Nachhaltige Wasserwirtschaft

Memorandum zur TU9 Forschungsinitiative
„Nachhaltige Wasserwirtschaft“
- Effizienzsteigerung durch Netzwerkbildung -

Die Wasserprobleme in der Welt verschärfen sich. Klimawandel und globale Bevölkerungsentwicklung tragen dazu bei. Um den Anteil der Weltbevölkerung ohne Zugang zur Ressource Wasser bis zum Jahr 2015 zu halbieren, müssten ab sofort jeden Tag mindestens 500.000 Menschen zusätzlich über eine geordnete Trinkwasserversorgung und Abwasserentsorgung verfügen. Gemäß dem Ziel der nachhaltigen Umweltentwicklung (7. UN-Millennium-Development-Goal) kann die Wasserforschung einen Beitrag zur Lösung dieser Probleme leisten.

Aus dem drohenden Wassernotstand in vielen Regionen der Welt resultieren weit reichende sozioökonomische und ökologische Folgen, wie Hunger, Epidemien,  Umweltzerstörung und die sich daraus entwickelnden politischen Konflikte.
Die Ursachen liegen u.a. in der ungleichen Verfügbarkeit, der Verschmutzung der Ressourcen, einer ineffizienten Nutzung, einer häufig unzureichenden Trinkwasserver- und Abwasserentsorgung sowie in den Eingriffen des Menschen in den Naturhaushalt und das Klimageschehen.

Um den negativen Auswirkungen zu begegnen, ist eine nachhaltige Wasserwirtschaft erforderlich. Es besteht dringender Forschungsbedarf an der Nahtstelle zwischen den Wissenschaftsbereichen Technik, Natur, Gesellschaft und Ökonomie.
Konkret geht es sowohl um die Erforschung innovativer, zukunftsfähiger Wassertechnologien für den Menschen und für die Natur als auch um die Entwicklung von Strategien und Methoden für ein integratives Einzugsgebietsmanagement.

TU9 German Institutes of Technology ist der Ansicht, dass die Wasserforschung an deutschen Hochschulen noch intensiviert werden muss, um das globale Wasserproblem zu lösen. Das TU9 Netzwerk verfolgt einen integrativen Ansatz, der zur Sicherstellung der Trinkwasserver- und Abwasserentsorgung, aber auch der gesamten Wasserbewirtschaftung bei hohem hygienischem Standard und zum Schutz der natürlichen Ressourcen führt. Bedeutsam ist dabei ebenfalls die Entwicklung von Umsetzungsstrategien, bei denen die klimatischen, wirtschaftlichen, politischen, kulturellen und auch religiösen Gegebenheiten in den jeweiligen Regionen berücksichtigt werden.

Hierzu wird durch TU9 eine universitäre Plattform für Forschung und Lehre auf dem Gebiet der nachhaltigen Wasserwirtschaft gebildet, die als zentraler Ansprechpartner für Politik und weitere Interessenten dient.

TU9 fordert die politisch Verantwortlichen auf, den Etat für die Forschung der nachhaltigen Wasserwirtschaft um mindestens
10 Millionen Euro p.a. zu erhöhen. Damit sollen Forschungsprojekte finanziert werden, deren Ergebnisse auch der Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit der in diesem Bereich vor allem mittelständisch geprägten Wirtschaft Deutschlands dienen werden.


Erläuterungen

1. Nachhaltige Wassernutzung - eine gesellschaftliche Herausforderung
Wasser in ausreichender Menge und Qualität ist eine zentrale Grundlage für jeden Einzelnen sowie für die soziale und wirtschaftliche Entwicklung von Gesellschaften. Trinkwasserversorgung, landwirtschaftliche Bewässerung, Trinkwasserversorgung, industrielle Produktion, Energieerzeugung und die geordnete Behandlung und Verwendung von Abwasser sind die Faktoren für eine friedliche und prosperierende Entwicklung in der Welt. Um künftigen Generationen ausreichende Chancen für eine freie Entfaltung zu gewährleisten, bedarf es also eines besonders umsichtigen Umgangs mit der Ressource Wasser unter Beachtung der mit dem Wasser transportierten Stoffe. Dies beinhaltet auch die Berücksichtung der Reaktion des Systems Niederschlag-Oberflächenwasser-Grundwasser auf veränderte Bedingungen. Der Schutz vor Extremabflüssen erfordert lenkende Eingriffe in dieses bereits anthropogen überformte System. Dazu sind Konzepte erforderlich, die eine ganzheitliche, langfristige Betrachtung zugrunde legen, um sicherzustellen, dass nachfolgende Generationen noch eine Umgebung vorfinden, in der Leben möglich und lebenswert ist. Nachhaltig in diesem Sinne ist eine Wasserwirtschaft, „die den Bedürfnissen der heutigen Generation entspricht, ohne die Möglichkeiten künftiger Generationen zu gefährden, ihre eigenen Bedürfnisse zu befriedigen und ihren Lebensstil zu wählen.“ (Weltkommission für Umwelt und Entwicklung).
Probleme entstehen, wenn aufgrund des Wachstums urbaner Gebiete, einer fortschreitenden Industrialisierung oder aufgrund klimatischer Veränderungen der örtliche Wasserbedarf die Kapazität der verfügbaren Wasserressourcen übersteigt. Oder wenn das erneuerbare Angebot der natürlichen Wasserressourcen durch unachtsamen Umgang mit Abwässern und Chemikalien eingeschränkt wird. Aber auch, wenn bei einer Hochwasserkatastrophe enorme Mengen an Sedimenten, Nähr- und Schadstoffen transportiert und in der Flusslandschaft abgelagert werden.

Diese Problematik stellt sich heute weltweit: nicht nur in den Schwellen- und Entwicklungsländern, sondern auch in weiten Teilen Europas.

In Deutschland kommt ein Problem hinzu: die fortschreitende Alterung der Wasserverteilungsnetze, der Kanalisationsnetze sowie der maschinellen Ausrüstungen von Ver- und Entsorgungsanlagen. Auch stellt sich die Frage, wie unsere zentralen, auf lange Abschreibungszeiten ausgerichteten Systeme sukzessive so umgestaltet werden können, damit sie nachhaltig werden und eine flexible Reaktion auf sich ändernde Randbedingungen (Demografie, Klimaänderungen) ermöglicht wird. Insgesamt hemmt das Anwachsen derartiger Probleme die wirtschaftliche und gesellschaftliche Entwicklung. Eile ist geboten bei der Erarbeitung und Bereitstellung zukunftsfähiger Lösungen, um Instabilitäten entgegenzuwirken.

Darüber hinaus gewinnt das Wasser in Zeiten stetig zunehmenden Energiebedarfs als regenerativer Energieträger mehr und mehr an Bedeutung. Wesentliche Vorteile sind vor allem die lange Lebensdauer von Wasserkraftanlagen und der hohe Wirkungsgrad von bis zu 90 % (im Vergleich zu thermischen Anlagen mit Wirkungsgraden bis zu max. 60 %).

Die Wasserkraftnutzung in Form von Pumpspeicherkraftwerken bietet auf absehbare Zukunft die wesentliche Möglichkeit, große Energiemengen zu speichern. Neben der Deckung des täglichen Spitzenbedarfs werden Pumpspeicherkraftwerke auch zum Ausgleich von Frequenzspannungen im (europäischen) Verbundnetz eingesetzt und stellen so kostbare Regelenergie zur Verfügung. Im Gegensatz dazu werden die Einflüsse auf den Wasserhaushalt und die Wasserqualität durch den Ausbau der erneuerbaren Energie aus nachwachsenden Rohstoffen bisher kaum berücksichtigt.

2. Ziel der Forschung
Die in Deutschland durchzuführenden Forschungsprojekte sollen die Arbeiten der Europäischen Wassertechnologieplattform WSSTP ergänzen, jedoch stärker erkenntnisorientiert sein und auf umfassende Lösungsansätze abzielen.
Ziel der Forschung muss es sein, die Grundlagen für eine moderne, an regionale Besonderheiten angepasste und auf nachhaltige Entwicklung ausgerichtete Wasserwirtschaft zu entwickeln, die in der Lage ist, durch eine Vielfalt angepasster Technologien, Konzepte und Methoden die anstehenden weltweiten Probleme im Wasserbereich zu lösen und künftige nach Möglichkeit im Vorfeld zu erkennen und zu vermeiden. Dazu gehören innovative infrastrukturelle Konzepte, Behandlungstechniken, Planungsmethoden und Kontrollmechanismen. Die angestammten Technologien sind kritisch zu hinterfragen und - wo nötig - sukzessive durch neue Herangehensweisen zu ersetzen. Stichworte in diesem Zusammenhang sind integratives Flussgebietsmanagement, Mehrfachnutzung von Wasser, Entwicklung von Meereswasser-Entsalzungstechnologien, Schließen von Stoff- und Wasserkreisläufen, Landverlust durch Erosion, klimatisch angepasste Abwassertechnologie und ein Verständnis von Abwasser als Ressource sowie die Elimination anthropogener Schadstoffe daraus. Neben den Qualitätsfragen sind insbesondere auch Wasserquantitätsfragen zu behandeln, wie Umgang mit Wasserknappheit, Bewässerungsstrategien, Schutz vor Katastrophen, ökologischer Hochwasserschutz, bauliche Eingriffe und deren Folgen auf unseren Lebensraum. Es sind Konzepte zu erarbeiten, die auf die Folgen der Erderwärmung und des Anstiegs des Meeresspiegels, des globalen Bevölkerungswachstums und des durch Migration ausgelösten Wachstums städtischer Ballungszentren angemessen reagieren. Außerdem sind sichere Technologien zu entwickeln, die eine vorsorgende Elimination von bisher nicht untersuchten Schadstoffen gewährleisten. Dies gilt sowohl für die Wasserversorgung als auch für die Abwasserreinigung zur Vermeidung von unerwünschten Stoffeinträgen in die Gewässer, das Grundwasser und die Nahrungskette.

Wasser ist keine übliche Handelsware, sondern ein ererbtes Gut, das geschützt, verteidigt und entsprechend behandelt werden muss. Deshalb sollten neben den drängenden Problemen in den Bereichen der Wasserversorgung und Abwasserentsorgung in einer Initiative zur Nachhaltigen Wasserwirtschaft noch weitergehende Fragen mit beleuchtet werden. Stichpunkte hierzu sind:

- Förderung eines guten ökologischen Zustands der Gewässer,
- Kopplung ökonomischer und ökologischer Anforderungen,
- Umsetzung dieser Forderungen unter Berücksichtigung der menschlichen Nutzungen der Gewässer sowie der Zielkonflikte unterschiedlicher Nutzerinteressen,
- Notwendigkeit neuer organisatorischer/administrativer Strukturen (Einzugsgebietsmanagement),
- Wasserressourceneinsatz und Energiewirtschaft.

Mit den erarbeiteten Methoden und Techniken will TU9 zur Lösung von Wasserproblemen in Deutschland, Europa, aber auch in Schwellen- und Entwicklungsländern sowie in ariden Gebieten beigetragen. Dazu sind zum einen Grundlagenuntersuchungen für Verfahren, Methoden und Modelle erforderlich. Zum anderen ist auch die praktische Anwendbarkeit der erarbeiteten Methoden und Techniken im kleinen und großen Maßstab zu erproben und transparent zu machen.

Forschungsaktivitäten in diesem Themenfeld sind nicht allein auf die naturwissenschaftliche und technische Ebene begrenzbar. Ebenso wichtig ist die Einbindung der Wirtschafts- und Gesellschaftswissenschaften, der Politik und der Zivilgesellschaft. Dazu bedarf es eines transdisziplinären Ansatzes.

3. Technologieführerschaft für deutsche Unternehmen im internationalen Wettbewerb
Obwohl die eingangs beschriebenen Problemfelder auch für Deutschland an Brisanz zunehmen, ist zu erwarten, dass sie von den Problemen auf europäischer und außereuropäischer Ebene bei weitem übertroffen werden. Aufgrund der existenziellen Bedeutung des Themengebiets für gesellschaftlichen Frieden und wirtschaftliche Prosperität werden nachhaltige Lösungen auch eine hohe Bedeutung für exportorientierte Unternehmen haben, die auf dem Weltmarkt aktiv sind. Bereits jetzt liegen deutsche Unternehmen mit einem Welthandelsanteil von knapp 19% bei Umweltschutzgütern vorne (Bundesumweltministerium). Diese Stellung kann insbesondere durch innovative Technologien im Wasserbereich weiter ausgebaut werden.

TU9 sieht sich als Partner der Wirtschaft und will die nötigen Grundlagen erarbeiten, die es den Unternehmen ermöglichen, die eigenen Entwicklungen rasch und risikoarm in erfolgreiche Produkte umzusetzen sowie Strategien für die Planung einfach anwendbar aufzubereiten.

Damit lässt sich der Technologie- und Wissensstandort Deutschland durch Ausbau exportfähiger Technologien stärken, was zur Schaffung qualifizierter Arbeits- und Ausbildungsplätze in unterschiedlichen Branchen beiträgt.
Dabei soll der Technologietransfer in die Unternehmen durch deren direkte Einbeziehung in die Forschungsvorhaben gesichert, aber auch strukturell über die Wirtschaftsministerien der Länder erreicht werden. Ziel ist es, eine langfristige Technologie- und Wissensführerschaft einzunehmen, die weltweit Absatzmärkte für deutsche Produkte und Lösungen eröffnet. Dabei soll die im internationalen Vergleich oftmals beklagte Fragmentierung der deutschen Wasserwirtschaft als Chance verstanden werden: Es ist das akkumulierte Wissen zu bündeln, um daraus maßgeschneiderte Lösungen für zukünftige Herausforderungen zu generieren.

4. Maßnahmen und Strukturen
TU9 ist eine Denkfabrik. Die Gemeinschaft kann mehr leisten als jede einzelne Universität für sich. Sie bietet ein Instrumentarium für Forschung und Entwicklung. Hierzu wird durch TU9 eine universitäre Plattform für Forschung und Lehre auf dem Gebiet der nachhaltigen Wasserwirtschaft gebildet, die zentraler Ansprechpartner für Politik und weitere Interessenten ist. Diese wird wissenschaftliche Grundlagen mit Innovationspotenzial für eine nachhaltige Wasserwirtschaft weiterentwickeln und ein fachliches Netzwerk aufbauen, das den Wissenstransfer zu den Anwendern fördert. Ein Element wird die Erarbeitung eines wissensbasierten Kriterienkatalogs für die regionalen Erfordernisse der nachhaltigen Wasserwirtschaft sein.

Die TU9 Initiative ist eine notwendige Ergänzung zu anderen deutschen und europäischen Aktivitäten. Auf nationaler Ebene soll die TU9 Forschungsinitiative in bestehende Fördernetzwerke eingebettet werden. Dies gilt insbesondere für die Bereiche, die von der Senatskommission Wasser der DFG sowie vom BMBF bearbeitet werden.

Zur Sicherung des Wissenschafts- und Technologiestandortes Deutschland ist eine qualifizierte Lehre und Ausbildung erforderlich. Zu diesem Zweck soll unter Beteiligung aller TU9 Hochschulen ein postgraduales wissenschaftliches Studium für „Sustainable Water Management“ eingerichtet werden.

5. Wissens- und Technologietransfer in betroffene Regionen
Um eine dauerhafte Minimierung der weltweiten Probleme der Wasserwirtschaft sowie der Ver- und Entsorgung zu erreichen, ist der Transfer entsprechenden Know-hows in die jeweiligen betroffenen Regionen im Sinne von Hilfe zur Selbsthilfe unabdingbar.
Dieser Transfer wird einerseits auf indirektem wirtschaftlichem Wege realisiert; und zwar durch das Angebot von Lösungen der Unternehmen, die sich in ihrer Arbeit auf die Erkenntnisse des Forschungsvorhabens beziehen. Andererseits soll allerdings auch schon im Rahmen der TU9 Initiative selbst mit diesem Transfer begonnen werden: Dazu wird einerseits die Forschung in enger Abstimmung und Zusammenarbeit mit den Regionen durchgeführt. Andererseits soll parallel dazu ein Lehr-, Aus- und Weiterbildungsprogramm angeboten werden, das sich nicht nur an Studenten, sondern auch an Wasserfachleute aus Ingenieurbüros, kommunalen Behörden und staatlichen Aufsichtsämtern im In- und Ausland wendet.

Damit wird erreicht, dass die Ergebnisse der Forschung rasch Eingang in die Praxis finden. Umgekehrt wird damit sichergestellt, dass Forschungsnotwendigkeiten, die in der Praxis als relevant erkannt werden, zügig an die Wissenschaft herangetragen werden.