Prof. Dr. Markus Röhricht und Team forschen an neuartiger solarbetriebener Kläranlage. Die Toilettenspülung betätigt, schon verschwinden die Hinterlassenschaften. Danach beginnt ein komplexer Reinigungsprozess – für die meisten nicht sichtbar. Wie wichtig eine funktionierende Abwasserbehandlung ist, zeigen Katastrophenfälle wie das Hochwasser im Ahrtal oder die Situationen in den Flüchtlingslagern dieser Welt, in denen unbehandeltes Abwasser Seuchen verbreitet und Trinkwasser verunreinigt. Dort gibt es keine oder eine nur sehr eingeschränkte Möglichkeit, Abwasser in einer funktionierenden Kläranlage zu reinigen.
Bisher sind mobile Systeme in der humanitären Hilfe die Lösung. Teilweise sind diese solarbetrieben, immer aber mit einer Stromversorgung über Generatoren ausgestattet, um den Prozess der Abwasserreinigung kontinuierlich aufrechtzuerhalten. „Die Ausgaben für Treibstoff, um die Generatoren anzutreiben, wirken marginal. Für die Hilfsorganisationen stellt sich aber die Frage, ob sie das Geld für Diesel oder für Seifen ausgeben“, spitzt Christoph Stein die aktuelle Lage zu. Er ist Absolvent der Technischen Hochschule Mittelhessen (THM) sowie Gründungsgesellschafter und Prokurist der Saygin & Stein engineering GmbH. Die Firma bietet Lösungen für kritische und komplexe wassertechnische Probleme, unter anderem Möglichkeiten der Wasseraufbereitung für Hilfsorganisationen.
„Um die Kosten für Treibstoff einsparen zu können, wollen wir ein System zur Abwasserbehandlung entwickeln, das nur mit Solarenergie betrieben wird“, erklärt Stein. Was sich zunächst einfach anhört, ist hochkomplex. An dieser Stelle ist die Kompetenz um Prof. Dr. Markus Röhricht an der THM gefragt.
Um Abwasser in einer Kläranlage zu reinigen, werden die richtigen Mikroorganismen und Sauerstoff benötigt. Sauerstoff gelangt ins Abwasser, indem es verwirbelt wird. Dafür wird Strom benötigt. Normalerweise läuft dieser Prozess in einer Kläranlage unabhängig von der Tageszeit, damit die Mikroorganismen immer gleichmäßig versorgt werden. „Unsere Aufgabe ist es jetzt, herauszufinden, unter welchen Bedingungen die Mikroorganismen einen Biofilm bilden, der auch stabil bleibt, wenn in der Nacht wegen fehlender Sonneneinstrahlung kein Strom erzeugt wird und damit kein Sauerstoff in das Abwasser eingebracht werden kann“, erläutert Röhricht.
Während in einer bestehenden Kläranlage bereits genügend Mikroorganismen vorhanden sind, die immer neu ankommendes Abwasser reinigen, müssen sie in mobile Anlagen erst eingebracht werden. Wie das am besten funktioniert, erforschen Röhricht und Peter Jungkurth, Master-Student und wissenschaftlicher Mitarbeiter in diesem Projekt, ebenfalls. Röhricht zeigt kleine Schaumstoffwürfel, etwa einen Kubikzentimeter groß. Diese werden vom Projektpartner EMW filtertechnik GmbH hergestellt. „Das ist das Trägermaterial, auf das die Mikroorganismen geimpft werden. Diese Würfel geben wir ins Abwasser, sie sollen dort verwirbelt werden, damit sich die Mikroorganismen dann binnen weniger Tage entfalten können“, erläutert er.
Jungkurth und er untersuchen bis Endes dieses Jahres, wie groß die Körper sein sollen und welche Porenweite optimal ist, damit sie dieselbe Dichte wie Wasser annehmen und sich damit gut verwirbeln lassen. Und sie wollen herausfinden, wie die Mikroorganismen reagieren, wenn sie für eine bestimmte Zeit nicht mit Sauerstoff versorgt werden. „Wir können das zunächst nicht unter realen Bedingungen testen, sondern verwenden für unsere Versuchsreihen synthetisches Abwasser“, erklärt Röhricht.
Anfang 2025 soll eine eigene Anlage in der Kläranlage Lollar aufgebaut werden. „Wir möchten innerhalb eines gesamten Jahreszyklus sehen, wie sich die Mikroorganismen und das Trägermaterial verhalten. Sie sollen ja nicht schon im deutschen Sommer schlappmachen“, sagt Stein. Im vom normalen Kläranlagenbetrieb getrennten Bioreaktor der Firma Saygin & Stein soll dann mit Belebtschlamm und realem Abwasser aus der Kläranlage unter möglichst realen Bedingungen geforscht werden. „Diese Zusammensetzung kommt dem hochkonzentrierten Abwasser am nächsten, das wir in Camps für Geflüchtete in Kriegs- und Krisenregionen vorfinden“, erklärt Ingenieur Stein. Zum Vergleich: In reichen Industrieländern produziert jeder Mensch pro Tag etwa 120 bis 140 Liter Abwasser, unter anderem durch Toilettenspülung, Wäsche waschen, duschen oder baden. In humanitär prekären Situationen wie in den großen Lagern kommen nur circa zehn Liter Abwasser pro Mensch und Tag zusammen. Dabei handelt es sich oft um die reinen menschlichen Fäkalien.
Das gesamte Forschungsprojekt ist beim Kompetenzzentrum für nachhaltiges Engineering und Umweltsysteme (ZEuUS) an der THM angesiedelt. Die Gesamtkosten betragen gut 628.000 Euro. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert die THM mit 242.500 Euro. Es ist auf zwei Jahre angelegt. Neben den Projektpartnern der Firma Saygin & Stein, der THM und der EMW filtertechnik GmbH, ist der Zweckverband Lollar-Staufenberg ideeller Projektpartner.