Fraunhofer UMSICHT auf der IFAT: Kreislaufführung von Wasser und Nutzungskonzepte für Biomasse

Wasser als Ressource wird durch die Herausforderungen des Klimawandels immer weiter in den Fokus rücken. Gleichzeitig bieten Ansätze zur Verwertung von Biomasse künftig Möglichkeiten, CO2-Emissionen signifikant zu verringern und fossile Rohstoffe einzusparen. Auf der IFAT 2022 in München präsentieren Forschende des Fraunhofer UMSICHT innovative Konzepte und Technologien zur nachhaltigen Bewirtschaftung von Wasser, zur Kreislaufführung von Wertstoffen und zur Bereitstellung klimaneutraler Energie.

  Biogener Brennstoff basierend auf Klärschlamm-Faserstoffen
© Fraunhofer UMSICHT

Biogener Brennstoff basierend auf Klärschlamm-Faserstoffen
© Fraunhofer UMSICHT

Wasserverfügbarkeit sichern

Wasser wird weltweit zu einer immer kritischeren Ressource. Angesichts zunehmender Dürreperioden wird es auch in manchen Regionen Deutschlands immer schwieriger, den Wasserhaushalt zu sichern. Hinzu kommen wasserintensive Industrien. »Eine nachhaltige, sichere und wirtschaftlich tragfähige Wasserversorgung setzt daher zunehmend eine lokale Kreislaufführung voraus«, erklärt Lukas Rüller vom Fraunhofer UMSICHT. „Die Sicherung der Wasserverfügbarkeit zur Versorgung der Industrie und zur kommunalen Trinkwasserversorgung ist weltweit eine notwendige Voraussetzung für eine nachhaltige Zukunft.“

Darstellung des Vorwärtsosmose-Prozesses
© Fraunhofer UMSICHT

Darstellung des Vorwärtsosmose-Prozesses
© Fraunhofer UMSICHT
Konzeptansätze des Fraunhofer-Instituts hierzu sind die Kreislaufführung von Prozesswasserströmen in der Industrie, ein zielgerichtetes Regenwassermanagement und die Aufbereitung von Kläranlagenabläufen zur Bewässerung von landwirtschaftlichen Flächen. Das Potenzial der Ansätze ist dabei längst noch nicht ausgeschöpft – innovative Techniken bieten vielversprechende Lösungsansätze.

Zu den Technologien für die Behandlung und Aufbereitung zählen die Vorwärtsosmose, die Hochdruck-Nanofiltration, die Umkehrosmose und Adsorbertechniken. Forschende des Fraunhofer UMSICHT entwickeln hierfür neue Komponenten, Verfahren und Betriebsführungsstrategien mit dem Ziel, die selektive Stofftrennung zu optimieren und gleichzeitig den Energiebedarf gering zu halten. Durch membranbasierte Konzentrationsvorgänge ist es z. B. gelungen, industrielle Abwasserströme auf bis zu 60 Prozent Trockensubstanz an der Grenze ihrer Pumpfähigkeit zu konzentrieren (Vorwärtsosmose).

  Versuchsanlage Vorwärtsosmose
© Fraunhofer UMSICHT

Versuchsanlage Vorwärtsosmose
© Fraunhofer UMSICHT

Großes Potenzial für ungenutzte Biomasse

Im Zuge von CO2-Minderungsstrategien wächst die Bedeutung von Biomasse für die stoffliche und thermische Nutzung stetig. Das Fraunhofer UMSICHT erschließt neue Stoffströme, indem es bisher ungenutzte Biomasse einer effizienten Verwertung zuführt. Zu diesen Rohstoffen können künftig auch feuchte und/oder lignocellulosehaltige Biomasse wie Gras- und Grünschnitt, Ernterückstände wie Spelzen, Verarbeitungsreste aus land- und forstwirtschaftlicher Produktion oder Bioabfälle zählen. Zum einen werden aktuell die Aufbereitung und die Verarbeitung der biogenen Reststoffe optimiert, zum anderen werden die Biogasprozesse und die Verbrennungstechnik angepasst. Besonders interessant sind diese Ansätze für Kommunen, das Handwerk und die Industrie.

Ein Beispiel dazu ist das Projekt LaubCycle, in dem die Beheizung von kommunalen Einrichtungen wie Schwimmbäder oder Schulen durch aufbereitetes Laub geschehen soll. Voraussetzung ist die gezielte technische Aufbereitung des Materials, um gute Verbrennungseigenschaften sicherzustellen.

Auch die klassischen Biogasprozesse werden durch die Fraunhofer-Forschenden weiterentwickelt. Dazu zählen die biologische Methanisierung, die Aufbereitung und Nutzung der Gärreste sowie die Erstellung von Einspeisekonzepten als Beitrag zur Reduktion der Abhängigkeit von fossilen Energieträgern.

Halle B2, Stand 215/314

www.umsicht.fraunhofer.de

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