Deutschland wird trockener – Forscher lassen Tomaten mit Abwasser wachsen

Wasser aus der Kanalisation landet normalerweise im Klärwerk – und nicht im Gewächshaus. Im Landkreis Gifhorn aber wuchsen Tomaten mit aufbereitetem kommunalem Abwasser. Die Früchte wurden anschließend in regionalen Supermärkten verkauft.

Dahinter steckt eine Idee, die angesichts trockener Sommer auch in Deutschland wichtiger wird: Wasser nach der ersten Nutzung nicht einfach abzuleiten, sondern erneut zu verwenden. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB entwickeln dafür Verfahren für Landwirtschaft und Industrie. Sie sollen den Verbrauch von Frischwasser senken und die Abhängigkeit von Flüssen und Grundwasser verringern.

Die Versuche gehören zu den Forschungsprojekten HypoWave und HypoWave+. In Gifhorn testeten die Beteiligten die hydroponische Pflanzenproduktion im größeren Maßstab: Die Tomaten wuchsen ohne Erde, ihre Wurzeln standen in einer Nährlösung aus aufbereitetem Abwasser. Das Fraunhofer IGB entwickelte dafür unter anderem das Risikomanagement und überwachte die Prozesse digital.

So wird aus Abwasser wieder nutzbares Wasser

Kommunales Abwasser kann nicht direkt vom Klärwerk ins Gewächshaus gelangen. Es enthält Mikroorganismen und weitere Stoffe, die vor der Nutzung entfernt oder stark reduziert werden müssen. Gleichzeitig sollen verwertbare Nährstoffe möglichst im Wasser bleiben.

„Wir konnten zeigen, dass zumindest eine starke Reduzierung von Bakterien und Viren aus dem Abwasser möglich ist, was eine Bewässerung von Pflanzen ermöglicht und für Menschen unkritisch ist“, sagt der Fraunhofer-Mikrobiologe Lukas Kriem.

Der Vorteil liegt auf der Hand: Kommunales Abwasser fällt kontinuierlich an. Nach entsprechender Aufbereitung kann es erneut genutzt werden, statt für die Bewässerung zusätzlich Grundwasser oder Wasser aus Flüssen zu entnehmen. Die Beteiligten bereiten derzeit vor, das in Gifhorn erprobte Konzept auf weitere Regionen zu übertragen.

Auch die Industrie will Wasser länger im Kreislauf halten

In der Industrie ist Wasser ebenfalls unverzichtbar. Chemieunternehmen, Halbleiterhersteller und andere Betriebe benötigen es zum Kühlen, Reinigen oder direkt für Produktionsprozesse. Werden Entnahmen aus Flüssen oder Grundwasser eingeschränkt, kann das im Extremfall zu Produktionsausfällen führen.

Aufbereitetes Prozesswasser kann einen Teil dieses Bedarfs decken und zugleich die Abwassermenge senken. Welche Technik dafür nötig ist, hängt stark vom jeweiligen Betrieb und den enthaltenen Stoffen ab.

Das Fraunhofer IGB kombiniert je nach Anwendung verschiedene Verfahren:

• Membranverfahren und biologische Reinigung
• Ozonierung und Photokatalyse
• weitere Oxidationsverfahren sowie eine laufende Kontrolle der Wasserqualität

„Es gibt also mittlerweile schon Beispiele einer erfolgreichen Umsetzung. Allerdings gibt es keine Pauschallösung, die überall funktioniert – es bleibt stets eine Individuallösung“, sagt Kriem.

Zero Liquid Discharge hält fast das gesamte Wasser im Betrieb

Noch weiter geht das Konzept „Zero Liquid Discharge“, kurz ZLD. Dabei wird Prozesswasser so weit aufbereitet, dass es nahezu vollständig erneut in der Produktion eingesetzt werden kann. Nach außen gelangt dadurch kaum noch Abwasser.

Nach Angaben des Fraunhofer IGB setzen Unternehmen aus der Chemie- und Halbleiterindustrie bereits auf aufbereitetes kommunales Abwasser und hohe Recyclingquoten.

Ob sich ZLD wirtschaftlich lohnt, hängt vom jeweiligen Standort ab. Den Kosten für Aufbereitung und Technik stehen mögliche Verluste durch Wassermangel oder Produktionsstillstände gegenüber.

„Zero Liquid Discharge kann über die Zeit nicht nur Geld sparen, sondern man macht sich unabhängig von externen Einflüssen wie dem Klimawandel“, sagt Kriem.

Landwirtschaft und Industrie stellen dabei unterschiedliche Anforderungen. Im Gemüseanbau geht es vor allem um hygienische Sicherheit und eine geeignete Nährstoffversorgung. Industrieabwässer können dagegen sehr unterschiedliche Chemikalien enthalten und entsprechend aufwendige Reinigungsverfahren erfordern.

Kurz zusammengefasst:

• Aufbereitetes kommunales Abwasser wurde im Forschungsprojekt HypoWave+ bereits für den Tomatenanbau eingesetzt; die Früchte kamen anschließend in regionale Supermärkte.
• Landwirtschaft und Industrie können durch Wasserrecycling weniger Grund- und Oberflächenwasser benötigen, müssen das Wasser aber passend zum jeweiligen Einsatz reinigen und überwachen.
• Beim „Zero Liquid Discharge“ wird Prozesswasser fast vollständig im Betrieb gehalten, wodurch Unternehmen ihren Frischwasserbedarf und die Menge des anfallenden Abwassers deutlich reduzieren können.

Übrigens: Abwasser kann nicht nur für den Tomatenanbau aufbereitet werden. Neue Anlagen sollen es direkt an Häusern, Betrieben und in Stadtvierteln wieder nutzbar machen. Mehr dazu in unserem Artikel.

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