DAS EE-Pilotanlage im Projekt „Med-zeroSolvent“ behandelt lösemittelhaltige Prozessabwässer
Medizinische Abwässer stellen eine große Herausforderung für das Wassermanagement dar – sowohl im klinischen Umfeld als auch in der Produktion von Arzneimitteln und Medizinprodukten. Das Forschungsprojekt „Med-zeroSolvent“ hat die Behandlung von stark belasteten Prozesswässern aus der Membranherstellung für Dialysatoren erforscht.
Die Umwelttechnologieexperten der DAS Environmental Expert GmbH bringen ihr langjähriges Prozess- und Technologie-Know-how in das Projekt ein – für eine nachhaltig abwasserreduzierte oder sogar abwasserfreie Produktion.
Nach drei Jahren intensiver Forschungsarbeit konnte DAS Environmental Experts gemeinsam mit der TU Dresden und weiteren Projektpartnern das Projekt Med-zeroSolvent im Oktober 2024 erfolgreich abschließen. Ziel des Projekts war die Entwicklung eines mehrstufigen Verfahrens zur Aufbereitung von lösungsmittelhaltigen Prozesswässern bei der Produktion von Dialysemembranen, mit möglicher Wiederverwendung des behandelten Wassers.
Im Rahmen eines ganztägigen Abschlusskoloquiums am 24.10.2024 an der TU Dresden wurden alle relevanten Erkenntnisse vorgestellt. Die wichtigsten Projektergebnisse aus Sicht von DAS EE sind:
- Das Moving Bed Biofilm Reactor-Verfahren (MBBR) ist fähig, unter Hochlast lösungsmittelhaltige Abwässer mit bis zu 99 % Reinigungsleistung aufzubereiten.
- Das MBBR-Verfahren kann dabei auch als alleiniges Verfahren eingesetzt werden, um Prozesswässer direkt ins Kanalnetz einleiten zu können.
- Das Überprüfen der Verfahrenstechnologien kann durch den Betrieb einer Pilotanlage unter Realbedingungen zu wertvollen Optimierungen führen.
- Die Prozesswasseraufbereitung sollte umfassend betrachtet werden und bietet große Chancen für Einsparungen und Ressourcenschonung (Wasserwiederverwendung, CO2, Energie, Kosten).
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Zuverlässige Aufbereitung des lösungsmittelhaltigen Prozesswassers
Dialysatoren für die Nierenersatztherapie enthalten Hohlfasermembranen, die hauptsächlich aus synthetischen Polymeren hergestellt werden. Während des Produktionsprozesses werden stickstoffhaltige Lösungsmittel wie Dimethylacetamid (DMAc) eingesetzt. Es entstehen lösungsmittelhaltige Abwässer, die zum Teil unter hohem Energieaufwand und unter Entstehung von CO2-Emissionen thermisch entsorgt werden müssen. Dieser Herausforderung stellen sich die Partner des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Forschungsvorhabens „Med-zeroSolvent“. Gemeinsam arbeiten sie an der Entwicklung eines energieoptimierten, mehrstufigen Verfahrens zur Aufbereitung lösungsmittelhaltiger Prozesswässer aus der Dialysemembran-Herstellung, das es ermöglicht, aufbereitete Abwässer im Kreislauf zurück in die Produktion zu führen.
Pilotanlage erfolgreich in Betrieb
In einer sechsmonatigen Planungsphase hat das Team der DAS EE die Pilotanlage konstruiert und umgesetzt. Die Inbetriebnahme erfolgt gemeinsam mit den Kooperationspartnern im Frühjahr 2023. Diesem Meilenstein geht eine intensive Vorbereitungsphase voraus: DAS EE ist seit Juli 2021 Partner des im April 2021 gestarteten Forschungsprojekts und arbeitet dort gemeinsam mit den Experten der B. Braun Avitum Saxonia GmbH, den Anlagenplanern von Me-Sep und der wasserWerkstatt Ingenieurbüro für ökologische Wasserwirtschaft, den Analytikexperten der CUP Laboratorien Dr. Freitag GmbH, dem Institut für Luft- und Kältetechnik GmbH sowie der Technischen Universität Dresden (Institut für Hydrobiologie und Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft) zusammen. Die wissenschaftliche Leitung liegt bei Professor Dr. Peter Krebs vom Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft. Die Partner der TU Dresden führten auch die ersten Voruntersuchungen in einer Laborversuchsanlage zum Abbau von DMAc mit Moving-Bed-Biofilm-Reaktoren (MBBR) durch. Anhand dieser Ergebnisse entwickelten die Dresdner Umweltexperten das umgesetzte Anlagenkonzept.
Mehrstufige Anlage für eine abwasserfreie Produktion
Die Pilotanlage ermöglicht die Konzeptvalidierung und Definierung der wesentlichen Prozessparameter unter realen Bedingungen. Die Abwässer passieren in der Anlage zunächst einen MBBR, in dem anoxisch eine Denitrifikation erfolgt. Im nächsten Prozessschritt schließt sich daran in einem hochbelasteten, aerob betriebenen MBBR der Abbau des Lösungsmittels an. Die Nitrifikation erfolgt in einer nachgeschalteten Vertikalfilteranlage. „Durch die Kopplung des zweistufigen MBBR mit einem naturnahen Verfahren, einem Vertikalfilter, können verschiedene Verfahrenskombinationen und Konzentrationen des Lösungsmittels zum Abbau getestet werden“, erläutert Nadine Siebdrath, Projektverantwortliche bei der DAS Environmental Expert GmbH. „Am Ende des Projektes wissen wir, welches der Verfahren sich am besten für ein Zero-Liquid-Discharge, also eine abwasserfreie Produktion, eignet.“
Ressourcenschonend und nachhaltig
„Das Projekt Med-zeroSolvent entspricht dem, wofür DAS EE sich seit über 15 Jahren einsetzt: Konsequente Abwasserbehandlung am Ort ihrer Entstehung und effiziente Aufbereitung für die Weiternutzung in der Produktion“, ergänzt Nadine Siebdrath. „Durch intelligente Verfahren verbleibt das Prozesswasser in der Produktion, kommunale Kläranlagen werden nicht mit umweltkritischen Substanzen belastet und die thermische Entsorgung von Abwasser-Teilmengen sowie der bisher notwendige LKW-Transport entfällt. Das schont Ressourcen und ist nachhaltig.“
Expertenteam für skalierbare Behandlungsmodule
Das Forschungsprojekt kombiniert bewährte Technologien zur Industrieabwasserbehandlung mit naturnahen Verfahren.
Das ist neu, in dieser Form einzigartig und bietet durch den modularen Aufbau ein breites Einsatzspektrum zur energieeffizienten Behandlung organisch belasteter Abwässer.
Neben den biologischen Verfahren als einer Hauptkomponente der Prozesswasserbehandlung werden membrangestützte Verfahren für die Rückführung des aufbereiteten Wassers in den Prozess entwickelt. Als Resultat von Med-zeroSolvent sollen skalierbare Behandlungsmodule für Prozessabwässer entstehen, die auch anderweitig zur Behandlung von Abwässern mit ähnlicher Beschaffenheit eingesetzt werden können. Das Projekt läuft noch bis März 2024.
