Preissteigerung bis zu 45 Prozent erwartet Trinkwasser könnte in etlichen Regionen Deutschlands in Zukunft spürbar teurer werden. Grund ist die hohe Belastung des Grundwassers mit Nitrat. Über 27 Prozent der Grundwasserkörper überschreiten derzeit den Grenzwert von 50 mg/l. Wenn die Nitrateinträge dort nicht bald sinken, müssen betroffene Wasserversorger zu teuren Aufbereitungsmethoden greifen, um das Rohwasser von Nitrat zu reinigen. Einer aktuellen Studie des Umweltbundesamtes (UBA) zufolge kann dies die Trinkwasserkosten um 55 bis 76 Cent pro Kubikmeter erhöhen. Das entspricht einer Preissteigerung von 32 bis 45 Prozent. Eine vierköpfige Familie müsste dann bis zu 134 € im Jahr mehr bezahlen. Maria Krautzberger, Präsidentin des UBA : „Mit den Neuregelungen in der Düngeverordnung wurden lange überfällige Schritte eingeleitet, die hoffentlich die Belastungen so weit senken, dass den Trinkwasserkunden die teure Aufbereitung erspart bleibt. Wichtig sind jetzt eine konsequente Umsetzung und verstärkte Kontrollen in den betroffenen Regionen. Falls sich diese Belastungen nicht verringern, müssten weitere und strengere Auflagen für die Landwirtschaft erfolgen.“ Gerade in Gebieten mit landwirtschaftlich intensiv genutzten Flächen ist das Grundwasser häufig durch zu viel Stickstoff belastet. Grund sind die auf den Feldern aufgebrachten Gülle und Mist aus der intensiven Tierhaltung oder Mineraldünger für beispielsweise Obst- und Gemüseanbau. Wasserversorger versuchen bereits heute, das Wasser mit unterschiedlichen Maßnahmen zu schützen, indem sie die darüber liegenden Flächen selbst pachten, Brunnen verlagern oder belastetes mit unbelastetem Wasser mischen. Auch diese Kosten fließen bereits heute in den Trinkwasserpreis mit ein. Doch derartige Maßnahmen werden in Zukunft in hochbelasteten Regionen nicht ausreichen, um den Nitratwert im Trinkwasser niedrig zu halten. Die UBA-Studie hat dies mit Daten von und in Kooperation mit drei großen Wasserversorgern untersucht: OOWV (Oldenburgisch-Ostfriesischer Wasserverband), Rheinenergie und RWW (Rheinisch-Westfälische Wasserwerksgesellschaft). Ergebnis: In einigen Gebieten könnte bald der Fall eintreten, dass das Wasser zusätzlich gereinigt werden muss. Dazu gibt es unterschiedliche Verfahren: Elektrodialyse, Umkehrosmose, biologische Denitrifikation oder das CARIX-Verfahren. Welches Verfahren zur Anwendung kommen kann, wird durch lokale Faktoren wie der Wasserhärte oder der notwendigen Vor- oder Nachbehandlung des Wassers bestimmt. Die Gesamtkosten für die Reinigung hängen neben der Art des Verfahrens auch noch ab von der konkreten Belastungssituation vor Ort, dem zu erreichenden Nitratwert, bis zu dem die Verunreinigungen gemindert werden sollen (Zielwert), und der Menge des aufzubereitenden Wassers. In jedem Falle bedeuten die Verfahren mögliche berechnete Mehrkosten von bis zu 76 Cent pro Kubikmeter für die Wasserkunden: diese müssen also für die Überdüngung in ihrer Region bezahlen. Die Studie rechnet zudem aus, wieviel die Reinigung von mit Nitrat belastetem Grundwasser in Deutschland insgesamt kosten kann: zwischen 580 und 767 Millionen Euro pro Jahr. Zum Vergleich: Maßnahmen der novellierten Düngeverordnung kosten laut Bundeslandwirtschaftsministerium die Landwirtschaft bis zu 111,7 Millionen Euro pro Jahr, also nur einen Bruchteil dessen, den die betroffenen Trinkwasserkunden zu bezahlen hätten. Dies zeigt erneut: Vorsorge ist billiger als Reparatur. Diese Maßnahmen helfen nicht nur, Nitrateinträge zu reduzieren und die Kosten für die Aufbereitung zu senken. Daneben haben sie sogar noch viele weitere positive Auswirkungen auf die Umwelt, wie den Erhalt der Artenvielfalt. Zur novellierten Düngegesetzgebung gehört neben dem Düngegesetz und die geplante Einführung einer Stoffstrombilanzverordnung auch die Düngeverordnung, die nach einem langjährigen Prozess umfangreich überarbeitet und im Frühjahr 2017 verabschiedet wurde.
Das Projekt "Prof-ED" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Chemische Verfahrenstechnik durchgeführt. Der Umsatz mit Biopharmazeutika verzeichnet seit Jahren global ein sehr starkes Wachstum. Bei der Herstellung dieser Arzneimittel kommt ein aus mehreren Teilschritten bestehendes Reinigungsverfahren zum Einsatz, in dem im Wesentlichen säulenchromatographische Verfahren eingesetzt werden. Diese sind effektiv, aber kostenintensiv und umweltbelastend. Es wird deswegen nach alternativen Reinigungsverfahren geforscht und einzelne fortgeschrittene Technologien sind bereits in Anwendung. Zur Lösung dieses Problems wollen wir als neuartigen, leistungsfähigen Prozessschritt zur Reinigung bzw. Entfernung von Ionen aus der Proteinlösung die von uns entwickelte, verbesserte Verfahrensvariante der Elektrodialyse etablieren, die einen signifikant höheren Entsalzungsgrad gegenüber der konventionellen Elektrodialyse erzielt und die Leistungsfähigkeit eines üblicherweise verwendeten Ionenaustauschs erreicht. Die wesentlichen Alleinstellungsmerkmale unserer neuartigen ED-Variante sind kontinuierliche, effiziente Entsalzung, Kostenreduktion gegenüber dem Einsatz konventioneller Technologien und Nachhaltigkeit durch geringen Energie- und Chemikalieneinsatz. Wir fertigen in der EXIST-Phase einen technischen Prototyp zur Validierung und ein Vorserienprodukt, das als Demonstrator den strategischen Partnern bzw. Kunden vorgestellt wird. Hierdurch wird zum Ende der EXIST-Phase die Serien- und Marktreife erreicht. Anschließend erfolgt die Unternehmensgründung und der Aufbau der Produktion. Nach der Etablierung unseres Produkts im anvisierten Markt ist eine Diversifikation und die Erschließung weiterer potenzieller Märkte vorgesehen.
Das Projekt "Conversion of Low Grade Heat to Power through closed loop Reverse Electro-Dialysis (RED-Heat-to-Power)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von WIP, Wirtschaft und Infrastruktur GmbH & Co Planungs-KG durchgeführt. The concept is based on the generation of electricity from salinity gradient using Reverse Electrodialysis with artificial saline solutions operating in a closed-loop. The original salinity gradient is regenerated by a separation step that uses heat at 40 - 100 C. The regenerated solutions can be stored at very low costs and the stack can react within seconds, providing flexibility to the power system. It is a quiet technology operating under normal pressures and temperatures imposing no risks. The industrial partners ensures the MRL will be kept aligned with the advances in TRL. The overall objective is to prove this revolutionary concept, develop the necessary materials, components and know-how for bringing it to the level of a lab prototype generating electricity from low-grade heat at higher efficiencies and lower costs than ever achieved to date. Specific objectives: Select the most suitable technologies for the regeneration process and the combinations of salts and solvents that can maximise the system performance. Create new knowledge for developing: membranes for the selected solutions; membrane manufacturing concepts that can be scaled-up for high volume and low-cost production; efficient stacks suitable for this application; energy efficient regeneration processes. Implement and validate a process simulation tool to analyse the performance under different configurations and operating conditions. Evaluate and improve the performance of the overall system through tests on a lab-prototype, identifying potential up-scaling and operational issues (System efficiencies reaching 15% and power densities of 25 W/m2 of cell pair). Define a development roadmap, taking into account environmental, social and regulatory issues, leading to levelised cost of electricity below 0.03 Euro/kWh by 2025 to 2030. Involve target group representatives to the Advisory Board and communicate the key results in order to initiate a dialogue and facilitate the engagement of key actors.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Entwicklung und Erprobung von Verfahren zur Rueckgewinnung von Fluss- und Schwefelsaeure im Tantal-Chemie-Prozess sowie von Natronlauge und ... e" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von H.C. Starck GmbH & Co. KG, Werk Goslar durchgeführt. Im Tantal-Chemieprozess faellt eine verduennte Fluss- und Schwefelsaeure-Loesung an, die zZ mit Kalk neutralisiert wird. Bei dieser Neutralisation entstehen 1200 to Deponiemasse. Die geplante Verfahrensentwicklung soll es ermoeglichen, die Saeuren durch Spruehroestung von den Verunreinigungen abzutrennen und durch selektive Kondensation sowohl die Fluss- als auch die Schwefelsaeure einer Wiederverwendung zuzufuehren. Im Wolfram-Chemie-Prozess fallen pro Stunde etwa 7,5 m3 einer 8 prozentigen Na2SO4- und Spuren von Ca, Mg und W enthaltenden Loesung an. Umgerechnet werden so pro Jahr etwa 3500 Tonnen wasserfreies Na2SO4 an die Vorflut abgegeben. Die geplante Verfahrensentwicklung soll es ermoeglichen, die vorgereinigte Na2SO4-Loesung durch Anwendung der Elektrodialyse an bipolaren Membranen in die Prozess-Chemikalien Natronlauge und Schwefelsaeure zu zerlegen und diese in den Wolfram-Chemie-Prozess zu recyclisieren.
Das Projekt "Treatment of electrolytes from a zinc electrolysis plant by eed (electro-electro-dialysis)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Preussag-Weser-Zink durchgeführt. Objective: To build and operate a dialysis cell of industrial size together with the necessary ancillary equipment to test the EED process in long term commercial use. The EED allows a higher yield of zinc connected with considerable energy savings for removal of magnesium from the electrolyte compared with alternative possibilities. General Information: Preussag-Weser-Zink GmbH operates in Nordenham (Germany) a plant for the hydrometallurgical-electrolytic production of zinc with a capacity of 110 000 tons of electrolytic zinc per year. During the electrolysis an enrichment of the magnesium content of the electrolyte taken place. To limit this enrichment, a special treatment of a part of the electrolyte stream is necessary. Per ton of produced zinc generally 0.1 to 0.2 m3 of electrolyte are subjected to this treatment which consists of neutralizing the electrolyte with zinc. This leads to the formation of 30 to 70 Kg per ton of produced zinc, which is costly and energy intensive to dispose of. Within the framework of this project it is intended to subject a part of the magnesium containing neutral zinc sulfate (neutral lye) as a catholyte to an Electro-Electro-Dialysis (EED). In the EED more than 80 per cent of the zinc is separated in the usual quality at the cathode while a corresponding part of sulfate ions go into the anolyte and arerecirculated into the process. The zinc which has and been separated at the cathode in the EED is recovered in a second process step by selective precipitation. EED was developed in the research institute of Minemet in France and pilot testing took place at Preussag-Weser-Zink GmbH, during 12 months. The pilot plant consisted of 2-3 dialysis cells producing daily 3 Kg of zinc per cell. Results from the pilot trials confirmed the previous laboratory work. The demonstration plant consisted of a dialysis cell with five industrially sized cathodes of 1,2 m2 active surface and additional equipment for the treatment of the catholyte by selective precipitation. The production capacity of the demonstration plant was 50 kg zinc per day. From the laboratory work and the previous pilot tests for a 110,000. For a 110,000 tons zinc producing plant the estimated energy saving amounts to 1,400 TOE/year, in addition to which 91 000 000 000 KJ/a of primary energy are substituted with 32.3 000 000 000 KJ/a of electrical energy. On the basis of the above saving, the cost of handling 1 m3 of the electrolyte solution is calculated to be DM 168. compared to the current disposal cost (to a third party) of DM 198. The process is covered by a joint patent and a cooperation contract covers the relationship between Minemet and Preussag. Achievements: Important technical know-how for electrolytic processes using membranes was generated. Among others the cell with compartments for cathodes and anodes and the membranes fixing system had to be designed and materials and membranes chosen. The membrane IONAC MA 3475 from SYBRON CHEMICALS gave...
Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Entwicklung von Verfahren zur integrierten Wasseraufbereitung für salz- und organikhaltige Prozesswässer am Beispiel der Abwässer aus der Erdöl/Erdgas- sowie der keramischen Industrie. Für die gewählten Anwendungen sollen maßgeschneiderte Konzepte entwickelt werden, die jedoch ebenso Potential für eine Übertragung der Technologie auf weitere Einsatzfälle erlauben. Zentrales Aufbereitungsverfahren ist die Nanofiltration (NF) mit keramischen Membranen. Diese Membranen ermöglichen neben der Abtrennung feinster Partikel insbesondere die Teilentsalzung und die Entfernung der wesentlichen organischen Fracht auch aus hoch konzentrierten Abwässern. Die Nanofiltration wird mit weiteren Technologien wie z.B. Elektrodialyse und elektrochemischer Totaloxidation zur Zerstörung organischer Inhaltsstoffe kombiniert, um auch die aufkonzentrierten Retentate der Membranprozesse effektiv aufzuarbeiten und das Wasser bedarfsgerecht für die industriellen Prozesse zur Verfügung zu stellen. Im vorliegenden Teilvorhaben liegt der Fokus auf der Aufbereitung von Wässern der Gas- und Ölförderung. Das Projekt besteht aus 7 Arbeitspaketen, unterlegt mit drei Meilensteinen. Im Teilvorhaben werden reale Wässer der Ölförderung aus D an einer Technikumsanlage im Labor aufbereitet, diese Anlage dann an einen Standort in D umgesetzt. Die dritte Phase beinhaltet Planung und Bau einer Pilotanlage sowie deren Betrieb an diesem Standort. Die ökon. und ökologische Bewertung des Verfahrens ist Projektbestandteil.
Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deukum GmbH durchgeführt. Es soll untersucht werden, ob Mikroverunreinigungen im Trinkwasser mittels Elektrodialyse entfernt und aufkonzentriert werden können. Weiterhin soll die Adsorption von Mikroverunreinigungen auf den Membranen untersucht werden. Versuche sollen mit und ohne elektrischem Feld durchgeführt werden, um eine mögliche Adsorption der Mikroverunreinigungen zu untersuchen. Es soll weiterhin untersucht werden, inwiefern adsorbierte Bestandteile wieder von den Membranen entfernt werden können - Regeneration. Zuerst soll eine Methodik zur reproduzierbaren Versuchsdurchführung (Versuche mit verschiedenen Membranen) entwickelt werden. Anschließend erfolgt der Aufbau einer entsprechenden Versuchsanlage im Labormaßstab. Nach dem Aufbau der Versuchsanlage und der Beschaffung der verschiedenen Membranen (5 Membranpaarungen) sollen zunächst Versuche zur Elektrodialyse mit und ohne angelegtem elektrischen Feld durchgeführt werden. Nach Abschluss dieser Versuche soll untersucht werden, ob adsorbierte Komponenten mit oder ohne elektrischem Feld wieder von den Membranen gelöst werden können.
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz, Fachgebiet Umweltverfahrenstechnik durchgeführt. Ziel des HighRec Projektes ist es ganzheitliche Ansätze zu entwickeln, um die Ausbeuteraten von Brackwasserentsalzungsanlagen in Kombination mit landwirtschaftlichen Drainagewässern deutlich zu erhöhen (bis ca. 85%) und dieses am Beispiel von einer Hydroponik in Katar und der Bewässerung einer Safrankultur im Iran zu demonstrieren. In vielen Ländern des mittleren und Nahen Ostens kann der Frischwasserbedarf schon sehr lange nicht mehr über die natürlichen Ressourcen gedeckt werden, wobei sich dieser Mangel durch die verschiedensten Einflüsse zunehmend verschärft. Damit verbunden sind existenz-bedrohende Auswirkungen auf den industriellen und landwirtschaftlichen Sektor. Die Aufbereitung und Verwendung von Brackwasser im Landesinneren wird schon praktiziert, allerdings mit geringen Ausbeuteraten. Daher steht m Mittelpunkt der technologischen Entwicklung eine chemikalienfreie, auf Elektrodialyse Metathesis (EDM) basierende Vorbehandlung sowie eine Closed Loop Reveres Osmosis (CLRO). Die Verfahrenskombination erlaubt einen sehr flexiblen Betrieb, bei dem sich die Anlage eigenständig auf die typischerweise stark schwankenden und chemisch komplexen Rohwasserzusammensetzungen einstellen und sehr hohe Ausbeuteraten liefern kann. Die Anlage soll energieeffizient und energieautark mittels Photovoltaik (PV) betrieben werden. Zusätzlich werden Technologien für die Konzentrataufbereitung (ZLD) und -verwertung evaluiert und Curricula sowie Trainingskurse entwickelt. Eine ganzheitliche sozioökonomische Bewertung wird die Arbeiten durch das Projekt hindurch mittels multikriterieller Analysen begleiten.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Up- und Downstream processing" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Rostock, Institut für Chemie durchgeführt. Das Vorhaben hat zum Ziel Melasse als Rohstoff für die elektrochemische Umsetzung zu Folgeprodukten zu verwenden. Bisher wird Melasse vor allem als Futtermittel oder als Kohlenstoffquelle für Fermentationen verwendet. Sie zeichnet sich durch einen hohen Anteil an Kohlenhydraten aus. Diese sollen durch anodische Oxidation zu Hydroxycarbonsäuren bzw. durch gepaarte Elektrolyse zu Polyolen umgesetzt werden, wobei katalytisch aktive Nickelhydroxidelektroden als innovativer Ansatz zur Anwendung kommen sollen. Dabei kommt es zunächst zu einer Spaltung der Kohlenhydrate und Oxidation zu Hydroxycarbonsäuren, welche anschließend kathodisch hydriert werden (Domino-Oxidationsreduktions-Sequenz, DoORs). Neben den im Mittelpunkt stehenden elektrochemischen Umsetzungen sind Untersuchungen zur Zusammensetzung der Melasse sowie zu den möglichen Reaktionsprodukten notwendig. Dazu werden einerseits Kopplungsmethoden wie LC- und GC-MS eingesetzt sowie direkt an die MS gekoppelte elektrochemische Durchflusszellen (EC-MS). Störende Komponenten, die entweder die elektrochemische Umsetzung verhindern oder zu störenden Nebenprodukten führen, sollen durch eine Vorbehandlung der Melasse abgetrennt werden. Hier kommen Membranverfahren wie Nanofiltration oder Elektrodialyse zum Einsatz. Für die Optimierung der Versuchs- und Prozessbedingungen werden notwendige kinetische Parameter bestimmt und auf Basis einfacher formalkinetischer Modelle die Reaktionen beschrieben. Daneben kommen statistische Methoden der Versuchsplanung zum Einsatz, um die komplexen Zusammenhänge im Hinblick auf Selektivität, Ausbeute und Energieverbrauch zu optimieren. In einem abschließenden Arbeitspaket soll in einem Durchflussreaktor unter GMP-Bedingungen Material im kg-Maßstab für Anwendungsuntersuchungen gewonnen werden.
Das Projekt "Die im Norddeutschen Raum vorhandenen Grundwasservorkommen sind zum Teil stark versalzen bzw. stark huminhaltig und sollen ueber reberse Osmose oder E-Dialyse fuer eine Trinkwasserversorgung aufbereitet werden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hamburger Wasserwerke GmbH durchgeführt. In der Haseldorfer Marsch ebenso wie in der Geest sollen Grundwasservorkommen mit hohen Ci- und Na-Gehalten, i.M. 2-3000 mg/1 fuer die Trinkwasserversorgung aufbereitet werden. Daneben sind organisch hochbelastete Grundwaesser in der Gegend von Marsch- und Vierlanden festgestellt worden. In den Versuchen sollen die optimalen und wirtschaftlichen Voraussetzungen ermittelt werden, die einen Einsatz der reversen Osmose oder der Elektrodialyse gestatten, wobei eine wirtschaftlich vertretbare Lebensdauer der Membranen bzw. Modulen und deren Auswechselung gewaehrleistet sein muss. Durch Langzeitversuche im halbtechnischen Massstab ca 4-5 M3/d sollen Erfahrungen und Daten gewonnen werden, die unter anderem eine Abschaetzung der Wirtschaftlichkeit groesserer Anlagen ermoeglichen. Es soll gegebenenfalls eine Demonstrationsanlage fuer 10-15.000 M3/d erstellt werden.