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Bei der Abwasserreinigung entsteht in Kläranlagen Lachgas, das fast 300-mal klimaschädlicher ist als CO₂. Um Kläranlagen optimal steuern zu können, muss man die entstehende Gasmenge zunächst messen. Dazu hat Pascal Kosse, Doktorand im NRW-Fortschrittskolleg Future Water am Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft und Umwelttechnik der Ruhr-Universität Bochum (RUB), eine Methode entwickelt. Rubin, das Wissenschaftsmagazin der RUB, berichtet.

Lachgas, wissenschaftlich N₂O, wird von Bakterien als Nebenprodukt produziert, die für ihren Stoffwechsel Sauerstoff brauchen. Sauerstoff muss man dem Klärbecken daher ausreichend zuführen. Da dies allerdings Energie in Form von Strom verbraucht, bei dessen Erzeugung ebenfalls Treibhausgase als indirekte CO₂-Emissionen entstehen, ist die optimale Steuerung einer Kläranlage eine Rechenaufgabe. Diese Aufgabe lässt sich mit einer Simulation des Klärprozesses lösen, in der man sämtliche Stellschrauben drehen und die jeweils entstehenden Mengen Klimagase vergleichen kann.

Salz treibt Gas aus dem Wasser

Um eine solche Simulation kalibrieren zu können, muss man zunächst genau wissen, wie viel Lachgas in einem Klärbecken unter den jeweiligen Betriebsbedingungen entsteht. Die bisher genutzten Messmethoden sind nicht nur sehr teuer, sie liefern auch nur Ergebnisse für das in der Umgebungsluft befindliche Treibhausgas. Ein Teil der Gase ist jedoch im Wasser gelöst. Pascal Kosse entwickelte in seiner Dissertation, die Prof. Dr. Marc Wichern vom Lehrstuhl Siedlungswasserwirtschaft und Umwelttechnik zusammen mit Prof. Dr. Torsten Schmidt vom Lehrstuhl Instrumentelle Analytische Chemie der Universität Duisburg-Essen betreut, eine neue Methode. Sie basiert darauf, dass Salze die chemische Löslichkeit von Treibhausgasen im Wasser senken. Das im Wasser gelöste Gas muss nach der Zugabe von Salz das Wasser verlassen. Dabei kann man es auffangen und seine Menge bestimmen.

Pascal Kosse experimentierte mit neun Salz-Kandidaten, die verschiedene Bedingungen erfüllen mussten: Sie mussten zum Beispiel ungiftig sein, durften keine chemischen Nebenreaktionen auslösen, die zur Bildung von N₂O führen, mussten ausreichend gut löslich sein und durften die Temperatur des Wassers oder das Volumen des Gases nicht beeinflussen. Zum Sieger der Versuche konnte er schließlich Natriumbromid küren, das nahezu 100 Prozent des gelösten Lachgases aus dem Wasser treibt.