DEUS 21: Wasser im Kreislauf€¦ · © Fraunhofer IGB Frankfurt am Main, 18.01.2013 Dr.-Ing....
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Frankfurt am Main, 18.01.2013 Dr.-Ing. Marius Mohr
DEUS 21: Wasser im Kreislauf
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Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB
280 Mitarbeiter
Betriebshaushalt 2011 von 18 Mio €
Ca. 7200 m2 Labore, Technika, Büroräume
Anbindung an Universität Stuttgart
Aufgabe: Angewandte Forschung
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Geschäftsfelder des Fraunhofer IGB
Chemie Nanomaterialien Polymere Tenside Funktionale Oberflächen Membranreaktoren Industrielle Biotechnologie
Medizin Diagnostik Testsysteme Biomaterialien Tissue Engineering Medizintechnik
Pharmazie Wirkstoff-Screening Pharmazeutische
Biotechnologie Pharmazeutische Chemie Drug Release Formulierung
Umwelt Wassermanagement Abwasserreinigung Abfallbehandlung Rohstoffeffizienz Rohstoffgewinnung
und -aufbereitung
Energie Biogas Bioethanol und Biobutanol Gastrennung Energiewandlung mit Membranen Energieeffizienz Wärmespeicherung
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Zentrale Systeme: teuer und unflexibel
Semizentrale Systeme: Einheiten von 1000 – 10.000 Einwohnern, abhängig von der Siedlungsstruktur
Kurze Entfernungen
Recycling von Wertstoffen (sowie Wasser)
Projekt DEUS 21 – zwei Demonstrationsstandorte
Bestehende Siedlung: Heidelberg – Neurott
Neubaugebiet: Knittlingen
Semizentrales Wassermanagement
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DEUS 21 in bestehender Siedlung
Heidelberg-Neurott: 60 Einwohner und ein Restaurant
Keine Anbindung an Kanalisation
Abwasserreinigung: Aerobes Membran-Bioreaktor-Verfahren
Keine Einleitung von Regenwasser
In Betrieb seit Dezember 2005
Reinigungsleistung wie Großkläranlage
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Anlage in Heidelberg-Neurott
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DEUS 21 in Knittlingen
Demonstrationsvorhaben in Neubaugebiet mit 105 Grundstücken
Förderung durch BMBF, Fraunhofer Gesellschaft
Innovationen:
Nutzung von Regenwasser
Vakuumkanalisation
Abwasserreinigung anaerob mit Membranfiltration
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Semizentrales Konzept DEUS 21 Knittlingen
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Regenwassernutzung
Sammlung des Regenwassers von Dächern und Wohnstraßen
Speicherung in 3 Zisternen (300 m3)
Aufbereitung durch Ultrafiltration, Aktivkohle, Ozon
Reinigung auf Trinkwasserqualität möglich, aber relativ aufwändig- daher nur sinnvoll, wenn keine alternativen Wasserquellen vorhanden
Nutzung zur Bewässerung möglich
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Vakuumkanalisation
Bewohner sind mit einem Übergabeschacht an das Vakuumnetz angeschlossen
Zentrale Vakuumstation erzeugt Unterdruck von 0,5 - 0,7 bar
Option: Vakuumtoiletten im Haus, Küchenabfallzerkleinerer
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Anaerobe Abwasserreinigung
Mikroorganismen verarbeiten organische Inhaltsstoffe unter Luftabschluss
Langsameres Wachstum: wenig Schlamm
Keine Heizung (psychrophiler Abbau)
Hohe Aufkonzentrierung notwendig: Mikrofiltration
Organische Verschmutzung des Abwassers (CSB) wird zu Biogas umgesetzt (Abbau ca. 85%), Mikroorganismen zurückgehalten
Nährstoffe sind gelöst im Ablauf enthalten, Nutzung möglich
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Abwasserreinigungsanlage in Knittlingen
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Biogasproduktion
Kläranlagen sind der größte kommunale Energieverbraucher
Großanlagen: Stromverbrauch ca. 30 kWh/ EW/ a (kleine Anlagen mehr als doppelt so viel), Wärmebedarf ähnlich hoch
Anteil der Belüftung: 50 – 80 % des Stromverbrauchs
Produktion Biogas auf herkömmlicher Kläranlage: ca. 20 - 25 l/ EW/ d Produktion Biogas im System DEUS 21: ca. 60 l/ EW/ d Energiegehalt Biogas im System DEUS 21: ca. 150 kWh/ EW/ a
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Treiber, Motoren der Innovation
Verknappung nutzbarer Wasser- und Energieressourcen
Ursachen: Klimawandel, Bevölkerungswachstum weltweit, Urbanisierung, steigender Wohlstand weltweit
=> Potenzial für Export, Unterstützung bei Lösung globaler Herausforderungen
Aber: Anwendung der Innovationen in Deutschland kann ebenfalls vorteilhaft sein (Energieeffizienz, Kosteneinsparung, Ressourcenschonung (z.B. Phosphor), höhere Flexibilität bei demographischem Wandel)
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Umsetzungspotenziale
Bedarf am höchsten in Regionen, in denen Wasserinfrastruktur noch wenig entwickelt ist
Möglichkeit der Wiederverwendung von Wasser: Regionen mit Wassermangel
Voraussetzung: Kapital für Investitionen in Ausbau der Wasserinfrastruktur vorhanden
Aktivitäten zur Umsetzung/ Anpassung von DEUS 21 in China, Ägypten und Rumänien
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!