NEWR: Oxidation mit Sulfat-Radikalen in einem nano-aktivierten katalytischen Filtrationsprozess zur Wasserwiederverwendung (Deutsch-Israelische Wassertechnologie-Kooperation)

Die Wiederverwendung von entsprechend gereinigtem Abwasser kann in Regionen mit Wasserknappheit eine wirtschaftlich und ökologisch sinnvolle Option darstellen. Die wirksame Entfernung der zahlreichen mikrobiellen und chemischen Verunreinigungen im gereinigten Abwasser ist jedoch aufwendig und energieintensiv. In der beantragten Studie wird ein alternatives Behandlungsverfahren entwickelt, optimiert und im Pilotmaßstab umgesetzt, das als zentraler Bestandteil einer weitergehenden Wasseraufbereitung zur Wiederverwendung eingesetzt werden kann. Wesentliches Element des neuartigen Prozesses ist die Immobilisierung MnO2-basierter Nanomaterialien in einem Filtrationsprozess. Der katalytische Filtrationsprozess erzeugt Sulfatradikale durch katalytische Zersetzung von Peroxymonosulfat. Die Integration solcher Nanokatalysatoren in die Wasserwiederverwendung verspricht die gleichzeitige Inaktivierung von Krankheitserregern, die Entfernung einer Vielzahl von organischen Spurenstoffen (TOrCs) und die Eindämmung der Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen (AMR) aus kommunalen Abwässern mit hoher Lebensdauer im Langzeitbetrieb. Die Immobilisierung des Nanomaterials auf einem porösen Medium und die Umsetzung der Oxidation am resultierenden Nanokomposits in einem Filtrationsprozess werden wir eine effiziente, nachhaltige und praktische Elimination von Schadstoffen und Krankheitserregern zu vergleichbaren Kosten wie bei etablierten Verfahren ermöglichen. Wir gehen davon aus, dass durch Materialdesign und Verfahrenstechnik ein optimaler Einsatz dieser nanobasierten Technologie mit hoher Effizienz möglich ist, während die Defizite der derzeit verfügbaren Technologien zur katalytischen Oxidation (Massentransfer von Schadstoffen an die Katalysator-Oberfläche, Entfernung des Katalysators aus dem behandelten Abwasser) vermieden werden.