Algen zur Abwasserreinigung

Abwässer sind durch die Ausscheidungen von Mensch und Tier, sowie Rückstände von Dünge- und Reinigungsmitteln, mit Phosphaten belastet. Diese wirken in Gewässern als Dünger und sind hauptsächlich für die sogenannte Eutrophierung, die unnatürliche Anreicherung von Nährstoffen, verantwortlich. Das Überangebot führt in belasteten Gewässern zu einem schädlichen Pflanzen- und Algenwachstum. Die Entfernung der Phosphate ist daher ein zentraler Schritt der Abwasseraufbereitung.

Die Phosphoreliminierung in Kläranlagen geschieht in der Regel chemisch durch die sogenannte Phosphatfällung. Dazu werden dem Abwasser Metallsalze zugegeben, welche die gelösten Phosphate binden und als unlösliche Substanzen ausfällen. Die sedimentierten Verbindungen können dann abgetrennt werden. Da es sich bei den eingesetzten Fällmitteln häufig um Neben- oder Abfallprodukte aus industriellen Prozessen handelt, können sie mit Schwermetallen belastet sein, die sich unerwünscht im Klärschlamm anreichern.

Eine Alternative zur chemischen Phosphatfällung können biologische Verfahren, beispielsweise der Einsatz von Algen, darstellen. Algen haben den Vorteil, dass sie die Phosphate als Nährstoff aufnehmen und für ihr Wachstum verstoffwechseln. Anstelle von sedimentierten Metallphosphaten entsteht bei der biologischen Phosphateliminierung also Biomasse, die am Ende über den Klärschlamm abgetrennt werden kann.

Im Kompetenzzentrum für nachhaltiges Engineering und Umweltsysteme ZEuUS der Technischen Hochschule Mittelhessen erforscht Prof. Ulf Theilen mit seiner Arbeitsgruppe das Potential von Algen zur Abwasserreinigung und die weitere Verwendung der bei diesem Prozess entstehenden Biomasse. In aktuell zwei Promotionsvorhaben von Frau Tatjana Lorenz und Herrn Nils Hasport wird der Einsatz von Algen zur Nährstoffelimination und die stoffliche und energetische Weiterverwendung der Algen untersucht Potential sehen die Forscher darin, die entstandene Algen-Biomasse als Düngemittel oder zur Erzeugung von Biogas wiederzuverwenden. Durch ihr schnelles Wachstum entspricht das Biogaspotential der Algen in etwa dem von Mais, dem aktuell hauptsächlich zur Biogaserzeugung eingesetzten Substrat.

Zur Durchführung der Versuche zur Ermittlung des Biogaspotentials werden an der THM 24 Reaktoren im 8 l Maßstab mit Heidolph Laborrührern (RZR  2102 control und 2041*, Abb. 1) betrieben.

Auch die Zucht der Algen im Labormaßstab wird durch einen Heidolph Überkopfrührer realisiert: In sogenannten Open Pond Anlagen wird die natürliche Strömung des Wassers mittels eines Paddels, das durch das Rührwerk angetrieben wird, simuliert.

„Wir verlassen uns seit 30 Jahren auf die Robustheit von Heidolph Geräten! Sie sind bei uns im Dauereinsatz!“, so Dipl. Ing. Hr. Luthard-Behle, Laboringenieur am ZEuUS.