Entwicklung eines photoelektrochemischen Verfahrens zur Spurenstoffeliminierung in der Abwasserreinigung mit einer integrierten 200%-Elektrolysezelle

In den Reinigungsstufen von Kläranlagen oder Prozesswässern können zahlreiche anthropogen verursachte organische Spurenstoffe nur unvollständig abgebaut werden. Die Konzentrationen dieser schwer abbaubaren Verbindungen wie beispielsweise Arzneistoffe und Kontrastmittel, liegen üblicherweise knapp an der Nachweisgrenze. Durch die Einleitung der Abwässer in den Wasserkreislauf gelangen die Chemikalien in unser Trinkwasser. Zum vollständigen Abbau dieser persistenten Stoffe eignen sich neben Wasserstoffperoxid vor allem Hydroxylradikale. Sie sind aufgrund ihres hohen Oxidationspotentials in der Lage, auch schwer abbaubare organische Spurenstoffe in Abwässern zu beseitigen.

Dieses Projekt zielt darauf ab, eine Elektrolysezelle für kleine und mittelständische Unternehmen zu entwickeln und zu testen. In dieser Elektrolysezelle sollen im Betrieb anfallende Abwässer elektrochemisch - unterstützt durch Sonnenenergie - aufgereinigt werden. Die Nutzung der Sonnenstrahlung mittels einer Photoelektrode soll Energie einsparen und so die Kosten der Abwasserreinigung senken sowie die CO₂-Emissionen reduzieren. Mit der integrierten photoelektrochemischen Zelle können im Gegensatz zu einem kombinierten System aus Photovoltaik-Zelle und Elektrolysezelle zusätzliche Systemkosten gespart werden.

Im Projekt werden verschiedene Fragestellungen und Anforderungen aus den Themengebieten Reaktordesign, Elektrodenentwicklung, Abwasserbehandlung, Abwasseranalytik, elektrochemische Reaktionsführung, sowie Nutzung von Solarenergie adressiert. Dabei kann das DECHEMA-Forschungsinstitut auf das entsprechende Know-how aus vergangenen Projekten zur elektrochemischen Abwasserbehandlung und zur photoelektrochemischen Solarenergieumwandlung zurückgreifen.