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2.1 Globale Nachhaltigkeit durch lokal massgeschneiderte Lösungen – Wiederverwendung und Ressourceneffizienz

Nachhaltigkeit durch lokal maßgeschneiderte Lösungen – dezentrale Ver- und Entsorgungskonzepte
(Quelle: Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik (IGB))

Etwa eine Milliarde Menschen haben noch immer keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser, etwa 2,5 Milliarden Menschen leben auch heute noch ohne geregelte Abwasserentsorgung. Im Jahr 2002 hat der UN-Gipfel in Johannesburg die enorme Bedeutung der Trinkwasserversorgung und Abwasserentsorgung unterstrichen: Bis zum Jahr 2015 soll der Anteil der Menschen, die ohne sauberes Trinkwasser und ohne sanitäre Grundversorgung leben müssen, halbiert werden. Eine alleinige 1:1-Übertragung unserer Methoden in betroffene Gebiete kann dies nicht leisten, denn der demografische Wandel schreitet voran. Angepasste und effiziente Technologien und Konzepte sind deshalb erforderlich.

Vor Jahrzehnten für einen deutlich höheren Wasserverbrauch konzipiert, sind konventionelle, zentrale Ver- wie Entsorgungssysteme auf einen hohen Wasserdurchfluss in den Leitungen angewiesen. Der Wasserverbrauch der Haushalte in Deutschland sinkt jedoch seit Jahren; der demografische Wandel in Deutschland dürfte diesen Trend dort in den nächsten Jahrzehnten noch verstärken. Um den Druck zu erzeugen, der nötig ist, um die Ablagerung von Feststoffen in den Kanälen zu verhindern, muss in vielen Bereichen bereits heute zusätzliches Wasser zugeführt werden. Es sind deshalb künftig kleinere und sich an wandelnde Bedürfnisse anpassbare, sowie dezentrale Konzepte vordringlich.

Auch in Wassermangelgebieten und in ökologisch sensiblen Regionen bieten maßgeschneiderte, dezentrale Verfahren die Möglichkeit, die vor Ort vorhandenen Ressourcen effizient zu nutzen. Dieser Ansatz erfordert allerdings, den gesamten lokalen Wasserkreislauf, von der Wasserge- winnung, -aufbereitung und -verteilung, Abwasserreinigung bis zum Recycling, als Einheit zu begreifen. Durch eine übergreifende Betrachtung und Bewirtschaftung lassen sich die Abwässer von Haushalten zu Brauchwasser aufbereiten, Feststoffe zu Dünger verarbeiten oder zu Biogas umwandeln und so energetisch nutzen. Wie sich erprobte Verfahren vor Ort zu Systemlösungen kombinieren lassen, haben mehrere vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Projekte untersucht.

Beispiel China. Als „semizentral“ wird eine Struktur bezeichnet, die über einzelne Bebauungseinheiten hinausgeht; sie unterscheidet sich damit von konventionellen zentralen Lösungen. Das Projekt „Semizentrale Ver- und Entsorgungssysteme für urbane Räume Chinas“ hat grundlegend untersucht, welches Potenzial dieser Ansatz für große und schnell wachsende Städte in China hat (Projekt 2.1.02).

Beispiel Deutschland. Im Mittelpunkt des Projektes „Sanitärrecycling Eschborn“ (SANIRESCH) steht die Frage, wie sich der Wasserverbrauch für Toiletten verringern und das anfallende Gelbwasser umweltverträglich nutzen lässt (Projekt 2.1.01). Das Projekt „Entwicklung und Kombination von innovativen Systemkomponenten aus Verfahrenstechnik, Informationstechnologie und Keramik zu einer nachhaltigen Schlüsseltechnologie für Wasser- und Stoffkreisläufe – Projekt KOMPLETT“ (Laufzeit: 2005 bis 2009) konnte zeigen, dass die Wiederverwertung aller im Haushalt anfallenden Abwasser sowie Feststoffe bei hoher Nutzungsdichte z. B. in Hotelanlagen, wirtschaftlich eingesetzt werden kann (Projekt 2.1.01). Wie sich „Produktionsintegrierte Umweltschutzmaßnahmen im Hotel- und Gaststättengewerbe unter besonderer Berücksichtigung vorhandener Bausubstanz“ umsetzen lassen, untersuchte ein gleichnamiges Projekt (Projekt 2.1.08). Ob sich der knappe Rohstoff Phosphor aus Klärschlämmen effizient zurückgewinnen lässt, testet das vom BMBF geförderte Projekt „Phosphorrecycling – Ökologische und wirtschaftliche Bewertung verschiedener Verfahren und Entwicklung eines strategischen Verwertungskonzepts für Deutschland“ (PhoBe). Weiterhin ermitteln die Forscher die Produktionskosten der eingesetzten Verfahren (Projekt 2.1.05). Beim Anschluss von Neubaugebieten stellt sich für Kommunen die Frage der Erweiterung bereits bestehender Kanalsysteme. In einem Neubaugebiet in Knittlingen bei Pforzheim wurde ein „Dezentrales Urbanes Infrastruktursystem 21“ (DEUS 21) entworfen und umgesetzt (Projekt 2.1.08).

Beispiel Vietnam. Wie sich das Problem der Verschmutzung durch Mineraldünger und menschliche Exkremente lösen lässt, untersucht das deutsch-vietnamesische Projekt „Schließen von landwirtschaftlichen Nährstoffkreisläufen über hygienisch unbedenkliche Substrate aus dezentralen Wasserwirtschaftssystemen im Mekong-Delta – SANSED“ (Projekt 2.1.02).

Beispiel Türkei. Eine umweltgerechte Abfall- und Abwasserentsorgung oder Energieversorgung ist in vielen Touristenanlagen eine Seltenheit. Eine Lösung könnten „Integrierte Module zur hocheffizienten Abwasserreinigung, Abfallbehandlung und regenerativen Energiegewinnung in Tourismus Resorts“ (kurz: MODULAARE) darstellen (Projekt 2.1.01).

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Water as a resource
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2.1 Globale Nachhaltigkeit durch lokal massgeschneiderte Lösungen – Wiederverwendung und Ressourceneffizienz

Nachhaltigkeit durch lokal maßgeschneiderte Lösungen – dezentrale Ver- und Entsorgungskonzepte
(Quelle: Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik (IGB))

Etwa eine Milliarde Menschen haben noch immer keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser, etwa 2,5 Milliarden Menschen leben auch heute noch ohne geregelte Abwasserentsorgung. Im Jahr 2002 hat der UN-Gipfel in Johannesburg die enorme Bedeutung der Trinkwasserversorgung und Abwasserentsorgung unterstrichen: Bis zum Jahr 2015 soll der Anteil der Menschen, die ohne sauberes Trinkwasser und ohne sanitäre Grundversorgung leben müssen, halbiert werden. Eine alleinige 1:1-Übertragung unserer Methoden in betroffene Gebiete kann dies nicht leisten, denn der demografische Wandel schreitet voran. Angepasste und effiziente Technologien und Konzepte sind deshalb erforderlich.

Vor Jahrzehnten für einen deutlich höheren Wasserverbrauch konzipiert, sind konventionelle, zentrale Ver- wie Entsorgungssysteme auf einen hohen Wasserdurchfluss in den Leitungen angewiesen. Der Wasserverbrauch der Haushalte in Deutschland sinkt jedoch seit Jahren; der demografische Wandel in Deutschland dürfte diesen Trend dort in den nächsten Jahrzehnten noch verstärken. Um den Druck zu erzeugen, der nötig ist, um die Ablagerung von Feststoffen in den Kanälen zu verhindern, muss in vielen Bereichen bereits heute zusätzliches Wasser zugeführt werden. Es sind deshalb künftig kleinere und sich an wandelnde Bedürfnisse anpassbare, sowie dezentrale Konzepte vordringlich.

Auch in Wassermangelgebieten und in ökologisch sensiblen Regionen bieten maßgeschneiderte, dezentrale Verfahren die Möglichkeit, die vor Ort vorhandenen Ressourcen effizient zu nutzen. Dieser Ansatz erfordert allerdings, den gesamten lokalen Wasserkreislauf, von der Wasserge- winnung, -aufbereitung und -verteilung, Abwasserreinigung bis zum Recycling, als Einheit zu begreifen. Durch eine übergreifende Betrachtung und Bewirtschaftung lassen sich die Abwässer von Haushalten zu Brauchwasser aufbereiten, Feststoffe zu Dünger verarbeiten oder zu Biogas umwandeln und so energetisch nutzen. Wie sich erprobte Verfahren vor Ort zu Systemlösungen kombinieren lassen, haben mehrere vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Projekte untersucht.

Beispiel China. Als „semizentral“ wird eine Struktur bezeichnet, die über einzelne Bebauungseinheiten hinausgeht; sie unterscheidet sich damit von konventionellen zentralen Lösungen. Das Projekt „Semizentrale Ver- und Entsorgungssysteme für urbane Räume Chinas“ hat grundlegend untersucht, welches Potenzial dieser Ansatz für große und schnell wachsende Städte in China hat (Projekt 2.1.02).

Beispiel Deutschland. Im Mittelpunkt des Projektes „Sanitärrecycling Eschborn“ (SANIRESCH) steht die Frage, wie sich der Wasserverbrauch für Toiletten verringern und das anfallende Gelbwasser umweltverträglich nutzen lässt (Projekt 2.1.01). Das Projekt „Entwicklung und Kombination von innovativen Systemkomponenten aus Verfahrenstechnik, Informationstechnologie und Keramik zu einer nachhaltigen Schlüsseltechnologie für Wasser- und Stoffkreisläufe – Projekt KOMPLETT“ (Laufzeit: 2005 bis 2009) konnte zeigen, dass die Wiederverwertung aller im Haushalt anfallenden Abwasser sowie Feststoffe bei hoher Nutzungsdichte z. B. in Hotelanlagen, wirtschaftlich eingesetzt werden kann (Projekt 2.1.01). Wie sich „Produktionsintegrierte Umweltschutzmaßnahmen im Hotel- und Gaststättengewerbe unter besonderer Berücksichtigung vorhandener Bausubstanz“ umsetzen lassen, untersuchte ein gleichnamiges Projekt (Projekt 2.1.08). Ob sich der knappe Rohstoff Phosphor aus Klärschlämmen effizient zurückgewinnen lässt, testet das vom BMBF geförderte Projekt „Phosphorrecycling – Ökologische und wirtschaftliche Bewertung verschiedener Verfahren und Entwicklung eines strategischen Verwertungskonzepts für Deutschland“ (PhoBe). Weiterhin ermitteln die Forscher die Produktionskosten der eingesetzten Verfahren (Projekt 2.1.05). Beim Anschluss von Neubaugebieten stellt sich für Kommunen die Frage der Erweiterung bereits bestehender Kanalsysteme. In einem Neubaugebiet in Knittlingen bei Pforzheim wurde ein „Dezentrales Urbanes Infrastruktursystem 21“ (DEUS 21) entworfen und umgesetzt (Projekt 2.1.08).

Beispiel Vietnam. Wie sich das Problem der Verschmutzung durch Mineraldünger und menschliche Exkremente lösen lässt, untersucht das deutsch-vietnamesische Projekt „Schließen von landwirtschaftlichen Nährstoffkreisläufen über hygienisch unbedenkliche Substrate aus dezentralen Wasserwirtschaftssystemen im Mekong-Delta – SANSED“ (Projekt 2.1.02).

Beispiel Türkei. Eine umweltgerechte Abfall- und Abwasserentsorgung oder Energieversorgung ist in vielen Touristenanlagen eine Seltenheit. Eine Lösung könnten „Integrierte Module zur hocheffizienten Abwasserreinigung, Abfallbehandlung und regenerativen Energiegewinnung in Tourismus Resorts“ (kurz: MODULAARE) darstellen (Projekt 2.1.01).