Im Projekt Plasma Pure Water entwickelt terraplasma eine Demonstrationsanlage zur Kaltplasma-Wasseraufbereitung für industrielle Anwendungen. Der Prototyp „tpWater“ mit einer Durchflussrate von 100 l/min zielt darauf ab, industrielle und große Haushaltsanwendungen zu unterstützen und PFAS im Trinkwasser zu reduzieren.
Schon vor einigen Monaten konnten die Kaltplasma-Pioniere der terraplasma GmbH im Rahmen einer Wasserbehandlung zeigen, dass es mit ihrer hochwirksamen Technologie möglich ist, die sog. „Ewigkeitschemikalien“ (PFAS Per- und polyFluorierte AlkylSubstanzen) im Trinkwasser zu reduzieren.
Sauberes Trinkwasser wird ein zunehmend knappes Gut – auch in Industrieländern
Wasser ist die Grundlage für Leben – und wir verbrauchen immer mehr davon. Neben dem Einsatz in der Landwirtschaft und der Produktion spielt Trinkwasser die zentrale Rolle weltweit. Nach Schätzungen der Vereinten Nationen haben über 1,6 Milliarden Menschen keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser, was jedes Jahr zu über einer halben Million Todesfällen an Durchfallerkrankungen bei Kindern führt. Der Environmental Perfomance Index (EPI) der Universitäten Yale und Columbia bietet eine fundierte Einschätzung, wie stark die Qualitäten der Umwelt variieren.
In der Rubrik Trinkwasser können Länder dabei laut dem EPI einen Maximalwert von 100 erreichen. In den Top Ten der Trinkwasserqualität befinden sich gleich sieben europäische Länder mit einem Wert von 100: Auf Platz 1 liegt Österreich, dicht gefolgt von Finnland, Griechenland, Island, Irland, Malta und den Niederlanden. Mit einem Wert von 98.60 hat es Deutschland dabei nur auf den elften Platz geschafft. Acht weitere Länder Europas haben eine gute Wasserqualität mit einem Wert von über 90 laut EPI.
PFAS im Trinkwasser in immer mehr Gemeinden nachgewiesen
Deutschland gehört damit zum Kreis der Länder mit dem saubersten Trinkwasser der Welt, aber hier stammen knapp 30 % des Trinkwassers aus Oberflächengewässern, die laut Gesetz vor dem Verzehr gefiltert und behandelt werden müssen. Neben der mikrobiologischen Kontamination ist auch die chemische Verschmutzung selbst in entwickelten Ländern ein Problem. In der gesamten EU sind 23 % des Grundwassers und 58 % des Oberflächenwassers verschmutzt und können ohne vorherige Sanierung nicht als Trinkwasser verwendet werden. Das neueste Thema in diesem Zusammenhang sind PFAS, nicht biologisch abbaubare gefährliche Chemikalien, die bereits im Grundwasser von über 1.500 Gemeinden allein in Deutschland nachgewiesen wurden und die kommenden Grenzwerte im Jahr 2026 überschreiten.
Fortschritte in der Kaltplasmatechnologie unterstützen Trinkwasserbehandlung
Die Entwickler von terraplasma konnten schon Anfang des Jahres zeigen, dass mit ihrer Technologie der Wasseraufbereitung auch kritische Stoffe behandelt werden können. Das Team ist schon länger im Bereich der Erforschung und Entwicklung von Kaltplasmalösungen im Wasser zum Einsatz. Mit einem von der DLR unterstützten Programm, welches auf die chemikalienfreie Desinfektion von Lebensmitteln mit plasmaaktiviertem Wasser (PAW) abzielte, oder „Happy Teeth“ (unterstützt von der ESA), welches PAW als Ersatz für konventionelles Mundwasser verwendet zeigt terraplasma, dass es die besten Voraussetzungen mitbringt, die Herausforderungen bei der Trinkwasserbehandlung technologisch effektiv anzugehen. PAW ist stark bakterizid und viruzid und erfüllt gleichzeitig die Empfehlungen der WHO für Trinkwasser. In ersten Versuchen mit dem nicht dafür optimierten „Happy Teeth“-Prototypen konnte terraplasma PFAS bereits um bis zu 20 % reduzieren und damit die Fähigkeit von PAW demonstrieren, selbst persistente Schadstoffe bei minimalem Energieverbrauch (<0,008 kWh/m³ Wasser) erfolgreich zu dekontaminieren.
Mit größerem Durchsatz Maßstäbe bei der Wasseraufbereitung setzen
Die aktuelle Herausforderung besteht für terraplasma nun darin, ein Wasseraufbereitungsgerät von einer Haushaltseinheit mit 0,5 Liter Volumen („Happy Teeth“ Prototyp) auf ein System in industriellem Maßstab mit einer Durchflussrate von etwa 100 l/min zu skalieren. Dies stellt erhebliche technische und betriebliche Herausforderungen dar.
Die Anpassung der Komponenten, die Aufrechterhaltung der Wirksamkeit und die Optimierung der Kaltplasmatechnologie erfordern sorgfältige Überlegungen und Tests. Die Erzielung einer konsistenten, effizienten und zuverlässigen Aufbereitung größerer Wassermengen ist für eine erfolgreiche Umsetzung in industriellen Umgebungen von entscheidender Bedeutung. Das Team von terraplasma ist zuversichtlich, diese Skalierung zu erreichen und mit „Plasma Pure Water“ einen Demonstrator zur Wasseraufbereitung für den Markt im industriellen Maßstab zu entwickeln.