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Trinkwassergewinnung Der Markt für Wasseraufbereitung boomt

Neueste Aufbereitungsanlagen verwandeln selbst Schmutzbrühe in bestes Trinkwasser. Der Markt floriert. Auch für arme Länder gibt es bezahlbare Lösungen.

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Entkeimung von Wasser mit ultraviolettem Licht Quelle: Wedeco

Wasser ist ein unersetzlicher Rohstoff in der Produktion. Wie abhängig die Industrie von einem ausreichenden Angebot ist, belegt eine Episode aus dem Jahr 2001: Ein regenarmer Winter im Nordwesten der USA reichte aus, um fast ein Drittel der amerikanischen Aluminiumindustrie in den Ruin zu treiben. Weil die riesigen Turbinen des Wasserkraftwerks in den Cascade-Bergen wegen der Wasserknappheit nicht genug Elektrizität erzeugen konnten, stieg der Strompreis binnen Wochen so exorbitant, dass etwa ein Dutzend Werke die Produktion einstellen musste. Nur eines ist bis heute wiedereröffnet worden.

Das ist nur ein Beispiel. Erzminen in Chile können der wachsenden Nachfrage nicht nachkommen, weil es ihnen an Wasser fehlt. Bis zu acht Tonnen Wasser werden je Tonne Erz gebraucht. Halbleiterhersteller, Lebensmittelproduzenten und Pharmakonzerne machen Standortentscheidungen inzwischen zunehmend vom Vorhandensein ausreichender Wasservorräte abhängig, um ihre Produktion nicht zu gefährden.

Nach Meinung der US-Investmentbank JP Morgan kalkulieren die Unternehmen die Risiken der Versorgungssicherheit aber längst noch nicht offen genug. „Obwohl Wasser wie Öl ein wichtiger Rohstoff in fast jeder Industrie ist und unerwartete Ausfälle katastrophale Konsequenzen nach sich ziehen können, wird ungern darüber gesprochen“, kritisiert Morgan-Experte Marc Levinson, Mitautor einer Studie der Bank über die Gefahren des Wassermangels für die Wirtschaft. Sie stuft vier Sektoren als besonders gefährdet ein: Kraftwerke, Bergbau, Chipindustrie sowie die Nahrungsmittel und Getränkehersteller.

Deutsche Anbieter liegen mit Produkten bestens im Rennen

Akut von Abschaltungen bedroht sieht Levinson zum Beispiel ein Viertel aller amerikanischen Atomkraftwerke. „Sie stehen in Gebieten mit großer Trockenheit. Geht das Kühlwasser zur Neige, müssen sie runtergefahren werden, und die Strompreise könnten dramatisch steigen.“ Auch Europa kann es treffen. Während des regenarmen Sommers vor zwei Jahren musste die Leistung mehrerer an Flüssen gelegenen deutschen Kernkraftwerke, darunter Krümmel und Brunsbüttel, um bis zu 30 Prozent gedrosselt werden, weil das Kühlwasser knapp wurde. In Frankreich wurden Kernkraftwerke sogar komplett abgeschaltet.

Edward Kerschner, führender Investmentstratege der Citigroup, ist überzeugt, dass die Industrie rechtzeitig vorbeugt. „Mit heutigen Techniken und Verfahren kann sie den Verbrauch um 40 bis 90 Prozent senken. Und je knapper und teurer Wasser wird, umso umfassender wird sie investieren.“ Seine Vorhersage deckt sich mit Marktprognosen von BCC Research. Danach klettern die weltweiten Umsätze mit Wasser- und Abwassertechniken ohne Bauleistungen innerhalb von nur fünf Jahren um mehr als das Dreifache – von 25,3 Milliarden Dollar 2007 auf fast 81 Milliarden Dollar 2012. Die kräftigsten jährlichen Wachstumsraten erwarten die BCC-Ökonomen mit 13 Prozent in China und 11 Prozent in Indien.

Deutsche Anbieter liegen mit ihren Produkten bestens im Rennen. Eine weltweit aufsehenerregende Innovation hat Siemens verwirklicht. Knapp 300 Kilometer von der australischen Großstadt Brisbane entfernt, haben die Münchner mitten in der Wüste das 750-Megawatt-Kohlekraftwerk Kogan Creek errichtet, das Kühlwasser immer wieder nutzt, statt es einfach verdampfen zu lassen. Im weltweit größten Kondensator des Bochumer Spezialisten Gea wird es zurückgewonnen. Der Frischwasserbedarf sinkt dadurch um mehr als 90 Prozent.

wassergrafik

Die Idee der Wiederverwendung macht Schule. Dabei mussten Pioniere der ersten Stunde noch eigene Lösungen finden. Ende der Achtzigerjahre entschied das Management des Textilherstellers H. Brinkhaus in Warendorf, den gewaltigen Wasserverbrauch – 1987 waren es 145 Millionen Liter, die nach Nutzung stark verschmutzt in die örtliche Kläranlage flossen – beinahe auf null zu reduzieren. Fünf Jahre später war es geschafft. Zum einen durch Mehrfachnutzung von Waschwasser, zum anderen durch eine eigene Kläranlage, die die Abwässer so weit reinigte, dass sie wiederverwendet werden konnten. Heute bieten Unternehmen wie EnviroChemie aus Rossdorf bei Darmstadt oder die niederländische Lenntech maßgeschneiderte Anlagen für das Recycling industrieller Abwässer an.

Der Münchner Autobauer BMW reduzierte den Wasserverbrauch pro produziertem Fahrzeug in den vergangenen fünf Jahren von knapp 1000 auf 640 Liter. Auf die Spitze getrieben haben die Bayern das Wassersparen in ihrem Motorenwerk im österreichischen Steyr. Vor gut einem Jahr schlossen sie den Kanalanschluss für Prozesswasser. Seitdem wird jeder Tropfen, der in der Produktion genutzt wird, in einer dreistufigen Anlage gereinigt. Per Ultrafiltration werden Öl und Fett, per Nanofiltration Schwermetalle und Tenside abgetrennt. Eine Umkehrosmoseanlage schließlich entfernt Salze und organische Verbindungen. Damit spart das Werk pro Jahr 30 Millionen Liter Wasser ein, das entspricht dem Jahresverbrauch von 650 Menschen.

Amortisationszeit für Einfamilienhäuser bei 10 bis 20 Jahren

„Wasser muss, wie Energie, nachhaltig genutzt werden“, fordert Kandeh Yumkella, Generaldirektor der Organisation der Vereinten Nationen für industrielle Entwicklung (Unido). Die dabei angewandten Methoden müssten zur wirtschaftlichen Entwicklung beitragen, dürften die Umwelt aber nicht schädigen. Die deutsche Industrie ist bereits auf gutem Weg. Weniger als ein Viertel des Wassers, das sie benötigt, nutzt sie nur einmal. Rund drei Viertel führt sie im Kreislauf. Laut Statistischem Bundesamt wird jeder Tropfen Wasser 3,5-fach genutzt.

Auch private Haushalte können mitmachen, mit einer Kleinkläranlage des Wassertechnikspezialisten Pontos aus dem Schwarzwaldstädtchen Schiltach beispielsweise, die Dusch- und Badewasser so weit reinigt, dass es zur Toilettenspülung, in der Waschmaschine und zur Gartenbewässerung genutzt werden kann. Einsparungen von bis zu 90.000 Liter pro Jahr sollen mit AquaCycle möglich sein. Die Amortisationszeit für Einfamilienhäuser liegt nach Pontos-Angaben bei 10 bis 20 Jahren. Das Itzehoer Unternehmen Condias hat eine Kleinkläranlage für Züge serienreif gemacht. „Dann kommt eine Toilette monatelang mit zehn Liter Wasser aus“, sagt Vertriebsspezialist Matthias Lorenzen. Heute schießen täglich 100 Liter und mehr in die Edelstahlschüssel. Die Itzehoer realisieren das wasser- und energiesparende WC mit dem Vacuumtoilettenspezialisten Evac aus Wedel bei Hamburg.

Bei der Bereitstellung von Trinkwasser machen den Wasserwerken zahlreiche Rückstände wie Spuren von Arsen, Quecksilber und selbst Uran zu schaffen, ganz zu schweigen von Medikamenten menschlichen und tierischen Ursprungs. Komplex aufgebaute Pharmazeutika wie Steroide und Antibiotika lassen sich mit konventionellen Verfahren nicht knacken, ebenso wenig Düngemittel und Pestizide. „Um diese zu zerstören, ist eine Kombination aus UV-Strahlung und starken Oxidationsmitteln wie Wasserstoffperoxid nötig“, sagt Sven Schalk von Heraeus Noblelight in Hanau, einem Hersteller solcher UV-Strahler. Eingesetzt wird die UV-Bestrahlung beispielsweise von Wedeco in Herford.

Kraftwerk-Kondensator für Wasserrückgewinnung Quelle: Siemens

Für jede Verunreinigung gibt es eine Technologie, die sie entfernt, Carix beispielsweise. Das Ionenaustauschverfahren enthärtet das Wasser. „Das erspart jedem Haushalt Jahreskosten von bis zu 200 Euro“, sagt Klaus Hagen, Leiter Verfahrenstechnik des Bayreuther Wasserspezialisten Krüger Wabag, der sogar eine Technik zur Uranentfernung anbietet. Krüger Wabag ergänzt, ebenso wie Grünbeck im bayrischen Höchstädt oder die Hans Huber AG im ebenfalls bayrischen Berching, Basisanlagen zu Trinkwasseraufbereitung durch Zusatzsysteme, die regional auftretende Wasserverunreinigungen entfernt.

Wenn stets mit allen möglichen Schadstoffen zu rechnen ist, bietet sich die Ultrafiltration an, bei der das vorgereinigte Wasser durch feine Membranen gepresst wird. Zu den weltweit führenden Unternehmen gehört Inge Watertechnologies in Greifenberg am Ammersee. Das Wasserwerk des Eifelstädtchens Roetgen gehört zu den größten Nutzern der Ultrafiltrationstechnik. „Damit können wir auch bei extrem ungünstigen Rohwasserverhältnissen einwandfreies Trinkwasser produzieren“, sagt Walter Dautzenberg, Abteilungsleiter Wassergewinnung und -aufbereitung beim Versorger Enwor.

Verwendung von gereinigtem Abwasser in Landwirtschaft

Auch die Wissenschaft widmet sich verstärkt der Thematik. Reinhold Knoll, Professor für Soziologie an der Universität Wien, hat dafür eine simple Erklärung: „Wasser ist das Luxusgut der Zukunft.“

Gegen den verschwenderischen Umgang mit Wasser in der Landwirtschaft gewinnen vor allem zwei Ansätze an Boden. Bauern und Farmer in den USA, Australien und Mexiko etwa verwenden verstärkt gereinigtes Abwasser, statt Trinkwasser-Reservoirs anzuzapfen. Israel hat seine Tröpfchenbewässerung zu einem Exportschlager gemacht. Sie ist mindestens doppelt so effektiv wie die großflächige Beregnung nach dem Gießkannenprinzip.

Das Wasser wird Tropfen für Tropfen direkt zu den Wurzeln geleitet. 50 Prozent aller weltweit eingesetzten Anlagen kommen aus dem heißen, trockenen Staat in Nahost. Zweiter Vorteil dieser Technik: Die Äcker versalzen nicht, wie es bei der üblichen Bewässerung geschieht. Wenn bis zu 80 Prozent des Wassers nutzlos verdunsten, bleiben Mineralien zurück, sodass die Böden nach wenigen Jahren nicht mehr landwirtschaftlich genutzt werden können.

In extrem trockenen Regionen wie dem Nahen Osten oder dem Mittelmeerraum ist es allein mit Sparen dagegen nicht getan. Dort geht es nicht ohne Anlagen zur Meerwasserentsalzung. Die Kapazität der mehr als 10.000 weltweit installierten Anlagen betrug 2004 (neuere Zahlen sind nicht verfügbar) gut 35 Milliarden Liter pro Tag. Da sie sehr viel Energie verbrauchen, können sich lediglich reiche Länder diese lebenswichtigen Systeme leisten. Zum Entsalzen wird das Wasser erhitzt – meist durch Abwärme eines Kraftwerks.

Simpler Kunststoffkegel zur Trinkwasseraufbereitung Quelle: Siemens

Der salzlose Dampf kondensiert zu Trinkwasser, das aufgefangen wird. Forscher am Solar-Institut Jülich und am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme in Freiburg arbeiten daran, die Sonne für die benötigte Wärme anzuzapfen, um die Betriebskosten deutlich zu senken. Zu den größten Anlagen dieser Art gehört Midisal in Jordanien. Das vom Münchner Unternehmen Tinox entwickelte System liefert täglich 5000 Liter.

In ärmeren Ländern sind radikal preiswertere und weniger energieabhängige Lösungen gefragt. Für Peter Gleick, Präsident des Pacific Institute in den USA, einer Denkfabrik für Fragen der Wasserversorgung, ist es keine Frage, dass sie gefunden werden. „Mit moderaten Investitionen und Gehirnschmalz lassen sich die Probleme lösen.“ Gleick rechnet vor, dass die Welt jährlich 300 Milliarden Dollar an Hilfen für die Landwirtschaft zahlt. Dagegen stünden für Trink- und Abwasserprojekte nur ganze drei Milliarden Dollar pro Jahr bereit. „Dabei genügten jährliche Investitionen von 10 bis 20 Milliarden Dollar, um die gesamte Weltbevölkerung mit sauberem Trinkwasser zu versorgen“, ärgert sich Gleick. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) geht von einem Bedarf von 79 Milliarden Euro pro Jahr bis 2014 aus.

Die EDI Exploration Drilling International aus dem westfälischen Haltern hat eine solche Technik entwickelt, mit der sich wasserführende Schichten noch in großen Tiefen per Bohrung ohne allzu großen Kosten- und Zeitaufwand anzapfen lassen. In Namibia war der Fluid Finder bereits erfolgreich im Einsatz. Derzeit lässt Coca-Cola mithilfe der Innovation in Pakistan nach geeignetem Rohwasser für die Getränkeproduktion suchen.

"SafeDrink" speziell für Entwicklungsländer

Der Wasserspezialist Hans Huber bietet mit SafeDrink speziell für Entwicklungsländer konzipierte Trinkwasser-Aufbereitungsanlagen an. Sie sind genauso aufgebaut wie hierzulande, jedoch kleiner und einfacher zu bedienen. Für Kleinsiedlungen wäre SafeDrink allerdings überdimensioniert. Hier bietet sich Siemens’ Safe Water Kiosk an. Am Gona-Stausee in Kenia haben die Münchner eine der leistungsfähigen Kleinanlagen zur Wasseraufbereitung installiert, aus denen die Dorfbewohner Trinkwasser höchster Qualität beziehen.

Das Wasser des Sees wird durch feinste Filter gepresst, die alles zurückhalten, was größer ist als 0,1 Mikrometer. Nicht einmal Krankheitskeime schlüpfen durch. Die Pumpe, die das Wasser transportiert, wird von einem schlichten Windrad angetrieben. Der SkyHydrant, wie Siemens die Filteranlage nennt, produziert täglich mindestens 10.000 Liter. Die Kosten liegen bei ganzen 20 Euro-Cent pro Jahr und Nutzer. Seit die Anlage in Betrieb ist, leiden die Dorfbewohner kaum noch an Durchfall, Cholera und Typhus.

Eine noch preiswertere Alternative hat Stephan Augustin gefunden, im Hauptberuf Designer bei BMW: einen Kunststoffkegel, unter dem Salz oder Schmutzwasser verdunstet, sobald Sonnenlicht darauf fällt. Das Reinwasser kondensiert an der Innenseite des Kegels und fließt von dort in eine Auffangrinne. Bis zu 1,7 Liter Trinkwasser lassen sich so pro Tag und Anlage gewinnen. Tinox in München will noch dieses Jahr mit der Serienproduktion der einfachen Aufbereitungsanlage beginnen. Der Watercone soll weniger als 20 Dollar kosten.

Wie wirkungsvoll solche Kleinhilfen sind, zeigt eine Berechnung der Weltbank. Jeder in sauberes Trinkwasser investierte Euro erspart danach neun Euro an volkswirtschaftlichen, krankheitsbedingten und ökologischen Folgekosten.

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