Recycelte Keramik ist günstig

Nach Angaben der Europäischen Kommission werden jedes Jahr nur 2,4 % des behandelten städtischen Abwassers in der EU wiederverwendet. Ein dreijähriges EU-finanziertes Projekt des REMEB-Konsortiums wollte dies mit einem Membranbioreaktor (MBR) aus kostengünstigen Keramikmembranen ändern.

In Südeuropa wird aufbereitetes Abwasser überwiegend zur landwirtschaftlichen Bewässerung sowie für städtische oder ökologische Anwendungen wiederverwendet, während es in Nordeuropa hauptsächlich für städtische oder ökologische Anwendungen oder die Industrie verwendet wird. Da die Abwassernormen für kommunale Abwasseraufbereitungsanlagen strenger werden, investieren die Wasserbehörden mehr in Technologien zur Abwasseraufbereitung, die die Abwasserqualität drastisch verbessern und neue Chancen und Möglichkeiten für die Wiederverwendung des Abwassers eröffnen können. beispielsweise bei der Sanierung feuchter Zonen, der Straßenreinigung und der Freizeitnutzung sowie in der Landwirtschaft und Industrie.

MBR & Abwasser

Die Abwasseraufbereitung mit einem MBR ist derzeit eine der fortschrittlichsten Technologien zur Abwasseraufbereitung, aber Entscheidungsträger waren bisher zurückhaltend, diese gegenüber alternativen Verfahren einzusetzen, da MBRs oft als risikoreich und unerschwinglich teuer gelten.

Das REMEB-Projekt, das bereits 2015 begann, hatte das Ziel, dies zu ändern und einen kostengünstigen MBR zu schaffen. Es wurde durch das Forschungs- und Innovationsprogramm der EU, Horizont 2020, finanziert, das Bereiche im Zusammenhang mit Klimawandel, Umwelt, Effizienz von Ressourcen und Rohstoffen durch die Förderung der Wiederverwendung von Abwasser und die Entwicklung neuer, nachhaltiger Produkte abdeckt .

Kostengünstige Membranen

Die Hauptziele des REMEB-Projekts waren die Entwicklung, Implementierung und Validierung eines kostengünstigen recycelten Keramik-MBR für die Wiederverwendung von Wasser in Kläranlagen. Das Projekt schlug einen neuen MBR-Typ vor, der die Anschaffungs- und Betriebskosten der Technologie im Vergleich zu MBRs aus organischen Membranen oder mit herkömmlichen Keramikmembranen erheblich senkt. Die im REMEB MBR verwendeten Keramikmembranen sind kostengünstig, da sie zusätzlich zu den typischen Rohstoffen, die in der Keramikfliesenindustrie verwendet werden, auch aus Abfallmaterialien hergestellt werden. Anstelle der üblicherweise verwendeten reinen Keramikoxide (Aluminiumoxid, Titanoxid oder Zirkonoxid) basieren die in diesem Projekt verwendeten Materialien auf Rückständen und Nebenprodukten, die in landwirtschaftlichen und industriellen Prozessen anfallen, wie zum Beispiel Olivenkernen, Marmormehl und Schamotte aus gebrannten Fliesenabfällen.

Recycelter Abfall

Beim REMEB MBR wurden Keramikmembranen anstelle der in der Industrie am häufigsten verwendeten Polymermembranen verwendet. Obwohl Polymermembranen deutlich günstiger sind als Keramikmembranen, sind sie in extremen Atmosphären nicht so effektiv und haben eine kürzere Lebensdauer. Keramische Membranen weisen eine bessere chemische, thermische und mechanische Beständigkeit auf, sind robuster und langlebiger, werden jedoch oft als unerschwinglich teuer angesehen.

Der Einsatz von recycelten Materialien in den Keramikmembranen macht jedoch einen großen Unterschied bei den Gesamtkosten des MBR aus und senkt sowohl die Anschaffungs- als auch die Betriebskosten. Um die geeignete Porosität und Plastizität zu erreichen, wurden verschiedene Abfallprodukte in die Membranzusammensetzung eingebracht. Bei diesem Projekt wurden Olivenölabfälle, Schamotte aus gebrannten Fliesenresten und Marmormehl verwendet, aber es gibt auch viele andere Abfallprodukte, die in anderen europäischen Gebieten durch andere Verfahren anfallen und ebenfalls in die Zusammensetzung der Membran einbezogen werden könnten.

Die Kosten der Membran werden aufgrund der geringeren Kosten der Abfallprodukte im Vergleich zu natürlichen oder synthetischen Rohstoffen gesenkt. Darüber hinaus ergibt sich ein Vorteil für die Umwelt, da Abfallprodukte, die zuvor auf Deponien verbracht werden mussten, wiederverwendet werden können. Der Deponieabfall wird reduziert. Der Abfall entsteht hauptsächlich bei industriellen oder landwirtschaftlichen Prozessen und ist in hohen Anteilen in der Zusammensetzung der Membranen enthalten.

Erste Entwicklung

Ursprünglich wurden die kostengünstigen Keramikmembranen mit lokalen Rohstoffen und Abfällen in Castellón (Spanien) entwickelt, einer Provinz an der Mittelmeerküste mit einer langen Tradition in der Herstellung von Keramikfliesen. Anschließend wurden sie im Pilotmaßstab in Italien und der Türkei nachgebildet, zwei Regionen, die auch für ihre Keramikproduktion bekannt sind, wobei recycelte Materialien und Abfallmaterial aus ihren eigenen Ländern verwendet wurden.

Das Konsortium

Das REMEB-Projektkonsortium bestand aus einem multidisziplinären Team von 11 Partnern aus Wissenschaft, Industrie und öffentlicher Verwaltung aus Spanien, Frankreich, Zypern, Norwegen, Italien, der Türkei und Kolumbien. Für die Entwicklung des umweltfreundlichen Keramik-MBR waren vielfältige Fachkenntnisse und Fähigkeiten erforderlich, von der Konzeption über die Herstellung und Umsetzung bis hin zur Überwachung und Kommunikation der Ergebnisse.

Das Projekt wurde von FACSA geleitet, einem spanischen Spezialisten für Wasserkreislaufmanagement mit Sitz in Castellón, der auch den REMEB MBR validierte, als er in der Abwasseraufbereitungsanlage in Aledo installiert wurde. In der ersten Phase des Projekts wurden die Membranen im Labor des Spanischen Instituts für Keramiktechnologie (ITC-UJI) im Pilotmaßstab hergestellt und nach Ermittlung der optimalen Zusammensetzung durch Extrusion im realen Maßstab durch die Castellón-Fliese hergestellt Firma Natucer, mit Unterstützung des Instituts für Keramiktechnologie.

Der französische Wasserfiltrationsspezialist IMECA Process hat den Bioreaktor in enger Zusammenarbeit mit FACSA entworfen, hergestellt und am geplanten Standort installiert. Die türkischen und italienischen Keramikzentren Centro Ceramico und SAM reproduzierten die Keramikmembranen mit lokalen Abfällen aus beiden Ländern, um zu bestätigen, dass sie auf internationaler Ebene reproduziert werden konnten.

Aledo Kläranlage

FACSA und ESAMUR, Spezialisten für Sanitär- und Abwasserbehandlung in der Region Murcia und ein weiterer Konsortialpartner, führten die Validierung des REMEB MBR-Systems durch, als es in der Abwasseraufbereitungsanlage in Aledo in Murcia installiert wurde. Das Gebiet ist als „Obstgarten Europas“ bekannt, da seine Wirtschaft größtenteils auf der Landwirtschaft basiert. Die Wahl fiel darauf, dass es sich um eine der Regionen mit den höchsten Dürreraten in Spanien und damit um eine der führenden Regionen des Landes handelt, wenn es um die Aufbereitung und Wiederverwendung von Abwasser geht.

Darüber hinaus arbeitet Aledo WWTP bereits mit einem MBR-System, bei dem flache organische Membranen zum Einsatz kommen. Die Anlage kann kommunales Abwasser in beiden Reaktoren parallel behandeln. Dies bedeutet, dass es möglich war, die beiden MBRs (organische Membranen vs. kostengünstige Keramikmembranen) und ihr Verhalten unter realen Bedingungen zu vergleichen.

Das Abwasser beider MBRs wurde regelmäßig analysiert und die Ergebnisse haben gezeigt, dass die Qualität des Permeats von REMEB den Anforderungen der spanischen Verordnung für die Wiederverwendung von behandeltem Abwasser entspricht. IPROMA, ein weiteres Mitglied des Konsortiums und akkreditiertes Prüflabor für Umweltstudien in Castellón, führte die Analyse durch.

ATLANTIS Consulting in Zypern, ebenfalls Teil des Konsortiums, führte die Analyse zur Replikation und Nutzung der im Rahmen des Projekts erzielten Ergebnisse durch, und das norwegische Unternehmen BIOWATER Technology, ein weiteres Konsortiumsmitglied, erstellte einen Geschäftsplan für die Kommerzialisierung des REMEB MBR. Ein weiterer Partner, die Antonio Nariño-Universität in Kolumbien, hat das Potenzial für die Implementierung von Technologie in Kolumbien und anderen Ländern Südamerikas untersucht. Obwohl Kolumbien über ausreichende Wasserressourcen verfügt, ist die Qualität aufgrund der hohen Verschmutzung schlecht. Schließlich war der Rat der Handelskammern der Region Valencia für die weltweite Verbreitung von Informationen über das Projekt verantwortlich.

Die REMEB-Technologie könnte in kommunalen Kläranlagen auf der ganzen Welt eingesetzt werden, wo eine höhere Aufbereitungskapazität erforderlich ist. Die REMEB-Keramikmembranen können jedoch auch im Industriesektor eingesetzt werden, mit großem Potenzial in Sektoren mit hohem Wasserverbrauch wie der Lebensmittel- und Getränkeindustrie sowie der Chemiebranche, um Abwasser in ihren industriellen Prozessen zu regenerieren.

Nach dreijähriger Arbeit erreichte das REMEB-Projektkonsortium im Jahr 2018 seine Ziele erfolgreich und der Kammerrat der valencianischen Gemeinschaft machte sich daran, die Erfolge des Projekts sowohl lokal in Spanien als auch international zu kommunizieren. Das Projekt hatte erfolgreich einen nachhaltigen und wettbewerbsfähigen MBR entwickelt und validiert, die Kosten der MBR-Technologie gesenkt und ein neues umweltfreundliches Produkt hergestellt. Darüber hinaus habe es die Diversifizierung im Keramiksektor vorangetrieben und Abfallprodukte genutzt, die andernfalls möglicherweise auf der Mülldeponie gelandet wären. Schließlich hat der REMEB MBR sein Potenzial für die Implementierung und Reproduzierbarkeit in anderen Ländern gezeigt und die Qualität des aufbereiteten Wassers wurde für die Wiederverwendung in der Landwirtschaft zugelassen. Ein großer Erfolg für das Konsortium und die am Projekt Beteiligten.