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Abwasserproben der Behandlung mittels UV-Oxidation. (Bild: Enviolet + miiko – Fotolia)

| von Dr.-Ing. Martin Sörensen und Christian Gurrath, Vertrieb, Enviolet
  • Der Anbieter industrieller UV-Oxidation entwickelt für seine Kunden maßgeschneiderte Verfahren und Anlagen zur vollständigen Zerstörung von Antibiotika, Hormonen, Zytostatika und vielen anderen komplexen Strukturen, und der Herstellung von Bioverfügbarkeit der behandelten Abwässer.
  • Mit der vorgestellten Technologie können Betreiber nicht nur ihre Abwässer säubern, sondern auch bares Geld sparen – beispielsweise durch Einsparung von Salzen für Extraktionslösungen.
  • Durch den hohen Automatisierungsgrad ist der Personalaufwand für diese Lösung nur gering.

Diese sind beispielsweise endokrin oder antibiotisch wirksame Substanzen, in konzentriertem chemischem oder pharmazeutischem Abwasser. Diese Methode ermöglicht den gezielten rückstandsfreien Abbau eines breiten Spektrums von Mikroverunreinigungen und Wirkstoffen. In der Praxis werden häufig die UV-Oxidation und – in vielen Fällen bereits beim Kunden vorhandene – biologischen Reinigungsstufen kombiniert. Bei der Umsetzung sind die chemischen Eigenschaften des Abwassers und die genaue Zielsetzung der Behandlung zu berücksichtigen, um ein optimales Ergebnis zu erzielen. Bei den ausgewählten Anwendungsbeispielen bestand die Zielsetzung im Abbau von aromatischen Strukturen (Amoxicillin, Prolol, Phenole, Toluol, …), EE2 sowie verschiedener anderer Wirkstoffe. Verwandte Prozesse konnten bereits für Dioxan, EDTA, Pyrrolidon, Tenside, FOG sowie einer Reihe von weiteren Verbindungen umgesetzt werden. [1]

Photo 1 Food und Pharma

Die selektive UV-Oxidation kommt beispielsweise bei der Behandlung von mit hoch potenten Wirkstoffen verunreinigtem Abwasser zum Einsatz. (Bild: Enviolet)

Beispiele aus der Industrie

Bei vielen Herstellern und Lohnherstellern von hoch potenten Sexualhormonen kommt die UV-Oxidation bereits seit Jahren erfolgreich zum Abbau dieser Stoffe zum Einsatz [2], genauso wie zur Elimination zytostatischer Wirkstoffe. Ziel ist es, bei der Behandlung von Abwässern aus der Formulierung ein wirkstofffreies Abwasser zu erhalten, bei dem am Einleitpunkt der Fabrik in das Aquifer der PNEC (Predicted No Effect Concentration) unterschritten wird. Bei der Formulierung müssen Betreiber je nach Größe der Fabrik zwischen 10 bis 100 m³/d behandeln. Ein weiteres Beispiel für die erfolgreiche Umsetzung der AOP ist Schweizer Hersteller Schmerzmittel und weiteren Substanzen, die phenolartige Strukturen enthalten: Bei dem Produktionsprozess fällt Abwasser an, das das Unternehmen ursprünglich sammelte und über eine kostenintensive Verbrennung entsorgen musste. Mit einem von Enviolet entwickelten Prozess war es dem Betreiber  möglich, den anfallenden Abwasserstrom erfolgreich zu behandeln. Die im Abwasser enthaltenen Verbindungen und Lösungsmittel (unter anderem DCM und THF) konnte das installierte System vollständig abbauen und die Bioverfügbarkeit der verbleibenden Organik massiv erhöhen. Um die höchstmögliche Effizienz zu erreichen, wurde eine Rekuperationseinheit in die UV-Oxidation integriert. Durch die Optimierung der Schnittstelle Analytik-Steuerung war es zusätzlich möglich, den Personalaufwand zum Betrieb der Anlage auf eine tägliche Kontrolle zu minimieren. Die UV-Oxidation ergab für den Betreiber eine erhebliche ökologische Verbesserung des Gesamtprozesses, bei einer gleichzeitig massiven Kosteneinsparung.

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Tabelle: Behandlungsdaten (Quelle: [1])

Prozessoptimierung zur Wirkstoff-Gewinnung

Der GMP-zertifizierte Produktionsstandort eines Norddeutschen Wirkstoffproduzenten stellt den kompletten Heparin-Gewinnungsprozess von der Tierschlachtung und Gewinnung des Rohmaterials bis zur Wirkstoffveredelung im gleichen Unternehmen dar. Mit Fokus auf die Nachhaltigkeit des Produktionsablaufs behandelt das Unternehmen anfallende Prozessströme über eine UV-Oxidation, um organische Substanzen wie Aminosäuren zu zersetzen und eine TOC-freie Prozesslösung herzustellen. Durch diesen Prozessschritt war es dem Betreiber möglich, die behandelten Lösungen zurückzugewinnen und im gleichen Prozess wiederzuverwenden. Hierbei spart das Unternehmen 1.000 t/a Salze, die es sonst zur Extraktion benötigt hätte – was zu einer deutlichen Kosteneinsparung und Erhöhung der Nachhaltigkeit in der Produktion führte. Wie in den gegebenen Anwendungsbeispielen und deren Ergebnissen zu erkennen ist, bieten UV-AOP die Möglichkeit der effektiven und wirtschaftlichen Behandlung von Abwässern aus der chemischen und pharmazeutischen Industrie.

tabelle enviolet

Tabelle: Enviolet

Viele Betreiber greifen zur Selbstverpflichtung

In der EU existieren derzeit noch keine gesetzlich verbindlichen Grenzwerte für das Einleiten von mit pharmazeutischen Wirkstoffen belasteten Abwässern, jedoch befindet sich eine gesetzliche Festlegung bereits in Arbeit. Vor diesem Hintergrund verwenden viele Wirkstoffhersteller schon heute die jeweils verfügbaren PNECs als Kriterium zum Einleiten ihrer Abwässer. Zukünftige gesetzliche Richtlinien sehen vor, diese Konzentrationen nicht zu unterschreiten und werden auf der europäischen Wasserrahmenrichtlinie basieren. [3] [4] [5]

Hier gelangen Sie zum Unternehmen.

Literatur

[1] Martin Sörensen, Frank Zegenhagen und Jürgen Weckenmann: State of the Art of Wastewater Treatment in Pharmaceutical and Chemical Industry by Advanced Oxidation, Pharm. Ind. 77, Nr. 4 (2015)

[2] Eckert V1, Bensmann H1, Zegenhagen F2, Weckenmann J2, Sörensen M2 • Haupt Pharma Münster GmbH1, Münster (Germany) und a.c.k. aqua concept GmbH2, Karlsruhe (Germany) Elimination of Hormones in Pharmaceutical Waste Water, pharmind 2012 Nr. 03, Seite 487 (2012)

[3] European Commission: Integrated Pollution Prevention and Control Reference Document on Best Available Techniques in Common Wastewater and Waste Gas Treatment/Management Systems in the Chemical Sector, February 2003.

[4] Directive 2010/75/EU of the European Parliament and of the Council of 24 November 2010 on Industrial Emissions (Integrated Pollution Prevention and Control) (Recast).

[5] Directive 2000/6o/EC of the European Parliament and of the Council of 23 October 2000, Establishing a Framework for Community Action in the Field of Water Policy Official Journal L.327, 22/12/2000, P. 0001-0073.

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