DEUS 21: Wasser im Kreislauf

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1 DEUS 21: Wasser im Kreislauf Frankfurt am Main, Dr.-Ing. Marius Mohr

2 Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB 280 Mitarbeiter Betriebshaushalt 2011 von 18 Mio Ca m 2 Labore, Technika, Büroräume Anbindung an Universität Stuttgart Aufgabe: Angewandte Forschung

3 Geschäftsfelder des Fraunhofer IGB Medizin Diagnostik Testsysteme Biomaterialien Tissue Engineering Medizintechnik Pharmazie Wirkstoff-Screening Pharmazeutische Biotechnologie Pharmazeutische Chemie Drug Release Formulierung Chemie Nanomaterialien Polymere Tenside Funktionale Oberflächen Membranreaktoren Industrielle Biotechnologie Umwelt Wassermanagement Abwasserreinigung Abfallbehandlung Rohstoffeffizienz Rohstoffgewinnung und -aufbereitung Energie Biogas Bioethanol und Biobutanol Gastrennung Energiewandlung mit Membranen Energieeffizienz Wärmespeicherung

4 Semizentrales Wassermanagement Zentrale Systeme: teuer und unflexibel Semizentrale Systeme: Einheiten von Einwohnern, abhängig von der Siedlungsstruktur Kurze Entfernungen Recycling von Wertstoffen (sowie Wasser) Projekt DEUS 21 zwei Demonstrationsstandorte Bestehende Siedlung: Heidelberg Neurott Neubaugebiet: Knittlingen

5 DEUS 21 in bestehender Siedlung Heidelberg-Neurott: 60 Einwohner und ein Restaurant Keine Anbindung an Kanalisation Abwasserreinigung: Aerobes Membran-Bioreaktor-Verfahren Keine Einleitung von Regenwasser In Betrieb seit Dezember 2005 Reinigungsleistung wie Großkläranlage

6 Anlage in Heidelberg-Neurott

7 DEUS 21 in Knittlingen Demonstrationsvorhaben in Neubaugebiet mit 105 Grundstücken Förderung durch BMBF, Fraunhofer Gesellschaft Innovationen: Nutzung von Regenwasser Vakuumkanalisation Abwasserreinigung anaerob mit Membranfiltration

8 Semizentrales Konzept DEUS 21 Knittlingen

9 Regenwassernutzung Sammlung des Regenwassers von Dächern und Wohnstraßen Speicherung in 3 Zisternen (300 m 3 ) Aufbereitung durch Ultrafiltration, Aktivkohle, Ozon Reinigung auf Trinkwasserqualität möglich, aber relativ aufwändig- daher nur sinnvoll, wenn keine alternativen Wasserquellen vorhanden Nutzung zur Bewässerung möglich

10 Vakuumkanalisation Bewohner sind mit einem Übergabeschacht an das Vakuumnetz angeschlossen Zentrale Vakuumstation erzeugt Unterdruck von 0,5-0,7 bar Option: Vakuumtoiletten im Haus, Küchenabfallzerkleinerer

11 Anaerobe Abwasserreinigung Mikroorganismen verarbeiten organische Inhaltsstoffe unter Luftabschluss Langsameres Wachstum: wenig Schlamm Keine Heizung (psychrophiler Abbau) Hohe Aufkonzentrierung notwendig: Mikrofiltration Organische Verschmutzung des Abwassers (CSB) wird zu Biogas umgesetzt (Abbau ca. 85%), Mikroorganismen zurückgehalten Nährstoffe sind gelöst im Ablauf enthalten, Nutzung möglich

12 Abwasserreinigungsanlage in Knittlingen

13 Biogasproduktion Kläranlagen sind der größte kommunale Energieverbraucher Großanlagen: Stromverbrauch ca. 30 kwh/ EW/ a (kleine Anlagen mehr als doppelt so viel), Wärmebedarf ähnlich hoch Anteil der Belüftung: % des Stromverbrauchs Produktion Biogas auf herkömmlicher Kläranlage: ca l/ EW/ d Produktion Biogas im System DEUS 21: ca. 60 l/ EW/ d Energiegehalt Biogas im System DEUS 21: ca. 150 kwh/ EW/ a

14 Treiber, Motoren der Innovation Verknappung nutzbarer Wasser- und Energieressourcen Ursachen: Klimawandel, Bevölkerungswachstum weltweit, Urbanisierung, steigender Wohlstand weltweit => Potenzial für Export, Unterstützung bei Lösung globaler Herausforderungen Aber: Anwendung der Innovationen in Deutschland kann ebenfalls vorteilhaft sein (Energieeffizienz, Kosteneinsparung, Ressourcenschonung (z.b. Phosphor), höhere Flexibilität bei demographischem Wandel)

15 Umsetzungspotenziale Bedarf am höchsten in Regionen, in denen Wasserinfrastruktur noch wenig entwickelt ist Möglichkeit der Wiederverwendung von Wasser: Regionen mit Wassermangel Voraussetzung: Kapital für Investitionen in Ausbau der Wasserinfrastruktur vorhanden Aktivitäten zur Umsetzung/ Anpassung von DEUS 21 in China, Ägypten und Rumänien

16 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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