Neben dem wichtigen Thema der erneuerbaren Energieversorgung ist auch die Reinigung von Abwasser ein wichtiges Thema, sowohl global durch regionale Wasserknappheit als auch in den wasserreichen Industrienationen durch die Brisanz der Themen Mikroplastik und schwer abbaubare Spurenstoffe. Immerhin entfallen 20 Prozent des weltweiten Wasserverbrauchs auf die Industrie. Der Wert der Ressource Wasser wird auch dadurch deutlich, dass Wasser auf der Erde einen geschlossenen Kreislauf darstellt, während über die Sonneneinstrahlung Energie mit dem tausendfachen des Weltenergiebedarfs auf die Erde trifft. Vor diesem Hintergrund stellt die Nutzung der Sonnenenergie ein riesiges, aber weitgehend ungenutztes Potenzial in der industriellen Abwasserreinigung dar.
Im Rahmen des Übergangs der Industrie zu einer Kreislaufwirtschaft soll eine nachhaltige Abwasserreinigung und -verwertung ohne übermäßige Belastung der begrenzten Energievorräte und durch Verringerung des fossilen Energieverbrauchs erreicht werden. Die effiziente Bereitstellung von Energie, die bestmögliche Integration von erneuerbaren Energiequellen und die Rückgewinnung von Ressourcen in einer Kreislaufwirtschaft müssen Hand in Hand gehen. Experten der Internationalen Energieagentur aus 14 Ländern haben im Projekt IEA SHC Task 62 das Potenzial von Solarwärme und Photonen für die Abwasserreinigung in der Industrie und der kommunalen Abwasserreinigung analysiert und Lösungen entwickelt.
Solarreaktoren zur Trinkwassergewinnung, Dekontamination von Abwasser und Gewinnung von Energievektoren
Der Einsatz von Trenntechnologien wie der Membrandestillation in Kombination mit solarer Prozesswärme stellt einen Innovationssprung in der Branche dar. Die technische und wirtschaftliche Potenzialabschätzung für den Einsatz solarer Wasseraufbereitung stellt die Weichen für weitere Forschungs- und Entwicklungsprojekte in den wichtigsten Industriesektoren und der kommunalen Abwasserreinigung, aber auch für den Einsatz in ländlichen Gebieten (z. B. Afrika) für Anwendungen wie die Trinkwassergewinnung. Mit einem Überblick über die identifizierten Potenziale und dem noch notwendigen Forschungs- und Entwicklungsbedarf sind Folgeprojekte zur Demonstration von solaren Versorgungs- und Abscheidetechnologien für Abwasser notwendig, um das Bewusstsein zu verbessern und die Erfahrungen zu erhöhen. Die entwickelten Konzepte für die Integration von Solarenergie in die Abwasserreinigung stehen nun als Entscheidungshilfe für die Beteiligten zur Verfügung, darunter Industrieunternehmen, Anlagenplaner und Technologieanbieter. Das entwickelte Tool erleichtert die Entscheidungsfindung und die detaillierte Planung von Gesamtsystemen und ermöglicht Kombinationen mit Abwärme, anderen erneuerbaren Energien wie Wärmepumpen und mehr.
Neben den thermischen Technologien sind Dekontaminations- und Desinfektionsverfahren bei der Abwasserbehandlung von zentraler Bedeutung. Die Entwicklung neuer Dekontaminations- und Desinfektionssysteme, die solare Photonen nutzen, muss als vielversprechende Lösung für eine wirksame und nachhaltige Desinfektion in den Blickpunkt rücken. Darüber hinaus stellt die gleichzeitige Nutzung von Wärme und Photonen in einer Technologie (Solarreaktor) einen Innovationssprung im Vergleich zum Stand der Technik dar.
Ein wichtiger Anwendungsbereich für Solarreaktoren ist die Produktion neuer Energievektoren (Wasserstoff aus Abwasser, Reduktion von Kohlendioxid zu z. B. Methanol). Die auf Sonnenlicht basierende Photoreformierung (z. B. Photokatalyse) hat ein großes Potenzial, den Energiesektor zu revolutionieren und eine saubere und nachhaltige Energiequelle für verschiedene Anwendungen bereitzustellen. Es sind jedoch noch viele Herausforderungen zu bewältigen, wie z. B. die Verbesserung der Effizienz und Skalierbarkeit der Energieumwandlungsprozesse und die Senkung der mit der Herstellung und dem Vertrieb solarer Brennstoffe verbundenen Kosten.
Die im Rahmen von IEA SHC Task 62 durchgeführten Arbeiten haben das immense Potenzial der Solarenergie für die Abwasserreinigung aufgezeigt. Es sind jedoch weitere Maßnahmen erforderlich, um dieses Potenzial voll auszuschöpfen.
Alle entwickelten Werkzeuge und Technologien sind auf der Website https://task62.iea-shc.org/ zu finden.
Projektkoordination
AEE INTEC www.aee-intec.at
- Nationale Projektpartner
Johannes Kepler University Linz – IPMT: www.jku.at/ipmt
- Internationale Projektpartner
CIEMA& P.S.A www.psa.es/en
Fraunhofer ISE www.ise.fraunhofer.de
Victoria University www.vu.edu.au
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