Zur Umsetzung der verschärften Vorgaben der EU-Kommunalabwasserrichtlinie (KARL) hat das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT das Trennverfahren ARKON entwickelt. Die Technologie dient der gezielten Elimination von Mikroschadstoffen – darunter Arzneimittelrückstände, Industriechemikalien sowie persistente per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS) – aus biologisch vorgeklärtem Abwasser. Gesetzliche Auflagen verlangen künftig von Betreibern größerer kommunaler Kläranlagen die Nachrüstung um eine vierte Reinigungsstufe. Angesichts hoher prognostizierter Investitions- und Betriebskosten bietet der werkstoffbasierte Trennansatz eine ressourcen- und energieeffiziente Alternative zu etablierten Ozonierungs- und Aktivkohleverfahren.
Dreistufiges Trenn- und Regenerationskonzept
Das Verfahren basiert auf den aufeinander abgestimmten Prozessschritten Adsorption, Regeneration und Konzentration. In der Adsorptionsphase durchströmt das biologisch gereinigte Abwasser ein festes Harzbett, an dessen funktioneller Oberfläche sich Mikroschadstoffe sowie Teilfraktionen von PFAS selektiv anlagern.
Anschließend wird das beladene Harz direkt im Reaktorstandort spültechnisch aufbereitet: Zwei spezifische Regenerationsmedien desorbieren die gebundenen Spurenstoffe vom Festbett. Über nachgeschaltete Filtrationsstufen werden die Eluate weiter eingeengt, wodurch aus dem Abwasserstrom ein kleinvolumiges Spurenstoffkonzentrat für die thermische oder chemische Entsorgung entsteht. Die Regenerationsmedien verbleiben weitgehend im Prozesskreislauf, während zusätzlich Prozesswärme zurückgewonnen wird. „Im Unterschied zu konventionellen Adsorptionsverfahren muss das Material nicht laufend ausgetauscht und kostenintensiv extern regeneriert werden. Bei ARKON führen wir es im Kreislauf. So verbinden wir eine leistungsfähige Adsorption mit einer ressourcenschonenden Regeneration“, erklärt Dr.-Ing. Lukas Rüller.
Erprobung und Hochskalierung im Technikumsmastab
Nach der Validierung im Labor- und Technikumsmastab durch das UMSICHT-Team um Lena Fingerhut, Josef Robert und Lukas Rüller erfolgt die Skalierung auf der Kläranlage Wolfsburg. Eine Teilstromanlage verarbeitet dort künftig einen Volumenstrom von 25 bis 50 m³ pro Stunde. Im kontinuierlichen Dauerbetrieb ermitteln die Forschenden verfahrenstechnische Kennzahlen wie die spezifische Adsorptionskapazität, die Regenerationsfrequenzen sowie Möglichkeiten zur Minimierung des Chemikalien- und Energieeinsatzes. Die gewonnenen Auslegungsdaten dienen als Benchmark gegenüber Ozonierung und Aktivkohleadsorption und bilden die Grundlage für den Transfer in kommunale Kläranlagen sowie in Industrieanwendungen der Chemie-, Pharma- und Oberflächentechnik.
Quelle
Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT (09/2026)