Angesichts der weltweit zunehmenden Wasserknappheit rücken neue Ansätze zur Wasserwiederverwendung in den Fokus. Eine aktuelle Studie des Kompetenzzentrums Wasser Berlin (KWB) untersucht das Potenzial sogenannter Water-Smart Industrial Symbioses (WSIS) – wasserintelligenter industrieller Symbiosen – zur Aufbereitung und Wiederverwendung von Abwasser in industriellen Prozessen. Ziel ist die Rückgewinnung und Wiederverwendung von Wasser, Materialien und Energie bei gleichzeitiger Verringerung der Abhängigkeit von knappen Süßwasserressourcen.
Industrie trifft Wasserwirtschaft: Drei Membranverfahren im Vergleich
In Kalundborg, Dänemark, hat das KWB verschiedene Membranverfahren erprobt, um eine Mischung aus industriellem und kommunalem Abwasser für industrielle Kühlsysteme nutzbar zu machen.
Die aufbereitete Abwassermischung stellte durch ihren komplexen Ursprung hohe Anforderungen an die Technik. Getestet wurden drei Membrantechnologien – Ultrafiltration (UF), ultra-dichte UF und Nanofiltration (NF) – als Vorbehandlungsschritt für die Umkehrosmose. Die konventionelle UF-Membran erzielte mit einer Rückgewinnungsrate von 87 % und geringem Energieeinsatz die besten Ergebnisse. Ultra-dichte UF- und NF-Membranen entfernten zwar gezielter spezifische Verunreinigungen, erreichten jedoch nicht dieselbe Effizienz.
Ein zentrales Problem blieb das Biofouling – die Ansammlung von Mikroorganismen auf den Membranen. Hier erwies sich UV-Licht als umweltschonende Alternative zur chemischen Behandlung mit Bioziden.
Nachhaltigkeit im Fokus: Lebenszyklusanalyse zeigt Auswirkungen
Ergänzend führte das KWB eine Lebenszyklusanalyse durch, um den gesamten Aufbereitungsprozess ökologisch zu bewerten. Die Wasserwiederverwendung wurde mit zwei Alternativen verglichen: der Entnahme von Seewasser und der Meerwasserentsalzung.
Während die Seewasserentnahme zwar den geringsten CO₂-Fußabdruck verursachte, beeinträchtigte sie die lokale Wasserverfügbarkeit deutlich. Die energieintensive Meerwasserentsalzung schnitt hinsichtlich des Klimafußabdrucks am schlechtesten ab, schützte jedoch vorhandene Süßwasservorräte. Die Wiederverwendung von Abwasser stellte sich als ausgewogene Option heraus – mit moderatem Energieverbrauch, vergleichsweise geringen Emissionen und minimalen Eingriffen in lokale Wasserressourcen.
Als Schwachpunkt erwies sich die Aufbereitung des Umkehrosmose-Konzentrats, die zu einem deutlichen Anstieg des Energiebedarfs und der CO₂-Emissionen führte und den Forschenden deutlich machte, dass nachhaltiges Wassermanagement immer den gesamten Aufbereitungszyklus berücksichtigen muss.
Abwasser als Ressource: Zirkuläre Wassersysteme für industrielle Anwendungen der Zukunft
Die Ergebnisse zeigen: Auch komplexes Abwasser kann erfolgreich aufbereitet werden – ein wichtiger Schritt in Richtung zirkulärer Wassersysteme. Dabei ist es entscheidend, technologische Lösungen an lokale Gegebenheiten, Wasserquellen und Energiemixe anzupassen.
„Diese Forschung zeigt, dass wir die Werkzeuge haben, um zirkuläre Wassersysteme zu schaffen, bei denen Abwasser nicht länger als Abfallprodukt, sondern als Ressource betrachtet wird“, erklärt Dr. Anne Kleyböcker, Projektleiterin am KWB. „Angesichts von Klimawandel, Bevölkerungswachstum und zunehmender industrieller Aktivität könnten solche innovativen Ansätze der Schlüssel zu nachhaltigem Wassermanagement sein.“
