|Abwasser als Ressource

Häusliches Abwasser setzt sich im Alltag üblicherweise aus verschiedenen Wasserströmen zusammen. Hierzu zählen beispielsweise Toiletten-, Dusch-, Bade-, Küchen-, Wasch- oder Waschmaschinenwasser. Jeder Wasserstrom enthält, neben dem Wasser selbst, unterschiedliche Inhaltsstoffe wie Fäkalien, Speisereste, Waschmittel oder Kosmetika. Dadurch ist jeder einzelne Wasserstrom unterschiedlich stark verschmutzt. Genau an dieser Stelle setzt ROOF WATER-FARM an. Statt einer Sammelleitung für den gesamten Abwasserstrom, wird bei ROOF WATER-FARM das Abwasser in eine hoch und eine gering verschmutzte Fraktion getrennt. Die fäkalienfreien, minderverschmutzten Abwässer ergeben in Summe das Grauwasser. Das übrig bleibende Toilettenabwasser ist das Schwarzwasser. Aus dem Grauwasser kann durch eine entsprechende Aufbereitung Betriebswasser (Servicewasser) in Badegewässerqualität hergestellt werden. Dieses Betriebswasser kann z.B. für die Toilettenspülung oder zur Bewässerung von Grünanlagen genutzt werden.

|Warum Stoffstromtrennung?

Abwasser ist eine Ressource für Wasser, Energie und Nährstoffe – eine vielfältige Ressource – die bisher noch zu wenig Beachtung gefunden hat, obgleich das 1996 in Kraft getretene Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz für Abfälle aller Art die Rangfolge Vermeiden vor Verwerten, Verwerten vor Beseitigen vorschreibt. Es hat sich gezeigt, dass eine effiziente stoffliche Verwertung der festen Abfälle nur über eine Vorsortierung am Ort der Abfallentstehung zu erreichen ist. Ähnlich verhält es sich mit dem häuslichen Abwasser.

In der Siedlungswasserwirtschaft dominiert aber immer noch die Abwasserbeseitigung. Um die gesetzlichen Mindestanforderungen zu erfüllen, wird das Abwasser i.d.R. mittels End-of-Pipe Technologie lediglich so weit behandelt, wie es die gesetzlichen Anforderungen zwingend vorschreiben, wobei die Qualität des Kläranlagenablaufs bisher keine gesetzlichen Hygieneanforderungen erfüllen muss.

Für eine Abwasserverwertung ist ein effizientes Abwasserrecycling – analog zur Abfallwirtschaft – angezeigt, wofür die getrennte Erfassung einzelner Abwasserströme im Gebäude eine Grundvoraussetzung ist. In welchem Maßstab (Wohnungs-, Gebäude-, Siedlungs-, oder gar Stadtteileben) die einzelnen Recyclingmaßnahmen (Wasserrecycling, Energierecycling oder Nähstoffrecycling) ihre optimale Ausbaugröße finden, ist ein weiteres Themenfeld. Im Rahmen dieses Projekts steht der mehrgeschossige städtische Wohnungsbau im Vordergrund.

|Welche Recyclingpotenziale stecken im häuslichen Abwasser?

Basierend auf den blau dargestellten Werten der DWA [1] zeigt die Tabelle, dass sich in den Toiletten die höchsten Konzentrationen und Frachten an Nährstoffen N, P und K befinden, die für ein gesundes Pflanzenwachstum unabdingbar sind. Im Schwarzwasser befinden sich 75 – 92% der Nährstoffe.

Die Grauwasserfraktion zeichnet sich seitens der DWA durch seinen vergleichsweise großen Mengenanfall von 108 Litern, den geringen Nährstoffkonzentrationen und einem hohen Wärmepotenzial von 1.754 Wh pro Person und Tag aus. Eigene Untersuchungen deuten auf eher niedrigere Wassermengen und z. T. höhere Konzentrationen.

|Wie kann man die Potenziale des häuslichen Abwassers nutzen?

Als erstes gilt das Verdünnungsverbot. Wichtig ist deshalb die getrennte Erfassung von Grau und Schwarzwasser im Gebäude.

Grundsätzlich gilt: Je konzentrierter die einzelnen Ressourcen anfallen, desto effektiver gestaltet sich das Recycling. Toiletten mit niedrigen Spülwassermengen sind zu bevorzugen, wobei sogenannte Trenntoiletten bisher noch nicht überzeugen konnten. Vakuumtoiletten hingegen gewinnen zunehmend an Bedeutung.

Sehr verbreitet sind wassersparende Duschköpfe und verbrauchsarme Haushaltsgeräte. Zusammen mit dem Trend öfters duschen statt baden, fällt in neuen Mehrfamilienhäusern oftmals weniger Dusch- und Badewasser an, sodass die Mengen nicht einmal zur vollständigen Substitution des Toilettenspülwassers reichen. Obgleich zusätzliche Verwendungsbereiche für die Betriebswassernutzung angezeigt sind, können sie allein durch das Dusch- und Badewasserrecycling nicht im ausreichenden Maße bedient werden.

Neu ist es auch die hochbelasteten Anteile in das Grauwasserrecycling einzubeziehen sowie Schwarzwasser im Wohngebiet zu recyceln und beides nach einer entsprechenden Aufbereitung bereits vor Ort zu nutzen.

|Wie können die Recyclingprodukte eingesetzt werden?

Aufbereitetes Grauwasser – sogenanntes Betriebswasser ist für diverse Verwendungszwecke geeignet, für die Trinkwasserqualität nicht zwingend vorgeschrieben ist (Toilettenspülung, Garten und Grünflächenbewässerung, Wäschewaschen, Hausreinigung sowie zur Gebäudekühlung, Fischzucht etc.).

Die Wärme des Grauwassers kann beispielsweise zur Vorerwärmung des kalten Trinkwassers – bevor dieses im Boiler auf Endtemperatur gebracht wird – oder auch zur Raumerwärmung genutzt werden.

Die im Schwarzwasser enthaltenen Nährstoffe wie Stickstoff, Phosphor und Kalium (N, P, K) können hervorragend in der Landwirtschaft eingesetzt werden.

Um die Recyclingpotenziale optimal zu nutzen, ist eine in jedem Fall standortbezogene qualifizierte Planung erforderlich, die deutlich anspruchsvoller ist, als wenn es lediglich um den Anschluss an eine vorhandene zentrale Infrastruktur geht.

|Warum Water-Farming?

Der Ansatz des ,,Water-Farmings” über Aquaponik und Hydroponik ist im Bereich gebäudeintegrierter Landwirtschaft besonders vielversprechend, da es als Leichtbauvariante und hochproduktive urbane Anbauform ca. 10mal produktiver ist als gängige bodenbasierte Anbauformen.[2] Bedenkt man zudem, dass in der konventionellen Landwirtschaft ca. 70% des weltweiten Süßwassers genutzt werden, bedarf z.B. der wassersensible Hydroponikanbau im Vergleich dazu nur 10% dieser Bewässerungsmenge, zudem kann es global gesehen die Anbaufläche um den Faktor 5 bis 10 reduzieren.[3]

Das Water-Farming ist auch für die gesunde und proteinreiche Ernährung der städtischen Bevölkerung interessant. Laut dem aktuellen WWF-Einkaufsratgeber sind “heute fast 29 Prozent aller Fischbestände weltweit von Überfischung bedroht und 61 Prozent maximal befischt”.[4] Nachhaltig produzierter “Stadtfisch” könnte daher in Zukunft eine wirkliche Alternative zur Überfischung der Meere als auch zu nicht-nachhaltigen Formen der Aquakultur bieten.