Belastung der Qualität von Trinkwasserressourcen

Um den Herausforderungen im Zusammenhang mit der Belastung der Trinkwasserressourcen zu begegnen, werden technologische Lösungen zur Erkennung und möglichst kostengünstigen Entfernung von Schadstoffen aus dem Wasser entwickelt. Für die Identifikation von Schadstoffen werden Verfahren zur nicht zielgerichteten Stoffanalytik entwickelt und erprobt, um Informationen über die in einer Wasserprobe enthaltenen Substanzen zu sammeln (z. B. Molekülmassen und -ladungen, Stoffkonzentrationen) [23]. In der Trinkwasseraufbereitung werden sogenannte Ultra- und Nanofiltrationssysteme immer häufiger angewendet, um sowohl resistente Bakterien als auch Resistenzgene zu entfernen [24]. Zu den neuen Technologien für die Behandlung von Abwasser gehört die Kombination von Spurenstoff- und weitgehender Phosphorelimination [25]. Zu den fortschrittlichsten Verfahren gehören Umkehrosmose, UV-Oxidation auf LED-Basis sowie alternative biologische und elektrochemische Verfahren [26]. Zu nennen sind außerdem innovative Membrantechnologien zur Entfernung von Mikroplastik, Schwermetallen, Medikamentenrückständen und anderen persistenten Stoffen sowie biologische Abbauverfahren, wobei für den Abbau persistenter organischer Verbindungen (z. B. PFAS oder Antibiotika) speziell gezüchtete Mikroorganismen eingesetzt werden.

Allerdings stoßen technologische Lösungen an ihre Grenzen. Aktuelle Erkenntnisse deuten darauf hin, dass zahlreiche Chemikalien, die sich im Trinkwasser oder Abwasser befinden, nicht identifiziert werden können [15] und dementsprechend nicht gezielt aus dem Wasser entfernt werden können. Außerdem sind manche Verschmutzungen nahezu unumkehrbar (z. B. Kunststoffe am Meeresboden) oder beeinträchtigen die Wasserqualität auch noch Jahre nach Einführung einer Maßnahme zur Verringerung der Einträge in Gewässer, so im Fall der Verringerung der N-Verschmutzung durch Düngemittel [27]. Daher werden Hersteller zunehmend in die Pflicht genommen, Einträge an der Quelle zu reduzieren. „Benign-by-design“-Ansätze [28] können beispielsweise dazu beitragen, dass Stoffe in nicht-toxische Abbauprodukte umgewandelt werden, beispielsweise durch Mineralisierung.

Um der Versalzung von Grundwasser in Küstengebieten entgegenzuwirken, können technische, naturbasierte und koordinative Maßnahmen eine Rolle spielen. Solche Maßnahmen beziehen sich sowohl auf Brunnenmanagement, Wasserrückhalteflächen, Grundwasseranreicherung als auch die Nutzung von Oberflächen- und Brauchwasser. Zu den technischen Maßnahmen gehören unter anderem Membran- und Filtrationstechniken sowie hydrologische Barrieren oder Salzwasserintrusionssperrbrunnen . Die meisten unterirdischen Infrastrukturen sind jedoch nicht in der Lage, das Eindringen von Meerwasser in das Grundwasser wirksam zu verhindern, und könnten bei einem Anstieg des Meeresspiegels sogar das Risiko für das Grundwasser an der Küste erhöhen [29].

Große Fortschritte wurden bei den Techniken zur Entsalzung von Meereswasser für die Trinkwasserversorgung erzielt. Zu den Entsalzungstechnologien gehören beispielsweise Niederdruck-Membranfiltration und Umkehrosmose [26]. In Europa – vor allem im Mittelmeerraum – wurden in den letzten Jahren zahlreiche Entsalzungsanlagen in Betrieb genommen [30]. Um Entsalzungsanlagen trotz des hohen Energieverbrauchs wirtschaftlich betreiben zu können, könnten perspektivisch die thermische Entsalzung durch Abwärmenutzung und solarbetriebene Entsalzungsanlagen eingesetzt werden. Darüber hinaus könnten energieeffiziente Technologien wie die kapazitive Entionisierung oder osmotische Verfahren zur Entfernung von Salz aus Trinkwasser die Energiebedarfe deutlich senken. Bei der Meerwasserentsalzung werden ergänzend Möglichkeiten erforscht, salzhaltige Lauge zu entsorgen bzw. zu verwerten. Zu den Lösungen gehören Aquakulturen und Landwirtschaft auf salzigen Böden bzw. mit salzwasserbasierter Bewässerung sowie industrielle Verfahren, die Brack- oder Salzwasser nutzen können. Zwar stellt die Entsalzung von Meereswasser für die Trinkwasserversorgung in Deutschland aktuell keine relevante Option dar. Allerdings wird in Berlin und Brandenburg der Import von Salzwasser aus der Ostsee und dessen Entsalzung zur Aufbereitung als Trinkwasser bereits diskutiert und im Rahmen einer Machbarkeitsstudie untersucht [31].