besonders die Kombination von Wasserstoffperoxid und UV-Strahlung oder die Fenton-Reaktion betrachtet werden. Ein Schwerpunkt liegt hier in der Analyse der Abbauprodukte. Es wird also der Frage nachgegangen, ob die verschiedenen Technologien gleiche chemische Abbauwege über gleiche Oxidationsprodukte einleiten oder nicht.

Einen weiteren Schwerpunkt stellt die Desinfektionseffizienz der Diamantelektrode dar. Wenn die Elektrode in der Lage ist, Bakterien und Keime abzutöten, könnte sie beispielsweise in Kläranlagen, in der Lebensmittelindustrie oder allgemein dort Anwendung finden, wo Wasser wiederverwertet wird.

Die Versuche finden im Labor- sowie Pilotmaßstab statt. Es werden Versuche mit verschiedenen Problemstoffen - hauptsächlich Pharmaka - in destilliertem, Leitungs- und Abwasser durchgeführt. Die Analysen erfolgen anhand von Hochleistungs-Flüssigkeits-Chromatographie gekoppelt mit Massenspektrometrie. Am Verbundprojekt sind Industriepartner von der Hersteller- und Anwenderseite sowie die Technische Universität München aus dem akademischen Bereich beteiligt.