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Biokohle und Nährstoffkreisläufe

Eine der Herausforderungen der nächsten Jahrzehnte ist, Nährstoffe für die Produktion von Lebensmitteln weiterhin nachhaltig und günstig zur Verfügung zu stellen. Eine zentrale Rolle wird die Rückgewinnung der Nährstoffe aus Abfällen spielen. Neuartige Sanitärsysteme setzen auf Stoffstromtrennung und kommen mit sehr wenig oder ganz ohne Wasser aus. Wir forschen an einem überzeugenden Konzept, das sich auch in reichen Ländern, wie z.B. der Schweiz, umsetzen lässt.

Aktuelles Forschungsthema

Kreisläufe schliessen mit neuartigen Sanitärsystemen

In zukünftigen «Circular Cities» sollen möglichst alle Ressourcen wiederverwendet werden. Menschliche Faezes aus WCs sind heute die wichtigste Quelle für Nährstoffe im Abwasser. Mit Trockentoiletten liessen sich diese einfacher zurückgewinnen, als mit unserem heutigen Wasserspül-System. Wie aber kann diese Idee technisch umgesetzt werden, ohne dass sich dadurch die Siedlungshygiene verschlechtert?

Sammelgut aus Trockentoiletten lässt sich mittels Pyrolyse (einem Hitzeprozess von > 300 °C) hygienisieren. Wir wissen aus Experimenten und Messungen, dass sich die meisten Nährstoffe aus Faezes nach dem Pyrolysevorgang in der Biokohle finden. Diese liesse sich grundsätzlich einfach und vor Ort wieder in der Landwirtschaft einsetzen, oder auch transportieren. Der Kreislauf wäre so geschlossen.

Die Forschungsgruppe Ökotechnologie betreibt das Mobile Ökotech-Demo-Objekt «MODO» als Demonstrations- und Forschungsanlage für Ökotechnologien und neue Sanitärsysteme auf dem Campus Grüental. Im Innenraum des MODO befindet sich auch ein WC-Raum mit einer Trockentrenntoilette. Unsere aktuelle Forschung dreht sich um ein optimales Betriebskonzept, um die Nährstoffverfügbarkeit in den Pyrolysekohlen und um die Rolle, die ein solches System in der zukünftigen Kreislaufwirtschaft (oder auch in Weltraumbasen) spielen könnte.

Referenzprojekt

Neuartige Sanitärsysteme (Zero-Waste)

Im Rahmen des Projekts wurden Vorversuche mit menschlichen Abfällen (Urin, Faeces) durchgeführt sowie nach möglichen Partnern im Clean-Tech Umfeld recherchiert. Basierend auf der Idee einer pyrolytischen Umwandlung wurde ein technisches Konzept entwickelt.

Auf einen Blick

  • Auftraggeber: Anschubfinanzierung ZHAW
  • Laufzeit: April 2014 bis Dezember 2015

Studentische Arbeiten

  • Bachelorarbeit: N. Bulant, 2015, Pyrolyse von Fäzes zur Anwendung als Bodenhilfsstoff in Terra preta Erde, ZHAW Wädenswil
  • Masterarbeit: M. Bleuler, 2016, Understanding biochars from faecal sludge and their potential applications, ZHAW Wädenswil
  • Bachelorarbeit: S. Sommer, 2018, Closing the loop on poop, ZHAW Wädenswil, https://digitalcollection.zhaw.ch/handle/11475/13086
  • Bachelorarbeit: R. Merki, 2017, Analyse von Östrogenen in Aurin mit dem planar-YES-Bioassay 
  • Masterarbeit: B. Laekeman, 2019, Potential use of human faecal biochar for sustainable lunar agriculture, ZHAW Wädenswil and Gent University (Belgium)

Team Nährstoffe