Die Situation
In heutigen Abwasserbehandlungsanlagen ist die Aufbereitung des Abwassers mit hohem energetischem Aufwand und damit auch mit erheblichen Kosten verbunden. Mikrobielle Brennstoffzellen (MBZ; engl. microbial fuel cells, MFCs) haben großes Potential die enthaltene Energie im Abwasser durch Mikroorganismen zurückzugewinnen, indem diese die Abwasserinhaltstoffe verstoffwechseln und dabei Strom produzieren.
Die notwendigen Energiemengen für die Abwasseraufbereitung lassen sich so deutlich reduzieren. Um einen wirtschaftlichen Einsatz zu ermöglichen, ist jedoch eine deutliche Leistungssteigerung der MBZ nötig.
Das Projekt
Ein vielversprechender Ansatz ist dabei der Einsatz von textilen Elektroden aus Carbonfasern, da diese eine einzigartige Kombination von Eigenschaften haben, die sie für einen Einsatz in MBZ attraktiv machen. Darüber hinaus lassen sich die Eigenschaften der Fasern und Textilien im großen Umfang speziell für diesen Einsatzzweck anpassen.
Bis heute fehlt jedoch das Wissen über die Entwicklung und Eigenschaften (bspw. Oberflächenbeschaffenheit, chemische Eigenschaften) der dafür benötigten Fasern und Textilien, um eine maximale Leistungsfähigkeit zu erreichen. Zentrales Ziel des Projekts ist es daher, die Leistungsfähigkeit durch den Einsatz von textilen Elektroden aus Carbonfasern zu steigern.
Hierfür werden im IGF-Projekt von ITA-Textilforschern und Mitarbeitern des ebenfalls zur RWTH Aachen gehörenden Instituts für Angewandte Mikorbiologie entsprechende Einflussfaktoren systematisch untersucht. Dabei lag der Fokus insbesondere auf der Oberflächenstruktur sowie deren gezielter Beeinflussung.
Der Nutzen für den Mittelstand
Der resultierende wirtschaftliche Nutzen für KMU hängt in erster Linie von der Akzeptanz der neuartigen Materialien bei Herstellern und Anwendern ab. Um diese Akzeptanz aufzubauen, wurden im Projekt zahlreiche Veröffentlichungen und Workshops getätigt. Die Akzeptanz hängt neben der Kenntnis über den neuen Werkstoff vor allem von der Wirtschaftlichkeit der Gesamt-MBZ ab.
Sobald eine ausreichende Akzeptanz geschaffen und ein wirtschaftlicher Betrieb möglich ist, stehen die notwendigen Werkzeuge und Erfahrungswerte zur zielorientierten Elektrodenauswahl zur Verfügung.
Ebenso liegen die notwendigen Kenntnisse zur Gewebeherstellung vor. Durch Anwendung der gewebten C-Faser Anoden-Gewebe können Anwender wie kommunale Kläranlagen signifikante Einsparungen durch reduzierten Energiebedarf für die Abwasseraufbereitung erzielen. Für KMU im Bereich der Gewebeherstellung ergibt sich dann eine sehr attraktive Möglichkeit, ihren Umsatz signifikant zu steigern und ein völlig neues Anwendungsspektrum zu erschließen.
Das gleiche gilt für KMU die entlang der Prozesskette beteiligt sind, wie zum Beispiel Hersteller von Entschlichtungsöfen. Außerdem können KMU Spezialwissen im Bereich der Modifikation von textilen Elektroden aufbauen und sich so insbesondere gegenüber ausländischen Konkurrenten einen Wettbewerbsvorteil verschaffen.
Ansprechpartner
Philipp Huber
philipp.huber@ita.rwth-aachen.de
+49 241 80 22 093
Fördergeber
Finanzielle Förderung über das Forschungskuratorium Textil als Mitglied der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungseinrichtungen (AiF) aus Haushaltsmitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie im Rahmen des Programms zur Förderung der "Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF)" mit der Projektnummer 19047 N.