MemTecplus – Stoffgewinnung durch Flachmembranfiltration | Teilprojekt: Entwicklung mikroporöser Membranfilter

AUFGABENSTELLUNG

Sickerwässer aus dem Bergbau enthalten Schad- und Wert­stoffe, deren Abtrennung sowohl aus ökolo­gischer als auch ökono­mischer Sicht wünschens­wert ist. Derartige Wässer können extreme pH-Werte annehmen. Eine Filtration in einer chemisch stärker belasteten Umgebung ist mit den gegenwärtig am Markt vorhandenen Membranen nur eingeschränkt realisierbar.

PROJEKTZIEL | ARBEITSHYPOTHESE

Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer kontinuierlich arbeitenden Membran­filter­anlage mit hoher chemischer und mecha­nischer Stabi­lität, die sich zur Aufbe­reitung von Bergbau­wässern und insbe­sondere der quanti­tativen Abtrennung von Schad­stoffen, Schwer­metallen und der Gewinnung von Seltenen Erden aus den Wässern von Altberg­werken und Abraum­halden in partikulär gebundener Form eignet. Kern des Projekts ist die Entwicklung eines innovativen mikroporösen Membran­filter­systems auf Basis von Poly­vinyl­chlorid-Membranen. PVC wird bisher nicht als Membran­material genutzt, weist jedoch für die Anwendung als Filter­material im techni­schen Sektor hervor­ragende Eigen­schaften auf:

• Beständigkeit in weitem pH-Bereich

• hohe Festigkeit

• kostengünstig

• Erzeugung von Poren mit einer geeigneten Porengröße zwischen 0,5–20 μm durch das Verstrecken einer mit Partikeln gefüllten PVC-Folie

Für die Herstellung der Membranen wird im Projekt ein industrielles Verfahren entwickelt, das es ermöglicht, die Produkt­eigen­schaften den Anfor­derungen entspre­chend zu steuern und kosten­günstig zu fertigen. Neuartige modulare Filter­einheiten werden erzeugt, indem die Membranen auf ein Drainage­textil kaschiert, zu Filter­taschen gefügt und zu hydrau­lisch verbundenen Stacks zusammen­gefasst werden. Durch die verfahrens­technische Kombi­nation neu zu entwickelnder in situ Reinigungs­verfahren (mechanisch oder/und strömungs­technisch) mit einer Sink­ver­dichtung des Nieder­schlags und dessen kontinuier­lichem Austrag ist die Wasser­reinigung mit der Wert­stoff­gewinnung gekoppelt. Dazu ist es erfor­derlich, die abzuschei­denden Stoffe in einem vorge­lagerten Inline-Verfahrens­schritt partikulär zu fällen. Für die konti­nuierliche parti­kuläre Abtrennung von Ziel­stoffen und gleich­zeitige Wasser­reinigung wird ein innovatives Anlagen­konzept für Mikro­filtrations­module ent­wickelt. Alle Fertigungs­schritte von der Herstellung der Membranen bis zum Modul­bau können von Unter­nehmen im Umfeld der Erzgebirgs­region abgebildet werden. Für die Filter­systeme wird darüber hinaus ein hohes welt­weites Markt­potential erwartet.

NUTZEN | AUSBLICK

Wenn es gelingt, die gesamte Herstellungs­kette von der Membran über Module bis zum Anlagenbau im Umland des Erzgebirges zu positionieren und darüber hinaus zu zeigen, dass die Mikro­filtrations­module in unter­schied­licher Weise für die Aufbe­reitung von Berg­bau­wässern geeignet sind, sind die Verwertungs­chancen mit der Erfahrung der beteiligten Firmen- und Forschungs­partner sehr gut.

Das Projektkonsortium ist bestrebt, die Projekt­ergebnisse vor allem über die beteiligten Firmen zu vermarkten. Für den Bereich zur Anwendung in der Aufbe­reitung von Berg­werks­abwässern ist es notwendig, die entstehenden Kontakte über das Netzwerk rECOmine und die Kontakte zur Bergakademie Freiberg zu nutzen, um die Technologie durch Firmen­kontakte, über Fach­veran­staltungen und Veröffent­lichungen bekannt zu machen.