Schritt für Schritt zu sauberem Wasser
Dazu starten wir zunächst mit einem Screening verschiedener proteinhaltiger Materialien. Dabei untersuchen wir natürlich nachwachsende Ausgangsstoffe genauer und es werden diese in ersten Adsorptionsversuchen in kleinem Maßstab getestet. Vielversprechende Materialien analysieren wir im nächsten Schritt. Oftmals verbessert eine chemische Behandlung – wie eine Kombination aus Säure- und Wärmebehandlung – die Absorptionsfähigkeit.
Bei einer groß angelegten Versuchsreihe werden anschließend die ausgewählten Biosorbenzien mit Diclofenac (Schmerzmittel) und Metoprolol (Betablocker) getestet und auf ihre Wirksamkeit geprüft. Diese beiden Medikamente eignen sich besonders gut als Testsubstanzen, da sie häufig in Grund- und Oberflächengewässern vorkommen und bisher kaum in Kläranlagen abgebaut werden. Aus wirtschaftlicher Sicht ist es weiterhin vielversprechend, wenn das Adsorptionsmittel wiederverwendet werden kann. Deshalb wird die Regenerierbarkeit des Systems durch verschiedene Lösungsmittel überprüft und die gewählten Materialien genauer analysiert und charakterisiert.
ITWM liefert Simulationsexpertise
Parallel dazu erfolgt die Entwicklung eines numerischen Adsorptionsmodells. Insbesondere hier ist die Expertise unseres Instituts gefragt, bereits im EU-Projekt zur Trinkwasseraufbereitung Nanopur haben wir Simulationswerkzeuge und Methoden zur Wasserver- und -Entsorgung entwickelt. Auf diese Erkenntnisse baut BioSorb nun auf. Durch unsere hohe Rechnerkapazität und unsere Erfahrung mit Simulationsstudien liefern wir das Fachwissen zur notwendigen Multiskalensimulation, welche die Adsorbenzien bewertet.
Die Ergebnisse der Simulation werden im letzten Schritt validiert und verifiziert. Dies geschieht zunächst in dotierten Wässern, da wir dort die Wirkung des Adsorbens ohne überlagernde Messungen überprüfen können. Anschließend werden die Adsorptionsmittel in praxisrelevanten Gewässern, unter anderem Wasser des Kläranlagenablaufs aus Wuppertal-Buchenhofen, eingesetzt.