Absetzbecken bei der Klärwerken Ruhleben in Berlin
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- Powerstep - Energiegewinnung aus Abwasser

Die meisten Menschen machen sich über Abwasser kaum Gedanken - auch nicht über seine Wiederaufbereitung. Doch alle Kläranlagen in Deutschland zusammen verbrauchen die Betriebsenergie von zwei Großkraftwerken jährlich. Dabei steckt in der chemischen Energie des Schmutzwassers das Potential von 12 Großkraftwerken. Wie kann man diese Energie nutzen? Diese und andere Fragen wurden im EU-weiten Projekt "Powerstep" erforscht und umgesetzt. Peter Kaiser hat im Berliner Kompetenzzentrum Wasser Genaueres in Erfahrung gebracht.

Martin Jekel: "Der Energieaufwand insgesamt für den Trinkwasserversorgungsbereich liegt etwas bei 25-30 Kilowattstunden pro Einwohner und Jahr. Das ist weniger als ein Drittel Prozent von unserem gesamten Energiebedarf. Das ist ausgereizt. Das war immer so, dass man dort mit effizienten Methoden verteilen muss. Ich brauche ja einen gewissen Wasserdruck. Interessanter scheint mir der Abwasserbereich zu sein. Im Abwasser steckt Energien drin. Einmal über die Wärme, zum anderen über die Schmutzstoffe. Da wird sehr viel gemacht."

Da hat Martin Jekel vom Fachgebiet Wasser-Reinhaltung an der Freien Universität Berlin recht. Im EU-weiten Projekt POWERSTEP ist genau das Abwasser und der Betrieb der Kläranlagen im Fokus einer dreijährigen Forschungsarbeit gewesen. Projektkoordinator Christian Loderer vom Kompetenzzentrum Wasser Berlin: "Jede Kläranlage ist individuell. Man kann das Konzept entweder ganzheitlich umsetzen, in dem man eine neue Kläranlage baut, und das probiert umzusetzen. Die andere Möglichkeit ist, es existieren ja schon bereits Kläranlagen, und hier sollte jeder Betreiber für sich entscheiden, welche Technologie, die in Powerstep getestet worden sind, sind für ihn notwendig, um energieneutral oder sogar energiepositiv zu werden."  

Die Technische Universität Wien, die Eidgenössische Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz in der Schweiz, Veolia Deutschland, die dänische Neas Energy. Ingesamt 15 europäische Institutionen im Projekt Powerstep streben nicht weniger als einen zukünftigen Paradigmenwechsel in der Abwasserreinigung an. Kernfrage war, Christian Loderer: "Ist es möglich, Kläranlagen nicht als Energiefresser zu sehen, sondern als Energieproduzenten." 

Für die Klärung der bundesdeutschen Abwässer wird insgesamt die Energie von zwei Großkraftwerken mit einer Jahresleistung von jeweils 1.000 Megawatt benötigt. Dabei steckt allein durch Kohlenstoff ein beträchtliches Potential im Abwasser, die Experten sprechen von chemischer Abwasserenergie.  Christian Loderer: "Die ist so zu erklären, dass hier der Kohlenstoff, das ist der energiereiche Teil des Abwassers, genutzt werden kann, um letztlich in Form von Biogas zu produzieren. Und hier ist es die Aufgabe, den energiereichen Kohlenstoff frühestmöglich abzuscheiden, und den dann energieeffizient in einer Faulung zu nutzen, und dann Energie zu produzieren."

Die POWERSTEP-Partner haben ermittelt, dass das gesamte Energiepotential des deutschen Abwassers der Leistung von 12 Großkraftwerken entspräche. Vier Schritte braucht es dazu. Erstens die schon angesprochene Kohlenstoffextraktion aus dem Abwasser. Zweitens die Stickstoffentfernung im Hauptabwasser. Drittens die Biogasproduktion aus dem Faulschlamm, beziehungsweise die Umwandlung des Biogases in Strom. Und zuletzt aus dem Abwasserschlamm extrahierten Stickstoff etwa als Dünger in der Landwirtschaft wiedereinzusetzen. All das soll aus Kläranagen keine energiefressenden, wie bisher, sondern energieneutrale oder sogar energiepositive Betriebe machen.

Christian Loderer: "In dem Projekt wurde nicht nur geschaut, ist es technisch möglich, wie schaut es ökonomisch aus, sondern wie schaut es auch ökologisch aus.  Das heißt, wir haben uns auch angeschaut, wenn man solche Powerstep-Konzepte umsetzt, wie wirkt sich das auf den Primärenergieverbrauch aus, und auf die CO2-Äquivalente."

Verschiedene Technologien des Powerstep-Konzeptes sind schon in der Anwendung, beziehungsweise in der direkten technischen Erprobung. Zukünftig wird es also heißen: Spüle kräftig, wir brauchen Strom.

Sendung

Der Roboter I2D2s mit seinem Erfinder Christoph Hocke (Bild: dpa)
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Was ist wissenswert in Naturwissenschaft und Technik? Auf diese und andere Fragestellungen rund um Wissenschaft und Forschung geben Thomas Prinzler und  Kollegen Antworten.