IFAT Industry Insights

Stand der industriellen Abwassertechnik ist hoch, aber . . .

Viele Abwasserbehandlungsverfahren, die in der Industrie zum Einsatz kommen, sind mittlerweile sehr ausgereift: Abwässer können soweit gereinigt werden, dass sie als Prozesswasser wiederverwendet und im Kreislauf geführt werden können. Gleichwohl weisen nur knapp 40 Prozent der europäischen Gewässer hinsichtlich ihrer Chemikalienbelastung einen guten Zustand auf. Die Technik kommt demnach zu selten zum Einsatz. Es gibt also noch viel zu tun.

Straßen Kanal Pumpstation
© iStock / sfe-co2

Zuerst die gute Nachricht: Die meisten Schadstoffe, die von großen Industriestandorten direkt in Gewässer eingeleitet wurden, sind in den vergangenen Jahren leicht zurückgegangen. Kleinere Industriestandorte hingegen haben mehr Schadstoffe in das Kanalnetz kommunaler Kläranlagen abgegeben als in den Vorjahren. So lauten die beiden Kernaussagen einer Analyse, die von der Europäischen Umweltagentur (EEA) im März 2019 veröffentlicht wurde. Der Report geht auf neueste Zahlen aus dem Jahr 2016 zurück, basierend auf Angaben von insgesamt 3600 Industriestandorten in Europa. Dem Bericht zufolge werden die größten Abwasserbelastungen von Kohlekraftwerken, Koksöfen und Chemieanlagen verursacht. Auch für folgende Branchen hält die Umweltagentur verstärkte Maßnahmen für erforderlich, um industrielle Abwässer vor Ort zu reinigen: Zellstoff- und Papier-, Stahl-und Metallindustrie sowie Energieversorgungsanlagen, Nichteisenmetall-Industrie und chemische Industrie.

Cocktail-Effekt in Gewässern

Bereits in einem Bericht von Anfang des Jahres 2019 hat die EEA ferner darauf hingewiesen, dass der sogenannte Cocktail-Effekt bei gesundheitsgefährdenden Chemikalien in Gewässern stärker beachtet werden müsse. Dieser Effekt bedeutet, dass verschiedene Einzelstoffe, die zwar in geringer Konzentration vorliegen, in Wechselwirkung mit anderen ebenfalls geringdosierten Chemikalien dennoch gesundheitsgefährdend sein können. Konsequenz daraus:

Die EEA fordert eine zuverlässigere Datenübermittlung über Chemikalien-Emissionen und ein verbessertes Monitoring diffuser Verschmutzungsquellen. Dies sei wichtig, um sicherzustellen, dass die Belastungen richtig eingeordnet und Maßnahmen angemessen ausgerichtet werden könnten.

Dieser Appell erscheint umso dringlicher als ein weiterer EEA-Report über den Zustand der europäischen Gewässer vom Juli 2018 konstatiert: Nur 38 Prozent der überwachten Seen, Flüsse und sonstigen Oberflächengewässer in Europa seien in einem guten Zustand.

Neues Innovationsprogramm in Deutschland

Weitere Anstrengungen, um industrielle Abwässer noch besser und flächendeckender zu reinigen, sind auch in Deutschland erforderlich. Das Bundesumweltministerium (BMU) hat dazu den neuen Förderschwerpunkt „Innovative Abwassertechnik“ eingerichtet. „Wir wollen neuen umweltfreundlichen Technologien und Verfahren in der Abwasserbehandlung den Weg in den Markt bereiten. Damit schonen wir die Umwelt und tragen zur Modernisierung der Betriebe bei“, erklärte Rita Schwarzelühr-Sutter, Parlamentarische Staatssekretärin im BMU bei der Bekanntgabe des Programms Anfang Oktober 2018. Bis zum 15. April 2019 konnten Betreiber von kommunalen und industriellen Kläranlagen hierzu Förderanträge einreichen. Insgesamt 25 Millionen Euro stehen bereit. Schwarzelühr-Sutter weiter: „Das Potenzial ist groß: Von der Rückgewinnung von Wertstoffen über die Reduzierung von Arzneimittelrückständen und Chemikalien im Abwasser und Klärschlamm bis hin zur Neuausrichtung der Energieversorgung – in all diesen Bereichen wollen wir Innovationen unterstützen."

Beträchtliche Einsparung beim Wasser- und CO2-Verbrauch möglich

Zwei bereits abgeschlossene Projekte aus dem Umweltinnovationsprogramm zeigen beispielhaft die Bandbreite der möglichen Einsatzgebiete auf. Der Kunststoffhersteller Covestro aus Leverkusen hat für das Werk in Uerdingen eine Kreislaufanlage entwickelt und in Betrieb, mit der sich salzhaltige Abwässer so weit reinigen lassen, dass sie für den erneuten Einsatz zur Verfügung stehen und in der Elektrolyse wieder als Rohstoff eingesetzt werden können. Der Einspareffekt beim Ressourcenverbrauch ist beträchtlich: Dank der Wiederverwertung des Abwassers können pro Jahr bis zu 20.000 Tonnen Natriumchlorid und 200.000 Tonnen vollständig entsalztes Wasser eingespart werden. Auch der Nutzen für den Klimaschutz kann sich sehen lassen: Mit der Verringerung des Ressourceneinsatzes geht eine Reduzierung von 1000 Tonnen CO2-Äquivalenten pro Jahr einher.

Beim Glashersteller Hecker Glastechnik aus Dortmund ging es darum, Prozesswasser besser aufzubereiten, das zum Kühlen von Diamantwerkzeugen beim Glasbearbeiten benötigt wird. Durch den Einsatz spezieller Filter konnte der Frischwasserbedarf sowie das Abwasservolumen nahezu vollständig gesenkt werden, exakt um 19.000 Kubikmeter. So ließen sich auch die eingesetzten Flockungsmittel im Vergleich zur bisherigen Anlage um mehr als 90 Prozent im Jahr reduzieren, die Kühlmittel um mehr als 70 Prozent. Zudem arbeiten die Werkzeuge jetzt effizienter, und der Kühlwasserdruck konnte ebenfalls deutlich zurückgefahren werden. Insgesamt spart der Glashersteller jetzt pro Jahr 100 Megawattstunden Energie ein, was rund 50 Tonnen weniger an CO2-Emissionen entspricht.

Schlamm als Energiequelle

Gemeinsam mit der französischen Firma Veolia Water Solutions & Technologies errichtete die bayerische Privatmolkerei Bechtel im Jahr 2016 für rund 13 Millionen Euro eine neue Abwasseranlage. Schon zu Beginn des Reinigungsprozesses reduziert sich der Verschmutzungsgrad des Abwassers um die Hälfte, indem Fette und Eiweiße mechanisch-chemisch abgetrennt werden. Danach landet das Abwasser in vier Reaktor-Becken und durchläuft dort ein sequenzielles biologisches Reinigungsverfahren: Zunächst wälzen Rührwerke das Abwasser gründlich um. Anschließend wird Sauerstoff zugeführt, Bakterien bauen die Abwasserinhaltsstoffe biologisch ab. Schließlich setzt sich Schlamm am Boden ab. Im oberen Teil des Beckens bildet sich Klarwasser, das durch unterirdische Leitungen rund 1,8 Kilometer weit in den Donaunebenfluss Naab geleitet wird. Den anfallenden Klärschlamm – 30 bis 40 Tonnen pro Tag – bringen Mitarbeiter der Veolia-Niederlassung Süd in umliegende Biogasanlagen, wo er zur Energieerzeugung genutzt wird. Ein Stoffkreislauf, der Abwasser auf innovative Weise verarbeitet.

Weniger Abwässer, dafür mehr Fischöl in der Fischverarbeitung

Reinigungsverfahren für die fischverarbeitende Industrie bietet ein anderer IFAT-Aussteller an. Die GEA Westfalia Separator Group hat mit ihrem Dekanter eine robuste und zuverlässige Technologie entwickelt, mit deren Hilfe sich nicht nur die Entsorgungskosten reduzieren, sondern auch wertvolle Bestandteile zurückgewinnen lassen. Nach der Abwasseraufbereitung in geeigneten Schwimmtanks scheiden die Dekanter alle Feststoffe aus dem Wasser ab und sorgen so für eine konstante Feststoffkonzentration im Austrag. Diese Feststoffphase kann für die Herstellung von Fischmehl genutzt werden. Das aufbereitete Wasser gelangt zurück in den Herstellungsprozess oder kann ins Meer eingeleitet werden. Diese Art der Wiederverwendung reduziert sowohl die Abwassermenge als auch die Entsorgungskosten, und durch die erhöhte Ausbeute an Fischöl und Fischmehl erhöht sich auch die Wirtschaftlichkeit des gesamten Prozesses.

Ausgezeichnetes Membranverfahren reinigt Abwasser und gewinnt Salz zurück

Erst vor wenigen Wochen wurde ein neues Membranverfahren mit einem begehrten Preis ausgezeichnet – dem „International Water Association’s (IWA) Resource Recovery Cluster: Best Practice Award 2019“. Das Verfahren wurde im Rahmen des Projekts „HighCon - Konzentrate aus der Abwasserwiederverwendung“ von Vertretern aus Wissenschaft und Industrie gemeinsam entwickelt. Dem mehrstufigen Membranaufbereitungsverfahren gelingt es, anorganische Stoffe wie Salze abzutrennen. Dadurch können sowohl das Wasser als auch die abgetrennten Materialien wiederverwendet werden – mit dem positiven Effekt, dass sich auch hier die Entsorgungskosten reduzieren. Mithilfe der Salzrückgewinnung will das Konsortium einen komplett geschlossenen Kreislauf für industrielle Abwassersysteme entwickeln. So sollen täglich eine Million Liter industrielles Abwasser gereinigt und eine halbe Tonne Salz zurückgewonnen werden. Das Verfahren wird an verschiedenen Demonstrationsstandorten branchenübergreifend getestet und vom Bundesforschungsministerium gefördert. Daran beteiligt sind Unternehmen wie die DEK Deutsche Extrakt Kaffee, MEWA Textil-Service, Clariant Produkte und l'Oréal Produktion Deutschland.

Wasserrückgewinnung in China

Auch im internationalen Kontext wurden erst in jüngster Zeit große Vorhaben angestoßen. So erhielt der französische Umweltkonzern Suez – ebenfalls IFAT-Aussteller – im September 2019 über sein Joint Venture Suez NWS einen Auftrag im Gesamtwert von rund einer Milliarde Euro für die zentrale Abwasserbehandlung eines Chemieparks im chinesischen Dongying. Die Bauarbeiten dort sollen Ende 2020 abgeschlossen sein. Danach will das Gemeinschaftsunternehmen den Betrieb der Anlage für einen Zeitraum von 48 Jahren übernehmen. 40 Prozent des gereinigten Abwassers sollen dabei den im Chemiepark ansässigen Unternehmen zur Wiederverwendung zur Verfügung stehen.

Ebenfalls in China betreibt die Nestlé-Babymilchfabrik in Qingdao eine Großanlage. „Die Kuhmilch besteht zu 87 Prozent aus Wasser. Beim Dehydrieren zu Milchpulver gewinnen wir riesige Mengen davon zurück", sagt Peter Stokes, Key Account Manager bei Veolia Water Technologies, dem Entwickler und Betreiber der Anlage. Das Werk in Qingdao erzeugt monatlich 16.500 Tonnen Wasser aus Milch, was durchschnittlich 500.000 Litern pro Tag entspricht. Nach Lagos de Moreno in Mexiko und Mossel Bay in Südafrika ist es bereits das dritte Nestlé-Werk für Milchpulver und Molkereiprodukte, das sich für das Verfahren von Veolia entschieden hat. „Unter bestimmten Produktions- und Wetterbedingungen produzieren unsere Anlagen sogar mehr Wasser als sie verbrauchen", sagt Peter Stokes. „Genau das geschah im Nestlé-Werk in Mexiko, das seinen Überschuss an recyceltem Wasser 2018 an ein benachbartes Werk verkauft hat.“

Es gibt noch viel zu tun

Die gewählten Beispiele könnten um zahlreiche weitere aus Vietnam, den Philippinen, aus Irland oder anderen Ländern wie Äthiopien ergänzt werden. Sie alle belegen, dass weltweit inzwischen viele Abwasseraufbereitungsverfahren angewandt werden, denen es gelingt, industrielle Abwässer soweit zu reinigen, dass sie für den Produktionsprozess wieder zur Verfügung stehen. Um der globalen Wasserknappheit zu begegnen und die Qualität der Gewässer zu verbessern, wird es allerdings noch weiterer umfangreicher Anstrengungen dieser Art bedürfen. Immerhin gilt die Industrie vielerorts als zweitgrößter Wasserverbraucher überhaupt – hinter der Landwirtschaft, jedoch weit vor den Privatverbrauchern.

Aber warum kommt dann die ausgereifte Technik nicht häufiger zum Einsatz? Die Gründe dafür sind vielfältig. An erster Stelle sind die Kosten zu nennen, denn gute industrielle Abwassertechnik ist nach wie vor teuer. Vielerorts sind auch die Umweltgesetze zu lasch oder werden nicht ausreichend befolgt beziehungsweise überwacht.

Ob das UN-Ziel der nachhaltigen Entwicklung Nr. 6 „Sauberes Wasser und Sanitäreinrichtungen“ bis 2030 hier etwas zum Positiven wird wenden können? Es bleibt zu hoffen!

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