Wasser: Treibstoff des Lebens

22.01.2021

Projektzusage für nachhaltige Abwasserbehandlung und Wiederverwendung für ein Krankenhaus in Kampala, Uganda.

Krankenhausabwässer sind als besonders problematisch zu betrachten, da sie im Vergleich zu kommunalen Abwässern deutlich höher mit Arzneimittelrückständen, deren Metaboliten sowie pathogenen Keimen belastet sind.

Dies stellt insbesondere in afrikanischen Ländern ein besonderes Problem dar, zumal Abwässer dort unbehandelt an die Umgebung eingeleitet werden. Die Folge ist eine unzureichende Reinigung in den zentralen kommunalen Kläranlagen. Beispielsweise werden in Kampala, der Hauptstadt Ugandas, derzeit nur etwa 7 % der Abwässer einer kommunalen Behandlungsanlage zugeführt.

Deshalb ist es das Ziel des nun angelaufenen Projekts, eine robuste und kostengünstige Technologie zu entwickeln und zu pilotieren, die eine dezentrale Behandlung von Krankenhausabwässern mit einem hohen Anteil an regenerativer Energie ermöglicht. Hierzu soll eine Kombination eines Membranbioreaktors (MBR) mit einer Aktivkohlebehandlung eingesetzt werden, die zu einem hohen Grad mittels photovoltaisch gewonnener Nutzenergie (PV) betrieben werden soll.

In der MBR-Technologie werden anstatt Absetzbecken zur Abtrennung des Belebt-Schlamms Membranen mit feinen Poren (0,1–0,01 µm Porendurchmesser) eingesetzt, die in das Belebungsbecken eintauchen. Hierdurch können auch feinste Partikel und Keime zurückgehalten werden und es resultiert eine hohe Wasserqualität. Die nachgeschaltete Aktivkohlebehandlung soll zusätzlich Spuren von gelösten Arzneirückständen etc. zurückhalten.

Dabei liegt die besondere Herausforderung des Projekts darin, diese Technologien einfach und kostengünstig zu gestalten, wobei möglichst viele Anlagenteile vor Ort in Afrika erhältlich sein sollten. Die Anlagenkombination soll beispielhaft im Lubaga Hospital in Kampala aufgebaut und pilotiert werden (Kapazität: ca. 10 m3/Tag).

Das Lubaga Krankenhaus in Kampala ist eines der größten Krankenhäuser in Uganda. Es wurde auf einer Delegationsreise mit dem Karlsruher Oberbürgermeister Frank Mentrup, dem Karlsruher EnergieForum sowie Prof. Jan Hoinkis von der Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft im Januar 2019 besucht. Ziel der Delegationsreise war es, Projekte zu gestalten und Unternehmen sowie Institutionen zusammenzubringen, um innovative, aber auch sozialgerechte und umweltverträgliche Lösungen anzubieten. Aus dem Besuch des Krankenhauses im Rahmen der Reise hatte sich die nunmehr realisierte Projektidee entwickelt, da sich das Karlsruher Stadtoberhaupt, insbesondere im Gesundheitssektor, gestärkte Verbindungen wünscht.

Das Projekt wird federführend von Prof. Jan Hoinkis in Zusammenarbeit mit der Firma Equator Solar Systems Ltd. (EQS) und dem „Centre for Research in Energy and Energy Conservation“ der Makerere Universität in Kampala durchgeführt und von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) finanziell gefördert. Die EQS hat langjährige Erfahrung und Kompetenz im Bereich PV-Technologie vor Ort in Kampala und ist auch in der ganzen Region gut vernetzt. Die Firma hat bereits eine PV-Anlage im Lubaga Hospital installiert, welche seit mehreren Jahren erfolgreich betrieben wird.

Ein neuer, innovativer Aspekt für das Projekt ist die Verwendung neuartiger, stationärer Energiespeicher aus sogenannten Superkondensatoren („Supercaps“), um die Probleme mit den derzeit üblichen Energiespeichern (Li-Ionen Batterien, Bleiakkus) zu verbessern. Supercaps haben eine große Leistungsdichte und sind charakterisiert durch sehr schnelle Be- und Entladungskurven. Dadurch können diese Systeme sehr zuverlässig gegen schnelle und starke Lastspitzen und Senken abgepuffert werden.

Die Technologie der Superkondensatoren hat sich im Laufe der letzten Jahre erheblich verbessert, sodass jetzt auch relative große Kapazitäten zu akzeptablen Preisen auf dem Markt erhältlich sind. Im Rahmen des Projekts wird Sneha De, eine Masterabsolventin des Studiengangs Sensor Systems Technology der Fakultät Elektro- und Informationstechnik, eine Doktorarbeit anfertigen.

Die Pilotierung der photovoltaisch betriebenen Abwasserreinigung soll begleitet bzw. ergänzt werden durch Trainingskurse für die zukünftigen Betreiber. Die Demonstration des Lösungswegs im Rahmen einer Pilotierung im Lubaga Krankenhaus dient als Modell zur Abwasseraufbereitung und Wiederverwendung in Krankenhäusern Ugandas und anderen Ländern Ostafrikas.

Kontakt

Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft

Hendrik Hunsinger

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