1 Entwicklung von Elektroden, -stack und Gesamtsystem Bio-Brennstoffzelle.
Die Arbeitsziele betreffen die Optimierung von Aufbau, Materialien und Form der Elektroden und des Diaphragmas sowie die prinzipielle Anordnung und Verschaltung von Zellpaaren.
2 Optimierung von Elektrodenmaterial, -aufbau, Komponenten- und Stackdesign.
Es werden weitergehende Optimierungen bezüglich Form, Material und Aufbau von Elektroden, Elektrodenstack und Komponenten unter Berücksichtigung wirtschaftlicher Fertigungs- und Montagemöglichkeiten angestrebt. Auch Fragestellungen bezüglich Art, Material und Form von Abdichtung und Isolierung zwischen den Elektroden sind zu lösen. Weiteres Ziel ist die Etablierung eines Standards für eine reproduzierbare Produktqualität von Elektroden und Komponenten. Es sollen materialtechnische, elektrochemische und biochemische Analysemethoden entwickelt bzw. angepasst werden, um die Qualität der hergestellten Elektroden und Komponenten zu bewerten und gegebenenfalls zu verbessern.
3 Optimierung der Reinigungsleistung bei gleichzeitiger Strom-/Wasserstoffgewinnung.
Dieses Arbeitsziel betrifft die Verbesserung der Effizienz der Brennstoffzelle in Bezug auf den CSB-Abbau im Verhältnis zur Strom-/Wasserstoffgewinnung. Auch Fragen zum Einfluss auf die Nährstoffelimination werden untersucht. Über systematische Untersuchungen sind die verschiedene Einflussgrößen (z.B. Abwasserzusammensetzung, Material, Strömungsbedingungen, Biofilmaufbau etc.) abzuklären und Betriebsbedingungen sowie Materialeigenschaften dahingehend zu optimieren, dass möglichst viel Strom bzw. Wasserstoff pro abgebauter CSB-Einheit gewonnen und der Klärwerksbetrieb nicht gestört wird. Ein wichtiger Aspekt ist auch das Scale-up von kleineren auf größere Komponenten sowie die Serien- und Parallelschaltung von Zellpaaren.
4 Untersuchungen zum Abbau von Mikroschadstoffen und zur Bildung von Abbauprodukten.
Über einen Vergleich mit konventionellen Nachweismethoden für biologische Eliminationsverfahren und einer Massenbilanzierung über Radiotracer-analytische Methoden soll der Nachweis des Abbaus von Mikroschadstoffen für eine gezielte Auswahl von pharmazeutischen Wirkstoffen und anderen Mikroschadstoffen erbracht werden. Die Auswahl repräsentiert sowohl Stoffe, die bisher als biologisch abbaubar gelten als auch solche, die als nicht biologisch abbaubar angesehen werden. Die Problematik der Transformationsproduktbildung wird über geeignete interne und externe Analysemethoden untersucht.
5 Bewertung des Anwendungspotenzials.
Durch Entwicklung, Herstellung, Installation und Betrieb einer Pilotanlage auf einer kommunalen Kläranlage wird eine Datenbasis für eine praxisnahe Bewertung des Anwendungspotenzials aus abwasserreinigungstechnischer, betriebswirtschaftlicher, betriebstechnischer und umweltrelevanter Sicht geliefert. Für die Kläranlagen-Größenklassen 1 bis 5 wird jeweils das Anwendungspotenzial abgeschätzt.
6 Kommunikation der neuen Technik und Verbreitung der Ergebnisse.
Neben den üblichen Kommunikationsmitteln wie z.B. Projektwebsite, Newsletter, Film, Vorträge, Messeveranstaltungen etc. sind zwei zusätzliche von DWA und DECHEMA organisierte Workshops sowie ein experimentell zu betreibendes Exponat vorgesehen.
CUTEC 