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Bio-Brennstoffzellen zur Abwasserreinigung

25. Mai 2012 | Keine Kommentare | Hits: 607

Wasserkraftwerke benötigen große Energiemengen, um ihre Kläranlagen zu betreiben. Glaubt man den Statistiken, werden 2 % des weltweiten Strombedarfs allein für die Wasserreinigung benötigt, was insgesamt rund 80.000 Megawatt entspricht und Ausgaben von 40 Milliarden Dollar pro Jahr verursacht.

Um diese enormen Kosten zu senken, plant die israelische Firma Emefcy  den Gebrauch von Bio-Brennstoffzellen so zu kommerzialisieren, dass deutlich weniger Energie benötigt wird.

Wie Bakterien helfen, Energie zu sparen

Bei dem von Emefcy entwickelten Biogenen Reaktor handelt es sich um eine Anlage auf Basis von Bio-Brennstoffzellen, einer Technologie, die bereits bekannt ist, von Emefcy jedoch deutlich verbessert wurde.

Der biogene Reaktor selbst besteht aus zwei Segmenten – Abwasser ohne Umgebungsluft einerseits und Luft ohne Abwasser andererseits. Beide Bereiche sind durch eine Membranwand getrennt und durch eine elektrisch leitende Oberfläche verbunden. Der EBR (Electrogenic Bioreactor), wie das Produkt bezeichnet wird, basiert also auf drei Komponenten:

-          Anoden, die sich in einer anaeroben Umgebung befinden. Hier erfolgt die bakterielle Oxidation des organischen Materials.

-          Kathoden, die Kontakt zur Luft haben und an denen die entsprechende Reduktion erfolgt.

-          Ein elektrischer Schaltkreis, der Anode und Kathode verbindet.

Grundsätzlich zu Nutze macht sich dieses Verfahren dabei die Tatsache, dass die verwendeten Mikroorganismen ihre Nahrung aus dem Abwasser beziehen. Bei der Verwertung der Nährstoffe erzeugen sie Elektronen, die zum Sauerstoff in der Luft drängen (also in Richtung des zweiten Kompartiments), was über die Abführung über Elektroden gewährleistet wird. Ein speziell von Emefcy entwickeltes Nanodrahtmaterial siedelt sich darüber hinaus auf der Bakterienoberfläche an und macht diese selbst leitfähig.

Der wesentliche Unterschied zu herkömmlichen Methoden besteht in der Tatsache, dass bei diesem Prozess elektrischer Strom produziert und nicht verbraucht wird. Die Reaktoren selbst sind einen Meter breit und vier Meter hoch und können je nach Größe und Bedarf der Kläranlage zu großen funktionellen Einheiten zusammengeschlossen werden.

Pro und Contra

Die Aussicht klingt äußerst vielversprechend – soll doch die Anlage die für chemische und mechanische Reinigungsverfahren benötigte Energie selbst erzeugen – definitiv ein großer Pluspunkt auf der Pro-Seite.

Kritiker, wie Itamar Willner, Professor am Institut für Chemie der Hebrew University, weisen jedoch auf zwei Tatsachen hin. Zum Einen unterscheiden sich die in Klärbecken enthaltenen Stoffe von den im Labor verwendeten Schmutzwasserpartikeln. Zum anderen besteht ein enormer Unterschied zwischen einer Testanlage und einer voll betriebsfähigen Anlage, die mehrere Tausend Tonnen Abwasser reinigen soll. Ob die Anlagen einer derartigen Belastung im Dauerbetrieb gewachsen sind, wird wohl erst die Praxis zeigen.

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