Jenseits des Spülens: ein Überblick über kreislauforientierte Abwassersysteme

Vom Abwasser zum verborgenen Reichtum

Die meisten von uns betrachten das, was den Abfluss hinuntergeht, als etwas, das so schnell und sicher wie möglich loszuwerden ist. Diese Übersicht argumentiert, dass dieses alltägliche „Abfallprodukt“ tatsächlich eine riesige, bislang ungenutzte Quelle von sauberem Wasser, Energie, Pflanzennährstoffen, nutzbaren Metallen und sogar Klimavorteilen darstellt. Angesichts wachsender Wasserknappheit in Städten, steigender Energiepreise und des Drucks, die Verschmutzung zu reduzieren, könnte die Umgestaltung von Kanälen und Kläranlagen zu Ressourcenfabriken verändern, wie wir Wasser, Nahrungsmittel und Energie in einer sich erwärmenden Welt bereitstellen.

Warum Kanäle in einer durstigen Welt wichtig sind

Die Autorinnen und Autoren beginnen mit einer klaren Einordnung: Bis 2050 wird voraussichtlich mehr als die Hälfte der Menschheit in wasserbelasteten Regionen leben. Gleichzeitig erzeugen wir bereits heute über 360 Kubikkilometer Abwasser pro Jahr, von dem ein großer Teil noch mit wenig oder gar keiner Behandlung eingeleitet wird. Anstatt als gefährliche Last betrachtet zu werden, kann dieser Strom als ein städtischer „Backup“-Vorrat gesehen werden — ein kontinuierlicher Fluss, der nicht nur Wasser, sondern auch organische Substanz, Wärme, Stickstoff, Phosphor, Kalium und winzige Mengen wertvoller Mineralien transportiert. Die Übersicht zeigt, dass die chemische Energie im Abwasser prinzipiell mehrere Male größer ist als die Energie, die zu seiner Reinigung benötigt wird, und dass die enthaltenen Nährstoffe in einigen Regionen einen bedeutenden Teil des Düngemittelbedarfs decken könnten.

Eine neue Methode, das, was in den Rohren steckt, zu zählen

Um dieses Potenzial in die Praxis umzusetzen, führt das Papier ein „Ressourcen‑Stack“-Modell ein — im Wesentlichen ein nach Rang geordnetes Inventar dessen, was aus einem Kubikmeter Abwasser zurückgewonnen werden kann. Ganz unten im Stack steht Wasser, weil es den größten Anteil hat und die dringendste Notwendigkeit darstellt: Moderne Behandlungsketten können 70–90 Prozent des eingehenden Wassers in einer Qualität zurückgeben, die für Bewässerung, Industrie oder sogar Trinkwasser geeignet ist. Darüber liegt Energie, hauptsächlich in Form von Biogas aus anaerober Vergärung und gelöstem Methan, das eingefangen statt freigesetzt werden kann. Die nächste Schicht sind Nährstoffe wie Stickstoff und Phosphor, die zu langsam freisetzenden Düngern kristallisiert werden können, gefolgt von Spurenelementen wie Lithium, Seltenen Erden, Gold und Palladium, die in winzigen Konzentrationen vorkommen, aber hohen strategischen Wert haben können. An der Spitze steht Kohlenstoff — nicht als Schadstoff zum Ablassen, sondern als biogener Kohlenstoff, der in Mineralien, Kraftstoffe oder Produkte gebunden werden kann und potenziell Kohlenstoffgutschriften einbringen könnte.

Kläranlagen als Ressourcenfabriken entwerfen

Zu wissen, was zurückgewonnen werden kann, ist nur die halbe Lösung; die andere Hälfte besteht darin, Rohre und Becken so anzuordnen, dass diese Erträge tatsächlich realisiert werden. Dafür beschreiben die Autorinnen und Autoren einen „Behandlungs‑Zug‑Designraum“, der eine Anlage als Satz von Plug‑and‑Play‑Modulen behandelt — Vorreinigung und Absetzbecken, biologische Reaktoren, Faulbehälter, Nährstoffrückgewinnungseinheiten, fortgeschrittene Filter und Polierschritte. Durch Kombinieren dieser Bausteine können Ingenieurinnen und Ingenieure Anlagen konstruieren, die unterschiedliche Ausgewogenheiten von sauberem Wasser, Energie‑ und Nährstoffrückgewinnung sowie Schadstoffentfernung erreichen. Das Konzept macht deutlich, dass Entscheidungen in einem Teil des Systems auf andere Teile durchschlagen: Beispielsweise verbessert die Umleitung von mehr Kohlenstoff in einen Faulbehälter die Biogasproduktion, kann aber gleichzeitig weniger organische Substanz für Mikroben im Hauptelements der Nitrifikation/Denitrifikation übriglassen, wodurch sich sowohl der Energieverbrauch als auch das Düngemittelpotenzial flussabwärts verändern.

Beispiele aus der Praxis und reale Hürden

Fallstudien aus aller Welt zeigen, wie diese Ideen von Diagrammen in Stahl und Beton umgesetzt werden. Singapurs Tuas Nexus‑Komplex koppelt Abwasserbehandlung mit der Verwertung fester Abfälle, sodass Essensreste und Schlämme gemeinsam vergoren werden und ausreichend Biogas produzieren, um beide Einrichtungen mitzutragen, während fortgeschrittene Membranen und Umkehrosmose Wasser von hoher Reinheit erzeugen, das in die Trinkwasserversorgung der Stadt eingespeist wird. In Österreich arbeitet die Kläranlage Strass energiepositiv und erzeugt regelmäßig mehr Strom, als sie verbraucht. Andere Anlagen in Nordamerika und Europa gewinnen feste Düngerkörner (Struvit), und Industrieparks in Dänemark vernetzen mehrere Fabriken, sodass das Abwasser eines Unternehmens die Prozesse eines anderen antreibt. Dennoch listet die Übersicht auch hartnäckige Hindernisse auf: hohe Vorlaufkosten, komplexer Betrieb, fehlende klare Regeln und Märkte für rückgewonnene Produkte sowie öffentliches Unbehagen gegenüber Trinkwasser, das einst Abwasser war, oder der Verwendung von Biosoliden auf Feldern.

Was das für das tägliche Leben bedeutet

Für Nicht‑Fachleute ist die Hauptbotschaft, dass Toiletten und Abflüsse Teil einer viel größeren Geschichte darüber sind, wie Gesellschaften Ressourcen nutzen und wiederverwenden. Wenn wir Abwasser weiterhin als etwas behandeln, das „nach dem Spülen“ weggeworfen und vergessen werden kann, verzichten wir auf ein mächtiges Instrument zur Bewältigung von Dürre, zur Senkung von Düngemittelkosten, zur Reduzierung von Treibhausgasen und zur Entlastung von Minen und Flüssen. Die Übersicht argumentiert, dass mit kluger Anlagenplanung, unterstützenden Politiken, transparenter Überwachung und echter Einbindung der Gemeinschaft Abwassersysteme sich von leisen Energiefressern am Stadtrand zu multifunktionalen Zentren wandeln können, die sicheres Wasser, erneuerbare Energie, recycelte Nährstoffe und sauberere Umwelt liefern. Kurz gesagt: Ein Umdenken darüber, was nach dem Spülen geschieht, könnte eine zentrale Rolle beim Aufbau widerstandsfähigerer und kreislauforientierter Städte spielen.

Zitation: Ganesapillai, M., Vinayak, A.K., Tiwari, A. et al. Beyond the flush: a review of wastewater circular systems. npj Clean Water 9, 31 (2026). https://doi.org/10.1038/s41545-026-00557-8

Schlüsselwörter: Wiederverwendung von Abwasser, Rückgewinnung von Ressourcen, zirkuläre Wirtschaft, Nährstoffrückführung, Wasser‑Energie‑Nexus