Stofftrennung

Müll - ein wertvolles Stoffgemisch?
In der Natur gibt es keine Verschwendung. "Abfall" wird vollständig recycelt. Beispielsweise wird abgefallenes Laub völlig abgebaut und die entstandenen Stoffe wieder in den Stoffkreislauf eingebunden. Auch in unserem Müll sind viele Stoffe enthalten, die recycelt werden können. Dazu muss das Gemisch getrennt werden. In Abfalltrennungsanlagen werden viele Verfahren der Stofftrennung genutzt, die auf den Eigenschaften der Stoffe basieren. Einige wichtige Verfahren sollen vorgestellt werden. Zunächst wird an einem Förderband der Müll, zum Teil auch von Hand, grob vorsortiert. Vor allem sperrige Gegenstände und Folien, aber auch Textilien werden entfernt.
In einer Siebanlage wird der Müll in Grobmüll und Feinmüll getrennt.
Mit einem Magnetscheider (Elektromagnet) werden Eisenteile aus dem Gemisch entfernt und als Schrott an Stahlwerke geliefert.
In einem Windkanal werden Teile aus Papier, Pappe, leichtem Kunststoff und verbliebene Textilien aufgrund ihrer geringen Dichte und damit geringeren Masse herausgeblasen.
In verschiedenen Nass-Stufen werden, wiederum infolge unterschiedlicher Dichten, Stoffe wie Holz, Hartplaste, Metalle, Keramik und Steine getrennt.
Zwar werden durch Abfallsortierung in Abfallanlagen Wertstoffe recycelt, trotzdem ist die Abfallsortierung eine aufwändige und teure Angelegenheit und benötigt viel Energie für die verschiedenen Trennverfahren. Deshalb sollten durch die Mülltrennung im Haushalt einige Trennverfahren eingespart werden.

Trinkwasser - ein kostbares Gut
Wasser ist kostbar. Täglich benötigt jeder Mensch zwei bis drei Liter. In einigen Regionen auf der Erde stellt der Mangel an Trinkwasser ein schwer wiegendes Problem dar. Jedoch auch bei uns ist die Bereitstellung von Trinkwasser mit einigem Aufwand verbunden, denn unser Wasser ist ein sorgfältig überwachtes Lebensmittel von hoher Qualität.
Trinkwasser wird bei uns hauptsächlich aus Grundwasser, z. T. auch aus Oberflächenwasser gewonnen. Bei der Aufbereitung von Grundwasser werden mögliche Verunreinigungen im Wasserwerk entfernt, indem das Wasser durch Kiesfilter und gegebenenfalls noch durch Aktivkohlefilter gereinigte werden. Die Abtrennung der Verunreinigungen erfolgt also einerseits aufgrund der Teilchengröße (Filtrieren) und andererseits bei der Adsorption durch Anlagerung an der Oberfläche der Aktivkohle. Die Säuberung des Oberflächenwassers ist aufwändiger, da enthaltene Mikroorganismen abgetötet und mögliche Schadstoffe entfernt werden müssen.

In einigen Ländern wird aus Meerwasser Trinkwasser gewonnen, weil die Süßwasservorräte für die Versorgung nicht ausreichen. Prinzipiell kommen dazu die Verfahren Eindunsten, Eindampfen und Destillieren in Frage.
Beim Eindunsten wird in einem mit Glas überdachten flachen Wasserbecken Meerwasser unter Einwirkung von Sonnenenergie verdunstet. Am Glasdach kondensiert das verdunstete Wasser wieder und läuft in Rinnen ab. Pro Tag können auf diese Weise 5 l Wasser auf 1Quadratmeter Grundfläche des Wasserbeckens gewonnen werden.
Wesentlich mehr Trinkwasser kann durch das Eindampfen von Meerwasser gewonnen werden. Das Verfahren ist natürlich energieaufwändiger, da Wärme zugeführt werden muss. Daher wird es hauptsächlich in Ländern eingesetzt, die über Erdöllagerstätten verfügen. Durch die Verbrennung des Erdöls wird die Energie geliefert, um das Wasser zu erhitzen. Großen Anlagen bestehen aus mehreren Kesseln. Der im ersten Kessel entstehende Dampf wird in den zweiten Kessel geleitet. Dabei kondensiert der Dampf und gleichzeitig wird das Meerwasser im zweiten Kessel vorgewärmt. Außerdem arbeitet man mit Unterdruck, sodass das Wasser schon bei 60° bis 70°C siedet.
Bei einem neueren Verfahren erfolgt eine Filtration des Salzwassers durch eine besonders feinporige Kunststoffmembran. Dadurch wird das Salz zurückgehalten.

Stofftrennung in Autowaschanlagen
Autos verschmutzen beim Gebrauch. Sie werden von Staub bedeckt, standen sie unter Bäumen, können sie durch Pflanzensäfte, Harz und Blütenstaub verunreinigt sein. Viele Autofahrer achten daher auf eine regelmäßige Autowäsche. Das Reinigen von Autos ist auf öffentlichen Flächen jedoch nicht oder nur mit Wasser ohne Zusatz von Reinigungsmitteln erlaubt. Das ist notwendig, denn bei jeder Autowäsche fällt nicht nur Sand und Staub an, es können Öl- und Treibstoffreste in den Boden oder in die Kanalisation gelangen. Daher empfiehlt sich grundsätzlich die Autowäsche in einer Autowaschanlage. Waschanlagen verfügen über Öl- und Benzinabscheider, sodass die wassergefährdenden Stoffe nicht unkontrolliert in die Kanalisation gelangen.
Der Reinigungsvorgang bei Benzinabscheidern beruht darauf, dass sich die in Abwässern enthaltenen Benzin- oder Ölbestandteile aufgrund des Dichteunterschiedes zu Wasser an der Oberfläche des Wassers sammeln und in spezielle Auffangbehälter gelangen (Benzine und Öle sind leichter als Wasser).

Künstliche Nieren - lebensnotwendige Stofftrennung in der Medizin
Die Nieren sind wichtige Ausscheidungsorgane. In den Blutkapillaren der Nierenkörperchen werden dem Blut hauptsächlich Harnstoff, Wasser und Salze entzogen. Versagt die Funktion der Nieren eines Menschen, können harnpflichtige Substanzen nicht mehr ausgeschieden werden und es kommt zur Harnvergiftung, zur Störung des Säure-Basen-Haushalts im Körper und zur Störung des Hormonhaushalts mit Beeinträchtigung des Blutdrucks. Die "künstliche Niere" kann bei Nierenversagen Leben retten. Mit ihrer Hilfe wird die Dialyse (Reinigung des Blutes von harnpflichtigen Substanzen und Entwässerung des Organismus) durchgeführt. Der Vorgang der Blutreinigung dauert zwischen 3 und 5 Stunden und muss als Dauerbehandlung in der Regel dreimal je Woche durchgeführt werden. Dabei wird das Blut aus einer Arterie in das Dialysegerät geleitet und dort von den Schlackenstoffen gereinigt. Anschließend wird es über eine Vene in den Körper zurückgeführt.
Die "künstliche Niere" besteht im Prinzip aus einem in einer Spülflüssigkeit angeordneten Schlauch- oder Plattensystem aus halbdurchlässiger Membran, das für die harnpflichtigen Stoffe und die Ionen durchlässig ist, und den erforderlichen Pumpen, Wärmeaustauschern und Anschlussleitungen.
Die Membranen müssen hinsichtlich ihrer Blutverträglichkeit und ihrer Trennleistung von Stoffen optimal funktionieren. Eine neu entwickelte Membran besteht aus einer Kombination von Polycarbonat und Polyethylenoxid. Dieses Copolymer vereint mechanische Festigkeit mit der notwendigen Durchlässigkeit. Bei dem Verfahren handelt es sich um eine besondere Form der Filtration.