Bachelor-/Master-/Diplomarbeit: Low-Cost Systementwicklung zur PFAS-Entfernung aus Abwässern

Das Fraunhofer IKTS betreibt anwendungsorientierte Forschung für Hochleistungskeramik. Die drei Standorte in Dresden und Hermsdorf(Thüringen) formen das größte Keramikforschungsinstitut Europas. Als Forschungs- und Technologiedienstleister entwickeln wir moderne keramische Hochleistungswerkstoffe, industrierelevante Herstellungsverfahren sowie prototypische Bauteile und Systeme in vollständigen Fertigungslinien bis in den Pilotmaßstab. Darüber hinaus umfasst das Portfolio die Kompetenzen Werkstoffdiagnose und -prüfung.

In der Arbeitsgruppe „Systemtechnik Wasser und Abwasser“ des Fraunhofer IKTS entwickeln, erproben und optimieren wir neuartige Verfahren, Systeme sowie Komponenten für die Abwasserbehandlung. Ein Fokus liegt dabei auf der Entwicklung kosteneffizienter, skalierbarer und nachhaltiger Behandlungsverfahren zur Entfernung per- und polyfluorierten Alkylsubstanzen (PFAS) aus industriellen Abwässern. Zwar werden Verfahren wie Aktivkohle-Adsorption, Ionenaustausch und Hochdruck-Membranfiltration bereits vielfach eingesetzt, allerdings weisen diese teilweise erhebliche Einschränkungen auf. Dazu zählen hohe Betriebskosten, eine begrenzte Wirksamkeit bei kurzkettigen PFAS sowie die Notwendigkeit, die eingesetzten Filter- oder Adsorptionsmedien regelmäßig zu regenerieren oder auszutauschen. Darüber hinaus sind herkömmliche Verfahren nur bedingt geeignet, PFAS in dezentralen oder passiven Behandlungssystemen wirksam zu entfernen.

In einem am Fraunhofer IKTS gemeinsam mit Partnern durchgeführten FuE-Projekt wird derzeit ein innovatives passives Behandlungssystem entwickelt, welches eine primäre Adsorptionseinheit mit einer keramischen Filtrationseinheit in einem nachhaltigen Low-Cost-Konzept vereint. Während PFAS in der ersten Stufe an Reststoffen aus der Stahlproduktion gebunden werden, dient die zweite Stufe der weiterführenden PFAS-Entfernung und gleichzeitig als Schutzvorrichtung für die nachfolgende Entwässerung. Hierfür werden hybride, naturproduktbasierte Adsorbermaterialien für die Entfernung verbleibender PFAS mit robusten und langzeitstabilen keramischen Membranen kombiniert.

Hier sorgen Sie für Veränderung

Im Rahmen der Abschlussarbeit sollen zunächst Laborversuche zur Adsorption von PFAS aus Modellabwässern an verschiedenen Adsorbermaterialien durchgeführt und bewertet werden. Parallel dazu soll auf Basis der Versuchsergebnisse ein Konzept für die Filtrationseinheit entwickelt und in Form eines Demonstrators in die Praxis umgesetzt werden.

Ihre Arbeiten umfassen unter anderem:

- Einarbeitung in die Grundlagen der adsorptiven Wasserbehandlung und PFAS-Entfernung

- Vorschlag/Auswahl verschiedener Adsorbermaterialien, -qualitäten und Festlegung geeigneter Behandlungsparameter

- Planung und Durchführung der Adsorptionsversuche in Labormaßstab (unter Nutzung von Modell- und ausgewählter Realwässern)

- Begleitende Bestimmung ausgewählter chemisch-physikalischer Messparameter, Unterstützung der Fachkollegen bei der PFAS-Spezialanalytik

- Auswertung und Interpretation der Versuchsdaten, Ableitung von Schlussfolgerungen für die Maßstabsübertragung und Modellbildung

- Entwicklung, konstruktive Umsetzung und Labortest eines Demonstrators der Filtrationseinheit unter anwendungsnahen Bedingungen