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Adsorptive removal of phosphonates and orthophosphate from membrane concentrate using granular ferric hydroxide
(Stuttgart : Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft der Universität Stuttgart ISWA, 2022) Reinhardt, Tobias David; Schönberger, Harald (PD Dr.-Ing. habil.)
Phosphonate werden als Komplexbildner in diversen Industriezweigen, in Kühlwassersystemen und auch in der Trinkwasseraufbereitung eingesetzt. Sie sind Additive mit Thresholdeffekt, d. h. bereits im unterstöchiometrischen Bereich verhindern sie effizient die Bildung von Ausfällungen oder verzögern diese zumindest. Sie sind gut wasserlöslich, aber auch über einen weiten pH- und Temperaturbereich stabil. Durch ihre C-P Bindung sind sie im Vergleich zu Molekülen mit N-P, S-P oder O-P Bindung relativ persistent gegenüber chemischem und biologischem Abbau. Der Verbrauch der als Komplexbildner eingesetzten Phosphonate stieg in den letzten Jahrzehnten weltweit deutlich an; im Zeitraum von 1998 bis 2012 beispielsweise um fast 70 % von 56.000 t auf 94.000 t. In der Regel werden Phosphonate über den Abwasserstrom entsorgt. Eine Bilanzierung für das Jahr 2012 zeigte, dass in Europa etwa 7.800-13.700 Tonnen der in der Industrie eingesetzten Phosphonate durch Direkteinleiter in Gewässer eingetragen wurden. Davon entfielen etwa 65 %-90 % auf Kühlwässer und Membrankonzentrate, für die eine innerbetriebliche Abwasserbehandlung vor der Einleitung oft unüblich ist. In Deutschland ist die Einleitung von Membrankonzentraten aus der Trinkwasseraufbereitung, die häufig Konzentrationen > 1 mg/L P aufweisen, genehmigungsfähig, wohingegen die Anforderungen an die Phosphorelimination in kommunalen Kläranlagen stetig steigen. Phosphonate stehen im Verdacht zur Eutrophierung von Gewässern beizutragen, da sie teilweise in der aquatischen Umwelt durch katalytische Oxidation, Photolyse, Hydrolyse sowie mikrobielle Prozesse langfristig zu ortho-Phosphat abgebaut werden können. Darüber hinaus haben Phosphonate eine hohe Adsorptionsaffinität, welche zu einer starken Akkumulation der Phosphonate in den Gewässersedimenten führt. Das Erreichen der Adsorptionskapazität der Sedimente könnte zukünftig zu einem deutlichen Anstieg der Phosphonatkonzentrationen in Gewässern führen. Infolgedessen sind ökotoxische Effekte mit unbekannten Umweltwirkungen zu erwarten, wie zum Beispiel die Rücklösung von Schwermetallen. Um die Ziele der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie zu erreichen, sollten daher neben Verfahren zur Elimination von ortho-Phosphat auch Behandlungsverfahren für die Gruppe der Phosphonate entwickelt und untersucht werden. Eine Möglichkeit zur Behandlung des Membrankonzentrats aus der Trinkwasseraufbereitung stellt die Adsorption an geeignete Filtermaterialien wie beispielsweise‚ Eisen(hydr)oxid dar, welche die hohe Adsorptionsaffinität der Phosphonate nutzen. In den publizierten Studien zur Adsorption von Phosphonaten an granuliertem Eisenhydroxid (GEH) fehlen u. a. Untersuchungen der Materialstabilität, der Regenerierbarkeit und der Anwendung auf reale Abwässer in Festbettsäulen. Außerdem können die in der (Abwasser-)Matrix vorhandenen Ionen einen großen Einfluss auf die Adsorption von Phosphorverbindungen haben. In einigen Studien zur Adsorption von Phosphat sowie dem Phosphonat Nitrilotris(methylenphosphonsäure) (NTMP) an GEH wurde zwar der Einfluss einzelner Ionen untersucht, in realen Abwässern liegen jedoch verschiedene Ionen zugleich vor und können interagieren. Die publizierten Studien zur Festbettadsorption beschränken sich auf synthetische Lösungen mit dem Phosphonat NTMP und betrachten maximal drei Adsorptions-/Desorptionszyklen, so dass eine Vorhersage über die langfristige Anwendbarkeit von GEH unsicher ist. Ziel dieser Arbeit war es, die Adsorption von ortho-Phosphat und insbesondere Phosphonaten an GEH zu untersuchen. Dies sollte dem übergeordneten Ziel dienen, den Adsorptionsprozess näher zu verstehen, um diesen auf die Behandlung von ortho-Phosphat- und DTPMP-haltigem Membrankonzentrat anzuwenden und somit dazu beizutragen, den Phosphor-Eintrag in die Gewässer zu vermindern. Hierfür wurden zunächst Batchversuche mit Phosphonat-aufgestocktem Reinstwasser durchgeführt, um den Adsorptionsprozess detailliert zu untersuchen und weitergehende Experimente in Festbettsäulen mit dem Membrankonzentrat einer Trinkwasseraufbereitungsanlage vorzubereiten. In den Batchversuchen kamen die hinsichtlich ihrer Verwendungsmenge relevantesten Phosphonate 2-Phosphonobutan-1,2,4-tricarbonsäure (PBTC), 1-Hydroxyethan-(1,1-diphosphonsäure) (HEDP), NTMP, Ethylendiamintetra(methylenphosphonsäure) (EDTMP) und Diethylentriaminpenta(methylenphosphonsäure) (DTPMP) sowie Hydroxy(phosphono)essigsäure (HPAA) zum Einsatz. In dieser Arbeit wurden dazu in einem ersten Schritt vier verschiedene GEH in Batchversuchen eingesetzt, um deren Adsorptionskapazitäten miteinander zu vergleichen. Die maximale Beladung bei einer Ausgangskonzentration von 1 mg/L NTMP-P, einer Kontaktzeit von 7 d und bei Raumtemperatur (20 °C) betrug ~12 mg P/g GEH. Eine Erhöhung der Ausgangskonzentration auf 5 mg/L NTMP-P resultierte in einer maximalen Beladung von ~18 mg P/g. Mit dem GEH mit der größten Adsorptionskapazität wurden daraufhin weitere Untersuchungen zum Einfluss der Temperatur, des pH-Wertes sowie der Phosphonateigenschaften auf die Adsorptionskapazität und zu einer anschließenden Regeneration durchgeführt. Es zeigte sich, dass die maximale Beladung bei einer Ausgangskonzentration von 1 mg/L NTMP-P und bei einer Temperatur von 5 °C im Vergleich zur Beladung bei 20 °C um > 40 % auf lediglich ~7 mg P/g abfiel. Niedrige Abwassertemperaturen sollten daher bei einem Einsatz von GEH zur Phosphonat-Adsorption vermieden werden. Die Adsorptionskapazität des GEH ließ bei allen sechs untersuchten Phosphonaten mit steigendem pH-Wert nach (z. B. 80 % NTMP Elimination bei pH 4 und 25 % bei pH 12). Mit steigender Molekülgröße und Anzahl an Phosphonatgruppen der untersuchten Polyphosphonate sank die Adsorptionskapazität des GEH. In fünf Adsorptions-/Desorptionszyklen konnte nachgewiesen werden, dass eine Regeneration des GEH mit 1 M Natronlauge (NaOH) möglich ist. In weiteren Batchversuchen wurde der Einfluss zusätzlich anwesender Ionen in An- und Abwesenheit von GEH auf die Elimination von Phosphonaten und ortho-Phosphat untersucht. Hierbei lag der Fokus insbesondere auf Calcium (CaII) und der möglichen Ausfällung von Calciumverbindungen. In Untersuchungen mit verschiedenen Calcium-Phosphonat-Verhältnissen (0:1 bis 60:1) wurde festgestellt, dass der Calciumanteil im GEH eine wesentliche Rolle im Adsorptionsprozess einnimmt, da sich dieser rücklösen und dadurch das Calcium-Phosphonat-Verhältnis erhöhen kann. Bei pH > 8 kam es auch in Abwesenheit von GEH zur Elimination von Phosphonaten, wenn bestimmte Calcium-Phosphonat-Verhältnisse überschritten wurden. Dies ist auf die Ausfällung von Calcium-Phosphonat-Komplexen zurückzuführen. Weitere Untersuchungen mit DTPMP-haltigem Membrankonzentrat und dessen synthetischen Replikas zeigten, dass der Einfluss von Nitrat- und Sulfationen auf die Adsorptionsvorgänge vernachlässigbar war, (Hydrogen-)Carbonationen jedoch in Konkurrenz zur Adsorption von Phosphonaten und des ortho-Phosphats standen. Die Gegenwart von CaII hatte bis pH 8 einen positiven Einfluss auf die Adsorption der Phosphonate und ortho-Phosphat, wahrscheinlich durch die Bildung ternärer Komplexe. Unter Anwesenheit von CaII bei pH > 8 und von MgII bei pH > 10 kam es zu Ausfällungen. Die softwaregestützte Modellierung (PHREEQC Interactive 3) zur Berechnung von Speziation und Lösungsgleichgewichten zeigte, dass es sich dabei neben Calcium-DTPMP-Komplexen auch um anorganische Ausfällungen von Calcium, Magnesium und Phosphat handeln kann. Bei zusätzlicher Anwesenheit von (Hydrogen-)Carbonat kann es zu Ausfällungen von Calciumcarbonat und/oder Dolomit (CaMg(CO3)2) kommen. All diese Ausfällungen können die Phosphonat- sowie ortho-Phosphatkonzentrationen entweder durch direkte Fällung oder durch deren Adsorption an den Ausfällungen vermindern. Es ist davon auszugehen, dass sich das Membrankonzentrat aus Trinkwasseraufbereitungsanlagen durch seinen hohen Gehalt an CaII und MgII für die Adsorption an GEH anbietet, sofern potenzielle Ausfällungen den Adsorptions-/Desorptionsprozess nicht stören. In Experimenten mit Festbettsäulen wurde anschließend die Anwendbarkeit des GEH zur Behandlung von Membrankonzentrat aus der Trinkwasseraufbereitung über bis zu 24 Zyklen hinweg untersucht. Hierfür wurden zunächst Untersuchungen mit Phosphonat-aufgestocktem Reinstwasser durchgeführt, bevor in weiteren Experimenten mit Membrankonzentrat der Einfluss des pH-Wertes sowie verschiedener Regenerationsmethoden untersucht wurde. Experimente mit einer synthetischen Lösung bestehend aus Reinstwasser, DTPMP und einem Puffer zeigten, dass das GEH erfolgreich mit 1 M NaOH nahezu vollständig regeneriert werden konnte. Obwohl die Verwendung frischer NaOH in jedem Zyklus eine geringfügig bessere Regenerationseffizienz zeigte, wird aufgrund wirtschaftlicher und ökonomischer Vorteile die Wiederverwendung der NaOH empfohlen. Bei Untersuchungen mit Membrankonzentrat mit seinem Ausgangs-pH-Wert (pH ≅ 8) sank die Adsorptionseffizienz von ≥ 92 % in den ersten beiden Adsorptions-/Desorptionszyklen auf 29 % im achten Zyklus deutlich ab. Dies ist auf Ausfällungen von Calciumverbindungen an der Oberfläche des GEH zurückzuführen, die die Adsorptions-/Desorptionsprozesse stören. Um diese Störungen zu vermeiden, sollten die Ausfällungen entweder vermieden oder wieder entfernt werden. Um die Ausfällungen zu vermeiden, wurde der pH-Wert des Membrankonzentrats auf pH 6 abgesenkt. Hierdurch konnte zwar über 20 Zyklen hinweg stabil eine Adsorptionseffizienz von ≥ 90 % pro Zyklus erreicht werden, aufgrund der hohen Pufferkapazität des Membrankonzentrats ist jedoch von einer derart starken pH-Absenkung abzuraten. Experimente ohne pH-Absenkung, aber mit einem zusätzlichen sauren Regenerationsschritt zur Entfernung von Ausfällungen, zeigten eine kumulative Adsorptionseffizienz von > 95 % über 20 Adsorptions-/Desorptionszyklen. Die verwendete Salzsäure konnte dabei über den gesamten Zeitraum wiederverwendet werden, wenn deren pH-Wert durch eine Regelung stabil bei pH 2,5 gehalten wurde. Die Natronlauge des alkalischen Regenerationsschrittes konnte ebenfalls über alle Zyklen hinweg verwendet werden. Ein Austausch der Natronlauge konnte die Desorptionseffizienz jedoch erhöhen, die elektrische Leitfähigkeit konnte als Parameter für den Zeitpunkt ihres Austausches dienen. Während Calcium nur durch die saure Regeneration entfernt wurde, fanden sich DTPMP und ortho-Phosphat nahezu ausschließlich in der alkalischen Regenerationslösung. Demzufolge handelte es sich bei den Ausfällungen nicht um phosphorhaltige Calciumverbindungen, sondern um Calciumcarbonat. Die Rücklösung von Eisen aus dem GEH während der sauren und alkalischen Regeneration war vernachlässigbar. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass GEH ein geeignetes Adsorbens zur Elimination von Phosphonaten und ortho-Phosphat aus Membrankonzentrat aus der Trinkwasseraufbereitung ist. Durch die gezielte Behandlung von Membrankonzentrat kann der Phosphonateintrag in die Gewässer reduziert werden und somit ein Beitrag zum Umweltschutz und zum Erreichen der Ziele der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie geleistet werden. Ein überschlägiger Kostenvergleich zeigt, dass die Adsorption an GEH in Bezug auf Kosten mit Fällung-/Flockungsprozessen konkurrenzfähig ist, obwohl beim Adsorptionsprozess eine bessere Eliminationsseffizienz erreicht werden kann.
Open Access
Evaluierung eines UV-A-LED-Paneelreaktorkonzepts für Photo-Oxidationsverfahren in der (Ab-)Wasserreinigung
(Stuttgart : Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft der Universität Stuttgart ISWA, 2022) Otto, Nikolai; Schönberger, Harald (PD Dr.-Ing. habil.)
Weitergehende Oxidationsverfahren auf Basis von Ozon oder Wasserstoffperoxid zählen heute zum Stand der Technik in der Wasseraufbereitung, sowie zum Teil auch bei der Entfernung von Mikroverunreinigungen aus kommunalem Abwasser. Diese Verfahren sind auf die kontinuierliche Dosierung von Oxidationsmitteln angewiesen und erfordern entsprechende Sicherheitsmaßnahmen. Die Miniaturisierung von Leuchtquellen und die industrielle Herstellung immer effizienterer Leuchtdioden (LED) ermöglicht es mittlerweile, künstliche kontrollierbare Strahlung kostengünstig zu erzeugen, die auch für Photo-Oxidationsverfahren verwendet werden kann. Hierbei wird die Energie von Photonen für die Photolyse von Oxidationsmitteln oder für katalytische Redox-Reaktionen (ggf. ganz ohne zusätzliche Dosierung von Chemikalien) genutzt. Photo-Oxidationsverfahren funktionieren i. d. R. besonders wirksam mit höherenergetischen Photonen der UV-Strahlung, wobei mittlerweile vor allem im UV-A-Bereich bereits technisch ausgereifte Leuchtdioden kommerziell verfügbar sind, die für heterogene photokatalytische Prozesse ausreichen. Gegenstand dieser Arbeit ist die Untersuchung eines neuartigen Reaktorkonzepts, in welchem Photonen durch UV-A-LED-Leuchtpaneele in die Reaktorkammer eingebracht werden. Durch die Einkopplung von Licht in die transparenten Paneele entstehen große spezifische Grenzflächen, aus denen die Strahlung in den Reaktor-raum auskoppeln kann. Ein Bestandteil der Arbeit ist die Evaluation verschiedener Oberflächenmodifikationen der Paneele, die die Lichtauskopplung maßgeblich beeinflussen. Hierfür wurden im Labormaßstab standardisierte Versuche zur Entfärbung von Methylenblau mit verschiedenen Verfahren vollzogen, darunter die direkte UV-A-Photolyse als Referenz, die Zugabe von Wasserstoffperoxid (H2O2) oder Titandioxid(TiO2)-Nanopartikeln, sowie das durch Eisensalze katalysierte Photo-Fenton-Verfahren. Besonders vorteilhaft für eine größtmögliche Lichtausnutzung kann sich eine direkte Beschichtung der Paneele mit immobilisierten Photokatalysatoren auswirken, weil so ausgekoppelte Photonen nicht durch wirkungslose Absorption in der Wassermatrix verloren gehen können. Im Rahmen dieser Arbeit wurden dazu 67 beschichtete Varianten getestet, die sich in ihren Beschichtungsverfahren (Gasphasenabscheidung, thermisches Spritzen, Sol-Gel und weitere nasschemische Verfahren) sowie verschiedenen Beschichtungsparametern unterscheiden. An ausgewählten Versuchskonstellationen wurden die Standardversuche hinsichtlich ausgewählter Betriebsparameter (Strömungsgeschwindigkeit, pH, Katalysatorkonzentration, Bestrahlungseigenschaften, u. a.), sowie der Wasserhintergrundmatrix variiert, um die Auswirkung dieser Einflussfaktoren zu ergründen. Schließlich wurden die Erkenntnisse der Laborversuche auf eine Pilotanlage im halbtechnischen Maßstab übertragen, in der sowohl oberflächenmodifizierte unbeschichtete, als auch zwei verschiedene Arten von photokatalytisch beschichteten Paneelen getestet wurden. Weiterhin erfolgte eine Evaluation der Entfernung von Mikroverunreinigungen aus dem Ablauf einer kommunalen Kläranlage, wobei zusätzlich zu den oben genannten Verfahren (direkte UV-A Photolyse, UV-A/H2O2, TiO2-Photokatalyse, Photo-Fenton) erstmals auch die UV-A-Photolyse von Ozon zum Einsatz kam. In der halbtechnischen Versuchsanlage betrug die spezifische beleuchtete Oberfläche etwa 80 m²/m³ bezogen auf das Reaktorleervolumen, bzw. etwa 107 m²/m³ bezogen auf das Medienvolumen im Reaktor mit eingelegten, vertikal gestapelten LED-Paneelen. Eine kinetische Auswertung (pseudo-)erster Ordnung der Versuche unter den vorherrschenden Randbedingungen für die Entfärbung von 10 µmol/l (3,2 mg/l) Methylenblau in Reinstwasser mit Zusatz von TiO2 oder H2O2 ergab Halbwertszeiten zwischen 1,5 und 5 Stunden, was im Mittel etwa 10-20-mal schneller war als bei vergleichbarer UV-A-Photolyse ohne Oxidationsmittel oder Katalysator. Im Vergleich der untersuchten Verfahren wurden mit dem Photo-Fenton-Verfahren die besten Ergebnisse erzielt, sofern die Reaktion auf pH 2 eingestellt wurde. Hier betrug die Halbwertszeit in Einzelfällen weniger als 15 Minuten. Die Raum-Zeit-Ausbeute lag bei der reinen UV-A-Photolyse etwa bei 100-300 µmol/(m³∙h) bzw. 32-96 mg/(m³∙h), mit H2O2 oder suspendiertem TiO2 bei etwa 500-1.700 µmol/(m³∙h) bzw. 160-544 mg/(m³∙h). Mit immobilisiertem TiO2 hängt das Ergebnis sehr stark von den Schichteigenschaften ab und lag häufig im Bereich 1.000-5.000 µmol/(m³∙h) bzw. 320-1.600 mg/(m³∙h). Mit überdurchschnittlich guten photokatalytischen Schichten, sowie mit dem Photo-Fenton-Verfahren bei pH 2 wurden zum Teil Werte von ca. 15.000 µmol/(m³∙h) bzw. 4.800 mg/(m³∙h) erreicht. Dies sind deutlich größere Werte als mit den meisten anderen bisher bekannten photokatalytischen Reaktorkonzepten und zeigen, dass mit einer hohen Dichte an beleuchteten Grenzflächen eine kompakte und platzsparende Bauweise möglich ist. Die Ergebnisse der halbtechnischen Versuchsanlage lagen in der Regel niedriger (durchschnittlich −25,8 %) verglichen mit den Versuchen im Labormaßstab. Versuche, die mit komplexerer Brunnenwasser- oder Abwasserhintergrundmatrix durchgeführt wurden, zeigten Leistungseinbußen zwischen ca. −20 % bis −55 % gegenüber Reinstwasser, was überwiegend auf das Vorkommen radikalzehrender Ionen und Substanzen zurückgeführt werden kann. Die gemessene UV-A-Lichtauskopplung betrug für 10 cm breite Paneele im Labormaßstab durchschnittlich etwa 0,1 W/m². Mit zunehmendem Grad der Oberflächenbehandlung erhöhte sich die Lichtauskopplung und stieg mit gelaserten Störstellen auf bis zu 6 W/m², mit sandgestrahlter Oberfläche sogar auf etwa 11 W/m² an. Im Pilotmaßstab mit 50 cm breiten Paneelen wurden mit gelaserter Oberfläche im Mittel etwa 0,9 W/m² ausgekoppelt. Zwar stieg mit höherem Lichteintrag die absolute Entfärbungsrate, allerdings trug nur ein Teil der eingebrachten Photonen zur eigentlichen Reaktion bei, sodass die Photoneneffizienz der Versuche gegenläufig mit steigendem Lichteintrag abnahm. Für die reine UV-A-Photolyse lagen die ermittelten Photoneneffizienzen im Labormaßstab mit modifizierten Paneelen etwa bei 0,001-0,01 %, mit unbehandelten Paneelen bei ca. 0,02-0,04 %. Mit 200 mg/l suspendierten TiO2-Partikeln wurden maximal 0,17 %, mit 340 mg/l H2O2 maximal 0,25 % erzielt. In Einzelfällen erreichten photokatalytisch beschichtete Paneele Photoneneffizienzen über 0,3 %, unbeschichtete Paneele unter Photo-Fenton-Bedingungen sogar bis zu annähernd 1 %. Die besten Resultate von bis zu 3,6 % waren in der halbtechnischen Pilotanlage für Paneele mit photokatalytischer Kieselsol-Beschichtung möglich. Der errechnete spezifische Energieaufwand für die LED-Bestrahlung für eine 90 %-ige Entfärbung von Methylenblau (10 µmol/l) lag mit UV-A-Bestrahlung ohne Oxidationsmittel- oder Katalysatorzugabe je nach Paneel zwischen 600-3.000 kWh/m³, was überwiegend auf die geringe UV-A Absorption des Farbstoffs zurückgeführt werden kann. Mit Dosierung von H2O2 oder suspendiertem TiO2 konnte dieser Wert im Idealfall auf ca. 100 kWh/m³ reduziert werden. Mit dem Photo-Fenton-Verfahren bei pH 2 waren rechnerisch etwa 5-10 kWh/m³ erforderlich, sehr gute photokatalytisch beschichtete Paneele kamen auf < 50 kWh/m³. Einen großen Einfluss auf die Energieeffizienz hatte die Pulsation der Bestrahlung, wobei mit leistungsfähigen beschichteten Paneelen die erforderliche Energie teilweise auf weniger als 30 kWh/m³ sank. In der halbtechnischen Pilotanlage war bei kontinuierlicher Bestrahlung mit photokatalytischen Paneelen im besten Fall ein spezifischer Energiebedarf von knapp 25 kWh/m³ erforderlich. Die energetischen Werte liegen insgesamt in üblichen Bereichen für vergleichbare Photo-Oxidationsverfahren, über die in der Literatur berichtet wird. Die analysierten Mikroverunreinigungen (ausgewählte Korrosionsschutz- und Arzneimittel) in der Abwassermatrix wurden innerhalb einer Reaktorverweilzeit von 67 min mit Photo-Oxidationsverfahren im Mittel zu etwa 10-13 % eliminiert, darunter Irbesartan als einzige Substanz zu mehr als 30 % (max. 52 % mit Photo-Fenton). Mit Ozon liegen die mittleren Eliminationsraten bei 2,7 mg O3/l im selben Zeitraum zwischen 26-40 %, wobei dort eine zusätzliche UV-A-Bestrahlung keinen Vorteil gegenüber einer Ozonierung ohne Bestrahlung erbrachte. Diese Werte liegen klar unterhalb der Eliminationsraten, die mit heutigem Stand der Technik mit vergleichbarer Verweilzeit schon erreicht werden und lassen demnach auf großes weiteres Optimie-rungspotenzial schließen. Eine generelle Funktionalität von LED-Paneelreaktoren für die Entfernung gelöster Stoffe aus wässrigen Medien wurde im Rahmen dieser Arbeit demonstriert. Die ermittelten Raum-Zeit-Ausbeuten sind gegenüber anderen Photo-Reaktorkonzepten vielversprechend. Die im Vergleich zum derzeitigen Stand der Technik relativ langsamen Reaktionsraten und der hohe spezifische Energiebedarf zeigen jedoch, dass in diesem frühen Entwicklungsstadium eine wirtschaftliche praktische Anwendung bei weitem noch nicht gewährleistet ist. Das Schließen offengebliebener Fragestellungen, sowie weitergehende Fortschritte und neue Methoden in Forschung und Entwicklung, insbesondere auf dem Feld der Materialwissenschaft und Photonik, könnten jedoch in Zukunft dabei helfen das Potenzial dieses Reaktorkonzepts bedeutend besser auszuschöpfen. Darüber hinaus ist ein Transfer gewonnener Erkenntnisse auf andere Anwendungsfelder denkbar (z. B. in der Abluftreinigung oder für Photo-Bioreaktoren).