Kluge Konzepte halten Wasser im Kreislauf

Wasser ist also eine kritische Ressource für weite Bereiche der Industrie. „Der Umgang mit schwankender Wasserverfügbarkeit und -qualität infolge von Klimawandel oder Übernutzung wird zu einer wachsenden Herausforderung für Wirtschaft und Gesellschaft“, betont Dagmar Dittrich, Projektmanagerin für Ressourceneffizienz und Umwelttechnologien beim Technologieland Hessen. Weitere Anknüpfungspunkte: Während der Pandemie hat das Technologieland den Aufbau eines Referenzlabors für Abwassermonitoring angestoßen. Zudem kooperiert es mit der Deutschen Phosphorplattform, um das Phosphorrecycling aus Klärschlamm zu fördern.

Zugleich ist Wasserwirtschaft in Hessen eine wichtige Säule der Green-Tech-Branche. Die Green-Tech-Industrie wächst seit Jahren deutlich stärker als die Gesamtwirtschaft. Das zeigt die vom Technologieland in Auftrag gegebene Studie „Green-Tech in Hessen“: Zwischen 2010 und 2022 lag das durchschnittliche jährliche Wachstum der grünen Querschnittsbranche bei 4,5 Prozent, das der Gesamtwirtschaft nur bei 2,6 Prozent.

Dass Wasser als Wirtschafts-, Wettbewerbs- und Standortfaktor immer wichtiger wird, hört die deutsche Maschinenbaubranche gern: Wasser- und Abwassertechnik ist traditionell ein starkes Standbein im Land. „Immer noch sind wir eine innovative Branche, die es Kunden überall auf der Welt ermöglicht, Wasser zu nutzen, aufzubereiten, zu reinigen und im Kreislauf zu führen“, sagt Peter Gebhart, Senior Project Manager im Bereich Wasser/Abwassertechnik im Branchenverband VDMA. 2025 lag der Umsatz mit Wasser- und Abwassertechnik laut VDMA um 5,6 Prozent höher als 2024.

Selbstverständlich spüren auch die deutschen Maschinen- und Anlagenbauer die aktuellen Verwerfungen der weltweiten Märkte durch Zölle und Handelsbeschränkungen. Neue Absatzmärkte in Südostasien, Nordafrika und Brasilien aber können die Entwicklungen zumindest teilweise ausgleichen, hofft der Verband. Und China? Früher ein wichtiger Abnehmer deutscher Anlagen, ist das Land mittlerweile weltweit führender Exporteur für Wasser- und Abwassertechnik. „China ist zur Versorgung des eigenen Markts und zusätzlich seiner Nachbarstaaten in der Lage,“ konstatiert Gebhart.

Industrielle Wasserkreisläufe sind oft komplex, ihre Optimierung und Änderung erfordert viel Sachverstand und Expertise. Das zeigt das Beispiel der InfraServ Wiesbaden (ISW), die vollentsalztes Wasser für Chemie- und Pharmafirmen im Industriepark Kalle-Albert bereitstellt. Der Verbrauch an Energie und Chemikalien für den Betrieb der Ionentauscher ist hoch. Um Verbrauch und Kosten zu senken, optimierte ISW seine Prozesse. Der Energiebedarf für die Entcarbonisierung des Wassers wird beispielsweise nicht mehr über Prozessdampf, sondern durch Maßnahmen zur Wärmerückgewinnung gedeckt. Zudem setzt ISW auf KI-gestützte Überwachung der Ionentauscher. „Dadurch konnten im ersten Betriebsjahr 20 Prozent an Chemikalien und zehn Prozent an vollentsalztem Wasser für den Eigenbedarf eingespart werden.“, resümiert Dr. Florian Ranzinger von ISW.

Auch die Stadtwerke Trier setzen auf maschinelle Intelligenz. Seit rund zehn Jahren wird das Klärwerk der Stadt mit Hilfe von künstlichen neuronalen Netzen (KNN) überwacht und im Livebetrieb optimiert. „Der Ausbau der neuronalen Netze erfolgte gemeinsam mit einem Start-up wohlüberlegt und Schritt für Schritt“, sagt der Projektingenieur für Digitalisierung und Ressourceneffizienz Marius Barbian. KNN prognostizieren und verstetigen den Zulauf im Klärwerk, überwachen die Auslauf-Grenzwerte, steuern die Schlammhebeanlage und die biologische Phosphatelimination. Mit überschüssiger Wärme wird der Faulbehälter beheizt und dank separatem KNN so gesteuert, dass wenig Lastspitzen anfallen. Die Mühen haben sich gelohnt:  Der Energiebedarf für die Belüftung der Becken sank beispielsweise um 20 Prozent, der Verbrauch an Fällmitteln um 30 Prozent.

Steigender Wasserbedarf, hohe Auslastung bestehender Wasserrechte oder die Versorgung neuer Industriestandorte können Wasserreserven an ihr Limit bringen. Der Oldenburgisch-Ostfriesische Wasserverband (OOWV) geht daher einen neuen Weg. Er will aus gereinigtem Abwasser Brauchwasser für industrielle Prozesse gewinnen. Derzeit entsteht in Nordenham das erste Brauchwasserwerk. Dafür hat die EnviroChemie GmbH ein Multi-Barrieren-Konzept mit Ultrafiltration und Umkehrosmose entwickelt, das jährlich bis zu 1,1 Millionen Kubikmeter Brauchwasser erzeugen kann und damit die Grundwasserressourcen schont. Neue Ansätze im Wassermanagement durchleben aber oft eine Durststrecke. „Die Nutzung von Abwasser ist zwar politisch gewollt,“ sagt Dr. Tobias Blach von EnviroChemie. Die Umsetzung aber war nicht einfach. „Da gibt es noch viele regulatorische Hürden.“

Auch technisch sind Wasserkreisläufe keine simple Angelegenheit. Diese Erfahrung macht die Firma Almawatech GmbH, die Kühlturmabschlämmwasser von Kraftwerken recycelt. Die Lebensdauer der dafür notwendigen Reinigungsmembranen ist umso kürzer, je stärker die Zusammensetzung des Abschlämmwassers und dessen Salzgehalt schwanken. „Daher müssen Kühlwasserbehandlung und Recycling präzise aufeinander abgestimmt werden“ betont Frank Kuntze, Senior Expert Kühlwasserbehandlung bei Almawatech.

Auch Recyclingprozesse, beispielsweise für Batterien, benötigen viel Wasser. Zahlreiche Inhaltsstoffe von Batterien finden sich im Abwasser wieder, darunter Metalle, Schwermetalle und organische Verbindungen. „Wasseraufbereitung im Batterierecycling ist extrem teuer“, sagt Dr. Timotheus Jahnke von der Viridis Aqua GmbH. Das Unternehmen nutzt daher für die Aufbereitung toxischer Recyclingabwässer ein mehrstufiges Verfahren. Zunächst wird das Abwasser über Membranen aufkonzentriert, danach folgt eine Nachbehandlung mit bor-dotierten Diamantelektroden (BDD). Jahnke: „Die BDD haben ein hohes Oxidationspotenzial und eine hohe Abbaueffizienz für viele Inhaltsstoffe, verbunden mit geringeren Invest- und Betriebskosten.“

Bor-dotierte Diamantelektroden sind insbesondere eine vielversprechende Option für den Abbau von persistenten fluorhaltigen Alkylsubstanzen (PFAS) in Industrieabwässern. Das Unternehmen W&L Coating System GmbH produziert die speziellen Diamantelektroden. „In einem elektrochemischen, durch Platin katalysierten Oxidationsprozess werden PFAS komplett abgebaut und mineralisiert“, erläutert Robin Kupec, Manager Diamond Electrochemistry bei W&L. Das gelingt ohne Zusatz von Chemikalien direkt beim Kunden in dezentralen Anlagen.

Einig waren sich die Teilnehmer der Veranstaltung darin, dass auch ein regenreiches Land wie Deutschland für den Wandel gerüstet sein muss. Neue Digitale Tools bergen ein großes Potenzial, um Wassernutzung und Wasseraufbereitung zu optimieren. Business as usual reicht oft nicht aus, um mehr Wasserkreisläufe zu schließen und Wertstoffe zurückzugewinnen. Wandel heißt vor allem aber auch Klimawandel, der seit Jahren Niederschlagsmengen und Niederschlagsverteilung verändert. In heißen Sommern fehlt dann Wasser für die Binnenschifffahrt oder für Kühltürme von Kraftwerken. Starkregen wiederum führt zu Überschwemmungen und tödlichen Fluten. „All das haben wird in den vergangenen Jahren erlebt“, betonte Dechema-Experte Track, „und diese Extremereignisse müssen wir in Zukunft technisch klug managen“.