Abwasser als Rohstoff - Leipziger Wissenschaftler suchen praktische Lösungen

Wenn die Bevölkerung schrumpft, muss der einzelne Bürger mehr für Infrastruktur wie Straßen und kulturelle Einrichtungen, aber auch die Abwasserentsorgung bezahlen. Leipziger Forscher suchen nach Auswegen, damit die Fäkalien nicht nur ein Kostenfaktor sind, sondern für die Energiegewinnung genutzt werden können. Und somit einen Mehrwert bieten.

In ländlichen Gebieten sind die Zukunftsaussichten für öffentliche Infrastruktur nicht gerade rosig. Das weiß Sven Lindstedt nur zu gut. Er ist Geschäftsführer des Abwasserzweckverbands Espenhain, der für die Abwasserentsorgung von elf Kommunen zuständig ist. Ein großes Problem ist der demografische Wandel: Die Einwohnerzahlen gehen gerade im ländlichen Raum mehr und mehr zurück. Damit sinkt auch die Abwassermenge in den Kanälen. Darauf sind die Klärwerke und Kanalnetze aber nicht ausgerichtet. Die Leitungen werden nicht mehr ausreichend durchspült. „Wir haben auch sehr lange Transportwege, das führt zu hohen Kosten“, sagt Lindstedt. Wenn ein vorhandenes Abwassernetz von immer weniger Menschen in Anspruch genommen wird, müssen die verbleibenden Einwohner insgesamt tiefer in die Tasche greifen.

Eine logistische und finanzielle Herausforderung für den Abwasserzweckverband. Auf der Suche nach einem dauerhaften Konzept hat man sich wissenschaftliche Hilfe aus Leipzig ins Boot geholt: Experten der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur (HTWK) und der Universität arbeiten mit dem Verband zusammen und untersuchen die Situation vor Ort. Die Sächsische Aufbaubank fördert das Forschungsprojekt mit 72.000 Euro, das sind 90 Prozent der veranschlagten Kosten. Die Restsumme wird aus Eigenmitteln des Verbands finanziert.

Denkbar: Energie und Düngemittel aus Abwasser

Welche Modelle die Wissenschaftler den Entsorgern am Ende vorschlagen werden, ist noch offen. Das Forschungsprojekt läuft bis September dieses Jahres. Eine Richtung zeichnet sich aber schon jetzt ab: „Wir müssen Abwasser als Rohstoff betrachten“, sagt Hubertus Milke, Professor für Wasserwirtschaft an der HTWK. Ein solches Umdenken könnte den Menschen in und um Espenhain in Zukunft Kosten ersparen. Möglich sei, dass in Haushalten anfallendes Abwasser in „Mini-Vergärungsanlagen“ für die Energieversorgung genutzt wird, statt durch die kilometerlangen Kanäle zum zentralen Klärwerk in Espenhain zu gelangen. Fäkalien und andere organische Abfälle könnten, so das Ziel, zu Biogas aufbereitet und dann in einem Blockheizkraftwerk in Energie und Wärme umgewandelt werden. Bestandteile wie Phosphor und Stickstoff eignen sich darüber hinaus als Düngemittel. Die unterschiedlich stark verschmutzten Wasserarten in jedem Haushalt in einer Art “Blackbox“ zu Energie und Trinkwasser aufzubereiten, sei allerdings noch „ein Stück weit noch Zukunftsmusik“, gibt Milke zu bedenken.

Eine solche dezentrale Entsorgung hätte weitere Vorteile: Bislang ist es üblich, dass alle Arten von privatem Abwasser in mehrstufigen Verfahren gereinigt werden. Dies führe zu hohen Kosten, weil so kein Unterschied zwischen mehr verunreinigtem „Schwarzwasser“ (aus der Toilette) und weniger belastetem „Grauwasser“, das etwa in der Küche anfällt, gemacht werde, erklärt Milke. Durch eine separate Reinigung und Aufbereitung würden hohe Transportkosten wegfallen. Und noch ein weiteres Problem könnte so gelöst werden: Eingeleitetes „Fremdwasser“ würde die Entsorgung nicht wie bisher verteuern und die Abwassermengen künstlich steigern. Dazu zählt Grundwasser, das gerade in ehemaligen Bergbaugebieten aus dem Untergrund dringt und durch undichte Stellen in die Kanäle gelangt.
Dezentrale Entsorgungsvarianten wären im Ergebnis also auch effektiver, weil nicht verunreinigtes Wasser nicht länger mit behandelt werden müsste.

Zu wenig Wasser in den Kanälen

„Im Mittelpunkt steht, die Infrastruktur flexibler zu gestalten“, sagt Milke. Der HTWK-Professor ist  für die praktische Seite des Abwasserprojekts zuständig. Er sucht nach technischen Lösungen und wird dabei zurzeit von einem wissenschaftlichen Mitarbeiter und einem Praktikanten unterstützt. Ein Problem sei die weitgehend zentrale Abwasserentsorgung mit langen Kanalnetzen: „Da müssen wir schauen, ob das langfristig so sinnvoll ist. Sowohl der Wasserverbrauch als auch die Einwohnerzahlen sind zurückgegangen, es kommt zu langen Aufenthaltszeiten des Abwassers in den Leitungen.“ Eine Folge: In den Leitungen kann das Wasser regelrecht faulen und es bildet sich Schwefelwasserstoff, der den Beton, aus dem die Kanäle gebaut sind, angreift. Bislang sind 83 Prozent der Haushalte im 40.000 Einwohner umfassenden Verbandsgebiet an das zentrale Klärwerk angeschlossen. Die restlichen Haushalte in das Netz zu integrieren, wäre mit enormen Kosten verbunden.

Auch die Leipziger Wissenschaftler profitieren von dem Projekt: Sie können dabei interdisziplinär zusammenarbeiten und an einem realen Beispiel ein gesamtes Abwassersystem statt nur einzelner Detailfragen  erforschen: „Bisher wurde das nur am Einzelfall untersucht, aber hier geht es um eine konkrete Anwendungsprüfung für einen Zweckverband“, sagt Robert Holländer, der sich als Professor für Umwelttechnik und Umweltmanagement an der Uni Leipzig mit den wirtschaftlichen Aspekten des Abwasserprojekts beschäftigt. Und Milke betont, dass es zwar schon Untersuchungen zur Trennung des so genannten Schwarz- und Grauwassers gebe, der „Zwangspunkt demografischer Wandel“ in diesem Projekt aber etwas Besonderes sei.

Workshop mit anderen Experten

Momentan nehmen die Forscher verschiedene Modellgebiete im Bereich des Abwasserzweckverbands unter die Lupe. Die Voraussetzungen sind ganz unterschiedlich: Es gibt Siedlungen, die an das zentrale Klärwerk in Espenhain angeschlossen sind und andere, dünner besiedelte Orte, deren Bewohner ihre Fäkalien etwa über Hausklärgruben entsorgen. Umfangreiche Daten müssen gesichtet, Systeme erörtert, Fachbücher gewälzt werden. Das nächste Etappenziel des Projekts ist eine Tagung am 1. März. Unter dem Titel „Neuartige Entwässerungssysteme in ländlichen Gebieten“ wollen sich Milke und Holländer dann in Leipzig mit anderen Experten austauschen.

Für die beiden Professoren, die laut Milke ein „persönliches Vertrauensverhältnis“ verbindet, ist es nicht das erste gemeinsame Projekt: Den berufsbegleitenden, kostenpflichtigen Master-Studiengang „Change Management in der Wasserwirtschaft“ haben Holländer und Milke mit aufgebaut. Die Studierenden werden in sechs Semestern zu Fachkräften ausgebildet und auf klimatische, demografische und energetische Veränderungen in der Wasserwirtschaft vorbereitet. Bis sie auf den Markt strömen, wird die Abwasserentsorgung in und um Espenhain vielleicht schon auf neuen Füßen stehen.

Der Autor Jonas Wissner ist Mitglied der Lehrredaktion Campus, einem Gemeinschaftsprojekt des Studiengangs Journalistik der Universität Leipzig und der Leipziger Volkszeitung.