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Abwasserbeseitigung

Konzept zur intelligenten Wasserinfrastruktur

In deutschen Haushalten werden täglich Unmengen an Wasser verbraucht – und letztlich auch verschwendet. Fraunhofer-Forscher haben nun ein Konzept samt Schritt-für-Schritt-Umsetzungsplan für eine moderne Wasserversorgung und Abwasserentsorgung im städtischen Raum entwickelt.

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Regen- und Grauwasser, das der Haushalt nicht wiederverwertet, fließt in die Energieallee – einem Grünstreifen mit feuchtigkeitsliebenden Pflanzen. Sie stehen mit den Wurzeln im Wasser, nehmen restliche Nährstoffe auf und haben selbst optimale Wachstumsbedingungen.
Regen- und Grauwasser, das der Haushalt nicht wiederverwertet, fließt in die Energieallee – einem Grünstreifen mit feuchtigkeitsliebenden Pflanzen. Sie stehen mit den Wurzeln im Wasser, nehmen restliche Nährstoffe auf und haben selbst optimale Wachstumsbedingungen.
(Bild: Fraunhofer-ISI)

Konzepte für eine nachhaltige Wasserinfrastruktur in Städten gibt es viele. Was dabei häufig nicht berücksichtigt wird: Leitungen, Rohre, Kanäle oder Wasserspeicher sind starre Systeme. Sie werden in bestimmten Sanierungszyklen erneuert. Für kommunale Kanalsysteme kann das bis zu 70 Jahre dauern, für Bäder in Mietwohnungen bis zu 30 Jahre. „Das muss man berücksichtigen, wenn man Konzepte für die Zukunft der Wasserinfrastruktur erstellt“, sagt Dr.-Ing. Thomas Hillenbrand, Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI in Karlsruhe.

Das Institut entwickelte im Verbundprojekt Transitionswege Wasserinfrastruktursysteme Twist das integrierte Wasser-Energie-Transitionskonzept I-WET. Das Konzept zeigt anhand realer Szenarien, wie eine moderne und intelligente Wasserversorgung und Abwasserentsorgung im städtischen Raum Schritt für Schritt im Bestand umgesetzt werden kann. Es berücksichtigt Sanierungszyklen bestehender Systeme, kann flexibel modular umgesetzt werden und kombiniert neue Wasser- und Abwassertechnologien auf intelligente Weise. I-WET enthält Lösungen für die drei großen Herausforderungen der Wasserinfrastruktur in Deutschland: den demographischen Wandel, den Klimawandel und die Energiewende.

Trennung von Grau- und Schwarzwasser

Das Konzept sieht einzelne Maßnahmen für Gebäude, Kanalsystem und Kläranlage vor. Entscheidender Punkt dabei ist die Trennung von weniger und stark belastetem Abwasser bereits im Haushalt (Grau-/Schwarzwasser). Die Forscher wollen dafür eigene Leitungen für das Wasser aus Dusche und Waschbecken einerseits und den Rest des Abwassers aus Toilette, Wasch- und Spülmaschine andererseits, in Gebäude einbauen. „Etwa 110 Liter Wasser verbraucht jeder Deutsche pro Tag im Haushalt. Bis zur Hälfte dieses Wassers wird zum Duschen und Baden verbraucht. Dieses Wasser ist gut geeignet zur Wiederverwertung – zum Beispiel für die Toilettenspülung“, beschreibt Hillenbrand das Verfahren.

Das Wasser, das nicht im Haushalt wiederverwertet wird, fließt in die Energieallee – einem Grünstreifen mit feuchtigkeitsliebenden Pflanzen. Sie stehen mit den Wurzeln im Wasser, nehmen restliche Nährstoffe auf und haben optimale Wachstumsbedingungen. „Es entsteht Biomasse, die Städte werden grüner und die Überflutungsgefahr wird reduziert – durch die Wasserspeicher unter den Pflanzen. Ein Quadratmeter pro Einwohner reicht aus. Langfristig ist so ein System günstiger als das heutige Standardkanalsystem“, ist Hillenbrand überzeugt. Die Kanäle wollen die Wissenschaftler anfangs durch regelmäßige Schwallspülungen mit Restwasser der Haushalte und langfristig mit einer Unterdruckentwässerung betriebsfähig halten.

Die Kläranlage erreicht dann nur noch sehr konzentriertes Abwasser. Es läuft direkt zur Methangewinnung in die Faulung. So kann der Energieaufwand für die Behandlung reduziert werden. „Der Energiegewinn ist deutlich. Außerdem können wir Stickstoff und Phosphor zurückgewinnen“, sagt Hillenbrand.

Pilotprojekt in Westfalen

In Lünen, Stadt und Einzugsgebiet von 90.000 Menschen im westlichen Westfalen, sollen die Ergebnisse von I-WET in den nächsten Jahren in einem Pilotprojekt umgesetzt werden. Hier ist vorgesehen, dass eine Wohnungsbaugesellschaft die getrennten Leitungen für Grau- und Schwarzwasser in den Gebäuden des Modellquartiers einbaut. Der Abwasserentsorger saniert das Kanalsystem. „Die Zeit ist günstig. Die Sanierungszyklen laufen jeweils gerade ab“, berichtet Hillenbrand. Innerhalb der nächsten drei Jahre sollen die Maßnahmen umgesetzt sein.

Auf der IFAT, der Leitmesse für Wasser-, Abwasser-, Abfall- und Rohstoffwirtschaft, die vom 30. Mai bis 3. Juni 2016 in München stattfinden wird, stellt Fraunhofer sein modernes, intelligentes und nachhaltiges Wasserinfrastrukturkonzept für den städtischen Raum vor. Auf der Messe können Besucher die Projektergebnisse spielerisch über eine digitale Plattform erleben. Die Forscher präsentieren die Ergebnisse und stellen das Serious Game jeweils ab 16 Uhr am Messestand vor (Halle A5, Stand 217/316).

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