Projekt

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Layer-by-layer modification of membranes for resource recovery

Gesuchsteller/in Remmen Kirsten
Nummer 177283
Förderungsinstrument Bridge - Proof of Concept
Forschungseinrichtung Fachhochschule Nordwestschweiz Hochschule für Life Sciences Institut für Ecopreneurship
Hochschule Fachhochschule Nordwestschweiz (ohne PH) - FHNW
Hauptdisziplin Andere Gebiete der Umweltwissenschaften
Beginn/Ende 01.10.2017 - 31.03.2019
Bewilligter Betrag 140'070.00
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Alle Disziplinen (3)

Disziplin
Andere Gebiete der Umweltwissenschaften
Chemische Verfahrenstechnik
Materialwissenschaften

Keywords (5)

Spent pickling acid recovery ; Phosphorus recovery ; Acid resistant LbL membranes ; Layer-by-layer modification of membranes ; Resource recovery

Lay Summary (Deutsch)

Lead
LeadPhosphor ist ein essentieller Nährstoff für alle Lebewesen. Die Phosphorressourcen sind endlich und Abbaugebiete lassen sich nur ausserhalb Europas finden. Über 90% des importierten Phosphors wird als Düngemittel eingesetzt. Diese Gründe führen unter anderen dazu, dass Phosphorrückgewinnung aus Abwasser und Abfällen immer mehr an Bedeutung gewinnt. Als erstes europäisches Land hat die Schweizer Regierung Anfang 2016 eine obligatorische Phosphorrückgewinnung aus Klärschlamm in die Gesetzgebung integriert. Eine mögliche Methode, um Phosphor aus Klärschlamm und auch aus Klärschlammasche zurückzugewinnen, ist Nanofiltration. Nach einem sauren Aufschluss kann der Phosphor die Membran passieren während Verunreinigungen wie z.B. Schwermetalle zurückgehalten werden. Allerdings haben verschiedene Studien gezeigt, dass kommerziell verfügbare Membranen für einen wirtschaftlichen Prozess nicht effizient genug sind.
Lay summary

Inhalt und Ziel des Forschungsprojekts 

Das Ziel dieses Projektes ist es, mittels schichtsweise (layer-by-layer - LbL) modifizierten Nanofiltrationsmembranen einen effizienten und wirtschaftlichen Phosphorrückgewinnungsprozess zu gestalten. LbL Modifikation von Membranen gewinnt immer mehr an Bedeutung, da es mit diesem Verfahren möglich ist, die Eigenschaften von Membranen gezielt zu beeinflussen. Während des Projekts werden (i) LbL Membranen optimiert und ein Prototyp gebaut, um eine maximale Phosphorausbeute zu erzielen. Parallel dazu wird (ii) eine Membran entwickelt, die speziell zur Aufreinigung von Altsäuren verwendet werden kann. Hinzukommt das Durchführen einer (iii) Marktanalyse sowie das Erstellen eines (iv) Business plans für LbL Membranen in sauren Anwendungsbereichen in grösseren Massstäben zur Ressourcenrückgewinnungen.

Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojekts 

Die Ergebnisse aus diesem Projekt werden es ermöglichen, sowohl einen wirtschaftlichen als auch ökologischen Phosphorrückgewinnungsprozess zu gestalten. Dies garantiert den Anwendern eine profitable und sichere Umsetzung der Schweizer Gesetzgebung.

Direktlink auf Lay Summary Letzte Aktualisierung: 02.10.2017

Verantw. Gesuchsteller/in und weitere Gesuchstellende

Mitarbeitende

Abstract

The aim of this project is to develop and test acid resistant layer-by-layer nanofiltration membranes for the recovery of phosphorus from sewage sludge and sewage sludge ash. Phosphorus recovery from sewage sludge or sewage sludge ash is going to be mandatory in Switzerland. The challenge will be to provide an ecological and economically feasible recovery technology for waste water treatment and sludge incineration plant operators. The currently available technologies are either not economically efficient or lack flexibility towards the possible feed streams. These drawbacks can be overcome by applying nanofiltration after leaching of sewage sludge or sewage sludge ash. However, commercially available membranes are not suitable to solve the problem. In the proposed project layer-by-layer (LbL) modification will be applied to enhance the nanofiltration process (Figure 1). During the process of LbL assembly, oppositely charged polyelectrolytes (PE) are deposited on commercially available ultrafiltration membranes, thus the properties of the final membrane product can tailored to the application. The project takes a holistic approach going beyond phosphorus recovery as prime application but reaching out to establishing LbL membranes for different kinds of resource recovery from acidic solutions. After a successful proof of concept the newly developed membrane can have great impact on several industries and technology branches.To achieve the project aim several working steps will be carried out in parallel. This involves the development of two prototypes, as well as the analysis of the market structure and exploitation strategies. The success of the project is based on several pillars. The main ones are:•Experience: My personal contribution towards phosphorus recovery and LbL nanofiltration in acidic environments has been demonstrated in a number of research projects and the establishment of the membrane modification approach at FHNW•Network: During the last years of research a -comprehensive network in Switzerland and Europe was created, which in involves membrane and phosphorus recovery experts •FHNW assets: The existing structure of laboratories and scientific experts at FHNW create a favorable environment for the development of applied technologiesThe objectives proposed in this project will be reached by individual contributions, utilization of existing structures and an innovative technology, which will lead to a more efficient and sustainable resource recovery processes.
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