Das Schaubild zeigt, wie kommunale Kläranlagen neben der Abwasserreinigung Ammonium, Wasserstoff und Polyhydroxyalkanoate (PHA) gewinnen können.
Das kommunale Abwasser wird in das Vorklärbecken geleitet, in welchem die Feststoffe mithilfe von Sedimentation aus dem Rohabwasser abgetrennt werden. Anschließend werden in einem Mikrosieb noch feinere Schwebstoffe aus dem kontaminierten Wasser herausgefiltert.
Das Wasser und die abgetrennten Feststoffe werden anschließend als zwei unterschiedliche Stoffströme geführt:
Der Hauptstrom besteht aus dem Abwasser und wird weiter gereinigt. Dem Mikrosieb ist ein Zeolithfilter nachgeschaltet. Dieser wird für die Ammoniumrückgewinnung genutzt und funktioniert nach dem Prinzip des Ionenaustausches. Die Entfernung des Restkohlenstoffs und die Umwandlung von Restammonium zu Nitratstickstoff geschieht anschließend mit einem Schwachlast-Tropfkörper. Die Nachklärung dient der Abscheidung von restlichen Feststoffen beziehungsweise Biomasse, die sich im vorherigen Tropfkörper aufgebaut hat. Die hier herausgefilterten Partikel werden zurückgeleitet und der sauren Hydrolyse beigegeben. Zuletzt kann der Hauptstrom noch einen Aktivkohlefilter zur Mikroschadstoffentfernung durchlaufen, dieser Schritt ist optional, bevor er dem Vorfluter zugeführt wird.
Der zweite Stoffstrom, die eigentliche Bioraffinerie, fokussiert sich auf die Verwertung des partikulären organischen Kohlenstoffs aus dem Abwasser. Nach der Mikrosiebung gelangt der Schlamm in eine saure Hydrolyse. Dort wird der Kohlenstoff für die weiteren Prozesse in flüchtige organische Säuren umgewandelt.
Die nächsten zwei Schritte, die Bandfilterpresse und die Mikrofiltration, werden zur Abspaltung der Feststoffe genutzt. Diese Partikel werden der anaeroben Schlammbehandlung zugeführt, wo der Schlamm stabilisiert wird. Dabei entsteht unter anderem Methan. In der nachfolgenden mikrobiellen Elektrolyse wird Wasserstoff gewonnen, der als Endprodukt oder für die weitere biotechnologische Synthese genutzt werden kann.
Anschließend durchfließt das Abwasser eine Polyhydroxyalkanoate-Fermentation, deren Aufgabe die Herstellung des Biopolymers Polyhydroxybuttersäure (PHB), aus organischem Kohlenstoff unter Verwendung von Mikroorganismen ist. Bei dem übriggebliebenen Wasser kann eine Kontamination nicht ausgeschlossen werden. Daher kann es, anders als das Abwasser aus dem Hauptstrom, nicht dem Vorfluter zugeführt werden. Das hier anfallende Wasser wird wieder zurück in das Vorklärbecken geleitet und durchläuft erneut den Kreislauf.
