MELOS Bioelektrochemisches Verfahren zur Abwasserbehandlung unter Erhöhung des Methangehalts im Deponie(schwach)gas

Es wurde ein Mikrobielles Elektrosynthese System (MES) entwickelt, um eine nachhaltigere Abwasserbehandlung zu ermöglichen. Dadurch wird ermöglicht, dass organische Schadstoffe oxidiert werden und das entstehende Kohlendioxid zu Methan als Energieträger erzeugt wird. Bei diesem MES werden auf Elektroden Mikroorganismen immobilisiert, welche Elektronen an die entsprechenden Elektroden abgeben bzw. an diesen aufnehmen können. Diese „Biokatalysatoren“ ermöglichen eine energieeffektive Technologie. Nachfolgend wurden Biokathode und Bioanode kombiniert und nach Charakterisierung des Systems wurde durch Elektrodenmodifikationen das System verbessert und auf Langzeit getestet.

Ausgangssituation

Im Abwasser sind organische Verbindungen wie Proteine, Fette und Zucker enthalten, die im Wesentlichen aus Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff aufgebaut sind, sowie anorganische Verbindungen, wie z. B. Salze. Um diese Abwässer zu reinigen, werden mit den derzeitigen eingesetzten Technologien im Mittel etwa 40 kWh/(EW a) benötigt. Maßnahmen bzw. Möglichkeiten zu nachhaltigerer Abwasserbehandlung und Energieerzeugung aus Abwasser sind daher von Nöten. Mit Hilfe eines bioelektrochemischen Systems könnte die heutige Energiesenke Abwasser in eine wertvolle Ressource verwandelt werden. Deponiegas andererseits besteht, abhängig vom Alter der Deponie, hauptsächlich aus CH4, CO2, N2 und O2. Durch das Eindringen von Luft sinkt der CH4 Gehalt nach der Langzeitphase deutlich ab, wodurch eine energetische Nutzung des Gases erschwert bzw. unmöglich wird. Es wird also nach effektiven Technologien gesucht, welche Deponiegas nach Stilllegung bzw. bei Deponien in der Nachsorge, also Gasmengen mit geringem Energieinhalt verwerten können. Hier setzt das MELOS Projekt an und versucht, Lösungen für beide Problemstellungen zu bieten: Einerseits werden Abwässer hinsichtlich der organischen Verunreinigungen gereinigt, andererseits wird gleichzeitig CO2 – entstanden durch die Oxidation der organischen Verunreinigungen bzw. im Deponie(schwach)gas enthalten – zu CH4 reduziert. Dafür wird ein sogenanntes Mikrobielles Elektrosynthese System (MES) entwickelt.