Abteilung Verfahrenstechnik

Verfahrenstechnik

Unsere Forschungsgruppen beschäftigen sich aus der ingenieurtechnischen Perspektive mit Problemen der Abwasserreinigung und Trinkwasseraufbereitung sowie dem Schutz der Wasserressourcen. Unser langfristiges Ziel ist es, nachhaltige Konzepte für Wasser- und Nährstoffkreisläufe in Siedlungen zu entwickeln.

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News

Innovative Wasserlösungen für nachhaltige Städte

Das Quartier Jenfelder Au in Hamburg ist das grösste Wohngebiet in Europa, das seit 2017 sein Abwasser in lokalen Kleinkreisläufen bewirtschaftet (Foto: Ulrich Perrey / HAMBURG WASSER).
13. August 2024 –

Städte müssen nachhaltiger werden und ihre Wasserressourcen effizienter nutzen. Wasser in lokalen Kreisläufen zu managen, ist eine mögliche Lösung. Ein neues Weissbuch zeigt, wie das gelingen kann.

Städte müssen nachhaltiger werden und ihre Wasserressourcen effizienter nutzen. Wasser in lokalen Kreisläufen zu managen, ist eine mögliche Lösung. Ein neues Weissbuch zeigt, wie das gelingen kann.
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Eine ETH-Medaille für Lena Xue

Lena Xue an der Verleihung der ETH Medaille an der Master-Feier des D-BAUG an der ETH Zürich (Foto: ETH Zürich, Monika Estermann)
14. Mai 2024 –

Die Behandlung von Fäkalschlamm ist herausfordernder als die Behandlung von Abwasser, da die Konzentration von Schadstoffen höher und zeitlich sehr variabel sind. Zudem sind Fäkalschlammbehandlungsanlagen meistens in...

Die Behandlung von Fäkalschlamm ist herausfordernder als die Behandlung von Abwasser, da die Konzentration von Schadstoffen höher und zeitlich sehr variabel sind. Zudem sind Fäkalschlammbehandlungsanlagen meistens in ressourcenknappen Gegenden situiert. Das führt oft zu einem instabilen Betrieb und variabler Reinigungsleistung. Für ihre Masterarbeit hat Lena Xue untersucht, welche technischen und sozioökonomischen Faktoren dafür verantwortlich sein können. Für diese Arbeit hat sie nun die ETH-Medaille erhalten.
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Preisgekrönte Masterarbeit

Die Oswald-Schulze-Stiftung in Aachen hat Nicolas Neuenhofers Masterarbeit den dritten Preis des Jahres 2024 verliehen, der mit 1000 Euro dotiert ist. (Foto: Eawag, Peter Penicka)
9. April 2024 –

Der Umweltingenieur Nicolas Neuenhofer hat sich in seiner Masterarbeit an der Eawag mit maschinellem Lernen beschäftigt: Das von ihm entwickelte Modell trägt dazu bei, die Entfernung von Mikroverunreinigungen aus dem Abwasser...

Der Umweltingenieur Nicolas Neuenhofer hat sich in seiner Masterarbeit an der Eawag mit maschinellem Lernen beschäftigt: Das von ihm entwickelte Modell trägt dazu bei, die Entfernung von Mikroverunreinigungen aus dem Abwasser mittels Aktivkohlefiltern abzuschätzen. Dafür hat er jetzt den Oswald-Schulze-Preis erhalten.
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Water Hub: Neuer Film aus dem NEST

Publikationen

Akert, F., Aebischer, P., Udert, K. M., & Reidy, B. (2024). Aurin, ein Dünger aus menschlichem Urin im Praxistest auf Sportrasen. Rasen: Turf: Gazon: European Journal of Turfgrass Science, 55(1), 16-21. , Institutional Repository

Um Nährstoffkreisläufe möglichst zu schließen und Nährstoffe effizient zu nutzen, wurde ein aus menschlichem Urin produzierter Dünger (Aurin) auf einem für Fußball genutzten Sportrasen getestet. Dabei wurde die Rasenfläche in drei Teilflächen unterteilt und von April bis Oktober mit herkömmlichem Handelsdünger (HD), Aurin (A) und Aurin mit Ergänzungsdüngung von Kalium, Phosphor und Magnesium (A+) gedüngt. Die Teilflächen wurden zwischen April und November regelmäßig bonitiert und mittels Multispektralbildanalyse untersucht. Im April, September und Oktober wurden Bodenproben entnommen, um den Nmin Gehalt im Boden zu bestimmen. Aus den Ergebnissen der Untersuchungen zeigten sich nur bei der Rasenfarbe und beim Nmin Gehalt des Bodens geringe Unterschiede. Dabei schien die Nährstoffergänzung von Aurin einen positiven Effekt auf die Stickstoffaufnahme in die Pflanze zu haben. Dies wirkte sich vor allem während Trockenperioden positiv auf die Rasenfarbe aus. Praktische Beobachtungen durch die Pflegeverantwortlichen zeigten, dass ein höheres Ausbringungsintervall mit geringeren Aurin-Mengen sinnvoll war. So konnten die Vernässung der Fläche und die kurzzeitige Verätzung des Rasens verhindert werden. Auch das Stoßwachstum in den Tagen nach der Düngung konnte so gebremst werden. Dieser Praxistest zeigt auf, dass Dünger aus menschlichem Urin eine interessante Option für eine kreislauffähige Bewirtschaftung von Sportrasen oder andere Kulturen mit hohem Stickstoffbedarf darstellen kann. Dies ist allerdings mit einem höheren Arbeitsaufwand in der Bewirtschaftung verbunden.
Binz, C., Sedlak, D., O’Callaghan, P., Truffer, B., Nesi, M., Morgenroth, E., … Wellauer, S. (2024). Mainstreaming decentralized urban water management solutions for sustainable cities. doi:10.55408/eawag:33039, Institutional Repository

Climate change, rapid urbanization and other grand challenges increasingly force cities to rethink their urban (water) infrastructure. In particular, decentralized urban water management solutions, which can recover valuable resources close to the source are increasingly applied to remediate water scarcity, sanitation or environmental pollution challenges. Yet, although interesting demonstration projects with decentralized solutions (from here on labeled ‘decentralized UWM solutions’) are underway in several world regions, actors developing and implementing this transformative innovation are not effectively coordinating their efforts and sharing the latest knowledge. While effective technologies, business models, or regulative frameworks increasingly exist that could inform, inspire and improve similar activities elsewhere, details of local successes and failures are still (too) rarely shared or transferred across space. Drawing from experience on the mainstreaming of other transformative infrastructure solutions (like renewable energies, electric mobility or circular waste management), we posit that the global diffusion of decentralized UWM solutions has been significantly slowed down by this lack of interaction among key stakeholders, and the resulting lack of an effective innovation ecosystem.
Bosshard, J., Eugster, F., Gulde, R., & Singer, H. (2024). Abwasser aus der Formulierung von Arzneimitteln. Wirkstoffeinträge in Schweizer Gewässer. Aqua & Gas, 104(3), 50-57. , Institutional Repository

Wirkstoffeinträge von formulierenden Pharmabetrieben führen häufig zu Spitzenkonzentrationen in kommunalen Abwasserreinigungsanlagen. Schweizweite Untersuchungen in Zusammenarbeit mit neun Betrieben zeigen das Ausmass der Einträge für unterschiedliche Abwasservorbehandlungen. Die Studie schliesst wichtige Kenntnislücken bezüglich der Abwasserbelastung von formulierenden Pharmabetrieben und zeigt Handlungsoptionen für die Unternehmen auf.
Bou-Sarkis, A., Paul, E., Bessiere, Y., Derlon, N., & Girbal-Neuhauser, E. (2024). Impact of biochemical properties on the gelation of EPS extracted from aerobic granules. Journal of Environmental Chemical Engineering, 12(5), 113648 (10 pp.). doi:10.1016/j.jece.2024.113648, Institutional Repository

Extracellular Polymeric Substances (EPS) extracted from aerobic granular sludge are a promising source of gel-forming biopolymers. Gaining insights on the charge distribution of these polymers was performed through a fractionation using anionic chromatography. A gelling factor (GF) based on the apparent gel volume and the reactivity of polymers to calcium was attributed to each eluted fraction. The GF values of the eluted anionic EPS correlated with their negative charge. A GF of 0.04 ± 0.03 is measured for molecules eluted at NaCl 0.25 M and a GF of 0.32 ± 0.02 for the molecules eluted at NaCl 0.75 M. However, upon reaching a very high negative charge (elution at NaCl 1 M), the gelation capacity decreases. The size distribution of gelling molecules was analyzed by Size Exclusion Chromatography. High Molecular Weight (MW) molecules are predominantly involved in gelation (between 65 % and 100 % of the high molecular weight fraction from each sample) while low MW molecules participation is relatively limited (lower than 40 % of the low molecular weight fraction from each sample). Moreover, infra-red spectroscopy analysis of the molecules before and after calcium addition showed that mostly proteins and polysaccharides contribute to the hydrogel formation. Colorimetric methods showed that around 60 % of the uronic acids present in the samples could form hydrogels whereas proteins’ participation varied between 0 % and 100 % depending on the fraction. Thus, modulating EPS extraction and purification methods to ensure the preservation of their molecular weight and the selection of appropriate negative charge could be a strategy for EPS valorization.

Forschungsprojekte

Indem wir Nährstoffe aus Urin zurückgewinnen, entwickeln wir ein Sanitärsystem, welches wertvollen Dünger produziert

VUNA - Nährstoffrückgewinnung in Südafrika
In Autarky entwickeln wir kleine Anlagen für die getrennte Behandlung von Urin, Abwasser und Fäkalien direkt in der Toilette.

Blue Diversion AUTARKY – Abwasserbehandlung ohne Netzanschluss
GDM ist eine einfache, wartungsfreie Technologie für die Trinkwasserversorgung ohne Elektrizität und Chemie.

GDM Gravity-Driven Membrane technologie
Der durch den Menschen verursachte Stickstoffeintrag in den küstennahen Gewässern der Meere wird in Form einer Eutrophierung zunehmend zu einem Problem für unsere Gewässer.

Nitrations- / Anammoxprozess
Viele Kläranlagen erreichen ihre maximale Reinigungs- und Klärkapazität, und es müssen Lösungen gefunden werden, um die Leistung dieser bestehenden Anlagen zu erhöhen.

Mikrosiebe für kommunale Abwässer
Aerobe Granulatschlammsysteme (AGS) wurden in den letzten 25 Jahren entwickelt und stellen heute eine wichtige Alternative zu herkömmlichen Belebtschlammsystemen dar.

Aerober granulierter Schlamm
Mathematische Modellierung aerober granulierter Belebtschlamm (AGS) - Reaktoren

Eawag Aerobic Granular Sludge (AGS) Model

Weitere Forschungsprojekte