Sauberes Wasser mit nachwachsenden Rohstoffen: Das Forschungsprojekt CoAct zeigt am Beispiel Bodenseekreis die Machbarkeit auf. Bei einer Fachtagung stellten die Konsortialpartner die technische Umsetzbarkeit sowie die ökologische und ökonomische Bewertung vor.
Die Bodensee-Stiftung hat zusammen mit Projektpartnern unter der Leitung der Universität Kassel am Beispiel des Landkreises Bodenseekreis erarbeitet, wie Pflanzen-Aktivkohle aus Restbiomassen regionaler Herkunft in Kläranlagen eingesetzt werden kann, um damit herkömmliche fossile Aktivkohle zu ersetzen. Labor- und Praxisversuche haben die Reinigungsleistung der biogenen Aktivkohle bestätigt. Bei einer Abschlusstagung haben die Projektpartner zudem eine ökonomische und ökologische Bewertung und die Umsetzbarkeit der Forschungsergebnisse aufgezeigt. Das auf fünf Jahre angelegte Projekt „CoAct – Integriertes Stadt-Land-Konzept zur Erzeugung von Aktivkohle und Energieträgern aus Restbiomasse“ wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Förderprogramm Stadt-Land-Plus unterstützt.
Aktivkohle wird in der vierten Reinigungsstufe von Kläranlagen eingesetzt, um Spurenstoffe wie Medikamente, Pestizide oder Hormone wie ein Schwamm aufzusaugen. Die Kläranlage des Zweckverbands Abwasserreinigung Kressbronn a. B. -Langenargen (AZV) zählte 2011 zu den Vorreitern bei der Erweiterung um die sogenannte vierte Reinigungsstufe nach mechanischer, biologischer und chemischer Reinigung. Nun wird die Anlage nochmals zum viel beachteten Pionier, bestätigten bei der Tagung Dr. Christian Strauß vom Projektträger Forschungszentrum Jülich, und Vera Kohlgrüber, kommissarische Leiterin des Kompetenzzentrums Spurenstoffe Baden-Württemberg (KomS) mit Blick auf die Projektergebnisse. Eine bevorstehende Änderung der EU-KARL, der EU-Kommunalabwasserrichtlinie, die Vorgaben für die Elimination von Spurenelementen durch Kläranlagen beinhaltet, werde den Bedarf an Aktivkohle europaweit erhöhen. Dadurch seien Preissteigerungen bei Aktivkohle fossiler Herkunft zusätzlich zu den bestehenden Importabhängigkeiten sowie ökologisch und sozial kritischen Punkten zu erwarten. „Wir hoffen, dass wir das innovative Verfahren umsetzen können und sind offen für neue Forschungsprojekte“, betonte Daniel Enzensperger, Bürgermeister der Gemeinde Kressbronn und Vorsitzender des AZV.
Auf andere Regionen übertragbar
Landratsamt Bodenseekreis, Alexander Müller, Betriebsleiter Kläranlage, und Volker Kromrey, Geschäftsführer der Bodensee-Stiftung. Copyright: Bodensee-Stiftung
Mit dem CoAct-Verfahren haben die Projektpartner ein zukunftsweisendes Konzept dafür entwickelt, wie die Nutzung fossiler Stoffe sowie die Abhängigkeit von Importen reduziert und im Gegenzug die regionale Wertschöpfung gefördert werden kann. „Für die pflanzenbasierte Aktivkohle können Restbiomassen aus dem Landkreis genutzt werden, die bisher nicht oder in wenig wertgebender Weise verarbeitet werden“, erläutert Andreas Ziermann von der Bodensee-Stiftung. So kann zum Beispiel (Gehölz-)Schnittgut, das nicht für die Hackschnitzelherstellung geeignet ist, Straßenbegleitgrün oder Mähgut aus Naturschutzgebieten verwertet werden. Die Bodenseeregion habe sich hervorragend als Modellregion für „CoAct“ geeignet, da mit Schutzgebieten, Ausgleichsflächen, Straßenbegleitgrün und Sonderkulturen verschiedene Flächenkulturen vorhanden sind. Nun liegt eine Liste mit Reststoffen vor, deren Eignung als potenzielle Substrate für die Aktivkohleproduktion untersucht wurden. Diese berücksichtigt auch Biomassen, die für eine Übertragbarkeit der Projektergebnisse auf andere Regionen von Bedeutung sind.
In einer Verarbeitung nach dem IFBB-Verfahren (Integrierte Festbrennstoff- und Biogasproduktion aus Biomasse) werden die Biomassen in eine feste (Presskuchen) und flüssige Fraktion (Presssaft) aufgeteilt. Die flüssigen Bestandteile können in einer Biogasanlage energetisch verwertet werden. Die feste Fraktion kann zu Aktivkohle weiterverarbeitet werden.
Ökobilanz und ökonomische Bewertung
Nach erfolgreichen Laborversuchen bestätigte auch der Praxisversuch in der Kläranlage Kressbronn a. B.-Langenargen die Wirkung: „Die biogenen Aktivkohlen erreichen die geforderten Reinigungsleistungen und können konventionelle ersetzen“, sagte Dr. Marcel Riegel vom Technologiezentrum Wasser bei der Tagung. Eine Evaluierung des CoAct-Technikkonzeptes unterstreicht den ökologischen Mehrwert: „Wichtigste Stellschraube aus ökologischer Sicht ist die Produktion einer qualitativ hochwertigen biogenen Aktivkohle, die Aktivkohle auf Steinkohlebasis substituieren kann, um möglichst viel davon einzusparen“, sagte Joachim Reinhardt vom Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg (ifeu).
Die ökonomische Perspektive ist noch schwer bezifferbar, da es die benötigte Anlage auf dem Markt noch nicht gibt. Werde sie mit einer Kläranlage gekoppelt, „könnten diverse Synergieeffekte genutzt werden, wie bestehende Anlagenelemente und Infrastruktur sowie die Verwendung von Prozesswasser, Presssaft oder Biogas“, betonte Christoph Mathias vom Institut für Ländliche Strukturforschung e.V.. Neben dem Verkauf der Pflanzen-Aktivkohle könnten Erlöse zusätzlich aus der Strom- und Wärmeeinspeisung gewonnen werden. Bestechend sei die regionale Wertschöpfung im CoAct-Verfahren: „Die Kosten kommen der Region zugute“, betonte Christoph Mathias. Vor allen Erlösen stünden aber zunächst Investitionskosten. Noch gebe es keine CoAct-Anlage „von der Stange“. Eine Anlage zur Produktion von Pflanzenkohle sei schnell verfügbar, eine kombinierte Anlage zur Aktivierung der Pflanzenkohle in der erforderlichen Größenordnung müsse erst als Prototyp erstellt werden, hob Dr. Korbinian Kaetzl, Wissenschaftler aus dem Fachbereich Grünlandwissenschaft und Nachwachsende Rohstoffe der Universität Kassel, hervor.
Abwasserzweckverband erneuert Interesse an Umsetzung
Seitens Bund und Land blicke man mit großem Interesse auf das Projekt, so Dr. Christian Strauß. Er sehe Möglichkeiten für weitere Fördermaßnahmen, deutete er an. Der Abwasserzweckverband Kressbronn a. B.-Langenargen ist vom Konzept überzeugt und hat die Bodensee-Stiftung beauftragt, die Vorplanung einer für die Biomasseverarbeitung und die Pyrolyse geeigneten Anlage, die vor Ort an der Kläranlage betrieben werden kann, voranzutreiben. „Wenn die öffentliche Förderung stimmt, sind wir bereit für nachhaltige Lösungen und haben keine Angst vor zusätzlicher Arbeit“, betonte Betriebsleiter Alexander Müller, der die Forschungspartner während des Projekts mit großem Engagement unterstützt hat. Auch die Projektpartner haben ein Interesse an der Umsetzung. „Wir haben viele Herausforderungen gemeistert. Es stimmt froh, auf gute Ergebnisse und einen erfolgreichen Abschluss blicken zu können“, sagte Andreas Ziermann, und Volker Kromrey, Geschäftsführer der Bodensee-Stiftung, ergänzt: „Das Projekt für sauberes Wasser mit nachwachsenden Rohstoffen am Bodensee durchzuführen, Europas größtem Trinkwasserspeicher, hat eine besondere Bedeutung für uns.“
Rückenwind hatte das Projekt bereits im November 2023 erfahren: Am 7. Bioökonomietag des Landes Baden-Württemberg hatte Landwirtschaftsminister Peter Hauk der Bodensee-Stiftung hierfür den Innovationspreis Bioökonomie verliehen.
Weitere Informationen auf der Website zum Projekt CoAct.