Industrielles Wassermanagement 2030 – es läuft und läuft und läuft...

Ohne Wasser läuft in der chemischen Industrie nichts – im wahrsten Sinne des Wortes. Doch Wasser wird nicht nur als Lösungsmittel eingesetzt (und das immer häufiger, seit biotechnologische Verfahren in immer mehr Bereichen Einzug halten). Auch als Kühlmittel oder für die Heizung, in Form von Dampf, als Teil des Produkts oder als Rohmaterial und als Reinigungsmittel wird Wasser gebraucht.

 
Nach Angaben der UNESCO gehen 5 bis 20 % des weltweit entnommenen Frischwassers in industrielle Prozesse. Die industriell genutzte Wassermenge betrug 2007 in Deutschland mit 26,5 Mrd. m3/a das Sechsfache des häuslichen und gewerblichen Bedarfs von 4,5 Mrd. m3/a.

Und was kommt dann? Das kommt sehr darauf an, denn industrielle Abwässer können sich in ihrer Zusammensetzung und ihren Parametern wie Temperatur oder pH-Wert je nach Prozess ganz erheblich unterscheiden – anders als das, was im Haushalt in den Abfluss läuft. Kühlwasser kann oft ohne den Umweg durch die Kläranlage direkt in die Vorfluter entlassen werden, während viele Prozesswässer vor ihrem Weg in die kommunale Klärung diverse Aufbereitungsschritte durchlaufen müssen. Für die Behandlung der unterschiedlichsten Prozess- und Abwasserströme steht eine Vielzahl an physikalischen, chemischen und biologischen Methoden zur Verfügung. Doch die verschiedenen Methoden oder Kombinationen müssen auf das jeweilige Wasser angepasst sein und hängen auch vom gewünschten Effekt ab: Geht es „nur“ um die Reinigung, oder sollen Inhaltsstoffe zurückgewonnen werden? Welcher Inhaltsstoff steht im Fokus, und in welcher Qualität wird er benötigt?

Denn der Fokus hat sich in den letzten Jahren verschoben. Früher ging es vor allem darum, am Ende des Prozesses möglichst sauberes Wasser wieder in die Umwelt abgeben zu können. Heute bemüht man sich zusätzlich darum, das, was aus diesem Wasser herausgeholt wird, sinnvoll weiter zu nutzen – angefangen von Metallen und Phosphat bis hin zu Wärme. - Und wenn möglich, natürlich das Wasser selbst in industriellen Prozessen erneut zu verwenden.


Vor diesem Hintergrund hat die ProcessNet-Fachgruppe Produktionsintegrierte Wasser- und Abwassertechnik eine ehrgeizige Vision für das industrielle Wassermanagement im Jahr 2030 entworfen. Folgen wir ihren Ideen:


Es ist 11 Uhr am Vormittag. Leon Schultz kommt gerade vom Treffen des Wasser-Netzwerks West zurück. Als Verantwortlicher für das Wassermanagement einer großen Anlage, in der in einer Kombination von chemischen und biotechnologischen Verfahren moderne Werkstoffe hergestellt werden, stimmt er sich eng mit den anderen Partnern des Wasser-Netzwerks ab. Zu ihnen gehören die Städtischen Wasserwerke, die kommunale Kläranlage ebenso wie der Betreiber der nahe gelegenen Talsperre, die als Trinkwasserspeicher, Rückhaltebecken und Standort eines Pumpspeicherwerks gleich eine mehrfache Funktion erfüllt. Zum Glück wurde schon vor fünf Jahren ein integriertes Wassermanagement installiert und eine gemeinsame Software eingeführt. So kann Herr Schultz darauf reagieren, wenn wie in der letzten Woche besonders starke Regenfälle niedergehen (das kommt immer häufiger vor, ein Nebeneffekt des Klimawandels); er drosselt dann den Wasserabfluss des Werkes, um die kommunale Kläranlage nicht noch mehr zu belasten.

 
Ohnehin werden große Teile des Wassers innerhalb des Werkes im Kreislauf geführt. Die Zusammensetzung des Prozesswassers, das am Ende bestimmter Produktionsschritte anfällt, ist sehr genau bekannt. Dank moderner Messverfahren wird sie ständig online überwacht. Es ist viel weniger aufwändig, dieses Wasser wieder bis zum nötigen Reinheitsgrad aufzubereiten, als natürliche Ressourcen wie Grund- und Oberflächenwasser zu nutzen.


Herr Schultz wirft einen Blick auf die aktuellen Analysendaten. Jetzt im Herbst wird vor allem Stroh und andere Biomasse als Rohstoff eingesetzt; das zeigt sich auch in der Zusammensetzung des Abwassers. Im Frühjahr kommen zum Teil noch fossile Rohstoffe zum Einsatz, aber auch aufbereitete Rohstoffströme aus dem Kunststoffrecycling. Die Wasseraufbereitung ist ebenso wie die Produktionsanlage modular aufgebaut; je nachdem, welche Verfahren laufen, werden bestimmte Reinigungsstufen zu- oder abgeschaltet. Am Ende der Aufbereitung steht aber nicht nur neues Prozesswasser; die Salze, die dabei anfallen, sind so sauber, dass sie ebenfalls wieder zum Einsatz kommen können.


Um 14 Uhr steht heute noch ein Treffen mit dem Energiemanagement an. Das Wasser- und das Energiemanagement im Werk sind eng miteinander verknüpft. Die Zeiten sind lange her, als im Sommer die Fische starben, wenn in Flüsse mit niedrigem Wasserpegel warmes Kühlwasser entlassen wurde. Mittlerweile wird die Wärme praktisch vollständig zurückgewonnen und zum Trocknen der Biomasse oder an anderen Stellen im Werk eingesetzt.


Zum Mittagessen ist Herr Schultz mit dem chinesischen Kollegen verabredet, der für drei Monate im Werk ist. Sie wollen die unterschiedlichen Ansätze für diese Anlage und das Werk in Nordchina diskutieren, das gerade im Bau ist. Der Environmental Footprint des dortigen Werkes soll am Ende dem der deutschen Anlage entsprechen; das ist nicht nur wegen der gesetzlichen Vorschriften nötig, auch die Verbraucher achten inzwischen sehr genau auf die Qualitätssiegel, die weltweit eingeführt wurden. In der wasserarmen Region gilt allerdings eine andere Philosophie für das Wassermanagement: Das deutsche Werk ist ins regionale Wassermanagement integriert; Wasser fließt in und aus dem Werk, allerdings so emissionsarm wie möglich. Das chinesische Werk strebt dagegen die vollständige Schließung seines Wasserkreislaufs an mit dem Ziel eines „zero liquid discharge“. Da der Wassereinsatz direkt bei der Verfahrensentwicklung mit geplant wird, werden auch die Verfahrensschritte in der Produktion etwas anders aussehen als hier.

 
Leon Schultz hat Spaß an seiner Arbeit, auch wenn er sich ständig weiterbilden muss, um auf dem Laufenden zu bleiben. Nächstes Jahr wird er selbst nach China fliegen und sich die Fortschritte dort ansehen. Und selbst den Tomatensaft auf dem Flug gäbe es nicht ohne ein gutes Wassermanagement…

Natürlich sind wir heute noch nicht so weit, wie es in der Vision beschrieben ist. Bei der Flexibilisierung von Verfahren und der vollständigen Integration des Wassermanagements stehen wir eher am Anfang. In ihrem Papier hat die ProcessNet-Fachgruppe die notwendigen Schritte aufgelistet. Sie reichen von der Weiterentwicklung von Membranverfahren, dem vermehrten Einsatz biologischer Verfahren und der Rückgewinnung von Wertstoffen bis zu der Entwicklung einer ganzheitlichen Sichtweise, die Industrie, Politik, Behörden und Bevölkerung mit einschließt.  Der Weg ist also vorgezeichnet – damit auch 2030 noch alles läuft.