HyprSTEP - Entwicklung eines neuen Hybridverfahrens, bestehend aus Graphen-funktionalisierten intelligenten textilen Filtern und Polymermembranen zur effektiven Abwasserreinigung

Die Umweltbelastung mit Arzneimittelrückständen und Antibiotika-resistenten Keimen nimmt gegenwärtig rasant zu. Daraus resultiert eine Anreicherung dieser Mikroverunreinigungen in Pflanzen, Tieren und Menschen und begünstigt das Risiko schwerwiegender Erkrankungen. Wesentliche Gründe für diese Situation sind der sorglose Umgang mit den Mikroverunreinigungen und die ineffektive Eliminierung dieser Stoffe in Kläranlagen. Momentan werden Hybridverfahren, wie die Kombination der Membranbioreaktoren (MBR) mit Adsorption der Mikroverunreinigungen an Pulver-Aktiv-Kohle-Filtration, als Lösungsansatz diskutiert. Allerdings sind alle bisher bekannten Verfahren sehr kostenintensiv und nicht ausreichend effektiv, um Antibiotika-Rückstände aus dem Abwasser vollständig zu entfernen. Um diesem globalen Problem zu begegnen, wird im deutsch-polnischen Projekt HyprSTEP ein neues Hybridverfahren bestehend aus smarten textilen Filtereinheiten und einer maßgeschneiderten MBR-Technologie entwickelt. Um das Konzept zu realisieren sollen innovative Graphen-Beschichtungen auf textile Filter und Polymermembranen appliziert werden. Zunächst werden polymere Membrane und textile Filter mit optimaler Porenstruktur sowie Oberflächeneigenschaften entwickelt. Diese Materialien werden mit Mischungen von Graphen-Partikeln beschichtet. Anschließend sollen die Filtermedien folgende funktionelle Eigenschaften aufweisen: biozide Wirkung zur Prävention von Biofouling, Reduzierung von gefährlichen Keimen im Retentat und adsorptive Fixierung von Antibiotika an den Graphen-Oberflächen. Weiterhin soll durch "smarte textile Eigenschaften" von dem textilen Filter automatisch ein Rückspülprozess eingeleitet werden. Die neuentwickelte MBR-Anlage soll für den Einsatz von smarten textilen Filtern und Polymermembranen speziell angepasst werden. Das gesamte Konzept wird durch Simulation des Klärprozesses (u.a. durch Einsatz verschiedener Modellabwässer) im Technikumsmaßstab detailliert charakterisiert.