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Rohstoffe Kampf um jeden Tropfen

Weltweit steigt der Wasserverbrauch. Schon sind Wohlstand und Wirtschaftswachstum bedroht. Doch nun sind neue Technologien einsatzbereit, die Wasser recyceln, aufbereiten und helfen zu sparen. Ein Milliardenmarkt für deutsche Unternehmen.

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Wie bei dieser Kupfermine bei Schanghang sind viele Gewässer in China mit abwässern und Chemikalien verseucht Quelle: Getty Images

Die Schluchten des Grand Canyons zeugen von der Kraft, mit der sich der Colorado River seit Millionen Jahren ins rotbraune Gestein frisst. Nur wenige Hundert Kilometer stromabwärts aber verkümmert der stolze Fluss zu einem dreckigen Rinnsal, leer gesaugt vom Wasserdurst von Metropolen wie Los Angeles und San Diego. Noch vor der Mündung in den Golf von Mexiko versickern die letzten Tropfen des Colorados im Sand.

Nicht nur diesem Strom geht das Wasser aus. Der weltweite Bedarf nach Wasser – zum Trinken, zur Bewässerung oder als Industrierohstoff – wächst ungebremst. Längst wird nicht mehr nur in den Dürrezonen Afrikas der Mangel immer augenfälliger; auch wenn dort die Knappheit so existenzbedrohend ist wie sonst nirgends.

Regen reicht nicht

Rund um den Globus schröpft die Menschheit Flüsse und Grundwasser mit aller Gewalt. In Mexiko City etwa sacken Gebäude um mehrere Meter ab, weil der Wasserbedarf der Metropole den Grundwasserspiegel beängstigend sinken lässt. Sogar im regenreichen London sichert inzwischen eine Entsalzungsanlage für das Gemisch aus Meer- und Themsewasser die Versorgung der Millionenstadt.

Trotz des verregneten Sommers hierzulande übersteigt der Wasserbedarf von Menschen, Landwirtschaft und Industrie nicht nur in Trockengebieten das Angebot, sondern auch in manchem Industriestaat. Das hat die 2030 Water Resources Group (WRG), ein Verbund weltweit führender Wasserforscher, errechnet. Setzt sich der Nachfrageanstieg unverändert fort, übersteige der weltweite Wasserbedarf im Jahr 2030 das Angebot um rund 40 Prozent.

Nahrungssicherheit gefährdet

Dabei sind die Folgen der Knappheit heute – auch in Europa – spürbar: In Südeuropa und selbst in Deutschland müssen Kraftwerke zeitweilig ohne ausreichend Kühlwasser die Leistung drosseln. Das belastet die im Umbruch befindliche Energieversorgung zusätzlich und treibt die Strompreise hoch. Und die großen Kornkammern der Welt – etwa in den USA, in China oder Russland – leiden längst an Wasserknappheit. Verschärft sich die globale Wasserkrise, schnellen die Getreidepreise in die Höhe. In vielen Ländern steht die Nahrungssicherheit auf dem Spiel.

Das lässt nicht nur die Ströme der Umwelt- und Hungerflüchtlinge wachsen. Selbst Kriege um Wasser werden denkbar, sagt Peter Gleick. Der Direktor des Pacific Institute widmet sich im kalifornischen Oakland der Erforschung der Wasserknappheit. Wie er arbeiten weltweit Wissenschaftler und Entwickler in Forschungsinstituten und Unternehmen daran, den Mangel an Süßwasser in den Griff zu bekommen. Trotz der immensen Herausforderungen ist Wasserforscher Gleick optimistisch: "Es gibt viele Wege, die weltweiten Wasserprobleme zu lösen."

Wächst die welteweite Wassernachfrage wie bisher weiter, wird sie das verfügbare Angebot im Jahr 2030 um 40 Prozent übersteigen (in Milliarden Kubikmetern) Quelle: 2030 Water Resources Group

Die Ansätze der Forscher reichen weit: Sie entwickeln neue, preiswerte Verfahren, um Wasser aus mit Keimen oder Chemikalien verseuchten Brunnen, Bächen und Seen zu reinigen. Sie arbeiten am massiven Ausbau des Abwasserrecyclings, an energiesparenden Verfahren zur Meerwasserentsalzung. Und sie wollen mit hoch effizienten Bewässerungstechniken sowie der Züchtung besonders dürreresistenter Nutzpflanzen trotz geringerer Bewässerung sichere Erträge liefern.

All dies ist nicht nur technologischer Kraftakt sondergleichen, es ist auch ein gigantischer Markt. Auf rund 50 bis 60 Milliarden Dollar pro Jahr haben etwa die Fachleute der WRG den weltweiten Investitionsbedarf hochgerechnet, um die globale Wasserkrise zu entschärfen. Allein das Weltmarktvolumen für Spezialmembranen zur Wasseraufbereitung und zur Entsalzung von Meerwasser, das nach Industrieangaben derzeit bei rund einer Milliarde Dollar liegt, wächst aktuell um rund 15 Prozent pro Jahr.

Zu den Profiteuren zählen grade deutsche Unternehmen, die in vielen Gebieten der Wasseraufbereitung führend sind. Dieser Technologievorsprung ist eine der Folgen der Vorgaben zum Gewässerschutz und zur Abwasserreinigung, die in den vergangenen Jahrzehnten in Deutschland kontinuierlich verschärft worden sind.

Verschwendetes Abwasser

Dazu kommen Herausforderungen wie wachsende Arzneimittelrückstände, die in deutschen Abwässern und wiederholt sogar in Trinkwasser nachgewiesen wurden. Hier müssen neue Filter entwickelt und zusätzliche Reinigungsstufen in die Kläranlagen eingebaut werden.

Das in den vergangenen Jahren erworbene Know-how öffnet deutschen Technikspezialisten nun die Märkte im Kampf gegen den Wassermangel: "Denn mit das Klügste, was wir tun können, ist unseren Umgang mit Abwasser zu ändern", sagt Peter Gleick.

Trotzdem wird Abwasser selbst in wasserärmsten Regionen wie Nordafrika oder Australien kaum oder gar nicht behandelt und verseucht so Flüsse und Meere. Dabei könnte daraus wieder wertvolles Brauchwasser für Industrie und Landwirtschaft gewonnen werden, ja sogar Trinkwasser. "Wir dürfen Abwasser nicht mehr als Bürde betrachten", sagt Gleick, "sondern als Kapital."

Viele wasserarme Staaten wie China und Indien haben gar keine andere Wahl. Jahrzehntelang wurden dort hochgiftige Abwässer in Flüsse geleitet und Sondermüll in Seen und Senken gekippt. Die wichtigsten Flusssysteme Chinas sind inzwischen verseucht, und das Trinkwasser von 300 Millionen Chinesen ist kontaminiert. Ein Fünftel des Oberflächenwassers eignet sich inzwischen nicht einmal mehr zur Bewässerung.

Durch Ionenaustauscher lässt Quelle: AP

Weltweit müssen nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation sogar mehr als eine Milliarde Menschen verunreinigtes Wasser trinken, täglich sterben Tausende an Durchfallerkrankungen.

China und Indien haben mittlerweile reagiert und "bauen Hunderte Wasser- und Abwasseraufbereitungsanlagen", konstatiert die Unternehmensberatung McKinsey. Für deutsche Unternehmen wie Lanxess aus Leverkusen oder Wilo aus Dortmund öffnen sich dadurch milliardenschwere Wachstumsmärkte.

Hoher Aufwand

Mittelständler Wilo liefert Spezialpumpen für die Wassergewinnung und -reinigung, Kunststoffriese Lanxess unter anderem sogenannte Ionenaustauscher, die gezielt Schadstoffe aus verschmutztem Wasser filtern. Beispielsweise aus Grundwasservorkommen in Indien, Bangladesch und anderen Regionen Asiens, die zum Teil hochgradig mit Schwermetallen wie Arsen belastet sind.

Werden Brunnen mit Ionenaustauschern versehen, lässt sich wieder Trinkwasser gewinnen. Ganz billig ist das nicht: "Je nach Verschmutzung und Aufwand liegen die Kosten pro Kubikmeter Wasser zwischen 20 Cent und 10 Euro", sagt der bei Lanxess für Ionenaustauscher verantwortliche Manager Stefan Hilger. Zum Vergleich: In Deutschland kostet ein Kubikmeter Wasser durchschnittlich 1,65 Euro.

Strohhalm filtert Wasser

Daneben gibt es auch einfache technische Lösungen, wie zum Beispiel einen Spezial-Strohhalm mit integriertem Schadstofffilter des Gesundheitstechnikunternehmens Vestergaard Frandsen aus Lausanne in der Schweiz, mit dem man direkt aus mit Krankheitserregern verseuchten Pfützen trinken kann. Oder den Watercone des deutschen Mittelständlers Mage Water Management aus Odelzhausen bei München. Dieser durchsichtige, 80 Zentimeter große Plastikkegel wird auf verschmutztes Wasser gestellt, das durch Sonnenwärme verdunstet und an der Innenseite kondensiert. Frei von Schadstoffen und Krankheitserregern kann es aufgefangen werden.

Wesentlich effizienter als die nachträgliche Reinigung ist allerdings, Abwässer in geschlossenen Kreisläufen direkt vor Ort zu reinigen und wiederzuverwenden. Mittelständler wie der Technologiespezialist Huber aus Berching bei Nürnberg bieten modulare Kleinkläranlagen an, die in Kranken- oder Hochhäusern integriert werden können, wo sehr viel Abwasser anfällt. Das mit Membranen gereinigte Wasser lässt sich für WC-Spülung, zum Waschen oder in Klimaanlagen verwenden.

Singapur deckt rund ein Drittel seines Frischwasserbedarfs mit aufbereiteten Abwässern Quelle: dpa

Von allen Staaten der Welt hat Singapur das Wasserrecycling am weitesten vorangetrieben. Der Stadtstaat importiert noch rund 40 Prozent seines Wassers aus Malaysia. Aus dieser Abhängigkeit will sich Singapur aber befreien. Zwei Drittel des Stadtgebiets sind Regenauffanggebiet: Jeder Tropfen fließt über eine getrennte Kanalisation in eines von 17 Reservoiren. Ein Fünftel des Wasserbedarfs der fünf-Millionen-Metropole wird so gedeckt.

Ein weiteres Drittel gewinnt Singapur aus seinem Abwasser. In fünf Aufbereitungsanlagen wird es durch Membranen gepresst, die Schadstoffe und Salze zurückhalten. NEWater nennt sich dieses aufbereitete Wasser, das hauptsächlich in der Industrie genutzt wird.

Als viertes Standbein setzt Singapur auf Meerwasserentsalzung. Eine erste Anlage deckt rund ein Zehntel des Bedarfs, eine zweite ist im Bau. Dort wird Meerwasser mit enormem Druck durch Membranen gepresst, die Wasser und Salz trennen. Ein Prozess, der viel Strom verschlingt. Pro Kubikmeter Wasser zwischen drei und dreieinhalb Kilowattstunden (kWh).

Siemens liefert Entsalzungskonzept

Daher hat die Regierung einen Wettbewerb für neue Entsalzungskonzepte ausgeschrieben, um den Energiebedarf der Technik zu halbieren. Gewonnen hat Siemens. Der Münchner Konzern hat ein Verfahren entwickelt, bei dem Meerwasser ebenfalls mithilfe von Membranen in einem elektrisch geladenen Feld vom Salz befreit wird.

In einer Demonstrationsanlage in Singapur läuft das Verfahren bereits. Aktuell braucht die neue Anlage 1,7 kWh, um einen Kubikmeter Meerwasser zu entsalzen. 2013 soll die Technologie in großtechnischem Maßstab errichtet werden. Dann soll der Verbrauch auf 1,5 kWh sinken.

Eine Entwicklung, die auch in Saudi-Arabien aufmerksam verfolgt wird. Die Saudis verfeuern bislang 1,5 Millionen Barrel Öl für Meerwasserentsalzung – pro Tag. Das entspricht immerhin drei Viertel des täglichen Rohölverbrauchs der gesamten Bundesrepublik.

Um diesen immensen Ressourcenverbrauch in den Griff zu bekommen, lässt die saudi-arabische Regierung nun, unterstützt vom US-Technologieriesen IBM, die weltgrößte solarbetriebene Meerwasserentsalzungsanlage bauen. Die dort eingesetzten Membranen sollen die Wassermoleküle fast doppelt so schnell passieren lassen wie bisherige Techniken. Ende kommenden Jahres soll die Anlage in Betrieb gehen und dann 100 000 Menschen mit Trinkwasser versorgen.

Mit weniger Aufwand trinkbares Wasser zu gewinnen ist indes nur ein Lösungsansatz der Forscher gegen die Wasserknappheit. Mindestens so wichtig ist die Frage, wie sich der Verbrauch des kostbaren Nass reduzieren lässt. Vor allem in der Landwirtschaft. Immerhin liegt ihr Anteil am globalen Wasserverbrauch heute bei annähernd 70 Prozent.

Nach dem Motto "More crop per drop" – zu Deutsch "mehr Ertrag pro Tropfen" – entwickeln Saatguthersteller und Forschungsinstitute daher beispielsweise besonders dürreresistente und wassereffiziente Getreidesorten. Solche trockentoleranten Sorten wären vor allem für die weltweiten Kornkammern wie die Great Plains in den USA oder den Nordwesten Chinas interessant. Diese Anbaugebiete kämpfen mit Trockenheit, ihre Grundwasserressourcen schrumpfen dramatisch. Getreidesorten, die mit deutlich weniger Wasser auskommen und selbst bei Dürre noch ordentliche Erträge liefern, wären hier ein großer Fortschritt.

Sowohl der US-Saatgutkonzern Pioneer als auch sein Schweizer Konkurrent Syngenta haben in diesem Jahr dürreresistenten Hybridmais auf den Markt gebracht. Pioneers Mais soll Trockenperioden trotzen und dennoch fünf Prozent mehr Ertrag bringen als Standardsorten, der von Syngenta Ernteausfälle bei Dürre um 15 Prozent reduzieren. Neben der Zucht setzen die großen Saatguthersteller auf die umstrittene Gentechnik, um trockentolerante Sorten zu entwickeln. Ein entsprechender Genmais von Monsanto und BASF steckt in den USA bereits im Zulassungsverfahren.

Zu wenig Schutz für Wasser

Doch effizientere Pflanzen alleine sind kein Allheilmittel gegen Wassernot. "Was nützt eine wassereffiziente Pflanze in einem Bewässerungssystem, das Wasser verschwendet?", fragt Folkard Asch, Leiter des Fachgebiets Wasserstress-Management an der Uni Hohenheim. Denn in vielen Weltregionen geht auf dem Weg zum Feld viel in maroden Kanälen verloren. Und auch auf dem Feld versickern und verdunsten oft bis zu drei Viertel des Wassers.

Dabei gibt es neue Möglichkeiten, Pflanzen genau so viel Wasser zu geben, wie sie brauchen. Drahtlos vernetzte Bewässerungssysteme, die Daten von Wetterstationen mit Infos zu Bodentyp und Pflanzenart kombinieren, können die Wasserabgabe flexibel und nach Bedarf regeln. Das hilft, knapp ein Drittel Wasser zu sparen.

In Coleambally im australischen New South Wales nutzen Farmer diese Technik und haben Sendemasten in ihre Felder gesteckt. Sensoren im Fuß messen die Bodenfeuchte. Am Laptop lesen die Farmer die Werte in Echtzeit ab und werfen die Sprinkler nur noch an, wenn der Boden zu trocken wird. Das Projekt ist Teil eines 1,6 Milliarden Dollar schweren Regierungsprogramms zum Wassersparen. Ein Ergebnis: Die Getreidegattung Sorghum beispielsweise wird in Coleambally nur noch alle neun statt alle sieben Tage bewässert.

Für Kleinbauern in Entwicklungsländern bleiben solche High-Tech-Systeme vorerst allerdings unerschwinglich. Doch auch dort gibt es intelligente Konzepte gegen Wassermangel. Wie etwa beim Anbau von Reis: So hat das philippinische International Rice Research Institute ermittelt, dass die Felder nicht permanent überflutet sein müssen. Erst wenn der Wasserstand auf 15 Zentimeter unter der Bodenoberfläche sinkt, muss bewässert werden. Den unterirdischen Wasserstand können die Bauern in einem perforierten Plastikrohr im Boden messen. Schon dieser einfache Bewässerungszyklus spart 15 bis 30 Prozent Wasser bei konstanten Erträgen.

Effektiv können auch kleine Dämme sein, die saisonale Regenfälle stauen, damit sie versickern und das Grundwasser speisen. Das Wasser kann dann in Trockenphasen zur Bewässerung genutzt werden. Im indischen Bundesstaat Gujarat wurden in den vergangenen vier Jahren 100 000 solcher Mikrodämme gebaut. Daraufhin stiegen die Ernten deutlich, und die Bauern konnten höherwertige Feldfrüchte anbauen.

Selbst die aufwendige Tröpfchenbewässerung wird als Low-Tech-Variante für Kleinbauern erschwinglich. Hierbei tropft Wasser aus Schläuchen direkt an den Fuß der Pflanze und kann so fast ohne Verluste von den Wurzeln aufgenommen werden.

Intelligente Wassertarife

Nichtregierungsorganisationen wie International Development Enterprises oder das private Startup DripTech aus Kalifornien haben einfache Systeme entwickelt, bei denen Regentonnen an erhöhten Stellen im Feld postiert werden. Die Schwerkraft sorgt für Druck in den perforierten Schläuchen, die das Wasser gezielt an die Pflanzen abgeben. Der Bauer spart rund die Hälfte Wasser und steigert seine Erträge um bis zu einem Drittel. Rund 150 Dollar kostet das für einen Viertelhektar, die Miniversion für Gemüsegarten fünf Dollar.

Allen Ansätzen zum Trotz: In vielen Regionen hinkt der Einsatz effizienter Bewässerungstechnik dem technisch Möglichen weit hinterher. Selbst in wasserärmsten Ländern wird der Verbrauch von Industrie und Landwirtschaft so gut wie nie genau erfasst. Ohne angemessene Preise aber ist Verschwendung die Folge.

"Wasser ist ein Menschenrecht, keine Frage", sagt Wasserforscher Gleick. Trotzdem müsse es nicht kostenlos sein. Wasser müsse einen realen Preis haben, der die Knappheit anzeigt. Damit sich aber auch die ärmsten Bevölkerungsteile Wasser leisten können, brauche es intelligente Tarife, fordert Gleick. Wie in Südafrika: Jeder Bürger erhält 25 Liter pro Tag kostenlos, jeder weitere kostet Geld. Großverbraucher erhalten nicht nur keinen Mengenrabatt, sondern zahlen einen Aufschlag, der die Grundversorgung finanziert.

"In den meisten Branchen gilt: Je mehr du kaufst, desto billiger wird es", sagt Gleick. "Beim Wasser aber sind diese Zeiten endgültig vorbei."

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