Bisher reinigen Klärwerke das Abwasser nur, bevor es in den Flüssen und später im Meer verschwindet. Das ist inzwischen als Vergeudung erkannt. Was Abwasser künftig können soll.
Genau 868 Kläranlagen sind in Baden-Württemberg in Betrieb – auch sie werden zunehmend mit der Energiewende, dem Klimaschutz oder dem Rohstoffmangel konfrontiert. Und die Lösungen, die gefunden werden, sind teils verblüffend: Bald wird deshalb der Begriff Klärwerk zu kurz greifen, vielmehr könnte man dann von Ressourcenanlage sprechen, denn Abwasser ist – auch wenn viele jetzt die Nase rümpfen – doch ein ganz besonderes Elixier.
Um was geht es konkret?
Energiegewinnung
Klärwerke sind große Stromfresser; sie sind oft für 20 Prozent des kommunalen Verbrauchs verantwortlich. So steht es im neuen Abwasserbericht des Landes. Doch der Trend kehrt sich allmählich um, bereits heute produzieren die größeren Klärwerke ein Drittel bis die Hälfte des benötigten Stroms selbst. In Stuttgart-Mühlhausen, der größten Anlage im Land, sind es 30 Prozent. Die Kläranlage in Rottweil kann sogar stolz von sich behaupten, bei mehr als 100 Prozent angelangt zu sein.
Die Gewinnung von Strom, aber auch Wärme funktioniert vor allem auf drei Arten. Das anfallende Faulgas wird zu Wärme und Strom gemacht – 259 Kläranlagen im Südwesten haben im letzten Jahr zusammen 205 Millionen Kilowatt Strom erzeugt. Photovoltaik-Anlagen können auf den Dächern oder in faltbarer Form über den Becken installiert werden.
Und auch die Wärme des Abwassers kann genutzt werden, indem man eine Wärmepumpe zwischenschaltet. So lässt sich genug Energie gewinnen, um Wohnquartiere, ein Hallenbad oder Industrieunternehmen zu beheizen. Acht Anlagen dieser Art seien bereits in Betrieb oder in Planung, sagt Friedrike Lanfermann vom Umweltministerium.
So werden im Stuttgarter Neckarpark 850 Wohnungen mit Wärme aus dem Kanalnetz beheizt. Die Stadtwerke Tübingen planen derzeit eine Wärmepumpe an der Kläranlage Lustnau. Insgesamt sei bei der Hälfte von rund 500 untersuchten Klärwerken im Südwesten die Nutzung der Abwärme sinnvoll und wirtschaftlich, so das Umweltministerium. Damit ließen sich 4,3 Prozent des Nutzwärmebedarfs aller Gebäude in Baden-Württemberg produzieren.
Phosphor-Rückgewinnung
Im Abwasser ist so viel Phosphor enthalten, dass Baden-Württemberg jährlich rund 6000 Tonnen gewinnen könnte – damit ließen sich 50 Prozent des Bedarfs decken. Dieser Stoff ist etwa zentraler Bestandteil jeden Universaldüngers. Bisher wird er vorwiegend in China und der Westsahara abgebaut. Wie bei Lithium oder Cobalt ist es deshalb im Interesse Deutschlands, die Importabhängigkeit zu reduzieren. Folglich gilt für Kläranlagen ab 2029 bundesweit eine Pflicht, das Phosphor rückzugewinnen.
Voraussichtlich werden das viele Kläranlagen nicht selbst machen. Vielmehr wird der Klärschlamm, in dem der wertvolle Rohstoff enthalten ist, schon heute zu 99 Prozent verbrannt, vor allem in Zementwerken. Es werden vermutlich zentrale Anlagen entstehen, wo der Phosphor aus der Asche extrahiert werden wird. Der Südwesten sei in dieser Technologie europaweit führend, betont Steffen Becker, der Sprecher des Umweltministeriums. Es gingen schon im kommenden Jahr mehrere Großanlagen in Betrieb. Dabei würden verschiedene Verfahren getestet: „Das ist wichtig, weil sich ein einheitlicher Stand der Technik noch nicht herausgebildet hat.“ Im Moment sind drei Anlagen im Südwesten in Betrieb – in Mannheim, Bad Krozingen und Göppingen.
Abwasser-Symbiose
Noch Zukunftsmusik ist dagegen für den Südwesten die mehrfache Verwendung des Abwassers, bevor es in die Flüsse eingeleitet wird. In Zeiten zunehmender Wasserknappheit wird dieses Thema aber immer wichtiger. Die baden-württembergische Umweltministerin Thekla Walker (Grüne) hat sich vor Kurzem die weltweit führende Anlage dieser Art in der dänischen Stadt Kalundborg angeschaut. Dort haben sich in den vergangenen Jahrzehnten direkt um den örtlichen Wasser- und Energieversorger Kalundborg Forsyning bewusst ein Dutzend spezieller Firmen angesiedelt, die das Abwasser nutzen.
So gibt die Statoil Raffinerie das Wasser, das sie etwa zum Kühlen benötigt hat, an das Asnæs Kraftwerk weiter, wo damit Dampf und Strom erzeugt werden. Beim Entschwefelungsprozess des Kraftwerks entsteht wiederum Industriegips, den die Firma Gyproc nutzt, um natürlichen Gips zu produzieren. Das Biotech-Unternehmen Novo Nordisk bezieht dann wieder seinen gesamten Bedarf an Dampf vom Asnæs Kraftwerk. Mit einer Wärmepumpe aus dem rücklaufenden warmen Wasser versorgt die Stadt zudem eine große Zahl von Haushalten mit Wärme. Die Wärmepumpe ist so effektiv, dass sich ihre Kosten bereits nach drei Jahre amortisiert hätten, betont Forsyning-Chef Hans-Martin Friis Möller.
Das Institut für ökologische Wirtschaftsforschung hat vor einiger Zeit ausgerechnet, dass Kalundborg damit jährlich fast vier Millionen Kubikmeter Wasser, acht Millionen Kubikmeter Gas und und 635 000 Tonnen CO2-Emmissionen einspare. Es betont aber auch, dass Kalundborg nicht so leicht nachgeahmt werden könne, weil der Wasser- und Rohstoffkreislauf der beteiligten Unternehmen sehr genau aufeinander abgestimmt sein müssten.
Verringerung der CO2-Emissionen
In Kläranlagen entsteht bei den biologischen Abbauprozessen sehr viel Methan, das bekanntlich um ein Vielfaches klimaschädlicher ist als Kohlendioxid. Große Mengen werden heute schon abgefangen und als Biogas verstromt. Aber noch immer entweicht sehr viel in die Atmosphäre – eine österreichische Untersuchung kam zum Ergebnis, dass 0,5 Prozent der gesamten Emissionen in der Alpenrepublik aus dem Abwasser stammten.
Lange Zeit wurde dieses Thema vernachlässigt, aber jetzt läuft im Südwesten zumindest ein Forschungsprojekt an 15 Kläranlagen. Verschiedene Anlagentechniken und -betriebsweisen wurden bei der Auswahl berücksichtigt, um möglichst vielfältige und valide Daten darüber zu erhalten, wo Methan entsteht und wo es noch entweicht.
Minimierung dreckiger Überläufe
Viele Menschen wissen nicht, dass nach stärkeren Regenfällen oft mit Fäkalien verschmutztes Abwasser direkt in die Flüsse geleitet wird, weil Rohrnetz und Kläranlage die Wassermassen nicht aufnehmen können. Laut Angaben der Landesanstalt für Umwelt kommen solche Überläufe 20- bis 40-mal jährlich an jedem Auslauf im Land vor. Klar ist, dass das verschmutzte Wasser zumindest kurzfristig den Tieren in den Flüssen schadet – das hat etwa Marie Launay, die Leiterin des Kompetenzzentrums Spurenstoffe an der Universität Stuttgart, in einer Studie nachgewiesen.
Bisher hieß es immer, es sei unmöglich, die Zahl der Überläufe weiter zu senken, weil die Kosten für den Ausbau des Netzes und der Regenüberlaufbecken in keinem Verhältnis zum Nutzen stünden. Ebenfalls in Dänemark, in der Stadt Aarhus, ist es aber gelungen, die Überläufe fast gänzlich zu stoppen. Man habe dort viel Geld investiert, um das Speichervolumen im Kanalnetz auszudehnen, betont Marie Launay, die schon mehrfach beim Ver- und Entsorger Aarhusvand zu Besuch war. Zugleich wurden mehrere Kanalnetze physisch miteinander verbunden; eine digitale Steuerung sorgt dafür, dass bei Regen das Wasser dorthin läuft, wo es noch freie Kapazitäten gibt.
Das sehr flache Dänemark habe da topografische Vorteile, betont Launay. Trotzdem wäre eine ähnliche Entwicklung zumindest kleinräumig auch in Baden-Württemberg möglich. Derzeit werden zumindest alle Regenüberlaufbecken im Südwesten mit Sensoren ausgestattet, damit man überhaupt erst einmal weiß, wie das Kanalnetz tickt – das Ziel, bis Ende 2024 alle Becken damit auszustatten, wird aber verfehlt. In einem späteren Schritt müssten dann digital steuerbare Elektroschieber eingebaut werden, um den Weg des Wassers verändern zu können.
Aarhusvand gilt vor allem mit seinem Chefstrategen Claus Homann als wahrscheinlich weltweit innovativster Betrieb, was viele Punkte in diesem Artikel anbetrifft.
Reduzierung der Spurenstoffe
Ein zunehmendes Problem sind die Spurenstoffe im Abwasser – das können Arzneimittel sein, chemische Stoffe wie PFC oder auch Pestizide. Mit Aktivkohle kann ein Großteil dieser Spurenstoffe eliminiert werden. Nach und nach erhalten deshalb Kläranlagen diese sogenannte Vierte Reinigungsstoffe. Derzeit besitzen 29 Klärwerke sie schon. Damit wird das Abwasser von etwa einem Drittel der Einwohner Baden-Württembergs bereits entsprechend behandelt. Weitere 28 Anlagen befinden sich im Bau oder in der Planung. In Stuttgart-Mühlhausen investiert die Stadtentwässerung Stuttgart bis zum Jahr 2028 insgesamt 85 Millionen Euro in diesem Bereich.
Laut der Umweltministerin Thekla Walker ist der Südwesten bei der Vierten Reinigungsstufe technologisch weit vorne: „Das ist ausnahmsweise etwas, wo selbst Dänemark von uns lernen kann“, sagte sie.