Wie Organics Tech die industrielle Abwasserbehandlung verändert

Arlene Karidis | 25. April 2023

Organische Stoffe im Abwasser sind auf mehreren Ebenen ein Problem. Sie lassen sich nur schwer herausfiltern und schaden Industrieanlagen. Mit organischen Stoffen belastetes Wasser ist teuer in der Beförderung und Entsorgung. Generatoren müssen strenge Grenzwerte für die Nährstoffabgabe einhalten. Und die ganze Zeit über wird in den Schlagzeilen von einer Wasserkrise berichtet – nämlich einer zunehmenden Erschöpfung der Vorräte an sauberem Wasser, wobei Industriebetriebe und die Landwirtschaft zu den Hauptverursachern zählen. Sie verbrauchen täglich Hunderte Milliarden Gallonen Wasser.

Als Antwort darauf entwickelte das in Boston ansässige Unternehmen ZwitterCo eine Membranfiltrationstechnologie zur Trennung von Wasser und organischen Feststoffen. Membranfiltration ist nichts Neues, aber das Unternehmen preist sein Produkt als einzigartig an, da sein sehr feiner Filter – mit einer Porengröße von 1 Nanometer Durchmesser – feste Verbindungen einfängt, die sonst passieren würden, und ihn im Gegensatz zu konventionellen Filtern immun gegen Verschmutzung oder Verstopfung macht Filter verschmutzen, was den Durchfluss beeinträchtigt und letztendlich einen häufigen Filterwechsel erforderlich macht.

Wie Jon Goodman, Vizepräsident für kommerzielle Entwicklung bei ZwitterCo, erklärt, trennt die Membran des Technologieunternehmens Fette, Öle, Fette, Proteine, Zucker und Stärke sowie Feststoffe in Rückständen aus der anaeroben Vergärung und im Sickerwasser. Sauberes, abgetrenntes Wasser kann ebenso wie die gewonnenen Nährstoffe wiederverwendet werden. Und mit einem einfachen Reinigungsprozess funktionieren die Filter weiterhin wie neu.

Das junge Unternehmen erregt die Aufmerksamkeit verschiedener Branchen. Die wichtigsten sind Lebensmittel- und Getränkeindustrie, Bioverarbeitungsanlagen, die einen Fermentationsprozess nutzen, Landwirtschaft und Deponiebetriebe. Seit seiner Einführung wurde der Filter von ZwitterCo in etwa sechs kommerziellen Projekten und in Dutzenden von Pilotprojekten installiert.

Der Zauber liegt in der Chemie des Materials. Die Membran besteht aus hydrophilen („wasserliebenden“) Polymeren, die den Durchtritt von Wasser ermöglichen und gleichzeitig Feststoffe abstoßen, die andernfalls an der Membranoberfläche haften würden. Organische Stoffe lassen sich einfach mit Wasser und etwas mildem chemischen Reinigungsmittel abwaschen.

Vor allem die Anwendung in der Landwirtschaft ist auf dem Vormarsch und ein wichtiger Schwerpunktbereich von ZwitterCo, was vor allem auf das wachsende Interesse der Landwirte an der anaeroben Vergärung (AD) zurückzuführen ist, um Gülle zu verwalten und gleichzeitig erneuerbares Erdgas aus diesen Abfällen zu produzieren. Der Filter ist eine Schlüsselkomponente in einem größeren Abwasseraufbereitungssystem, wobei die Membran zur Konzentration der nach dem AD-Prozess verbleibenden Gärreste verwendet wird.

Laut Goodman reduziert das Verfahren sowohl die Gärrestmenge als auch die Transportkosten um 50 Prozent. Landwirte profitieren von den aus den Gärrückständen hergestellten Düngemitteln und sauberem Wasser, um sie in ihrer landwirtschaftlichen Praxis wiederzuverwenden. Und es ist einfacher, die Materialien zu lagern – eine notwendige Praxis, da Landwirte jeweils nur eine begrenzte Menge des nährstoffreichen Düngers auf ihren Feldern ausbringen können.

Die Wiederverwendung ist ein wichtiger Faktor in allen Branchen, die mit der Einführung der Technologie beginnen.

„Die Wiederverwendung von Abwasser ist ein ESG-Ziel oder sogar eine Betriebserlaubnis. Die Wiederverwendung von Abwasser ist nicht nur gut für die Umwelt, sondern auch gut für das Geschäft“, sagt Goodman.

Er sieht eine Lücke, die die Abwasserrecycling-Technologie insbesondere im Westen der USA, einer Region, die stark von Dürren betroffen ist, füllen könnte, insbesondere in Kalifornien, einem großen US-amerikanischen Obst- und Gemüseanbau, der auf sehr große Wasservorräte angewiesen ist.

ZwitterCo bietet ein monatliches „Pay-for-Performance“-Modell an, das auf der Filterkapazität basiert, die zur Erfüllung der Durchsatzanforderungen erforderlich ist.

„Unsere Kunden bevorzugen dieses Modell, da es einen messbaren Return on Investment bietet. Es vereinfacht die Budgetverwaltung und gleicht die Anreize zwischen allen Parteien aus“, sagt Goodman.

Nachdem ZwitterCo Ende 2022 eine Serie-A-Finanzierung in Höhe von 33 Millionen US-Dollar erhalten hat, hat ZwitterCo bisher insgesamt 46 Millionen US-Dollar eingeworben.

Im Jahr 2019 erhielt das Startup einen Zuschuss in Höhe von 1,25 Millionen US-Dollar vom US-Energieministerium (DOE). Der Schwerpunkt des Zuschusses liegt auf der Beschleunigung der Entwicklung und Kommerzialisierung von Aufbereitungstechnologien, um das vom Energiesektor im Perm-Becken erzeugte Wasser in eine verwertbare Ressource umzuwandeln.

„Durch unsere Arbeit mit dem Energieministerium haben wir gezeigt, dass unsere Membranen eine wirtschaftlich vorteilhafte Wiederverwendung von aus Kanonenrohren abgetrenntem Wasser ermöglichen. Unsere neuartigen Superfiltrationsmembranen entfernten Öl und Fett bis zu einem nicht nachweisbaren Ausmaß und eigneten sich ideal als Vorbehandlung für die Umkehrosmose (RO)“, sagt Goodman.

Das System erweist sich auch in anderen Anwendungen als idealer Vorläufer der RO, unter anderem bei der Sickerwasseraufbereitung. Durch den Einsatz der Membran vor der Umkehrosmose wird die Sickerwasserbildung reduziert und damit die Einleitung in Kläranlagen verringert, während gleichzeitig der Betrieb der Geräte bei höheren Konzentrationen ohne Verschmutzung ermöglicht wird.

Der Filtrationsprozess ist Teil eines mehrstufigen Wasseraufbereitungsprozesses. Daher arbeitet ZwitterCo mit Digested Organics zusammen, einem Anbieter von Wasser- und Abwassertechnologie, der komplette Systeme baut, um sauberes Abwasser zu erzeugen und Nährstoffe zurückzugewinnen. Die Zusammenarbeit war für ZwitterCo der Einstieg in den Bereich landwirtschaftliches Abwasser.

Laut David Faber, dem Senior Vice President of Sales des Unternehmens, verarbeiten die Systeme von Digested Organics täglich zwischen 10.000 und mehr als 1.000.000 Gallonen Gärreste.

„Mit dem Superfiltrationsprozess von ZwitterCo können wir 70 bis 95 Prozent des Speisewassers als durchsichtiges Abwasser zurückgewinnen. Das Superfiltrationsabwasser ist sehr sauber und lässt nur kleine, gelöste Stoffe wie Salze passieren. Es hat auch den Vorteil, dass andere Technologien nachgelagert integriert werden können“, sagt er.

Um sein Portfolio zu erweitern, hat ZwitterCo in ein Technologie-Innovationszentrum in der Nähe von Boston investiert. Ziel ist es herauszufinden, wie sich neue Membranen mit unterschiedlichen Eigenschaften entwickeln lassen, um mehr Inhaltsstoffe aus dem Wasser zu entfernen. Ein Ziel besteht darin, die Porengröße für bestimmte Trennungen anzupassen, um weiter zu steuern, welche Bestandteile passieren und welche zurückgewiesen werden.

„Wir entwickeln unsere Technologien und Prozesse in allen Märkten für industrielle Abwasseraufbereitung kontinuierlich weiter, um sicherzustellen, dass unsere Kunden und Partner über die Werkzeuge, Technologien und Ressourcen verfügen, um ihr Abwasser effizient wiederzuverwenden. Wir haben noch mehr am Horizont, über das wir in den kommenden Monaten gerne berichten werden“, sagt Goodman.

Weitere Informationen zu Textformaten