de.wedoany.com-Bericht: Zwei Forschungsprojekte der Escola Superior de Biotecnologia da Universidade Católica Portuguesa befassen sich mit der Entfernung von Mikroschadstoffen aus Abwasser bzw. der biologischen Sanierung kontaminierter Böden. Beide basieren auf Biotechnologie, Abfallverwertung und Verfahren mit geringen Umweltauswirkungen. Das Projekt AStUTe zielt auf die Entfernung von Mikroschadstoffen aus Abwasser ab, während BioElectroSoil die biologische Sanierung von Böden beschleunigen soll, die persistente Verbindungen enthalten.
Die beiden Projekte werden von den Forscherinnen Catarina L. Amorim und Irina Susana Moreira vom Centro de Biotecnologia e Química Fine der Escola Superior de Biotecnologia da Universidade Católica Portuguesa geleitet. Catarina L. Amorim erklärte, dass das AStUTe-Projekt zwei Strategien verfolgt: die Entwicklung von multikompetenten Bioinokula zum Abbau von Mikroschadstoffen zur Verstärkung der Bioaugmentation in Behandlungssystemen sowie die Entwicklung von Adsorptionsmaterialien aus Abfällen der Lebensmittel-, Landwirtschafts- und Forstindustrie zur Konstruktion von Filtereinheiten. Dieser Ansatz kombiniert biologische und physikalisch-chemische Prozesse. Das Projekt konzentriert sich auf bestimmte prioritäre Mikroschadstoffe, die in der EU-Abwasserbehandlungsrichtlinie identifiziert wurden, darunter pharmazeutische Verbindungen und endokrine Disruptoren, die in den Ausläufen von Kläranlagen nachgewiesen wurden, wie Diclofenac, Venlafaxin, Carbamazepin und β-Östradiol. Catarina L. Amorim wies darauf hin, dass endokrine Disruptoren wie 17β-Östradiol aufgrund ihrer hohen biologischen Aktivität bei extrem niedrigen Konzentrationen und ihrer nachteiligen Auswirkungen auf Wasserorganismen möglicherweise die ökologisch relevantesten Mikroschadstoffe sind.
Das BioElectroSoil-Projekt beschleunigt die biologische Sanierung durch die Kombination von elektroaktiven Mikroorganismen mit leitfähigen Materialien, erhöht die Bioverfügbarkeit von Schadstoffen und stimuliert unter natürlichen Bedingungen langsamere Stoffwechselwege. Laut Irina Susana Moreira ermöglicht diese Kombination den Abbau persistenter Verbindungen in kürzerer Zeit bei geringem Energieverbrauch und ohne den Einsatz aggressiver Chemikalien. Die Forschung konzentriert sich auf persistente organische Schadstoffe, die selbst nach konventionellen Eingriffen jahrelang oder jahrzehntelang im Boden verbleiben können, insbesondere PFAS (per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen) und Phenolverbindungen. Beide Schadstoffklassen sind selbst in niedrigen Konzentrationen toxisch, beeinträchtigen Wasser- und Bodenorganismen und können als endokrine Disruptoren wirken.
Die Abfallverwertung ist ein gemeinsames Element beider Projekte. Im AStUTe-Projekt werden Industrieabfälle zur Herstellung von Adsorptionsmaterialien verwendet, wodurch geringwertige Stoffströme in Wertstoffe umgewandelt werden. Die Entwicklung multikompetenter Bioinokula nutzt ebenfalls aus überschüssiger Biomasse aus Kläranlagen zurückgewonnene Materialien. Im BioElectroSoil-Projekt wird die Kreislaufwirtschaft durch die Verwendung von Biokohle (Biochar) als leitfähiges Material integriert, die aus landwirtschaftlichen Nebenprodukten und organischen Abfällen hergestellt wird. Der In-situ-Betrieb des Systems kann zudem Schritte im Zusammenhang mit Aushub, Transport und Entsorgung kontaminierter Böden vermeiden und so die Abfallmenge sowie die Emissionen dieser Prozesse reduzieren. Für Unternehmen kann das AStUTe-Projekt einigen Industrien helfen, Abfälle in Ressourcen umzuwandeln und neue Wertschöpfungsketten zu schaffen. Für Unternehmen der Wasseraufbereitungsbranche könnten diese Lösungen neue Technologieprodukte hervorbringen, um die Umweltvorschriften der EU zur Entfernung von Mikroschadstoffen zu erfüllen. Für das BioElectroSoil-Projekt ergeben sich Chancen für Unternehmen, die kontaminierte Böden behandeln, insbesondere im agroindustriellen Bereich durch die Verwertung organischer Nebenprodukte zur Herstellung von Biokohle; im städtischen und ökologischen Kontext durch die Möglichkeit, degradierte Böden ohne Aushub zu sanieren, was Kosten, Emissionen und Eingriffszeiten reduziert.
Beide Projekte befinden sich noch in einem frühen Entwicklungsstadium. Das AStUTe-Projekt wurde im Oktober letzten Jahres gestartet und konzentriert sich derzeit auf die Entwicklung von Bioinokula und die Herstellung von Adsorptionsmaterialien aus Abfällen. Erste Ergebnisse zu den Bioinokula zeigen, dass die Immobilisierung der Stämme die Abbaualtivität nicht zu beeinträchtigen scheint und die Funktionalität der Bakterien während der Lagerung erhalten bleibt. Für die Adsorptionsmittel wurden bereits mehrere Materialien aus nicht verwerteten Abfällen entwickelt, und es wird erwartet, dass Leistungsbewertungstests beginnen. Das BioElectroSoil-Projekt wurde im September gestartet und befindet sich in einer frühen Phase. Laut Irina Susana Moreira wurde die bioelektrochemische Aktivität mikrobieller Gemeinschaften sowie der Abbau der Zielschadstoffe bereits im Labor validiert. Für das AStUTe-Projekt sind die nächsten Schritte die Bewertung der Wirksamkeit der Lösungen in komplexen Matrices, die Optimierung der Produktionsprozesse sowie die Untersuchung von Stabilität, Haltbarkeit und wirtschaftlicher Machbarkeit, bevor sie in ein Pilot-Abwasserbehandlungssystem integriert werden können. Für das BioElectroSoil-Projekt werden die Arbeiten zu Mikrokosmos-Pilotversuchen mit realen Böden und komplexen Schadstoffmischungen fortschreiten. Während der dreijährigen Projektlaufzeit sind keine Praxistests im Maßstab 1:1 geplant, aber die Forschung zielt darauf ab, die wissenschaftlichen und technologischen Grundlagen zu festigen, die für zukünftige Pilot- und Feldanwendungen erforderlich sind.
