Was ist ein Ökosystem?
Jedes Ökosystem, ganz gleich, ob Wald, Wiese, Ozean oder Hochgebirge, setzt sich aus nur zwei Komponenten zusammen: dem abiotischen (=unbelebten) und dem biotischen (= belebten) Teil. Alle biotischen Organismen wiederum bilden die Flora und Fauna des Ökosystems. Diese Lebensgemeinschaften bezeichnen Biologen auch als Biozönose. Sie umfasst alle spezialisierten Pflanzen und Tiere, die extrem aufeinander angewiesen sind. Fällt beispielsweise ein Glied in dieser Nahrungskette aus, kann das verheerende Folgen für das gesamte Ökosystem haben. Die Tiere und Pflanzen besiedeln wiederum das Biotop und damit den unbelebten Lebensraum. Nur Biotop und Biozönose zusammen bilden das Ökosystem. Das ist die eine mögliche Sicht auf Ökosysteme.
Es gibt jedoch noch eine zweite Sicht. Sie sieht unseren gesamten Planeten als Lebensraum „Erde“ und damit als ein großes Ökosystem, das sich wiederum in fünf Bereiche unterteilt:
- die Lithosphäre (Gesteinsschicht),
- die Pedosphäre (Bodenschicht),
- die Atmosphäre (Gasschicht),
- die Hydrosphäre (alle Gewässer),
- die Biosphäre (alle Organismen).
Hier durchdringen sich alle Bereiche, das heißt alles und jeder ist miteinander verbunden. Über die Jahrmillionen konnte sich ein Gleichgewicht einpendeln. Das Ökosystem Erde ist durchaus in der Lage, Veränderungen aufzufangen, indem es Anpassungen und Ausgleichsbewegungen innerhalb der einzelnen Kreisläufe gibt. Jedoch bedarf es für solche Entwicklungen Zeit, viel Zeit. Schnelle Umbrüche (z. B. nach starken Vulkanausbrüchen, Meteoriteneinschlägen oder der anthropogene Klimawandel) können jedoch zum Zusammenbruch von einzelnen (Teil-)Ökosystemen führen. Viele Arten sterben aus. So werden jedoch wiederum neue Nischen frei, die die Biozönose im Laufe der Zeit auch erneut besetzen kann. Biologen nennen diesen Prozess aus Anpassen, Aussterben und Neuentstehen von Arten „Evolution“. Es gab in den verschiedenen Erdzeitaltern schon viele Massenaussterben. Doch heute droht den Ökosystemen der Supergau, wenn die Menschheit nicht schnell und mit aller Entschlossenheit handelt.
Das Anthropozän: Der Mensch verändert Ökosysteme
Viele Wissenschaftler:innen sprechen mittlerweile vom Erdzeitalter des Anthropozäns, denn seit der „Homo sapiens“ vor rund 200.000 Jahren auf der Bühne der Evolution erschien, gestaltet er den Planeten nach seinen Bedürfnissen. Vor rund 5.000 Jahren entstanden mit den ersten Hochkulturen die ersten Städte. Die Menschheit führte Kriege und eroberte alle Kontinente (einschließlich Antarktika). Vor etwas mehr als 200 Jahren begann das Zeitalter der Industriellen Revolution mit fatalen Folgen für die Umwelt. Der Ressourcenhunger nach Bodenschätzen und Energie ist schier unermesslich. Wälder werden abgeholzt, die Ozeane überfischt, in Entwicklungsländern gelangen Abwässer ungeklärt in Flüsse und die Schornsteine der Kraftwerke stoßen enorme Mengen Treibhausgase aus. Sie verändern die Zusammensetzung der Atmosphäre, sodass der natürliche Treibhauseffekt aus den Fugen gerät. Die Folgen nenne wir globale Erwärmung. Sie geht einher mit dramatischen Klimaveränderungen. Die Ökosysteme haben keine Zeit, sich entsprechend anzupassen und drohen zu kippen.
Die einst natürlichen Ökosysteme Wald, Grasland und Meer kommen also an ihre Grenzen und können nichts mehr kompensieren. Doch der Homo sapiens formt auch eigene Ökosysteme. So sind Heide-Gebiete oft entstanden, nachdem die Menschen die ursprünglichen Wälder rodeten. Sie zählen daher durchaus mit zu den Kulturlandschaften – ebenso wie Äcker. Diese Flächen nutzt der Mensch zum Anbau von Nahrungsmitteln. Seit mehreren Tausend Jahren gibt es mit der Stadt sogar ein komplett künstliches Ökosystem, das ganz eigenen Regeln folgt. Überbauung und Versiegelung prägen dieses Ökosystem. Es kämpft mit Trockenheit und Hitze. Denn Niederschläge können nicht mehr versickern und gleichzeitig fördern asphaltierte Straßen und betonierte Häuserschluchten das Aufheizen. Doch es gibt einige Tiere und Pflanzen, die mit diesem Extrembedingungen zurechtkommen und selbst die Stadt erobern.
Im Ökosystem Stadt gibt es eine verborgene Unterwelt: die Kanalisation
Unter dem Ökosystem Stadt existiert in modernen Städten noch eine Welt für sich: die Kanalisation. Sie sorgt dafür, dass die Abwässer gesammelt aus der Stadt hinaus transportiert und vor den Toren aufbereitet werden. Das Abführen der Kloake hilft, Krankheiten einzudämmen und Seuchen zu verhindern. Bis vor wenigen Jahren galt Abwasser als Abfallprodukt der menschlichen Zivilisation. Diese Sichtweise wandelte sich komplett. Abwasser ist heute ein begehrter Rohstoff und beherbergt nebenbei einen wahren Energieschatz. Zum einen werden dem Abwasser über Schmutzwasser auch Fäkalien zugeführt. Diese enthalten wertvolle Stoffe wie Phosphor oder Stickstoff. Moderne Kläranlagen versuchen, diese wichtigen Rohstoffe für die Düngemittelproduktion bereits gezielt abzuscheiden. Doch Schmutzwasser enthält auch Biomasse. Sie kann in Faultürmen vergären. Am Ende entsteht hier Biogas und damit Methan (CH4). Dieses ist chemisch identisch mit Erdgas. Es lässt sich daher ebenso vielfältig einsetzen wie dieses – beispielsweise in der chemischen Industrie, zur Stromproduktion in Gaskraftwerken oder zum Heizen.
Neben der chemischen Energie enthält Abwasser jedoch auch noch jede Menge thermische Energie. Abwasserwärmetauscher können diese Energie erschließen und über eine Wärmepumpe recyceln. Der Recycling-Kreislauf funktioniert in wenigen Schritten:
- In der Kanalisation verbaute Abwasserwärmetauscher absorbieren einen Teil der im Abwasser enthaltenen Abwärme.
- Sie führen die Wärme einer Wärmepumpe zu. Diese erhöht mit einem Verdichter unter Zuhilfenahme von Strom das Temperaturniveau.
- Die zurückgewonnene Wärme wird an einen Heizkreislauf abgegeben.
- Das Wärmeleitmedium entspannt sich über ein Ventil und kann erneut Wärme aus dem Kanalrohr
Die Wärme im Abwasser erschöpft sich übrigens nicht. Denn auf dem Weg zum Klärwerk nimmt das Abwasser auch Wärme aus dem Erdreich und damit Umweltwärme auf. Außerdem münden neue Abwasserkanäle in die Sammler und führen warmes Duschwasser und heißes Kochwasser mit.
So können in der Kanalisation durchaus mehrere Strecken mit Abwasserwärmetauschern unkompliziert hintereinander installiert werden. Es lassen sich somit viele Quartiere innerhalb des Stadtgebietes problemlos versorgen. Zwischen den einzelnen Abschnitten zur Abwasserwärmerückgewinnung sollten jedoch jeweils ca. 300 bis 500 Meter Erholungsstrecke liegen.
Das Energierecycling der Abwärme im Abwasser macht vor dem Hintergrund des Energie-Sparens und des Klimawandels sehr viel Sinn, denn so muss deutlich weniger Energie neu produziert werden. Hier lassen sich vor allem viele fossile Energieträger einsparen (und damit auch die mit ihnen verbundenen Emissionen). Kohle, Erdöl und Erdgas gelten als große Klimakiller. Diese kommen in Deutschland leider noch viel zu häufig beim Heizen zum Einsatz. Durch den relativ großen Altbaubestand stockt die Wärmewende und die Dekarbonisierung des Heizungssektors. Während bereits die Hälfte des Stromes mittels erneuerbarer Energien produziert werden kann, beträgt der Anteil im Wärmesektor nur ca. 16,5 Prozent (Stand: 2021).
UHRIG bringt die Energiewende voran
Als Tiefbau-Unternehmen mit mehr als 55 Jahren Erfahrung im Kanalbau und Rohrleitungsbau hat UHRIG das energetische Potenzial des Abwassers schon frühzeitig erkannt. Heute sind wir weltweit Marktführer auf dem Gebiet der Energie aus Abwasser. Unsere Tüftler entwickelten den patentierten Therm-Liner. Dabei handelt es sich um Abwasserwärmetauscher-Module, die unkompliziert mit einer Wärmepumpe verbunden werden können. Die Module lassen sich einfach in bereits vorhandene Abwasserkanäle installieren. Sie sind robust und wartungsarm. Zuverlässig liefern sie die Energie zum Heizen und Kühlen, denn der Wärmekreislauf lässt sich häufig problemlos umkehren. Abwasserwärme punktet zum einen mit Klimaneutralität, wenn die Wärmepumpe mit Ökostrom betrieben wird. Zum anderen sind die Gestehungskosten unschlagbar günstig – vor allem, da die Rohstoffpreise für fossile Energieträger in Zukunft aufgrund der Knappheit noch weiter steigen werden.
Wenn wir Sie überzeugen konnten, dass im Ökosystem Stadt ein echter Schatz unter unseren Füßen schlummert und sie helfen möchten, diesen zum Bereitstellen von Heizenergie zu heben, dann nehmen Sie einfach Kontakt zu uns auf. Wir stehen Ihnen mit Rat und Tat zur Seite. Sie erreichen uns per Telefon oder über das Online-Kontaktformular.
