Ein grüner Sanierungsansatz für gesündere Gewässer
Die Aquakultur, einer der am schnellsten wachsenden Sektoren in der Nahrungsmittelerzeugung, ist in hohem Maße von der Verfügbarkeit und Qualität des Wassers abhängig. Da nur 37 % des europäischen Oberflächenwassers(öffnet in neuem Fenster) die Umweltanforderungen erfüllen, stellt die Wasserverschmutzung eine immer größere Herausforderung dar. Das EU-finanzierte Projekt SusWater(öffnet in neuem Fenster) führte ein Konsortium aus neun Partnern von drei Kontinenten zusammen, um Instrumente zur Überwachung und Aufbereitung von verschmutztem Wasser zu entwickeln, wobei die Gewährleistung einer sicheren Wasserversorgung für die Aquakultur im Fokus stand. Das Fachwissen der Partner, das von der analytischen und Umweltchemie über die Werkstoffkunde, Biologie und Toxikologie bis hin zur industriellen Umsetzung reichte, war entscheidend für den Erfolg des Projekts und ermöglichte die gemeinsame Entwicklung umfassender Wasseraufbereitungsstrategien anstelle einzelner Technologien.
Ein Mehrkomponentenansatz
Um neu auftretende Schadstoffe und potenziell toxische Elemente aus Gewässern zu entfernen, entwickelte SusWater nachhaltige Materialien, die aus erneuerbaren und aus abfallbasierten Ressourcen gewonnen wurden. Dazu zählten funktionalisierte Adsorptionsmittel auf der Basis von Zellulose, Chitosan, Stärke und Gelatine sowie aus Abwasserströmen isolierte Pilze. „Wir haben diese mit fortschrittlichen photokatalytischen Materialien und Membrantechnologien kombiniert und so die Photokatalyse, Adsorption und biologischen Vorgänge miteinander verknüpft“, sagt Paola Calza, Professorin an der Universität Turin und Projektkoordinatorin. Zu den neuen Photokatalysatoren gehörte etwa graphitisches Kohlenstoffnitrid zum Abbau von Schadstoffen. Im Zuge des Projekts wurde außerdem in situ Wasserstoffperoxid erzeugt, um fortgeschrittene Oxidationsvorgänge anzutreiben, und es wurden multifunktionale photokatalytische Membranen zur Wasseraufbereitung eingesetzt. SusWater entwickelte und wandte überdies einen analytischen Arbeitsablauf an, um wichtige bekannte Schadstoffe während der Aufbereitung zu überwachen und das Vorhandensein einer breiteren und unbekannten Fraktion von Mikroschadstoffen in einer Vielzahl von Wasserströmen aufzudecken, so dass der Weg für regionen- und regelungsübergreifende Bewertungen geebnet wurde. Die Projektarbeit führte zudem zur Entwicklung und Patentierung tragbarer elektrochemischer Sensoren für die In-situ-Überwachung von Spurenmetallen und Arzneimitteln, die eine kostengünstige Alternative für die Umweltüberwachung und Wasserqualitätsbewertung bieten. Die SusWater-Technologien wurden erfolgreich an Wasserproben aus Dänemark, Italien, Japan, Spanien und Thailand erprobt.
Ein bleibendes Vermächtnis
Die Auswirkungen von SusWater reichen weit über die Projektlaufzeit hinaus. „Mehrere im Rahmen des Projekts initiierte Forschungslinien werden nun weiterverfolgt, um die Anwendung fortgeschrittener Werkstoffe, analytischer Methoden und nachhaltiger Wasseraufbereitungstechnologien auf neue Schadstoffe, Umweltszenarien und industrielle Kontexte zu übertragen“, betont Calza. SusWater hat zudem Partnerschaften mit Institutionen in ganz Europa, Asien und Südamerika geknüpft und Vorschläge für Folgeprojekte, industrielle Kooperationen und unternehmerische Initiativen hervorgebracht. Ein bemerkenswertes Beispiel ist Penso Green(öffnet in neuem Fenster), ein Spin-off-Unternehmen, das nachhaltige Lösungen ohne Flüssigkeitsableitung für die industrielle Wasserwiederverwendung entwickelt. Abgesehen von der wissenschaftlichen Exzellenz und technologischen Innovation befasste sich das Konsortium intensiv mit der Kommunikation, Sensibilisierung und Einbindung der Öffentlichkeit. Aktivitäten wie Workshops, Treffen mit Interessengruppen, Wissenschaftsfestivals, Veranstaltungen im Rahmen der Forschernacht und internationale Kurse trugen dazu bei, die Forschung, Studierendenschaft, Politik, Vertretungen des Industriesektors und die breite Öffentlichkeit einzubinden. Das Projekt experimentierte zudem mit leicht zugänglichen Kommunikationsformaten. Ein Beispiel hierfür ist ein Comic mit dem Titel „Eine SusWater-Geschichte“(öffnet in neuem Fenster), der Aspekte der Projektarbeit auf leicht verständliche Weise vermittelt. „Diese Initiativen haben gezeigt, dass komplexe wissenschaftliche Konzepte auf ansprechende Weise vermittelt werden können, ohne die wissenschaftliche Genauigkeit zu schmälern“, sagt Calza. Mit Blick auf die Zukunft lassen sich die SusWater-Technologien auf andere Sektoren anwenden, in denen neu auftretende Schadstoffe eine wachsende Herausforderung darstellen, beispielsweise in der pharmazeutischen Industrie, der Nahrungsmittelerzeugung und der chemischen Herstellung. Die gewonnenen wissenschaftlichen Erkenntnisse können zudem die Umsetzung der überarbeiteten EU-Richtlinie zur Behandlung von kommunalem Abwasser(öffnet in neuem Fenster) unterstützen, die strengere Anforderungen an die Entfernung von Mikroverunreinigungen aus kommunalem Abwasser stellt. „Letztendlich geht die Wirkung des Projekts über die Technologieentwicklung hinaus und trägt nicht nur zu zukünftigen Lösungen in der Wasseraufbereitung bei, sondern auch zur Sensibilisierung der Interessengruppen und zur Unterstützung einer faktengestützten Entscheidungsfindung im Umweltmanagement“, lautet das Fazit von Calza.
