Economic feasibility of additive manufactured natural zeolite filters for micropollutant adsorption

• Research unit: FOEN
• Project number: UTF 630.09.20

Key words (German)

Abwasser, Mikroverunreinigungen, Zeolith, Zeolithfilter, Alumosilikat

Short description (German)

Um Mikroverunreinigungen aus dem Abwasser zu entfernen — so wie es die revidierte Gewässerschutzverordnung vorschreibt, gibt es zwei gängige Verfahren: die Ozonierung und die Adsorption an Aktivkohle. Beide Verfahren sind zwar effizient, bezüglich Ausgangsmaterialien und Energieverbrauch aber nicht besonders nachhaltig. Als Alternative hat die SUPSI in einem Innosuisseprojekt (Nr.: 27180.1 PFIW.IW) ein Filtermaterial entwickelt, das aus einem Trägermaterial besteht, das mit Zeolith ummantelt/ beschichtet wird. Zeolith ist ein natürliches Produkt (Alumosilikat), das in grossen Mengen vorhanden und im Handel für verschiedene Anwendungen erhältlich ist. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, die Filter thermisch zu regenerieren. Im Innosuisse-Projekt wurde die technische Machbarkeit aufgezeigt, die Adsorptionsleistungen im Labor waren vielversprechend und konnten durch eine Oberflächenbehandlung sogar noch erhöht werden.
In einem nächsten Schritt geht es nun darum, aufgrund der Adsorptionskinetik von verschiedenen Filtertypen die Schlüsselparameter für den Aufbau und die Dimensionierung des Filters zu bestimmen und die Erstellungskosten zu verringern. Auf dieser Grundlage können die Rahmenbedingungen für die industrielle Produktion und damit der Business case beschrieben und ein Industriepartner gesucht werden.

Results according to contract (German)

1 Die Adsorptionkinetik ist für die 12 Referenzsubstanzen gemäss Gewässerschutzgesetz für die Filter aus dem Vorgängerprojekt ermittelt. Die Optimierungspotentiale bezüglich alternativen Zeolith-Typen, Materialien für die sekundäre Adsorption und die Oberflächenbehandlung sind identifiziert und beschrieben. MS1
2 Die Eliminierungsleistung der verschiedenen Optimierungsvarianten ist anhand ihrer Adsorptionskinetik bestimmt. Die Betriebsparameter für die Regeneration des Filters sind festgelegt.
3 Die Produktionsschritte sind festgelegt. Auf dieser Basis ist die Wirtschaftlichkeit berechnet und die Möglichkeit der Produktion bei einem Schweizer KMU abgeklärt.
3 Ein Schlussbericht mit Darstellung der Ergebnisse aus 3.1 bis 3.4 und dem weiteren Vorgehen ist redigiert und dem BAFU abgegeben.
4 Textbausteine, Illustrationen und mindestens 3 Fotografien (genauere Angaben s. Beilage 2) für die Verwendung in öffentlichen Publikationen sind bereitgestellt und dem BAFU abgegeben.
5 Eine Präsentation der Ergebnisse mit entsprechender Power-Point Darstellung ist dem BAFU abgegeben und kann auf Nachfrage beim BAFU vorgetragen werden.

Project aims (German)

Material, Dimensionierung und weitere Behandlungsschritte wie Oberflächenbehandlung und kombinierte Adsorption mit Aktivkohle, sowie die Betriebsparameter für die Regeneration sind für den Prototyp des Zeolithfilters definiert. Die Eliminationsleistung ist vergleichbar mit Verfahren, die Aktivkohle verwenden. Der Produktionsprozess ist so gestaltet, dass er auch in der Schweiz wirtschaftlich ist.