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Geniale Idee Wie kann man kostbares Phosphat aus dem Abwasser zurückgewinnen? Drei Schülerinnen entwickelten eine erstaunliche Lösung.

Hannah Amrhein und Lena und Hanna Fries
Hannah Amrhein (M.) und Lena und Hanna Fries wurden mit ihrem Projekt zum Phosphor-Recycling durch Elektroflotation in der Kategorie Chemie Bundessiegerinnen bei Jugend forscht
© Kosmos
Sie sagen: Abwasser ist superspannend. Drei Schülerinnen haben ein neues Verfahren entwickelt, das bis zu 80 Prozent der Phosphate recycelt. Und gewannen damit bei Jugend forscht.

Viele unserer Freunde haben lange nicht gewusst, woran wir genau forschen. Abwasser ist ja nicht gerade ein Thema, wo alle gleich sagen: "Erzähl mir mehr!" Aber wenn man mal in der Bubble ist, dann ist Abwasser superspannend.

Wir haben ein Verfahren entwickelt, mit dem man Phosphate aus dem Abwasser zurückgewinnen kann. Auf das Thema sind wir eher zufällig gekommen. Als wir uns vor drei Jahren zum ersten Mal bei Jugend forscht beworben haben, wollten wir etwas mit Umwelt machen. Denn Umweltschutz ist ein wichtiges Thema für unsere Generation. Wir stießen dann auf einen Artikel, in dem das Prinzip der sogenannten Elektroflotation dargestellt wurde – das ist ein Verfahren, mit dem man Wasser reinigen kann.

Recycling durch Elektroflotation

Der Versuchsaufbau ist relativ leicht: Man braucht nur ein Becherglas und einen Farbstoff – etwa Methylenblau. Aber Tee oder Tinte funktionieren auch. Dann taucht man zwei Büroklammern ein, legt eine Spannung an, gibt Kochsalz dazu und rührt das Ganze um. Der Farbstoff wird in Flocken eingeschlossen und driftet an die Oberfläche. Das Wasser, das vorher blau war, wird plötzlich sauber. Das sieht sehr cool aus, und es hat uns fasziniert. Die Chemie dahinter haben wir am Anfang nicht so richtig verstanden, aber unser Forschergeist war geweckt.

Über die Jahre haben wir uns immer intensiver mit der Elektroflotation beschäftigt. Wir befassten uns damit, welche Stoffe man aus dem Wasser herausreinigen kann – und kamen schließlich auf Phosphat. Der Mineralstoff ist in Düngemitteln enthalten und ein ganz wichtiger Nährstoff für Pflanzen. Doch es handelt sich bei Phosphaten um eine schwer zugängliche und endliche Ressource, deshalb ist es so wichtig, sie zurückzugewinnen.

Um herauszufinden, wie das gelingen kann, nutzten wir den Labor-Arbeitsplatz unseres Biolehrers: Unsere Lehrer haben im Labor alle ihren eigenen Rolltisch, und der Biolehrer hat seinen netterweise für uns geopfert. Ungefähr einmal pro Woche arbeiteten wir dort für etwa drei bis vier Stunden.

Wir sind oft ohne richtige Ergebnisse nach Hause gegangen. Und es gab Momente, wo wir uns dachten: Häh? Einfach nur: Häh? Warum ist das jetzt gerade so passiert? Wir führten zum Beispiel ein Experiment exakt so durch wie in der Woche zuvor, doch plötzlich entwickelte sich ein Niederschlag. Warum? Meistens haben wir uns dann erst mal zusammengesetzt und gebrainstormt, wie wir es besser hinbekommen. Das hat uns motiviert, weiter dranzubleiben.

Zumal unsere Experimente schließlich erfolgreicher wurden. Es ist uns gelungen, mit unserer Methode über 80 Prozent des Phosphats zurückzugewinnen, das war der krasseste Wert, den wir in der kompletten Forschungsreihe erreicht haben. Verfahren, die derzeit in Klärwerken verwendet werden, kommen nur auf eine Rückgewinnung von 40 bis 60 Prozent.

Jugend forscht-Gewinnerinnen: "Uns ist klar geworden, dass wir alle drei später in die Forschung gehen wollen"

Natürlich würden wir uns freuen, wenn das von uns entwickelte Verfahren künftig eine größere Rolle spielen würde. Aber dazu müssten mehr Menschen anerkennen, wie wichtig die Rückgewinnung von Phosphat ist. Bis heute wird die Substanz teilweise verbrannt. Und das ist einfach Verschwendung.

Das Schöne an Jugend forscht ist, dass wir bei den Wettbewerben Menschen getroffen haben, die sich genauso für Naturwissenschaften begeistern wie wir selbst. Wir hatten vom ersten Moment an eine Grundverbindung zu den anderen. Uns ist klar geworden, dass wir alle drei später in die Forschung gehen wollen.

In den vergangenen Jahren haben wir gelernt, Projekte relativ schnell zu erklären, uns kurz zu fassen und auf Englisch zu präsentieren. Wir durften im September nach Leiden zur Europameisterschaft für junge Wissenschaftler fahren. Und als neulich die Mail kam, dass wir nächstes Jahr an einem internationalen Forschungsfestival in den USA teilnehmen dürfen, sind wir ein bisschen ausgeflippt. Deshalb sind wir auch allen, die uns unterstützt haben, besonders dankbar.

Erschienen in stern 49/2022

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