Übersicht über die Forschungsfelder des Lehrstuhls MVT/WT

Anforderungen an die moderne Wasserforschung im nationalen und internationalen Kontext

Die Notwendigkeit der Bereitstellung von Wasserressourcen mit definierter Qualität und Quantität ist eine essenzielle globale Aufgabe, die interdisziplinär in Forschung und Lehre adressiert werden muss. Im nationalen Umfeld sind die Haupttreiber für Forschung und Entwicklung derzeit die Gesetzesvorgaben, der demographische Wandel, die teilweise veraltete Infrastruktur sowie der Umwelt- und Ressourcenschutz. Im internationalen Kontext sind es die teilweise schon deutlich erkennbaren immensen Auswirkungen des Klimawandels, das geringer werdende Wasserdargebot, eine weitgehend nicht vorhandene Infrastruktur in Entwicklungsländern und die Bevölkerungsexplosion insbesondere in küstennahen Städten.

Je nach Verwendungszweck ist die Qualität vorhandener Wasserressourcen häufig nicht ausreichend und sie müssen entsprechend aufbereitet werden. Mit abnehmender Qualität der Ressource und mit steigenden Anforderungen an die Qualität des Trink- bzw. Brauchwassers wird die Aufbereitung zunehmend aufwändiger und teurer. Mit steigendem Nutzungsdruck auf limitierte Frischwasserressourcen müssen wir über das lineare Wirtschaftsmodell, in dem wir Rohstoffe entnehmen, produzieren und entsorgen, hinausgehen. Ziel muss sein, sich hin zu einem kreisförmigen Ansatz zu entwickeln, in dem Rohstoffe recycelt und belastete Ressourcen erschlossen und wiederverwendet werden. Gleichzeitig müssen natürliche Ressourcen geschützt und die Qualität der in die Gewässer eingeleiteten Wässer an ausgesuchten Stellen verbessert werden. Dies bedeutet, dass neue Aufbereitungsverfahren entwickelt oder Vorhandene effizienter, effektiver und damit auch kostengünstiger gestaltet werden müssen.

Forschungsfelder des Lehrstuhls für Mechanische Verfahrenstechnik mit dem Schwerpunkt Wassertechnik (MVT/WT)

Um die oben beschriebenen Herausforderungen aus Sicht der Wassertechnologie zu adressieren, werden am Lehrstuhl MVT/WT mit den Schlüsselkompetenzen Membranfiltration und Adsorption schwerpunktmäßig die drei Forschungsfelder

 

  • Erschließung belasteter Wasserressourcen
  • Prozessoptimierung und -simulation
  • Circular Economy

bearbeitet. Konkrete Themen in laufenden Projekten sind die weitergehende Aufbereitung von Kläranlagenabläufen, die Wiederverwendung hypersalzhaltiger Abwässer sowie die Nutzbarmachung stark verschmutzter Wasserressourcen (z.B. ölhaltige Abwässer oder eutrophe bzw. stark algenhaltige Wässer). Im Fokus stehen hierbei die Entfernung hygienisch relevanter Mikroorganismen und anthropogener Mikroschadstoffe. Schwerpunkte bei der Prozessoptimierung und –simulation liegen auf integrierten Membransystemen und Hybrid-Membranprozessen sowohl mit keramischen als auch polymeren Membranen und bei der physikochemischen Modifikation von Aktivkohlen zur Erhöhung der Selektivität der Adsorption organischer Stoffe. Daneben werden neue Methoden zur Testung von neuen Materialien und Prozessoptimierungen entwickelt.

Die Forschungsfelder der MVT/WT knüpfen in idealer Weise an die Forschungsschwerpunkte der Fakultät für Ingenieurwissenschaften an.

Kooperationen

Ausschreibungen für Forschungsprojekte verlangen zunehmend integrierte, interdisziplinäre und ganzheitliche Betrachtungen der Problemstellungen. Drittmittel geförderte Projekte können weitgehend nur noch von lehrstuhl-/universitätsübergreifenden Forschergruppen akquiriert werden. Daher engagiert sich der Lehrstuhl mit seinen Aktivitäten gemeinsam mit anderen Lehrstühlen der Fakultät auf den Gebieten der Profilschwerpunkte Resource Engineering and Tailored Materials.

Speziell für das zentrale Thema „Wasser“ hat die Universität Duisburg-Essen (UDE) mit der Einrichtung des Profilschwerpunktes „Urbane Systeme“ und der Gründung des Zentrums für Wasser- und Umweltforschung (ZWU) reagiert. Mit dem ZWU besitzt die UDE ein fachbereichsübergreifendes Forschungszentrum, welches deutschlandweit konkurrenzlos ist und an welches der Lehrstuhl für Mechanische Verfahrenstechnik mit dem Schwerpunkt Wassertechnik (MVT/WT) in idealer Weise anbindet. Zudem bieten die zahlreichen ingenieur- und naturwissenschaftlichen Disziplinen an der UDE vielfache Chancen für interdisziplinäre Forschung und Lehre sowie für einen intensiven Wissens- und Technologietransfer im Aufgabenfeld der Wasserwissenschaft.

Mit der Professur MVT/WT verbunden ist eine Position im wissenschaftlichen Direktorium des IWW Rheinisch-Westfälischen Institut für Wasserforschung. IWW ist ein Beratungs-, Forschungs- und Weiterbildungszentrum für alle Fragen der Wassernutzung in den Bereichen Ressourcenschutz und Wassergewinnung, Wassertechnologie, Rohrnetze, Analytik, Hygiene, Ökonomie und Management. Das Institut ist eingebunden in ein weltweites Netzwerk von wissenschaftlichen Institutionen, industriellen F&E-Einrichtungen, Technologiefirmen, Normungsinstitutionen, Verbänden und Behörden. Damit ist IWW ist eine optimale Plattform zur Akquisition von Forschungsprojekten, für den Transfer von Forschungsergebnissen in die Praxis und die Zusammenarbeit mit Wirtschaft und Behörden.

Durch diese Kooperationen kann die universitäre Forschung praxisnah ausgerichtet werden. Weiterhin entsteht die hervorragende Möglichkeit, Schnittstellen, Netzwerke und Kooperationen des Lehrstuhls mit weiteren Instituten oder Institutionen der nationalen und internationalen Forschungslandschaft und Wasserwirtschaft auszugestalten und neu zu entwickeln.

 

Veröffentlichungen

[1] Dixon, M., Staaks, C., Fabris, R., Vimonses, V., Chow, C. W. K., Panglisch, S., . . . Drikas, M. (2013). The impact of optimised coagulation on membrane fouling for coagulation/ultrafiltration process. Desalination and Water Treatment, 51(13-15), 2718-2725. doi:10.1080/19443994.2012.749367

[2] Keller, M., Panglisch, S., & Gimbel, R. (2016). Measuring hydraulic layer resistance and correlated effects in colloidal fouling of salt-retaining membranes. Water Science and Technology: Water Supply, ws2016181. doi:10.2166/ws.2016.181

[3] Lutze, H., Panglisch, S., Bergmann, A., & Schmidt, T. C. (2012). Treatment options for the removal and degradation of polyfluorinated chemicals Polyfluorinated Chemicals and Transformation Products (pp. 103-125): Springer. doi:10.1007/978-3-642-21872-9_6

[4] Panglisch, S., Kraus, G., Tatzel, A., & Lickes, J.-P. (2010). Membrane performance in combined processes including ozonation or advanced oxidation, powdered activated carbon and coagulation - Investigations in pilot scale. Desalination, 250(2), 819-823. doi:10.1016/j.desal.2008.11.049

[5] Panglisch, S., Nahrstedt, A., Tatzel, A., Kraus, G., Kolber, I., Schroeder, C., & Lickes, J.-P. (2012). Pilotuntersuchungen zum Neubau einer Talsperrenwasseraufbereitung in Luxemburg. BBR Fachmagazine fur Brunnen und Leitungsbau, 63(4), 66.