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Forschungsprojekt - Detailansicht

Bereich Bau und Umwelt - Fakultät Umweltwissenschaften - Fachrichtung Hydrowissenschaften - Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft - Professur für Verfahrenstechnik in Hydrosystemen

Selektive Entfernung monovalenter Ionen aus salzhaltigen Wässern für die Grundwasseranreicherung und Trinkwasseraufbereitung
Titel (Englisch)
Selective removal of monovalent ions from saline waters for groundwater recharge and drinking water treatment
Kurzbeschreibung (Deutsch)
Auf Grund des global ansteigenden Wasserbedarfs und den sinkenden zur Verfügung stehenden Süßwasserressourcen, besteht ein weltweites Interesse an effizienten Entsalzungsverfahren. Süßwasser, das vom Meer oder von geogenen Salzvorkommen beeinflusst wird, weist u. a. oft erhöhte Konzentrationen an Natrium und Chlorid auf. Hohe Nitrat- und Sulfatkonzentrationen resultieren hingegen meist aus landwirtschaftlichem Einfluss. Eine vollständige Entsalzung der Wässer ist nicht sinnvoll, sondern lediglich nur eine Verminderung der monovalenten Ionen nötig. Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines energieeffizienten, selektiven, membranbasierten Entsalzungsverfahrens zur gezielten Entfernung monovalenter Ionen aus salzhaltigem Grund- und Oberflächenwasser sowie die Überprüfung potenzieller Anwendungen und Einsatzgebiete unter Berücksichtigung wasserchemischer, ökonomischer und ökologischer Aspekte.

Es werden selektive Membranen für einen spezifischen Rückhalt monovalenter Salze entwickelt und in neukonstruierten Modulen für den Einsatz in einem elektrochemischen Verfahren in Labor- und Pilotanlagen verbaut. Mit den Anlagen werden Untersuchungen zur Identifikation optimierter Prozess- und Anlagenparameter in Abhängigkeit unterschiedlicher Rohwasserqualitäten und Aufbereitungsziele durchgeführt. Es wird geprüft, welche resultierenden Effekte und Herausforderungen bei der Grundwasseranreicherung und der Trinkwasseraufbereitung gegeben sind. Die entwickelte Technologie wird anhand einer ganzheitlichen ökonomisch-ökologischen Nachhaltigkeitsbewertung internationalen Zielgrößen wie den Nachhaltigkeitszielen gegenübergestellt, um Handlungsempfehlungen abzuleiten.

Durch die Wahl der Partner aus Industrie, Wissenschaft und Praxis ist das Konsortium in der Lage, Anlagen zu bauen und die innovative Technologie bei Praxispartnern vor Ort zu testen und zu bewerten. Die Ergebnisse tragen somit maßgeblich zur Sicherung der Wasserressourcen, national wie international, bei.
Kurzbeschreibung (Englisch)
The interest in efficient desalination processes is increasing due to the globally increasing water demand and decreasing available freshwater resources. Groundwater that is affected by seawater or by geogenic salt deposits often show increased concentrations of sodium and chloride. High nitrate and sulphate concentrations originate mainly from agricultural use. A complete desalination of water is usually not required, since only a reduction of the monovalent ions is necessary.
The aim of the innovatION research project is the development of an energy-efficient, selective, membrane based electrochemical desalination process (mMCDI) on the basis of Membrane Capacitive Deionisation focused on the removal of monovalent ions from saline groundwater and surface water. Thereby, potential applications and uses for this desalination process should be examined by considering water-chemical, economic and ecological aspects.
The Chair of Process Engineering in Hydro Systems (project coordinator) and the Chair of Business Management, esp. Sustainability Management and Environmental Accounting at Technische Universität Dresden are investigating the selective retention of water constituents as well as the energy efficiency and sustainability of the desalination process.
Bild zum Projekt
Bild zum Projekt
Zeitraum
01.02.2021 - 31.01.2024
Art der Finanzierung
Drittmittel
Projektleiter
  • Herr Prof. Dr. André Lerch
Projektmitarbeiter
  • Frau M.Sc. Hanna Rosentreter
  • Herr M.Sc. David Schödel
Finanzierungseinrichtungen
  • BMBF
Kooperationspartnerschaft
international
Interne Kooperationspartner
  • TU Dresden, Professur für BWL, insb. Nachhaltigkeitsmanagement und Betriebliche Umweltökonomie
Externe Kooperationspartner
  • Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, AG Hydrogeologie und Landschaftswasserhaushalt (Deutschland)
  • Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V., AG Polymere Membranmaterialien (Deutschland)
  • FUMATECH BWT GmbH, FUMATECH BWT GmbH (Deutschland)
  • DEUKUM GmbH, DEUKUM GmbH (Deutschland)
  • elkoplan staiger GmbH, Automation für die Umwelt- und Verfahrenstechnik (Deutschland)
  • Oldenburgisch-Ostfriesischer Wasserverband, OOWV (Deutschland)
  • Kreisverband für Wasserwirtschaft Nienburg, KWN (Deutschland)
  • KWR Water Research Institute, KWR (Niederlande)
  • United Nations University, Inst. for Integrated Management and Material Fluxes and of Resources (Deutschland)
Website zum Projekt
Zugeordnete Profillinie
Energie, Mobilität und Umwelt
Relevant für den Umweltschutz
Ja
Relevant für Multimedia
Nein
Relevant für den Technologietransfer
Ja
Schlagwörter
Selektive Entfernung, monovalente Ionen, MCDI, Membrankapazitive Deionisation, salzhaltige Wässer, Grundwasseranreicherung, Trinkwasseraufbereitung, Membranen, Ionenaustauschermembran
Berichtsjahr
2021
Stand: 19.07.2021