Der Klimawandel, die wachsende Weltbevölkerung und die Urbanisierung erhöhen inzwischen in vielen Regionen den Druck auf die Wasserressourcen – das kostbare Nass wird immer knapper. Zugleich stoßen zentrale Wasser- und Abwassersysteme vielerorts an ihre Grenzen, da sie häufig weder auf die Rückgewinnung von Ressourcen noch auf zunehmende Trockenheit ausgelegt sind. Damit es auch zukünftig genug nutzbares Wasser gibt, wird die Wiederverwendung von Abwasser immer wichtiger.
Natürliche Lösungen zur Abwasseraufbereitung
Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und die Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau (RPTU) entwickeln deswegen gemeinsam mit Partnern dezentrale Systeme zur Abwasseraufbereitung. Diese sollen die Wiederverwendung von Wasser effizienter und wirtschaftlicher machen und zugleich wertvolle Ressourcen wie die Pflanzennährstoffe Stickstoff und Phosphor zurückgewinnen.
Die Forschenden setzen dabei auf naturbasierte Lösungen wie bepflanzte Bodenfilter. Das bedeutet, dass Mikroorganismen in mit Sand oder Kies gefüllten und mit Schilf oder anderen Pflanzen bewachsenen Becken Schadstoffe abbauen und so das Abwasser reinigen. Je nach Verschmutzungsgrad ergänzen die Forschenden die Bodenfilter durch technische Verfahren wie Membranbioreaktoren zur biologischen Reinigung oder UV-Anlagen zur Keimreduzierung. Digitale Technologien überwachen den Betrieb kontinuierlich, erkennen Risiken frühzeitig und unterstützen eine sichere und effiziente Abwasserbehandlung. „Unser Ziel ist es, die Vorteile naturbasierter Verfahren mit technischen Lösungen zu kombinieren und die Wasseraufbereitung gezielt an unterschiedliche Anforderungen anzupassen“, sagt Verena Höckele vom KIT.
System wird an sechs Standorten getestet
Nach einer einjährigen Entwicklungsphase testen die Forschenden nun die neuen Aufbereitungssysteme an insgesamt sechs europäischen Standorten, um sie weiterzuentwickeln. Auf Lesbos in Griechenland erproben sie beispielsweise die Aufbereitung von Grauwasser für Hotels, in Danzig in Polen die Wiederverwendung von Abwasser und Regenwasser in Gebäuden und in Stuttgart kompakte Anlagen für dicht bebaute Stadtgebiete. „Wir erproben modulare Systeme und digitale Technologien unter realen Praxisbedingungen. Das ist der Schlüssel für marktfähige Lösungen, die sowohl wirtschaftlich als auch ökologisch überzeugen und eine klimaresiliente Wasserwirtschaft unterstützen“, sagt Heidrun Steinmetz von der RPTU. Sie und ihre Kollegen entwickeln zudem Geschäftsmodelle und rechtliche Konzepte für die spätere Anwendung.
Die ersten Ergebnisse zeigen, dass die neuen Abwasseraufbereitungs-Technologien eine zuverlässige Wiederverwendung von Wasser ermöglichen könnten. Das bedeutet, dass die Systeme in Zukunft auch an Standorten mit schwankenden Zuflüssen verlässlich sauberes Bewässerungswasser bereitstellen könnten. Die Systeme können dann sowohl eigenständig als auch ergänzend zu bestehenden zentralen Infrastrukturen eingesetzt werden und bieten Lösungen für Wohnungen, Wohnblöcke und ganze Stadtgebiete. In den kommenden zwei Jahren sollen die Technologien und ihre Anwendungsbereiche weiterentwickelt werden.
Quelle: Karlsruher Institut für Technologie; Forschungsprojekt DECIRE-WATER
