Ein bayerisches Forschungs- und Entwicklungskonsortium unter Führung der Technischen Universität München (TUM) erhält 398.900 Euro von der Bayerischen Forschungsstiftung für ein Projekt zur effizienten Steuerung von Wasseraufbereitungsanlagen: In enger Zusammenarbeit mit anderen Forschungseinrichtungen sowie Unternehmen möchte das Team um Projektleiter Dr. Karl Glas von der AG Wassertechnologie am TUM-Lehrstuhl für Lebensmittelchemie und molekulare Sensorik spezielle Fasersensoren entwickeln, die in der Aufbereitung von Trink- und Brauchwasser viel Energie und Zeit sparen können.
In vielen Weltregionen muss Trinkwasser aufwändig entsalzt werden, hierzulande ist diese Art der Wasseraufbereitung vor allem für industrielle Zwecke wichtig. Dafür werden Membranwickelmodule verwendet. Das Problem dabei: Häufig entstehen in den kompakten Modulen Ablagerungen (Fouling). Die Foulingentstehung ist derart komplex, dass heutige Vorhersagen zur Prozessauslegung fehlerträchtig sind und somit oftmals frühzeitiges Prozessversagen oder eine kontinuierliche aber ineffiziente Betriebsweise mit sich bringen.
Zur bestmöglichen Vermeidung von Prozessversagen werden Chemikalien zur Stabilisierung eingesetzt und regelmäßige Spülungen durchgeführt. Aufgrund mangelhafter Sensortechnik sind diese Maßnahmen derzeit kaum am tatsächlichen Bedarf orientiert, sondern beruhen zu großen Teilen auf Erfahrungs- und Schätzwerten. Durch den Fasersensor wird es möglich diese Maßnahmen in Zukunft am tatsächlichen Bedarf zu orientieren.
Beim Betrieb von Anlagen ohne erkennbare Foulingproblematik wird i.d.R. nicht das gesamte Aufbereitungspotential ausgeschöpft, weil mineralische Ausfällungen zuverlässig verhindert werden sollen und somit hohe Aufkonzentrierungen ausgeschlossen werden. Die Anlagenfahrweise ist dadurch nicht am Ausbeuteoptimum, sondern an der Sicherung eines kontinuierlichen Betriebs orientiert. Mit dem POF-Sensor werden zukünftig beide Ziele vereinbar, da durch die frühzeitige Ablagerungsdetektion mit dem neuen Sensor ein Art „Abtasten“ der höchstmöglichen Aufkonzentrierung möglich wird ohne Prozessversagen zu riskieren.
Das Projekt „POF-Foulingsensor für Membranen zur Wasseraufbereitung“ unter Führung der TUM will folgende Ziele erreichen:
- Ausfallzeiten der Anlagen und Modulverschleiß stark reduzieren
- Einsatz von Energie und Chemikalien beim Betrieb und Reinigung der Anlagen vermindern – bis zur kompletten Vermeidung
- Steigerung des Automatisierungsgrades und adaptive Prozessführung
- Grundlegendes Verständnis zu Ablagerungsvorgängen schaffen
Ziel des Vorhabens mit der Kurzbezeichnung „POF_Mem“ ist es deshalb, einen Fouling-Sensor auf Basis polymeroptischer Fasern (POF) so weiterzuentwickeln, sodass er künftig das Innenleben von Membranwickelmodulen zur Wasseraufbereitung überwachen kann. Die durch eine bedarfsgerechte Steuerung von Wasseraufbereitungsanlagen ermöglichte Effizienzsteigerung und Ressourcenschonung soll im Rahmen des Projekts ebenfalls demonstriert werden. In dem Projekt arbeitet die TUM mit der Technischen Hochschule Nürnberg, der Bayerischen Staatsbrauerei Weihenstephan, der Grünbeck Wasseraufbereitung GmbH aus Höchstädt a. d. Donau und dem Ingenieurbüro Heinl GmbH aus Zolling zusammen.
Mehr Informationen zu diesem Thema finden Sie auf den Seiten des Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt (WZW) unter diesem LINK.