Mit einem Anteil von 23 % gehört die Industrie nach Kraftwerken zu den größten Wasserverbrauchern bundesweit. Die Landwirtschaft, die weltweit mit 75 % das meiste Wasser verbraucht, beansprucht bundesweit nur knapp 4%. Der sparsame Umgang mit der kostbaren Ressource steht daher auf der politischen Agenda der Bundesregierung. So fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) über die Fördermaßnahme „WavE“ die Entwicklung zukunftsfähiger Technologien und Konzepte, um die Wasserverfügbarkeit durch Wiederverwendung und Entsalzung zu erhöhen.

600 Liter Wasser pro Karosserie

Hier ist auch das soeben gestartete Verbundprojekt DiWaL „Dekontamination von industriellen Wässern und Lacken“ angesiedelt. Unter der Leitung des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) wollen Forscher Industriewässer und Lacke mithilfe von Elektroimpulsen nachhaltig säubern und gleichzeitig den Wasserverbrauch reduzieren. Dafür nehmen sich die Wissenschaftler den äußerst wasserintensiven Lackierungsprozess im Automobilbau exemplarisch vor. Mit bis zu 600 Litern pro Karosserie wird im Fahrzeugbau bei der Autolackierung das meiste Wasser verbraucht. 

Bakterien mit Elektroimpulsen bekämpfen

Der Hintergrund: Zum Schutz der Karosserie wird vor dem Auftragen der bunten Decklackschicht die Oberfläche bei der sogenannten elektrophoretischen Tauchlackierung vorbehandelt. Hier kommen, wie inzwischen häufig in der Industrie, wasserbasierte Lacke zum Einsatz. Diese Lacke sind zwar umweltfreundlich, haben aber einen entscheidenden Nachteil, wie Projektkoordinator Wolfgang Frey vom Institut für Hochleistungsimpuls- und Mikrowellentechnologie des KIT erklärt: „In den dabei verwendeten Wässern und Lacken können sich jedoch Bakterien so vermehren, dass sie die Oberflächenbeschichtung beeinträchtigen.“

Ersatz für chemische Zusätze

Mit Bioziden, also chemischen Zusätzen, versucht man bisher den Mikroben den Garaus zu machen. Hier setzt das Projekt DiWaL an. In Zusammenarbeit mit der Hochschule Pforzheim und Partnern aus der Industrie will das Team um Frey diese Industriewasser nachhaltig mit Elektroimpulsen entkeimen. „Mit der Elektroimpulstechnologie setzen wir nun auf ein Verfahren, das ohne chemische Zusätze arbeitet, damit Wasserressourcen schont und gleichzeitig einen Beitrag zum Gewässerschutz leistet“, sagt Frey.

Wasserressourcen schonen

Bei der Elektroimpulsbehandlung werden Zellen, wie beispielsweise Mikroorganismen, einem elektrischen Feld ausgesetzt. Dabei bildet die Zellmembran elektrische Pole und es öffnen sich wässrige Poren, die letztendlich zum das Absterben der störenden Mikroorganismen führen. Da die Elektroimpulse rein physikalisch wirken, gehen die Forscher davon aus, dass die Bakterien, anders als bei Bioziden, keine Resistenzen bilden. „Wir kontrollieren die mikrobiologische Belastung und können so eine optimale Beschichtungsqualität erreichen und gleichzeitig Nacharbeiten vermeiden“, so Frey. Darüber hinaus wollen die Verbundpartner Integriert die Elektroimpulstechnologie in ein neues, automatisiertes und ressourceneffizientes Wassermanagement- und Anlagenkonzept für Vorbehandlung und Tauchlackierung integrieren, um so das Wasser in der Fabrik besser im Kreislauf zu führen und weniger Frischwasser zu verbrauchen.

bb