Schmutzwasserreinigung und Algenernte mit dem Arduino

Problembasiertes Lernen von der besten Seite bietet das Programm von Makewater.org

Der Fachmann staunt und der Laie wundert sich. Trübes Wasser kennt man. Es ist bekannt, das Klären von trüben Wässern braucht Platz, Zeit und Energie. In vielen Ländern ist reines Wasser ein rares Gut. Mit der Technik der Elektroflokkulation lassen sich trübe Wässer verhältnismäßig schnell klären, weil sich  feine Partikel (z. B. Bakterien, Schlamm und mehr) unter elektrolytischen Einfluss um gegengleich geladene Ionen aggregieren (ballen) und nach Erreichen einer bestimmten Größe ausfallen.

Was für Schlamm und Bakterien gilt, ist auch für die Ernte von Mikroalgen einzusetzen. Die Gruppe „elequa“ demonstriert mittels Arduino-UNO, Motorshield und wenigen weiteren Bestandteilen einen Aufbau, der eine Elektroflokkulation mit 12 V. 2 in die Flüssigkeit getauchte Elektroden, bei denen es sich zum Beispiel um eine Eisen- und eine Aluminiumelektrode oder 2 Aluminiumelektroden handeln kann, werden in Phasen von etwa 20 Sekunden bei einer Spannung von 12 V unter einen Strom von 1 A gesetzt. Auch Konfigurationen mit 2 Eisenelektroden sind bekannt. Damit es zu ordentlichen, elektrolytischen Erscheinungen kommen kann, hilft eine kleine Portion Salz, die der trüben Brühe zugefügt wird, dem Prozess auf die Sprünge.

Wie das Video zeigt, funktioniert der die Flokkulation unter diesen Bedingungen. Allerdings sprechen die notwendigen 8 Minuten noch nicht für eine optimale Effizienz. Forschergruppen, die dieses Verfahren ebenfalls nutzen, empfehlen für die Ernte von Chlorella eine Justierung des pH-Wertes auf 4 bis 6. Auch der Einsatz von Spannungsimpulsen hoher Intensität kann hilfreich sein, weil sie die Membran der Mikroalgen zerstören und damit hydrophobe Bereiche freilegen, die eine Flokkulation erleichtern.

So schön einfach und anschaulich der Prozess auch dargestellt wird, die Freisetzung von Aluminiumionen aus der verwendeten Elektrode (Anode) mag für die Reinigung von Prozesswasser harmlos sein, für die Verwendung des Wassers im Kontext von Nahrungsmitteln ist er das möglicherweise nicht.

Den Prozess, der Ionen freisetzt, veranschaulicht das folgende Video.

Das von der Kathode freigesetze Eisen (wenn es sich um eine Reineisenelektrode handelt) kann als unbedenklich gelten. Es ist nicht alles „grün“, was zunächst so aussieht. Eine alternative und preiswerte Elektrodentechnologie, die zudem auch während der Herstellung von Nahrungsmitteln auf die Freisetzung möglicherweise ungünstiger Stoffe verzichtet, wäre wünschenswert, denn anderenfalls addiert sich zu der einfachen Reinigung / Gewinnung von Algen ein Zusatzaufwand zur Entfernung von Kontaminanten.

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