ElektroFeSitu – Spurenstoffelimination und Desinfektion – Entwicklung einer 200% Zelle zur elektrochemischen Synthese von Ferrat und Wasserstoffperoxid

Motivation/Hintergrund

Aufgrund der unzureichenden Entfernung von Medikamenten, antibiotikaresistenten Keimen und Krankheitserregern aus Kläranlagenabläufen und deren Verteilung in der Umwelt soll ein neues Verfahren zur Abwasserreinigung untersucht werden. Dabei soll das Oxidationsmittel Ferrat (Fe (VI)) vor Ort produziert und in den betroffenen Abwasserstrom dosiert werden. Das reduzierte Ferrat (Fe(III)) kann nach der Nutzung als Oxidationsmittel zusätzlich als Fällungsmittel eingesetzt werden.

Projektbeschreibung

Ziele dieses Vorhabens sind die Entwicklung und der Betrieb einer neuartigen elektrochemischen Zelle zur anodischen Ferratsynthese gekoppelt mit der kathodischen Synthese von entweder benötigter Lauge oder H₂O₂ an Gasdiffusionselektroden (GDE). Ferrat gilt als „grünes Oxidationsmittel“, da keine kritischen Edukte eingesetzt und keine persistentes Oxidationsprodukt erzeugt werden. Für die H₂O₂-Synthese wird nur wässrigen Elektrolyt, Strom und (Luft-) Sauerstoff benötigt. Da an beiden Elektroden zeitgleich kommerziell nutzbare Produkte erzeugt werden, kann die Zelle als „200%-Zelle“ bezeichnet werden.

Für die Ferratsynthese sollen die anodische Auflösung von Eisenlegierungen und die Oxidation von gelösten Eisenionen vergleichend untersucht werden. Anschließend soll die Kathodenreaktion (H₂O₂ vs. OH^-) an die Ferratsynthese angepasst werden. Zur Untersuchung der Elektrodenkombination soll eine technische Zelle im Labormaßstab realisiert werden. Die beste Elektrodenkombination wird zum Abschluss mit einem Demonstrator praxisnah evaluiert. Dabei soll die Wirksamkeit der produzierten Oxidationsmittel mit Abwässern auf die Elimination von Antibiotika sowie die Desinfektion untersucht werden.

Das IGF-Vorhaben Nr. IGF 21766 N der Forschungsvereinigung DECHEMA e.V., Theodor-Heuss-Allee 25, 60486 Frankfurt am Main wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.