Wenn Abwasser in einer Kläranlage gereinigt wird, entsteht Klärschlamm. Besonders für Betreiber von kleineren Kläranlagen ist es schwierig, dieses Abfallprodukt zu entsorgen. Abhilfe könnte zukünftig möglicherweise eine innovative Anlage zur Vergasung von Klärschlamm bieten, mit der sich William Würpel an der BHT beschäftigt hat.
Für seine Masterarbeit im Studiengang Verfahrenstechnik ist er nun mit dem dritten Preis des Tiburtius-Preises 2024 geehrt worden. Die Auszeichnung wird jährlich von der Landeskonferenz der Rektorinnen und Präsidentinnen der Berliner Hochschulen (LKRP) an herausragende wissenschaftliche Arbeiten verliehen. „Der Preis ist eine schöne Anerkennung“, sagt William Würpel.
Seine Masterarbeit, betreut von Prof. Dr. Jan Schöneberger am Fachbereich VIII, trägt den Titel „Simulation einer Plug & Play Container-Anlage für die Vergasung von Klärschlamm“. Würpel untersuchte darin ein von einem Start-up entwickeltes Konzept, das es kleineren Kläranlagen ermöglicht, Klärschlamm in ein energiehaltiges Gas umzuwandeln. Das Gas kann dann zur Strom- und Wärmeproduktion genutzt werden.
Das Thema ist relevant, da die effiziente Verwertung von Klärschlamm bislang den wenigen großen Kläranlagen in Deutschland vorbehalten ist, die sich teure Zusatzanlagen leisten können. Allen anderen Betreibern bleibt nur die Entsorgung des Abfallprodukts.
Schritt zu einer Kreislaufwirtschaft
Die neu konzipierte Anlage, untergebracht in einem transportierbaren Container und anschließbar per Plug and Play, könnte es kleinen und mittelgroßen kommunalen Kläranlagen ermöglichen, den Klärschlamm vor Ort zu verwerten und somit Transportkosten für den Abtransport sowie CO2-Emissionen zu reduzieren.
„Mit der von ihm simulierten Plug & Play Container-Anlage für die Vergasung von Klärschlamm wird der energieautarke Betrieb ermöglicht. Zudem wird der ansonsten als Abfall anfallende Klärschlamm vor Ort energetisch und stofflich verwertet, was ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu einer Kreislaufwirtschaft ist“,
sagt Professor Jan Schöneberger.
Das Hauptziel der Masterarbeit war es, ein Simulationsmodell für den neuen Anlagentyp zu entwickeln, das verschiedene Szenarien für die Vergasung von Klärschlamm untersucht. Dabei erstellte William Würpel eine Massen- und Energiebilanz, um die Effizienz des Prozesses zu überprüfen. Durch umfangreiche Literaturrecherche sammelte er außerdem experimentelle Daten, um das Simulationsmodell mit realen Bedingungen abzugleichen.
„Die Arbeit von Herrn Würpel verbindet in herausragender Weise klassische (rigorose) und moderne (datengetriebene) Modellierungsansätze, um ein technisch und gesellschaftlich hochrelevantes Problem zu beschreiben und zu lösen“, kommentiert der Professor.
Wertvolle Gase
Bei der Vergasung von Klärschlamm wird eine kontrollierte Menge Sauerstoff hinzugefügt, um eine teilweise Oxidation des Klärschlamms zu ermöglichen. Dies führt zur Bildung von Synthesegas, das sowohl Methan als auch Wasserstoff enthalten kann. Diese Gase sind energetisch wertvoll und können effizienter genutzt werden als der Klärschlamm selbst. Die Idee ist es, aus einem schwer zu entsorgenden Rohstoff ein energiehaltiges Gas zu erzeugen.
William Würpel hat seinen Master in Verfahrenstechnik im Oktober 2023 an der BHT abgeschlossen. Zuvor absolvierte er einen Bachelor in Energie- und Umwelttechnik in Leipzig, was sein Interesse an Umwelttechnologien und Abwasserbehandlung prägte. Gegenwärtig arbeitet er bei der Forschungseinrichtung Deutsche Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH (DBFZ) in Leipzig.