26.04.2016Leibniz Universität Hannover

Klimaschutz: Methan verstärkt aus Abwasser auffangen und nutzen

Selbst umweltfreundliche Abwassertechnik kann noch energieeffizienter und klimafreundlicher gemacht werden – beispielsweise indem das bei der Abwasserbehandlung anfallende klimaschädliche Methan noch besser aufgefangen und als Energiequelle genutzt wird. Dieses Ziel verfolgt jetzt das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Forschungsvorhaben „Dissolved Methane Recovery (DiMeR)”; es ist Teil der BMBF-Fördermaßnahme „KMU-innovativ“, Anwendungsbereich „Nachhaltiges Wassermanagement“ im Technologiefeld „Ressourceneffizienz  und Klimaschutz“.

Eine der großen Herausforderungen der Zukunft ist es, die Versorgung der Weltbevölkerung mit sauberem Wasser sicherzustellen. Bevölkerungswachstum, Wasserverschmutzung und ein steigender Pro-Kopf-Wasserverbrauch belasten die Wasserqualität. Darüber hinaus beeinflussen der Klimawandel und großräumige Änderungen der Landnutzung die globalen und regionalen Wasserkreisläufe und stellen damit auch die mittel- und langfristige Wasserverfügbarkeit in Frage. Im Fokus des Anwendungsfeldes „Nachhaltiges Wassermanagement“ stehen: innovative Verfahren zur Trinkwassergewinnung und zur Reduktion des Wasserverbrauchs, energieeffiziente Abwasserbehandlungsverfahren und Energiegewinnung aus Abwasser, neuartige Konzepte und Technologien der Wasserwiederverwendung insbesondere bei einer gleichzeitigen Nutzung/Rückgewinnung von Energie und/oder (Nähr-)stoffen, sowie effiziente Bewässerungstechnologien.  Mit der im Jahr 2007 gestarteten Förderinitiative „KMU-innovativ“ verfolgt das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) das Ziel, das Innovationspotential kleiner und mittlerer Unternehmen im Bereich Spitzenforschung und damit auch ihre Wirtschaftskraft dauerhaft zu stärken. Dazu hat das BMBF das Antrags- und Bewilligungsverfahren vereinfacht und beschleunigt sowie die Beratungsleistungen für KMU ausgebaut. Ein Lotsendienst bei der Förderberatung „Forschung und Innovation“ des Bundes berät interessierte Unternehmen in allen Fragen und vermittelt verlässlich zur richtigen Antragsstelle. Zwei regelmäßige Stichtage, zum 15. April und 15. Oktober, sowie die verbindlichen und kurzen Bearbeitungszeiten für Anträge geben Planungssicherheit. Angesprochen sind innovative KMU, die sich im global wachsenden Wassersektor etablieren bzw. ihre Position ausbauen wollen. Die Förderung erfolgt jeweils themenoffen: Wichtiger als die exakte Einordnung in ein spezifisches Themengebiet sind Exzellenz und Innovationsgrad des geförderten Projektes sowie hohe Verwertungschancen.   Ein Überblick über die Projekte finden Sie im Förderkatalog.   Weitere Informationen zu den Ansprechpartnern zur Förderinitiative KMU-innovativ finden sich auf dem zentralen Internetportal des BMBF:  http://www.kmu-innovativ.de/
Kläranlage© TheGame, Shutterstock
Ausgangssituation für die Projektidee ist die energieeffizientere Reinigung von Abwasser durch ein Biogasverfahren. In der Biogasanlage wird das Abwasser anaerob vergoren und das dabei entstehende Methan zur Energiegewinnung genutzt. Doch auch im Abwasser der Biogasanlage sind noch relevante Mengen Methan gelöst – nach dem Reinigungsprozess entweicht das klimaschädigende Gas in die Atmosphäre. Das in dem Forschungsvorhaben zu entwickelnde Konzept soll hier Abhilfe schaffen: Es verwendet ein zum Patent angemeldetes Verfahren, das Methan aus dem Abwasser entfernt, sammelt und für eine energetische Verwertung nutzbar macht. So werden klimaschädliche Emissionen vermieden – und gleichzeitig wird die in Methan enthaltene Energie genutzt.

Basierend auf dem im Labormaßstab durchgeführten Proof-of-Concept ist es Ziel dieses Projektes, je einen Prototyp für kommunale Anwendungen in tropischen Ländern bzw. für industrielle Anwendungen herzustellen und zu betreiben. Dabei werden zum einen das Verfahren optimiert,  Auslegungsparameter ermittelt und zusätzliche Funktionalitäten (z. B Ausfällung von Kalk aus Industrieabwässern) integriert. Zum anderen wird untersucht, wie das gelöste Methan am besten aus dem Wasser gewonnen werden kann. Das Projekt ermittelt die optimalen Bedingungen dafür und gibt Empfehlungen für die Betriebsführung: Es bestimmt die anwendungsspezifischen Gastransferkennwerte, um die mit Modellen optimierten Strategien für die Betriebsführung der gekoppelten Systeme definieren zu können. Die im Pilotbetrieb ermittelten Energiepotentiale werden auch die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens in den unterschiedlichen Anwendungsfeldern aufzeigen.

Ziel der auf 1,5 Jahre angelegten Entwicklungsarbeit – welche in Zusammenarbeit mit dem Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Abfalltechnik  der Leibniz Universität Hannover erfolgt – ist eine marktfähige Technologie, welche nicht nur in industrialisierten Ländern, sondern auch in Schwellenländern, wie Brasilien und Indien, zum Einsatz kommen soll.

Die DiMeR GmbH wurde im Jahr 2015 aus der Leibniz Universität Hannover von den Ingenieuren der Siedlungswasserwirtschaft Klaus Nelting und Dr. Niklas Trautmann gegründet.