Entwicklung einer umweltschonenden, autonomen Trinkwasseraufbereitungsanlage für den Luftabwurf in Katastrophenfällen mit ressourceneffizienten Filterkomponenten
Projektdurchführung
Universität Leipzig
SEPT Kompetenzzentrum
AG Disaster Relief Systems
Ritterstr. 9 - 13
04109 Leipzig
Zielsetzung
Die Anzahl der Naturkatastrophen, die zu einem Zusammenbrechen der gesellschaftlichen Infrastruktur einer Region oder eines ganzen Landes geführt hat, hat sich in den letzten zwanzig Jahren nahezu verdoppelt. Die Leistungsfähigkeit humanitärer Hilfe muss sich diesen steigenden Anforderungen stellen. Dies kann nur über ein Zusammenspiel von Menschen und Natur erfolgen. Doch werden auch in Zukunft durch unvorhergesehene Ereignisse die Menschen in lebensbedrohliche Notlagen geraten. Versagt der Katastrophenschutz auf ganzer Linie, sowohl präventiv als auch reaktiv, ist die soziale und wirtschaftliche Stabilität ganzer Länder gefährdet. Das umweltbewusste Handeln dieser Menschen wird dadurch stark beeinflusst.
Disaster Relief Systems (DRS) ist bestrebt, Entwicklungen im Katastrophen- und Zivilschutz voranzutreiben. Hinter diesem Ziel steht ein prozessualer Ansatz, der die strukturelle Verjüngung und Internationalisierung der Katastrophenhilfe in Hinblick auf eine nachhaltige Widerstandsfähigkeit integriert sowie die gezielte Entwicklung von technischen Lösungen zur Gefahrenabwehr. In nun mehr als fünf Jahren Erarbeitung wurde der Zustand technischer Ausrüstung internationaler Einsatzteams (THW SEEWA, B-Fast, ISAR, DRK, etc.) sowie lokaler Akteure und Institutionen evaluiert, Defizite herausgearbeitet und Entwicklungspotentiale konsolidiert. Das Ergebnis dieser Anstrengungen ist eine neuartige mobile Wasseraufbereitungsanlage.
Ihre Konstruktion erlaubt den Abwurf über dem Einsatzgebiet. Vor allem integriert das SAS-W2500 eine neuartige selbsttätige Filterreinigung, die das Gerät effizienter und zuverlässiger macht als vergleichbare Systeme.
Die Filtrationsleistung beträgt 2500 Liter pro Stunde Reinstwasser. Da es sich um eine Schnell-Einsatz-Anlage handelt, kommt das SAS-W2500 mit jeder nicht salzhaltigen Rohwasserquelle zurecht. Fünf Meter Ansaugschlauch machen das Gerät vollständig autonom. Es kann somit ohne weitere Hilfsmittel direkt an die Wasserquelle angeschlossen und gestartet werden. Die Filtration beginnt umgehend.
Von dem ersten Prototypen zur Einsatzfähigkeit eines Produktes liegen unzählige Tests und Erprobungen, besonders bei Geräten für Notsituationen. Das Ziel des Vorhabens ist daher die Herstellung und Testung einer Prototypenserie von mobilen Wasseraufbereitungsanalgen. Die Herstellung gliedert sich wiederum in Entwicklung und Produktion.
Arbeitsschritte
Design
Die Hauptfunktion des Geräts SAS-W2500 besteht darin, Wasser, aus jeder Quelle, von
Verunreinigungen zu befreien und es für den Konsum sicher zu machen. Das Gerät verfügt
über eine Filterkapazität von 2500 Litern pro Stunde und kann täglich Trinkwasser für mehr
als 15.000 Menschen erzeugen. Es ist mit drei Vorfiltrationssystemen ausgestattet, die
nacheinander Partikel verschiedener Größen entfernen. Nach der Vorfiltration werden alle
Substanzen, deren Molekularstruktur größer ist als die von Wasser, durch Ultrafiltration
effizient abgetrennt. Dieser Prozess gewährleistet eine 99,97 prozentige Entfernung von Viren,
Bakterien und anderen Parasiten im Wasser. Die Ultrafiltration gehört zu den modernen
Verfahren, die weltweit als Standardmethode zur Trinkwasseraufbereitung zugelassen sind,
insbesondere in Deutschland und der EU.
Entwicklung und Produktion
Die Produktentwicklung verfolgt ein Konzept der Kreislaufwirtschaft. Dieses Konzept impliziert die Neugestaltung des Produktionssystems auf verschiedenen Stufen, so dass der Wert von Produkten und Rohstoffen für einen längeren Zeitraum erhalten werden kann. Mit dieser Relevanz achtet DRS auf zirkuläre Prinzipien wie die Reduzierung der benötigten Rohstoffe, die Verwendung von wiederverwertbaren Komponenten, die Herstellung von Produkten, die haltbar und flexibel zerlegbar oder austauschbar sind, sowie die Anwendung von modularen Konzepten. Das Geschäftsmodell sowie die Produktentwicklung beinhalten Maßnahmen mit Bezug auf die 5 R-Strategien der Kreislaufwirtschaft (Reduce, Repair, Rethink, Recycle, Refurbish).
Testung
Zur Überprüfung der Leistungsfähigkeit des SAS-W2500 sowie zur Sicherstellung einer
konstant hohen Wasserqualität wurden in der Produktionsstätte geeignete Kapazitäten
geschaffen und entsprechende Testverfahren entwickelt. Um die Wasserqualität nach den
Vorgaben der Deutschen Trinkwasserverordnung (TrinkwV) sowie der WHO-Richtlinien für
Trinkwasserqualität in internationalen Katastrophensituationen zu gewährleisten, wurden in
Kooperation mit spezialisierten Fachfirmen Verfahren zur physikochemischen und
mikrobiologischen Analyse des aufbereiteten Wassers etabliert – auch unter
Einsatzbedingungen im Feld.
Nach Abschluss umfassender Tests und deren Dokumentation erfolgte im Oktober 2023 durch
SGS Analytics – ein unabhängiges, gemäß den Standards des Deutschen Verbandes für
unabhängige Prüflaboratorien akkreditiertes Labor – die erstmalige Zertifizierung bestimmter
Filtertyp
Ergebnisse
DRS konnte nachweisen, dass eine Trinkwasseraufbereitung gemäß den gesteckten Zielen sowie den Anforderungen operativer Einsatzkräfte möglich ist. Dabei gilt es lediglich etablierte Strukturen von modernen Verfahren und Herangehensweisen zu überzeugen. Eine Desinfektionsstufe am Ende der Aufbereitung sowie eine UV-Behandlung des gefilterten Trinkwassers haben sich bewährt, um Rohwasser gemäß der Deutschen TrinkwV aufzubereiten. Damit ist eine Trinkwasserproduktion mit dem mobilen SAS-W2500 möglich. Alle Anlagenteile sind dabei so aufgebaut, dass sie leicht zu bedienen sind und kaum Wartungsaufwand besteht. Außerdem muss der Anlagenbetreiber keine gesonderte Ausbildung besitzen. Jede Einheit kann von zwei bis vier Personen bewegt werden und ist so klein, dass er in den Frachtraum von Verkehrsflugzeugen passt, wobei die Einheiten so konzipiert sind, dass sie ebenso allgemein wie einfach in der Anwendung sind.
Die abschließende Evaluation der Prototypen des SAS-W2500 zeichnet ein Bild erfolgreicher Zielerreichung. Zwar kam es in der Herstellung sowie Erprobung zu zeitlichen Verzögerungen, jedoch kann aufgeführt werden, dass nicht nur zwei Zertifizierungen durchgeführt, sondern auch mehr Testungen erfolgt sind, als ursprünglich angedacht. Auch die Testungen können im Ergebnis als durchaus positiv abgeschlossen angesehen werden. Somit ist das System derzeit in einem hohen Grad an die Anforderungen humanitärer Katastrophen-Hilfs-Einsätze angepasst.
Öffentlichkeitsarbeit
Die Öffentlichkeitsarbeit kann mit den folgenden Maßnahmen beschrieben werden:
- Eigener Internetauftritt
- Eigene Linkedin Seite
- Beitrag in der National Geographic Apr. 2024
- Beitrag auf oiger.de Nov. 2024
- Beitrag auf euwid-wasser.de Nov. 2023
- Beitrag auf ingenieur.de Nov. 2023
- Beitrag auf fs-journal.de Nov. 2023
- Beitrag auf leipzig.de Jan. 2025
- Beitrag auf who.int Dez. 2024
Die Präsentation des Projekt bildet sich an den folgenden Aktivitäten ab:
- Präsentation auf der Interschutz 2022
- Präsentation auf einer Gemeinschaftsübung mit dem THW Jun. 2023
- Präsentation vor dem ASB Mai 2023
- Präsentation vor DEZA Jun. 2023
- Präsentation vor @fire Aug. 2023
- Präsentation auf der Florian Okt. 2023
- Präsentation bei einer Gemeinschaftsübung mit Humedica Mai 2024
- Präsentation auf der Florian Okt. 2024
- Präsentation vor der WHO Nov. 2024
Fazit
DRS konnte nachweisen, dass eine Trinkwasseraufbereitung gemäß den gesteckten Zielen sowie den Anforderungen operativer Einsatzkräfte möglich ist. Eine Desinfektionsstufe am Ende der Aufbereitung sowie eine UV-Behandlung des gefilterten Trinkwassers haben sich bewährt, um Rohwasser gemäß der Deutschen TrinkwV aufzubereiten. Damit ist eine Trinkwasserproduktion mit dem mobilen SAS-W2500 möglich. Im Gegensatz zu den bereits bestehenden Wasseraufbereitungsanlagen funktioniert das SAS-W2500 vollkommen autonom. Bei durchgeführten Testbetrieben im Rahmen internationaler Katastrophenschutzübungen wurde eine vorzeigbare Reinigungsleistung erzielt.
Aufgrund dieses Sachverhaltes, einer angestrebten WHO-Zertifizierung und zur Schaffung personeller Strukturen im Bereich Marketing und Vertrieb wurde eine Laufzeitverlängerung beantragt. Im Rahmen des Projektes konnten weitere potenzielle Anwendungsmöglichkeiten erschlossen werden. Zusammenfassend handelt es sich um eine Wasseraufbereitungsanlage, welche durch die angesprochene Modularität und den möglichen Adaptionen für weitere Anwendungsmöglichkeiten in Frage kommt und somit ein breites Anwendungsspektrum abdecken kann.