Wassernutzungskonkurrenz und Klimawandelanpassung

In den letzten Jahren ist weltweit eine steigende Nachfrage nach Süßwasserressourcen zu verzeichnen [1][2]. In Deutschland sind die Wasserentnahmen aus der Umwelt zwischen 2002 und 2019 auf Grund geringerer Kühlwasserbedarfe in der Energieversorgung zwar gesunken [3] (Datengrafik). Allerdings steigt durch die Verbreitung wasserintensiver Schlüsseltechnologien (z.B. Elektrofahrzeugindustrie, KI, Wasserstoff) der Druck auf die Wasserressourcen auch hierzulande. Die Auslastung der Förderkapazitäten sowie Spitzenbedarfe steigen in vielen Versorgungsgebieten deutlich an [4]. Wassernutzungskonflikte und Versorgungsengpässe treten regional und punktuell verstärkt auf [5] und in den letzten Jahren kam es bereits vereinzelt zu Engpässen in der Trinkwasserversorgung. Die Versorgungssicherheit konnte jedoch bisher weitgehend gewährleistet werden [4].

Der Druck, Wasserinfrastrukturen an die Folgen des Klimawandels anzupassen, nimmt zu [6]. Technische Lösungen für die Klimaanpassung sind bereits vielfach vorhanden und haben einen hohen Reifegrad. Blau-grüne Infrastrukturen wie begrünte Fassaden, Wände oder Dächer wurden in den letzten Jahren politisch gefördert [7], um eine Zwischenspeicherung von Niederschlagswasser zu ermöglichen. Naturbasierte Lösungen wie die Renaturierung von Flussauen und Feuchtgebieten, Wäldern und Grünflächen, Entsiegelungsmaßnahmen sowie der Einsatz von wasserspeichernden Baumaterialien gehören zu den gängigen Maßnahmen, um den Wasserrückhalt in der Fläche zu stärken („Schwammstadt“). Auch graue Infrastrukturen werden zur dezentralen Speicherung von Regenwasser ausgebaut, wobei der Einsatz von Regenwassernutzungssystemen in größerem Maßstab, sei es auf der Ebene einzelner Haushalte oder von Großinfrastrukturprojekten, noch aussteht [8]. Einzelne Städte experimentieren mit innovativen strukturellen Ansätzen wie unterirdischen Baumrigolen, d. h. Versickerungsanlagen, die das Regenwasser zwischenspeichern, langsam in den Boden einsickern lassen, damit es so den Bäumen länger zur Verfügung steht [9].

Neben Maßnahmen zur dezentralen Regenwasserbewirtschaftung gewinnt die Rückgewinnung von Energie, Nährstoffen und wiederverwendbarem Wasser aus industriellem und kommunalem Abwasser an Bedeutung. Der Fokus wissenschaftlicher und technologischer Projekte lag bisher auf der Rückgewinnung von Energie sowie von Stickstoff und Phosphor als Nährstoffen. Mit der Novellierung der Klärschlammverordnung wird das Phosphorrecycling in Deutschland künftig zur Pflicht [10]. In den letzten zehn Jahren wurden außerdem verstärkt Technologien zur Rückgewinnung hochwertiger Rohstoffe im Klärprozess entwickelt. Am weitesten entwickelt ist die Wiederaufbereitung und -verwendung von Abwasser. Die Anzahl der Pilotprojekte zur Aufbereitung von Abwasser nimmt zu [11]. International bestehen umfassende Erfahrungen mit Technologien zur Aufbereitung von genutztem Wasser für eine Wiederverwendung im urbanen Raum, z. B. für die Bewässerung von Grünflächen, aber auch für die Straßenreinigung oder Bauvorhaben [12]. Als erste Stadt Deutschlands setzt Schweinfurt flächendeckend recyceltes Nutzwasser für die Bewässerung städtischen Grüns ein [13]. Neben der Wiederverwendung zur Grünflächenbewässerung wird die Wasserwiederverwendung für die landwirtschaftliche Bewässerung verstärkt diskutiert und reguliert. Die Verordnung (EU) 2020/741 (in Kraft ab Sommer 2023) legt neue Mindestanforderungen an die Wasserwiederverwendung und regelt die Wiederverwendung von Abwasser [14]. Darüber hinaus werden die Möglichkeiten der Wasserwiederverwendung bei kommunalem Abwasser zur Grundwasseranreicherung sowie in der industriellen Produktion und im Gebäudesektor zunehmend erforscht und entwickelt (vgl. Ergebnisse BMBF-Fördermaßnahme „Wasserwiederverwendung“). Auch die Trennung von Grau- und Schwarzwasser auf Quartiersebene wird in Deutschland untersucht (siehe z. B. [15]).

Oft werden infrastrukturelle Umbaumaßnahmen mit innovativen Abwasserbehandlungspraktiken kombiniert. Dazu gehören die Verwendung grüner Chemikalien [16] sowie der Einsatz von Nanotechnologien, um organische Verunreinigungen aus dem Abwasser durch Sonnenlicht energieeffizienter zu entfernen [9]. Zur dezentralen Aufbereitung von Grauwasser, also leicht verschmutztem Abwasser aus Duschen, Bädern oder Waschmaschinen, könnten sich neuartige Sanitärsysteme, wie beispielsweise aktiv belüftete Membranbioreaktoren, zum Abbau von Ammonium und Kohlenstoffverbindungen eignen [17]. Bei Versorgungsunterbrechungen könnten perspektivisch dezentrale Wasseraufbereitungssysteme eine Rolle spielen.