Abwassernutzung – welche Voraussetzungen sind nötig?
Ob beim Waschen, Kochen, Duschen, dem Toilettengang oder unterschiedlichsten industriellen Prozessen: Überall in privaten Haushalten und Wirtschaftsbetrieben fällt Schmutzwasser an. Hinzu kommt das Regenwasser, das auf nicht versickerungsfähige Flächen (Gebäudedächer, Straßen, Plätze, etc.) fällt und abgeführt werden muss. Diese beiden Wässer bilden das Abwasser, das über die Kanalisation in menschlichen Siedlungen zu den Kläranlagen geleitet wird. Hier erfolgt eine komplexe mechanische, biologische und chemische Aufbereitung, denn das Wasser ist durch die verschiedensten Substanzen verunreinigt – selbst Regenwasser von den Straßen enthält Gummipartikel von Reifen, Ölrückstände und Ähnliches. Und erst, wenn diese Verschmutzungen beseitigt sind, kann das Wasser wieder gefahrlos in die Vorflut ausgeleitet und somit in den natürlichen Wasserkreislauf zurückgeführt werden. Fehler in diesem System – vom Abfluss bis zur Kläranlage – können große Umweltschäden verursachen.
Doch das Abwasser ist nicht nur eine Bürde, mit der sich die Menschheit seit der Etablierung fester Siedlungen herumschlägt. Mittlerweile lässt sich das vermeintliche Abfallprodukt auch vielfältig wiederverwerten. Es kann zum Beispiel dazu genutzt werden, verschiedene Rohstoffe bereitzustellen oder aber, um Energie zu gewinnen. Diese unterschiedlichen Einsatzmöglichkeiten bieten sich in Privathaushalten oder Industriebetrieben, auf kommunaler oder sogar auf bundesweiter Ebene, an.
Der Terminus Abwassernutzung beschreibt dabei eine direkte Weiternutzung des Abwassers. Dem gegenüber steht die herkömmliche Wasserversorgung mit Abwasserentsorgung und -reinigung, Ausleitung in Gewässer oder Grundwasser, der anschließenden Wiederentnahme und erneuten Aufbereitung auf Trinkwasserqualität. Dieses Versorgungsmodell ist aufgrund vermehrter Umweltprobleme, der wachsenden Weltbevölkerung und schwindender bzw. schwankender Wasserreserven jedoch nicht mehr zeitgemäß und ausreichend stabil.
Für die Abwassernutzung sind verschiedene Grundvoraussetzungen erforderlich. Zum einen bedarf es logischerweise einer funktionierenden Kanalisation sowie korrekt arbeitender Klärwerke. Daneben ist es ebenso wichtig, dass eine präzise Abwassertrennung erfolgt. Abwasser kann schließlich in den unterschiedlichsten Formen vorliegen. So wird das Schmutzwasser aus Haushalten etwa noch einmal in Grau- und Schwarzwasser unterteilt. Grauwasser ist dabei nur geringfügig verschmutzt – es entsteht etwa beim Duschen, Händewaschen oder dem Betrieb von Waschmaschinen. Auch von Gebäuden abfließendes Regenwasser zählt hierzu. Schwarzwasser hingegen entsteht bei der Nutzung der Toilette – Gelbwasser ist hierbei mit Urin, Braunwasser mit Fäkalien und Toilettenpapier verunreinigt.
Neben der Beschaffenheit der Kanalisation (Stichwort: Trennkanalisation vs. Mischkanalisation) sind für eine umfassende Abwassernutzung ebenfalls verschiedene technische Zusatzmodule erforderlich, die im Folgenden näher erläutert werden.
Welche Möglichkeiten für die Abwassernutzung gibt es?
Die Abwassernutzung zielt auf eine bestmögliche Verwertung des vermeintlichen Abfallprodukts und damit das Recycling aller noch nützlichen stofflichen sowie energetischen Bestandteile ab. Grauwasser lässt sich beispielsweise verhältnismäßig einfach wieder in brauchbares Klarwasser umwandeln. Hierfür kommen entweder eine mechanisch-biologische Reinigung oder aber spezielle Membranfilter zum Einsatz. Das so aufbereitete Wasser kann im Anschluss wieder bedenkenlos für die Gartenbewässerung, zum Wäschewaschen oder in der Toilettenspülung zum Einsatz kommen. Hierdurch ließe sich der Bezug von frischem Wasser bereits drastisch reduzieren. In größerem Ausmaß kann solches Klarwasser auch für die Landschaftsbewässerung (Rasen, Golfplätze), die landwirtschaftliche Bewässerung oder aber in der Industrie wieder genutzt werden. Ebenso besteht bereits die Technologie, Abwasser so gründlich zu reinigen, dass es sofort wieder als Trinkwasser zum Einsatz kommen kann. Gerade in wasserarmen afrikanischen und asiatischen Regionen (z. B. Namibia oder Singapur) wird dies schon heute in gewissem Maße zur Trinkwasserbereitstellung genutzt. In Europa oder Nordamerika findet diese Methode jedoch bislang keinen Rückhalt, insbesondere aufgrund hygienischer Bedenken. Doch dass die Methode funktioniert, zeigt letztlich die Raumfahrt. Das Wasser auf der internationalen Raumstation ISS wird in einem solchen Kreislauf recycelt. Somit lassen sich kostenintensive Versorgungsflüge deutlich reduzieren.
Eine weitere Möglichkeit der Abwassernutzung ist die Rückgewinnung verschiedener Inhaltsstoffe. Insbesondere Schwarzwasser bietet sich dafür an, da es reich an Nährstoffen wie Stickstoff- und Phosphorverbindungen ist. Durch die Abscheidung dieser kann Abwasser dazu genutzt werden, umweltverträgliche Düngemittel für die Landwirtschaft bereitzustellen.
Einen besonderen Stellenwert in der Abwassernutzung hat die energetische Verwertung. Aus Abwasser – gerade Schmutzwasser – lassen sich verschiedene organische Bestandteile gewinnen, die dann in so genannten Faultürmen vergoren werden. Hierdurch entsteht Biogas, eine regenerative Alternative zum Erdgas, welches vielfältig eingesetzt werden kann, etwa in Heizsystemen oder als Kraftstoff für Fahrzeuge und andere Maschinen. Verstärkte Aufmerksamkeit erhielt in den letzten Jahren jedoch die Abwasserwärmerückgewinnung. Nicht unerhebliche Mengen Wasser werden vor bzw. bei ihrer Verwendung erwärmt oder nehmen anderweitig thermische Energie auf (beim Kochen, der Körperpflege, als industrielles Kühlwasser), die dann zusammen mit dem Abwasser ungenutzt ins Klärwerk abgeleitet wird. Durch die Installation von Wärmetauschern in der Kanalisation in Kombination mit Wärmepumpen ist es jedoch möglich, einen Teil dieser thermischen Energie zurückzugewinnen und schließlich zum Heizen oder für andere Prozesse zu nutzen. Hierdurch ließe sich die Neuerzeugung von Wärmeenergie stark eindämmen – um bis zu 14 Prozent in ganz Deutschland, käme die Technologie an allen wirtschaftlich sinnvollen Standorten zum Einsatz. Dies hätte auch eine immense Reduktion der Verbrennung fossiler Energieträger und dem damit verbundenen Schadstoffausstoß zur Folge. Die Abwassernutzung kann also stark dazu beitragen, den menschengemachten Klimawandel einzudämmen.
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