CLIENT II China - Verbundprojekt PEPcat: Energieeffiziente erweiterte Oxidation zur Elimination organischer Substanzen aus Abwasser mittels plasmonisch verstärkter Photokatalyse, Teilprojekt 3

Die PEPcat-Technologie soll durch Nutzung natürlicher Energiequellen (Sonnenlicht) eine energieeffiziente Nachbehandlung von Kläranlagenabläufen ermöglichen. Zudem wird ein integrierter Wasserwiedernutzungsansatz untersucht, der die energieeffiziente weitergehende Elimination organischer Restverschmutzungen erst ermöglicht. Diese organischen Schadstoffe werden in der konventionellen Abwasserreinigung nicht oder unzureichend entfernt. Hier können die Adsorption an Aktivkohle oder die Oxidation mit Ozon (spezifische Reaktion mit Doppelbindungen) oder Erweiterte Oxidationsprozesse (engl. AOP, unspezifische Mineralisierung der Organik) eingesetzt werden. Die bekannten AOP sind durch Nutzung des UV-Lichts äußerst energieintensiv, oder weisen geringe Wirkungsgrade auf. Hier setzt PEPcat mit der plasmonisch verstärkten Photokatalyse an Edelmetall-Nanoantennen an. Die Hauptvorteile von PEPcat sind: 1.) Reduktion des Energiebedarfs durch Senkung der sog. Bandlücke von TiO2 und somit verbesserter Katalyse 2.) Direkter Elektronentransfer aus den Nanoantennen 3.) Erhöhung der Hydroxylradikalausbeute 4.) Bessere Ausnutzung des Lichts durch Verschiebung des nutzbaren Anteils des Lichtes vom UV-Bereich in den sichtbaren Bereich Im Projekt wird sowohl die Nutzung mit Sonnenlicht als Niedrigenergielösung, als auch die Nutzung mit starken Lichtquellen (e.g. Quecksilbermitteldruckstrahlern) untersucht. Die Technologie wird dabei vom Labormaßstab in die Halbtechnik übertragen und auf Kläranlagen in Aachen (Deutschland) und in Beijing (China) zur Anwendung kommen. Die Produktion der plasmonisch verstärkten Photokatalysatoren wird bis in den industriellen Pilotmaßstab skaliert. So stehen nach Projektende fundierte Aussagen über die Wirksamkeit, die Umsetzbarkeit und die Kosten der Technologie zur Verfügung.