Membranbasierte Innovation für eine nachhaltige Behandlung von Grubenwasser in Südafrika

Hasan Idrees│Zentrum für Wasser- und Umweltforschung (ZWU), Universität Duisburg-Essen │ hasan.idrees@uni-due.de

Mine-influenced water (MIW), also Grubenwasser, stellt in Südafrika eine große Herausforderung dar und beeinträchtigt Ökosysteme, Landwirtschaft und Gemeinden im Abstrom von Bergbaugebieten. Das am Zentrum für Wasser- und Umweltforschung (ZWU) der Universität Duisburg-Essen angesiedelte MAMDIWAS-Projekt vereint deutsche und südafrikanische Forschungspartner, Industrieunternehmen und Behörden, um ein neuartiges, membranbasiertes Behandlungskonzept zu entwickeln, das MIW von einer Belastung in eine wertvolle Ressource transformiert.

Im Mittelpunkt des Projekts steht ein fortschrittliches Verfahren, das layer-by-layer modifizierte kapillare Nanofiltration (cNF) mit einem integrierten Fällungs- und Trennkonzept namens SPANF (Slurry Precipitation and Closed-Circuit Nanofiltration) koppelt. Diese Prozesskonfiguration ermöglicht hohe Rückgewinnungsraten ohne Antiscalants, stabilisiert die Membranleistung. Ein transportables und vollautomatisiertes PilotanlageSystem wird zunächst an einem stillgelegten Bergwerksstandort in Deutschland getestet und anschließend an südafrikanischen Minenstandorten demonstriert, um Langzeitstabilität und Wiederverwendungspotenziale zu validieren.

Das Projekt umfasst zudem Arbeiten zur Bestimmung von fit-for-purpose Wiederverwendungsoptionen des behandelten Wassers, darunter Bewässerung, industrielle Nutzung und – nach geeigneter Nachbehandlung – potenziell auch Trinkwasser. Ergänzende ökologische und toxikologische Bewertungen stellen sicher, dass diese Wiederverwendungsoptionen den strengen Anforderungen der lokalen Gemeinden entsprechen.

Für eine nachhaltige Umsetzung ist mehr als Technologie erforderlich. Deshalb entwickelt das Projekt auch Empfehlungen für rechtliche und soziale Rahmenbedingungen, die Governance-Barrieren adressieren und Strategien für die postbergbauliche Entwicklung im Zusammenhang mit Wasserwiederverwendung aufzeigen. Die Kapazitätsentwicklung wird durch internationale Promotionsprogramme, technische Trainings für Anlagenbetreiber sowie durch die Gründung einer südafrikanischen Membrangesellschaft gestärkt, die langfristig Fachwissen, Vernetzung und Zusammenarbeit zwischen Industrie und Wissenschaft fördert.

Zum Konsortium gehören vier deutsche Institutionen – die Universität Duisburg-Essen, die IWW Wasserforschung gGmbH, das Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie gGmbH und die SIMA-tec GmbH, sowie zwei südafrikanische Universitäten, UNISA und Stellenbosch. Darüber hinaus sind zwölf assoziierte Partner beteiligt, darunter deutsche und lokale Industrieunternehmen, Kommunen und nationale Behörden. Ihre Mitwirkung stellt sicher, dass die technologischen Lösungen den realen betrieblichen Anforderungen entsprechen und über die Projektlaufzeit hinaus Anwendung finden können.

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