Lösungen zur Abwasserbehandlung in der Pharmaindustrie
Lösungen zur Abwasserbehandlung in der Pharmaindustrie
Seit in den späten 1990er-Jahren Bedenken hinsichtlich der potenziellen Risiken der pharmazeutischen Umweltverschmutzung geäußert wurden, haben Umweltbehörden das Thema aufgegriffen und Richtlinien eingeführt, die fortlaufend aktualisiert und streng durchgesetzt werden. Doch die angemessene Behandlung von Abwasser, das beim Betrieb pharmazeutischer Produktionsanlagen anfällt, stellt die Branche weiterhin vor Herausforderungen, da allgemeine Behandlungsmethoden nicht in der Lage sind, Spuren von Arzneimitteln zu entfernen, die im Abwasser verbleiben könnten.
Aufgrund der ständigen Exposition ist das Risiko für Wasserlebewesen naturgemäß höher, negativ betroffen zu sein: Während gezeigt wurde, dass ein bestimmtes entzündungshemmendes Medikament die Kiemen und Lungen von Fischen schädigt, sind einige Hormone oder Verbindungen, die hormonähnliche Eigenschaften nachahmen, in der Lage, sie zu feminisieren oder zu maskulinisieren, und stellen eine Bedrohung für ihre Population dar. Wasserknappheit in einigen Regionen hat zur Praxis der Wiederverwendung von Abwasser geführt, wodurch auch Menschen Spuren von Arzneimitteln ausgesetzt werden.
Die Branche ist sich der negativen Auswirkungen der Wasserverschmutzung sehr bewusst und setzt sich dafür ein, die Umwelt zu schützen und die fortlaufend aktualisierten Standards einzuhalten. Doch allgemeine Methoden, die darauf ausgelegt sind, ein breites Spektrum potenzieller Abfälle zu behandeln, sind für ihre spezifischen Anforderungen nicht geeignet. Pharmazeutisches Abwasser (PWW) wird häufig mit anderen Abfallarten vermischt, und Art und Menge der hergestellten Arzneimittel unterscheiden sich von Anlage zu Anlage. Infolgedessen weist PWW vielfältige Eigenschaften auf und variiert z. B. hinsichtlich BSB, spezifischer Arzneimittelrückstände und pH-Wert, sodass Behandlungsmethoden erforderlich sind, die gezielt auf bestimmte Abfallarten ausgerichtet sind.
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Bestehende Lösungen für die Behandlung von pharmazeutischem Abwasser
Anstatt völlig neue Ansätze zu entwickeln, kann es eine sinnvolle Strategie sein, auf Basis bestehender Lösungen einen praktikablen Weg zu finden – und dadurch sowohl Zeit als auch Geld zu sparen. Dazu gehört die Untersuchung bereits in Betrieb befindlicher Anlagen und die Identifizierung der besten verfügbaren Technologie für ein ähnliches Projekt. Einige der konventionellen Methoden (die sich in physikalische, chemische, biologische und thermische Behandlung unterteilen lassen) entfernen zumindest bestimmte pharmazeutische Stoffe und könnten bereits ausreichend sein.
Eine weitere praktikable Lösung für die Behandlung von PWW ist ein fortschrittliches Membranverfahren, um die Arzneimittel aus dem Abwasser zu entfernen oder zu konzentrieren. Zwei weit verbreitete Membrantechnologien sind Nanofiltration und Umkehrosmose. Auch hier variiert die Wirksamkeit je nach den Eigenschaften des jeweiligen Abwassers. Mit einer Porengröße von 0,002 Mikrometern (2 nm) kann ein typischer Nanofiltrationsfilter die meisten organischen Stoffe, nahezu alle Viren, andere organische Moleküle und eine Reihe von Salzen entfernen, weist jedoch Schwächen bei der Rückhaltung von Schadstoffen mit geringerem Molekulargewicht auf. Diese können durch die druckgetriebene Membranfiltration mittels Umkehrosmose (typische Filterporengröße von 0,1 nm) behandelt werden. Ein Membranverfahren hat einen geringeren Platzbedarf, ist schnell zu errichten, mit standardisierten, sofort einsatzbereiten Systemen verfügbar und daher leichter in bestehende Anlagen zu integrieren. Allerdings sind sowohl die Ausrüstung als auch ihr energieintensiver Betrieb kostspielig, und bei dieser Behandlung handelt es sich nicht um einen Zerstörungsprozess, sondern lediglich um eine Trennung und Konzentration der Schadstoffe. Anschließend ist eine Art von Zerstörungsprozess (thermische/chemische/aerobe Oxidation) erforderlich, um diese zu entfernen, und das Konzentrat muss abtransportiert oder für eine abwasserfreie Entsorgung verdampft werden.
Ein fortschrittliches Oxidationsverfahren (AOP) ist eine Methode, die Schadstoffe entweder zerstört oder nicht biologisch abbaubare Stoffe in biologisch abbaubare umwandelt. AOP ist eine Antwort auf die meisten refraktären Arzneimittel, die der aeroben Oxidation, chemischen Oxidation oder einem Membranverfahren entgehen.
Basierend auf den Eigenschaften der Arzneimittelrückstände im Abwasser stehen mehrere Behandlungsoptionen zur Verfügung. Jede von ihnen bringt jedoch ihre eigenen Vor- und Nachteile mit sich: Sie erfassen nur bestimmte Arten von Abwasser und müssen möglicherweise kombiniert werden, um eine Wasserverschmutzung wirksam zu verhindern. Oder sie sind teuer in der Implementierung und im Betrieb – auch wenn sich Teile der Investition durch die Wiederverwendung des Wassers für unkritische Prozesse amortisieren lassen. Insbesondere bei der Nachrüstung bestehender Anlagen müssen zudem Platzbeschränkungen berücksichtigt werden.
Von der Identifizierung über Tests bis zur Implementierung
Da es keine Universallösung gibt, die auf jede Art von pharmazeutischer Produktionsstätte anwendbar ist, muss die „beste verfügbare Technologie“ identifiziert werden, um den Schutz der Umwelt und eine gewisse Kapitalrendite sicherzustellen. Sowohl aus technischer als auch aus geschäftlicher Sicht müssen vor der Implementierung eines kommerziellen Systems zahlreiche Variablen berücksichtigt werden, was einen stufenweisen Umsetzungsplan und Tests in einer realen Umgebung erfordert. Aus der Perspektive von Exyte muss der Entwicklungsweg für jede Anlage sowohl eine Bewertung der bestehenden Systeme und der Eigenschaften des PWW als auch ein Pilottestsystem umfassen, um Kosten und Leistung abzuschätzen, potenzielle betriebliche Probleme zu identifizieren und die Anforderungen an eine vollautomatisierte Lösung im industriellen Maßstab zu bewerten.
Vorschriften lassen oft ohnehin kaum eine Wahl, doch der Schutz der Umwelt, in der wir leben und arbeiten, sollte in unser aller bestem Interesse liegen. Exyte fühlt sich diesem Schutz verpflichtet und sieht sich gut positioniert, die Bemühungen unserer Kunden in dieser Hinsicht mit einem vollständigen Leistungsspektrum und globaler Engineering-Expertise zu unterstützen.
Über Maheswaran Nair
Maheswaran Nair ist Chemieingenieur mit über 30 Jahren Erfahrung in der Wasser- und Abwasseraufbereitung in hochmodernen Einrichtungen und im Life-Science-Industriesegment. Er war ein wichtiges Mitglied des technischen Teams bei mehreren Projekten mit hochentwickelten Reinstwasser- und Abwassersystemen in Singapur, Malaysia, den Vereinigten Staaten und China.