Weltwassertag: Herausforderungen und Lösungen für Wasserknappheit

Anlässlich des Weltwassertages diskutiert Paulina Janiak über die dringende Notwendigkeit einer nachhaltigen Nutzung und Bewirtschaftung von Wasserressourcen und darüber, was getan werden kann, um der Herausforderung der Wasserknappheit zu begegnen. Paulina ist Teil derder Expertengemeinschaftbei der Stiftung Solar Impulse.

Barcelona, Peking, Kapstadt, Istanbul, Rom... die Liste geht weiter. Im letzten Jahrzehnt sahen sich all diese Städte mit einer schweren Wasserkrise konfrontiert, die die Behörden dazu zwang, Maßnahmen zur Wasserrationalisierung einzuführen. Jedes Jahr lebt etwa ein Viertel der Menschen weltweit in Gebieten, die unter erheblichem Wasserstress stehen, d.h. in denen fast alle verfügbaren Wasserressourcen verbraucht werden. Dieses Phänomen geht weit über Regionen hinaus, die durch trockenes Klima gekennzeichnet sind. Auch in gemäßigten Klimazonen, die normalerweise mit regelmäßigen Niederschlägen verbunden sind, wie in den Niederlanden, Belgien und Deutschland, übersteigt die Süßwasserentnahme die verfügbaren Ressourcen. Wasserknappheit stellt ein Risiko für das Wohlbefinden und die Ernährungssicherheit der Menschen dar und wirkt sich negativ auf die Wirtschaftstätigkeit aus. Die kombinierten Auswirkungen des Klimawandels und des prognostizierten Anstiegs der Wassernachfrage (55 % Anstieg bis 2050) können das Problem nur verschärfen, bestehende soziale Ungleichheiten verstärken, das kulturelle Erbe bedrohen und sogar zu potenziellen bewaffneten Konflikten führen. In der Tat hat das Weltwirtschaftsforum in den letzten Jahren regelmäßig berichtet, dass Wasserkrisen zu den fünf größten wahrgenommenen globalen Risiken in Bezug auf die Auswirkungen gehören.

Vor diesem Hintergrund ist es nicht verwunderlich, dass die Herausforderung des Wasserstresses und der Schutz der Wasserressourcen zu einem politischen Querschnittsthema geworden ist. So wird beispielsweise in der Europäischen Union in wichtigen strategischen Dokumenten (z. B. zur Klimaanpassung, vom Erzeuger zum Verbraucher und zur Biodiversität) die zentrale Rolle des Wassers bei der Abschwächung des Klimawandels und den Anpassungsbemühungen betont. In den nächsten zehn Jahren werden eine Reihe von Maßnahmen und Aktionen erforderlich sein, um eine effiziente und nachhaltige Wassernutzung zu gewährleisten: Wasserspartechnologien für Industrie und Landwirtschaft, Anforderungen an die Wassereffizienz in Kennzeichnungssystemen, naturbasierte Lösungen für wasserbezogene Ökosystemdienstleistungen, Zuteilung von Wasserressourcen, Wassergenehmigungssysteme und Technologien zur Überwachung der Wasserqualität, um nur einige zu nennen.

Forschung und Innovation können eine Schlüsselrolle bei der Bewältigung wasserbezogener Herausforderungen und der Erreichung von Zielen der Wassernachhaltigkeit spielen. Werfen wir einen Blick auf einige der entsprechenden Schwerpunktbereiche und Trends, wobei zu berücksichtigen ist, dass sie stark miteinander verknüpft sind und sich oft überschneiden.

IT-basierte Lösungen

Digitales Wasser" beinhaltet die Anwendung neuester Technologien - wie Big-Data-Analytik, künstliche Intelligenz (KI), Blockchain, digitale Bilderkennung, intelligente Sensoren und das Internet der Dinge (IoT) - zur Stärkung integrierter Entscheidungsunterstützungssysteme für das Wasserressourcenmanagement und zur Verknüpfung von Informationen und Betriebsmitteln entlang der gesamten Wasserwertschöpfungskette (von der Quelle über die Aufbereitung und Weiterleitung bis hin zur Nutzung). Digitales Wasser hat das Potenzial, die Effizienz und Leistung von Wasserversorgungs- und Bewässerungssystemen deutlich zu verbessern und das Katastrophen- und Risikomanagement zu stärken. Lösungen in diesem Bereich haben sich in letzter Zeit vervielfacht und umfassen eine breite Palette von Ansätzen.

KI-gestützte Tools für die Vorhersage von Wasserleitungsausfällen, für ein verbessertes Management von Wasserverteilungsnetzen und von Überschwemmungsereignissen in Städten werden immer häufiger eingesetzt ( InteliPipes, BuntBrain und Centaur Solutions im Portfolio von Efficient Solutions). Dieser Ansatz kann auch in Kombination mit Blockchain und verwandten Technologien angewendet werden, um die Rückverfolgbarkeit von Produkten und die Berechnung des Nachhaltigkeits-Fußabdrucks zu verbessern, wie z. B. die TrusTrace-Lösung oder Initiativen zum Handel mit Wasserrechten (z. B. Water Ledger-Pilotprojekt in Australien). KI-gestützte, datenanalytische und softwarebasierte Entscheidungshilfen für die Präzisionslandwirtschaft, wie die Efficient Solutions Gigrow, Hortau' und SinaSens Smart Agri, spielen ebenfalls eine wichtige Rolle.

Zirkuläre Lösungen

Die zirkuläre Wasserwirtschaft zielt darauf ab, die Menge an Ressourcen (Wasser, Energie, Mineralien und Chemikalien), die in Wassersystemen verwendet und gewonnen werden, zu optimieren und gleichzeitig einen sozioökonomischen Wert zu generieren sowie das natürliche Kapital zu erhalten und zu verbessern (z. B. Flussrenaturierung, Vermeidung von Umweltverschmutzung usw.). Dies wird durch eine verbesserte Abstimmung der vom Menschen geschaffenen Wasserkreisläufe mit den natürlichen Systemen erreicht, wobei Maßnahmen wie die Vermeidung des Wasserverbrauchs (durch ein Umdenken bei Produkten und Dienstleistungen), die Reduzierung (erhöhte Effizienz und verbesserte Ressourcenzuweisung/-management), die Wiederverwendung (Kreislaufwirtschaft), das Recycling und die Wiederauffüllung (Rückführung in das Einzugsgebiet) angewendet werden. Beispiele für Lösungen sind:

• Rückgewinnung von Magnesium, Kalzium, Salzen, Wärme und Frischwasser aus industriellen Prozessen, z. B. in der Siliziumdioxidproduktion und der Textilherstellung, um sie intern oder in anderen Branchen wiederzuverwenden
• Implementierung eines mehrstufigen Abwasserreinigungsprozesses in der petrochemischen Industrie zur internen Wiederverwendung von rückgewonnenem Abwasser
• Umwandlung von nährstoffreichem, d.h. phosphor- und stickstoffreichem, Abwasser aus der Lebensmittelverarbeitung und der Stadtreinigung in Gründünger

In der Kategorie Kreislaufwasser finden sich eine Reihe von gekennzeichneten Lösungen, darunter E-METS , eine neuartige thermische Wassertrennungstechnologie für die fortschrittliche Entsalzung, den Lithiumabbau und die Aufbereitung von Industrieabwässern; und Celium® BioFabricated Leather, das aus agroindustriellen Abfällen mit minimalem Wasserverbrauch hergestellt und mit rekombinanten Bakterien und zuckerreichen organischen Abfällen gezüchtet wird.

Umgang mit neuen Schadstoffen

Zu den neu auftretenden Schadstoffen (Contaminants of Emerging Concern, CEC) gehören Substanzen wie Pharmazeutika, neu registrierte Pestizide, industrielle Kunststoffadditive, Körperpflegeprodukte und neue Flammschutzmittel. Diese Wasserschadstoffe treten in der Regel in geringen Konzentrationen auf, aber ihre potenziellen schädlichen Auswirkungen und langfristigen Folgen für die menschliche Gesundheit und die Umwelt sind noch nicht ausreichend bekannt. Darüber hinaus ist ihre Entfernung in konventionellen Wasser- und Abwasseraufbereitungsprozessen nicht sehr effizient, was die Entwicklung fortschrittlicher Technologien zur Verbesserung der CEC-Überwachung, -Prävention und -Behandlung erfordert. Beispiele für solche neuartigen Ansätze sind die Bio-Diagnostik, fortschrittliche Oxidationsprozesse, Photobioreaktoren und Nanotechnologien für die Wasser- und Abwasseraufbereitung sowie intelligente Membrantechnologien zur Schadstoffentfernung aus Wasser und Abwasser. Beispiele für markierte Lösungen sind neuartige mineralische und polymere Adsorbentien zur Reduzierung von organischen und/oder anorganischen Mikroverunreinigungen im Abwasser, wie Capterall, MagnetoSponges und Biosfilter).

Naturbasierte Lösungen

Naturbasierte Lösungen in der Wasserwirtschaft umfassen Ansätze, die von der Natur inspiriert und unterstützt werden und gleichzeitig kosteneffektiv und wartungsarm sind und oft bei der Abschwächung und Anpassung an die negativen Auswirkungen des Klimawandels helfen. Sie können hybride grüne, blaue und graue Infrastruktur für Wasserwiederverwendung und -recycling, Wasserrückhaltung und Grundwasseranreicherung umfassen, aber auch Biomimikry (Nachahmung natürlicher Prozesse, Formen und Systeme) als Designkonzept, um Ressourcenzirkularität in Wertschöpfungsketten einzuführen. Eine Reihe von gekennzeichneten Lösungen greifen auf naturbasierte Ansätze für das Wassermanagement und die Wasseraufbereitung zurück, darunter:

• Lösungen für das Regenwassermanagement, die darauf abzielen, dass in Städten kein Regenwasser mehr abgeleitet wird, um Überschwemmungen zu vermeiden und urbane Hitzeinseln abzuschwächen, während gleichzeitig die Artenvielfalt wiederhergestellt wird(Skywater, Bocage Urbain und OASIS)

• Pflanzenbasierte Kläranlagen, die gleichzeitig CO2 binden, Freiflächen kühlen und Biomasse produzieren(Bamboo for Life)

• Biobasierte Filter zur Entfernung von Schwermetallen und pflanzlichen Schadstoffen aus dem Wasser(Biosorb)

• Pflanzenbasierte Anti-Kalk-Substanz für Kühltürme, Dampfkessel, geschlossene Kreisläufe, Umkehrosmose und Salzwasserentsalzung(ODYLIFE)
  
  

Die Existenz zahlreicher wirkungsvoller und innovativer Lösungen, die die Herausforderung der Wasserknappheit erfolgreich angehen, ist offensichtlich. Die Herausforderung besteht nun darin, eine breite Anerkennung ihrer Vorteile durch Regierungen und Unternehmen zu erreichen. Indem wir diese Lösungen den Entscheidungsträgern in Regierungen und Unternehmen näher bringen, können wir saubere, profitable Optionen für eine nachhaltige Wassernutzung und -verwaltung auf der ganzen Welt schaffen. Lassen Sie uns an diesem Weltwassertag den Wert anerkennen, den die von der Solar Impulse Foundation entwickelten Lösungen bei der Bekämpfung von Klimawandel, Wasserknappheit und anderen Umweltproblemen spielen können, um den Übergang zu einer nachhaltigen Zukunft zu erleichtern.