Die Effizienz von Kläranlagen ist entscheidend für kommunale Umweltziele, da sie große Energieverbraucher und CO2-Emittenten sind. Klärschlämme enthalten wertvolles Phosphor, das jedoch schwer zugänglich ist. Mikrobiologische Ansätze bieten Potenzial zur Lösung dieser Probleme, indem spezialisierte Bakterienkulturen die Phosphorrückgewinnung vereinfachen und die Faulgasproduktion erhöhen. Bisher lassen sich diese Bakterien in Klärschlämmen jedoch nicht stabil kontrollieren. Das Projekt ZUMISPEK entwickelt einen neuen Ansatz mit spezifisch abgestimmten Bakterienstämmen und einer Reaktortechnologie. Diese ermöglicht die kontrollierte Nachzüchtung und Schlammbeimpfung der Mikroorganismen, basierend auf überwachten Systemzuständen. Dies führt zu stabilen, phosphorbindungs- und energieoptimierten Stoffumsätzen, erhöht die Phosphorausbeute ohne Fällmittel und reduziert den externen Strombedarf sowie die zu entsorgende Klärschlammmenge erheblich. Das Projekt zielt darauf ab, verschiedene Biomassen für die biologische Phosphorentfernung und die Verringerung der Klärschlammmengen zu selektieren. Die Bakterienstämme werden aus Abwasser und Klärschlamm isoliert und mittels NGS charakterisiert. Anschließend werden in vitro Tests zur P-Entfernung und Schlammreduzierung durchgeführt. Die Uni Stuttgart verifiziert die Funktion der isolierten Stämme in halbtechnischen Systemen unter realitätsnahen Bedingungen.
Da diese Bakterienstämme im Abwasser vorkommen, aber nicht beständig sind, muss der Hauptprozess kontinuierlich angeimpft werden. Der Animpfschlamm wird in separaten Bioreaktoren kultiviert. Diese dezentrale Biomasseproduktion vermeidet aufwändige Aufbereitungs- und Transportschritte sowie Emissionen. Unsere Software steuert die Kultivierung der Biomasse, basierend auf Sensordaten aus den Bioreaktoren und der Kläranlage, und bestimmt den optimalen Zeitpunkt und die Dosierung für die Beimpfung.