International vernetzte Wasserforschung

Partnerschaft zwischen dem UNESCO Chair on Groundwater Arsenic an der University of Southern Queensland, Australien, und der Hochschule Karlsruhe

 

22. Oktober 2018

Prof. Dr.-Ing. Jan Hoinkis, Leiter der international anerkannten Forschungsgruppe Umwelttechnik im Institut für Kälte-, Klima- und Umwelttechnik (IKKU) der Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft, wurde außerdem zum Adjunct Professor an der University of Southern Queensland (USQ) ernannt. Die vom UNESCO-Hauptquartier in Paris genehmigte Kooperation bezieht sich auf gemeinsame Forschungsprojekte zur Trinkwasseraufbereitung von arsenbelastetem Grundwasser. 200 Millionen Menschen in 80 Ländern sind derzeit auf Trinkwasser angewiesen, das mit hochgiftigen natürlichen Arsenverbindungen belastet ist, die durch geochemische Prozesse in das Grundwasser gelangen. „Die Partnerschaft zwischen der Hochschule Karlsruhe und der USQ eröffnet uns auch viele weitere Möglichkeiten der Kooperation im Bereich der Wasserforschung mit der USQ in Australien, einschließlich kollaborativer Promotionen“, erläutert Prof. Hoinkis. „Wer sich für ein Ingenieurstudium der Elektrotechnik mit der Studienvertiefung Umweltmesstechnik entscheidet, hat nach erfolgreichem Abschluss nicht nur beste berufliche Perspektiven, sondern zugleich Teilhabe an einer globalen Aufgabe, die zu den größten Herausforderungen der Zukunft gehört: der Bereitstellung von unbelastetem, gesunden Trinkwasser für die ganze Menschheit“, so Hoinkis weiter.

Am schlimmsten betroffen von arsenbelastetem Grundwasser sind die Länder Südostasiens, in denen der von der World Health Organization (WHO) empfohlene Arsen-Grenzwert von 0,01 mg/l (10 ppb) bis um das 300-fache überstiegen wird. Die Neue Züricher Zeitung sprach schon in ihrer Ausgabe vom 23.8.2017 von der „größten Vergiftungswelle der Menschheitsgeschichte“. Denn ausgerechnet die in diesen Regionen im Wasser gelösten anorganischen Arsenspezies sind am giftigsten. Sie zerstören langfristig das menschliche Gewebe, lösen Krebserkrankungen wie Lungen-, Blasen-, Nieren- und Prostatakrebs aus, verursachen Leberschädigungen und schwerste Hauterkrankungen (z. B. „Blackfoot disease“). Durch in diesen Ländern angebaute Agrarprodukte, wie zum Beispiel Reis, gelangt das Arsen in die weltweite Nahrungskette, wodurch weitere, nicht abschätzbar viele Millionen Menschen von Arsenvergiftungen betroffen sind. Erschwerend kommt hinzu, dass in den küstennahen Gebieten der betroffenen Länder aufgrund des klimawandelbedingten Anstiegs des Meeresspiegels das Grundwasser einen steigenden Salzgehalt aufweist, was das Gesamtproblem noch verschärft.

An der Hochschule Karlsruhe wird von der Arbeitsgruppe Umwelttechnik innerhalb des IKKU deshalb an einem hochinnovativen modularen Lösungskonzept gearbeitet, mit dem sowohl das Wasser entsalzt und die Arsenverbindungen entfernt werden können. Eine Pilotanlage wird gerade in Vietnam aufgebaut und getestet. Die Entsalzung erfolgt über eine energieeffiziente Technologie, die aus einer Kombination von „Capacitive Deionization“ (CDI) und klassischen Verfahren wie Umkehrosmose und Nanofiltration besteht. Die Arsenentfernung erfolgt durch eine „In-situ-Behandlung“: Bei diesem Verfahren wird mit Luftsauerstoff angereichertes Grundwasser in die Sedimentschichten (Grundwasserleiter) eingeführt, wodurch in einem komplexen chemischen Prozess die gelösten Arsenverbindungen dem Grundwasser entzogen und an die eisenhaltigen Substanzen der Sedimente gebunden werden. Wesentliche Vorteile dieses Verfahrens sind die hohe Effizienz, da der Grundwasserleiter selbst als Reaktionsraum dient und man deshalb keine kostspieligen Anlagen benötigt, sowie der niedrige Energiebedarf. Außerdem handelt es sich um einen chemikalien- und abfallfreien Prozess. Ausführliche Informationen zu diesem Verfahren finden sich in der Forschung aktuell 2018 der Hochschule Karlsruhe, Seite 8 bis 11.

Doch auch in Europa, vor allem in Osteuropa, ist Arsen im Grundwasser ein Problem, wenn auch weit weniger gravierend als in Südostasien. In den Niederlanden wird derzeit ein Arsen-Grenzwert von 1 ppb statt des WHO-Grenzwerts von 10 ppb empfohlen. Auf dem „7th Congress on Arsenic“, der im Juli 2018 in Peking unter Beteiligung von Prof. Hoinkis stattfand, wurde deshalb diskutiert, diese Grenzwertsenkung in allen europäischen Staaten für Trinkwasser einzuführen.