Neues Verfahren zur Spurenstoffentfernung zur Verbesserung der Wasserqualität nicht nur in Kläranlagen

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1 Neues Verfahren zur Spurenstoffentfernung zur Verbesserung der Wasserqualität nicht nur in Kläranlagen Jun. Prof. Dr. Katrin Schuhen Universität Koblenz Landau Mehr Informationen unter

2 Was sind die größten Herausforderungen der Menschheit? Quelle: State of Future Report 2009; 2

3 Was sind die größten Herausforderungen für die Bevölkerung in Deutschland? Bodenerosionen 4% Mangelhafte Trinkwasserqualität Abreicherung von Bodenschätzen 9% 10% Abholzung Artenschutz 15% 18% Wasserverschmutzung Emissionen 23% 27% Abfallprodukte 33% Übermäßige Verpackung von Verbrauchsgütern 42% Erderwärmung / Klimawandel Luftverschmutzung 49% 49% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% Anteil der Befragten umweltprobleme in deutschland/

4 Wasser 3.0 Wasserdreinull

5 Schwerpunkt: Organische Stressoren Was sind organische Stressoren? Warum sind diese im Abwasser vorhanden und wie sieht deren Chemie aus? Was sind die Anforderungen an die Abwasserreinigung und Trinkwasseraufbereitung?

6 Schwerpunkt: Pharmazeutika Anwendung in der Humanmedizin Tonnen/Jahr, potentiell umweltrelevante Wirkstoffe Anwendung in der Veterinärmedizin über Tonnen/Jahr, hauptsächlich antibiotische und antiparasitäre Wirkstoffe Verteilung auf ca verschiedene Wirkstoffe, hauptsächlich Antibiotika, Entzündungshemmer, hormonell wirksame Substanzen, Asthmamittel und Psychotherapeutika

7 Pharmazeutika und Umwelt Pharmazeutika gelangen über die Eintragspfade Mensch/Tier unerwünscht in die Umwelt große Wirkstoffmengen verlassen z.t. unverändert den menschlichen/tierischen Körper (nach Einnahme) Pharmazeutika gelten als biologisch hochaktiv Akkumulation von Pharmazeutika aufgrund der schlechten Abbaubarkeit und geringen Mobilität Konzentrationsbereiche von µg/l ca. 10 Wirkstoffe können im Wasser permanent nachgewiesen werden

8 Auswirkungen auf das Ökosystem Anti Baby Pillen Wirkstoff 17 Ethinylestradiol (EE2): Beeinträchtigung der Reproduktion von Fischen und das bereits im Nanogramm/Liter Bereich Schmerzmittel Diclofenac: Schädigung innerer Organe (Leber und Niere) bei Fischen Stoffwechselprodukt Antibiotika: bestimmte Verabreichungen hemmen das Wachstum von Algen Antibiotika Resistenzen bei humanpathogenen Bakterien multiresistente Mikroorganismen: Resistenzen

9 Aktuelle Ansätze und Methoden zur Reduktion von Schadstoffen in Kläranlagen Klärschlamm Aktivkohle biologische Abbauprozesse Membranbioreaktoren Umkehrosmose Oxidationsprozesse UV-Bestrahlung hohe Kosten hoher Zeitaufwand Abbauprodukte nicht ausreichend untersucht keine vollständige Elimination der Pharmazeutika und -rückstände (Aktivkohle und/oder Ozonierung) Grenzen in Sachen nachhaltige Prozessführung und Recycling

10 Wasser 3.0 und (Ab )Wasseranalytik Wasser wird stets als komplexe Matrix definiert niedrige Konzentrationen der Analyten unvorhersehbare Mischung aus hunderten verschiedenen, organischen und anorganischen Stoffen für z.b. GC Analytik ist eine Extraktion nötig

11 Die Qual der Wahl?! Summenparameter schnell durchführbar geringer Aufwand aber keine differenzierte Aussage unspezifische Verfahren Einzelstoffanalytik hohe Selektivität hohe Nachweisempfindlichkeit genaue Identifikation der Analyten quantitative Bestimmung aber möglicherweise großer Aufwand z.b. Extraktion, Anreicherung, Derivatisierung

12 Wie und wo wirkt Wasser 3.0?

13 Das Plastik Problem in der Kläranlage Herbort, Schuhen, Environmental Science and Pollution Research, 2016, DOI /s x. Schuhen K (2016) Hybrid silicic acid material, particular for retaining anthropogenic impurities from an aquatic environment. WO (A1). Herbort, Sturm, Fiedler, Abkai, Schuhen, Water, Air and Soil Pollution, Dez. 2016, submitted.

14 PFC: Fluor Fluor Wechselwirkung statt Adsorption/Desorption Schuhen, Rudloff, Hiller, Duchscherer, GWF Wasser/Abwasser 2017, 1, S

15 Das Gesamtkonzept von Wasser 3.0 kommunale Kläranlage (kombinierte Wasserreinigung, Energieversorgung, Qualität sowie Industrie 4.0) industrielle Abwasserreinigung und industriebezogener Umweltschutz (Prozessanalyse, Prozesssteuerung) Aufbau einer umfassenden Analytik Entwicklung von modularen Lösungen für den Abwasser /Wasserbereich (inkl. Energie, Ressourcenmanagement und Recycling)

16 FORSCHUNG ENTWICKLUNG

17 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Fragen?