Umweltschutztechnik

Die Ergebnisse von mehr als fünf Jahrzehnten Forschung im Lehr- und Forschungsklärwerk (LFKW) haben die Entwicklung und den heutigen Stand der Abwasserreinigung und der Klärschlammbehandlung in der Bundesrepublik Deutschland maßgeblich mitbestimmt. Die flexible technische Grundausstattung des Klärwerks sowie die ständige Verfügbarkeit von Abwässern und Schlämmen unterschiedlicher Zusammensetzung ermöglichen jederzeit die Anpassung an neue Forschungsaufgaben. 

Ein aktuelles Forschungsprojekt ist die Untersuchung der Auswirkung von hochkonzentrierten wässrigen Substraten auf den Faulprozess. Dieses Substrat fällt bei Kompostierungsanlagen an. Die Kompostierung von biologischen Abfallstoffen verläuft gut, solange der Feuchtigkeitsgehalt nicht zu hoch ist. Sehr feuchte Substrate werden in der Regel vor der Kompostierung entwässert. Das Presswasser ist eine hochkonzentrierte, kohlenstoffreiche, wässrige Lösung. Vorversuche haben gezeigt, dass diese Presswässer sehr gut anaerob vergoren werden können. Ziel des Projekts ist es, die Presswässer gemeinsam mit dem im LFKW  anfallenden Schlammen aus der Abwasserreinigung  zu vergären. Die so gewonnene elektrische Energie steigert den Eigenversorgungsgrad des Klärwerks.

Im Sinne einer praxisorientierten Lehre ist das LFKW als Demonstrationsanlage zu einer unentbehrlichen Einrichtung für die am ISWA vertretenen Studiengänge geworden. Hier können sich die Studierenden im Rahmen der angebotenen Lehrveranstaltungen und Praktika, ihrer Diplom-, Bachelor-  oder Masterarbeiten oder als Hilfskräfte im Forschungsbereich mit Anlagendetails und dem Betrieb eines hoch technisierten Klärwerks vertraut machen.

Im Heizkraftwerk führt das IFK (Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik) experimentelle Untersuchungen zur thermischen Nutzung von biogenen und fossilen Brennstoffen durch. Für die Forschung mit verschiedenen thermo-chemischen Verfahren (Verbrennung, Vergasung und Pyrolyse) gibt es im Heizkraftwerk unterschiedliche Versuchsanlagen, die die Charakteristika industriell verwendeter Technologien zur Strom- und Wärmeerzeugung nachbilden. Dabei handelt es sich zum Beispiel um Rostfeuerung für feste stückige Brennstoffe wie Holzhackschnitzel oder Müllfraktionen, Wirbelschicht für die Vergasung und Verbrennung von verschiedenen Biomassen sowie Flugstaub für die Verbrennung von gemahlenen Holzpellets.

Ein wichtiger Forschungsschwerpunkt im Heizkraftwerk ist die Rückhaltung von CO₂, welches sowohl aus dem Brennstoff als auch bei bestimmten Prozessen (z.B. bei der Zementherstellung) entsteht. Mehrere Projekte untersuchen unterschiedliche Verfahren zur CO₂-Reduktion, wie die Oxy-Fuel-Verbrennung mit Sauerstoff sowie das Post-Combustion Capture mit Kalksteineinbindung („Calcium Looping CO₂ Capture“). Die Forschungsprojekte sind meist interdisziplinär aufgestellt und werden mit vielen Partnern aus Industrie- und Forschungseinrichtungen in verschiedenen Ländern Europas durchgeführt.

Trinkwasser, unser wichtigstes Nahrungsmittel, wird in Deutschland zu 65 % aus dem Grundwasser gewonnen. Diese Trinkwasserressource wird durch menschliche Aktivitäten permanent gefährdet. Das Hauptaufgabenfeld der Versuchseinrichtung zur Grundwasser- und Altlastensanierung (VEGAS) ist der Schutz und die Sanierung von Grundwasserleitern.

Altlasten stellen ein erhebliches Gefährdungspotential für das Grundwasser dar. Bei VEGAS werden innovative in-situ Grundwassersanierungstechnologien entwickelt. Damit wird die Qualität von Grundwasserleitern direkt vor Ort verbessert, ein Ausbaggern des Bodens ist somit zum Beispiel nicht notwendig. Die Methoden fokussieren sich auf eine Erhöhung des Schadstoffaustrags und auf den chemischen Abbau der Schadstoffe.

Im Rahmen der Energiewende, des Übergangs von fossilen Energieträgern und Kernenergie hin zu nachhaltigen Energiekonzepten, wurden allein in Baden-Württemberg in den letzten Jahren ca. 35 000 oberflächennahe Geothermieanlagen gebaut. Die VEGAS-Kompetenzen in thermischen in-situ Sanierungsverfahren wurden daher auf die Erforschung von Geothermieanwendungen erweitert. Derzeit ist hierbei der Fokus unserer Forschung die Untersuchung des Einflusses von Frost-Tau-Wechseln auf die Standfestigkeit der Geothermieanlagen und die Optimierung von unterirdischen Wärmespeichern, um zum Beispiel im Sommer anfallende überschüssige Energie aus Klimaanlagen oder Solarkollektoren zu speichern und diese Energie zur Gebäudeheizung in den Wintermonaten zu nutzen.