Intelligentes Wassermanagement und die Kreislaufwirtschaft

Smart Water Management (SWM) und Kreislaufwirtschaft mögen auf den ersten Blick wie Allheilmittel klingen. Der Wettlauf um die Wassersicherheit – die zuverlässige Verfügbarkeit einer akzeptablen Menge und Qualität von Wasser für Gesundheit, Lebensunterhalt und Produktion – hat eine Fülle von Theorien und Lösungen hervorgebracht. Wir sollten nicht vergessen, dass die Wasserkrise sowohl eine Regierungskrise als auch eine systemische Krise ist. Darüber hinaus ist eine Breite von Verbesserungen erforderlich, um die Wassersicherheit sowohl in Bezug auf die Technologie als auch auf das Management zu gewährleisten.

In diesem Beitrag beobachte ich zwei Trendthemen, die Wasser betreffen: Smart Water Management und die Kreislaufwirtschaft. Aber zuerst ist es wichtig, das Wasserressourcenmanagement und seine Auswirkungen auf unsere Umwelt und unsere Wirtschaft zu verstehen.

Wasserressourcen-Management

Ursprünglich wurde das Wasserressourcenmanagement hauptsächlich für den menschlichen Gebrauch entwickelt. Diese Denkweise schuf einen linearen Wassermanagementprozess auf der ganzen Welt.

Die traditionellen Stufen sind Wassereinzugsgebiet, -behandlung, -verbrauch, -behandlung und -entsorgung.

Wassereinzugsgebiet

In jedem dieser wasserwirtschaftlichen Schritte gibt es Herausforderungen. Im Einzugsschritt, wo Wasser von der Naturlandschaft gesammelt wird, ist Wasserstress in einer Reihe von Regionen ein großes Thema. Wasser ist nicht gleichmäßig verteilt. Urbane Zentren, die durch eine hohe Bevölkerungsdichte gekennzeichnet sind, leiden unter Wassermangel. Ein weiterer Faktor, der sich auf den Wasserstress auswirkt, ist die schlechte Qualität der Gewässer.

Wasseraufbereitung

In der zweiten Stufe wird das Wasser in einer Wasseraufbereitungsanlage (WTP) aufbereitet. Die lineare Denkweise konservativer Wasserplanungs- und -managementpläne bedeutete, dass der Fokus auf dem Erreichen von Standards für den Verbrauch von sauberem Wasser lag. In einigen Ländern wird Wasser, das nach Trinkwasserstandards behandelt wird, für andere Zwecke als das Trinken verwendet, z. B. für industrielle Zwecke. Die Verwendung von Trinkwasser für verschiedene Zwecke verursacht wirtschaftliche, energetische und ökologische Verluste.

Wasserverteilung

Während der Wasserverteilungsphase geht eine große Menge Wasser verloren, bevor es in den Wasserhähnen ankommt. In einigen Ländern gehen etwa 40% des Wassers durch Rohrlecks und -brüche verloren. Netzausfälle können zu Unterbrechungen der Wasserversorgung führen. Der Ausfall von Dienstleistungen kann erhebliche wirtschaftliche Auswirkungen haben: Verlust von aufbereitetem Wasser, erhöhte Wartungsbudgets, Überstunden für Servicepersonal, Verkehrs- und Betriebsstörungen sowie Schäden an Privateigentum.

Unternehmen, die für Wasserversorgungsnetze verantwortlich sind, unternehmen einen enormen Aufwand, um die Reparatur ihrer kritischen Anlagen wie Rohre, Ventile, Pumpstationen und Wasserzähler optimal zu planen.

Während der Wasserverteilungsphase geht eine große Menge Wasser verloren, bevor es in den Wasserhähnen ankommt.

Wasserrückgewinnung

Nach der Verteilung und dem Verbrauch gelangt das Wasser in die Phase der Wasserrückgewinnung – auch Abwasserbehandlungsphase genannt – wo es schließlich in Kläranlagen entsorgt wird. Die Abwasserbehandlung ist ein Prozess, bei dem Verunreinigungen aus dem Abwasser entfernt und in ein Abwasser umgewandelt werden, das in den Wasserkreislauf zurückgeführt werden kann. Die Entsorgung von Abwasser erfolgt nicht immer in derselben Wasserscheide, in der das Einzugsgebiet stattgefunden hat. Der Transfer großer Wassermengen aus weit entfernten Quellen hat auch erhebliche ökologische und ökonomische Auswirkungen.

Ist die Wiederverwendung von Wasser die Lösung?

Internationale Konferenz der Vereinten Nationen über Wasser und Umwelt (ICWE), das 1992 abgehalten wurde, stellt eine Verschiebung der oben beschriebenen linearen Denkweise mit Prinzipien dar, die grundlegende Kriterien für das Wasserressourcenmanagement festlegten: “Süßwasser ist eine endliche und verletzliche Ressource, die für die Erhaltung von Leben, Entwicklung und Umwelt unerlässlich ist” und “Wasser hat einen wirtschaftlichen Wert in all seinen konkurrierenden Nutzungen und sollte als wirtschaftliches Gut anerkannt werden”.

Diese beiden Prinzipien haben die nachfolgende Entscheidungsfindung über das Wasserressourcenmanagement geprägt, indem sie den sparsamen Umgang mit Wasser stimuliert und dem Element die Konnotationen einer “Ware” wie Gold oder Öl verliehen haben.

Dies leitete eine Verschiebung der Denkweise von der traditionellen, linearen Sichtweise ein, die ich oben erklärt habe. Dieses Konzept muss jedoch noch allgemein akzeptiert werden.

Tom Freyberg erklärt dies in seinem Beitrag: Warum die Wiederverwendung von Wasser ein Schlüssel zu einer zirkulären Zukunft ist. In der Tat könnten einige der oben aufgeführten Probleme gelöst werden, wenn ein Wasserwiederverwendungssystem eingeführt wird, wie zum Beispiel:

• Die Einführung wiederverwendeter Wassersysteme wirkt sich positiv auf die Wasserverfügbarkeit der Becken aus, da sie den Bedarf an Wasserentnahme direkt reduzieren und das Volumen der zurückgeführten Abwässer verringern. Dadurch kann eine größere Wassermenge für andere Nutzungen im Wassereinzugsgebiet zur Verfügung stehen. Behandelte sanitäre Abwässer sind keine Entsorgung mehr, sondern eine Wasserressource mit einer potenziellen Verwendung für bestimmte Zwecke.
• Ein weiterer positiver Effekt ist der Umweltnutzen, indem Wasser aus der Kläranlage nicht mehr in Flüsse eingeleitet wird, was vor allem den Eintrag von Nährstoffen in die Empfängerkörper reduziert und damit die Wasserverfügbarkeit in Bezug auf die Qualität für andere Zwecke erhöht.

Um die Wasserverfügbarkeit zu verbessern, ist es daher von größter Bedeutung, die Wiederverwendung von Wasser in Betracht zu ziehen. Die Wiederverwendung von Wasser ist jedoch nicht die einzige Option. Die Autoren José Carlos Mierzwa und Ivanildo Hespanhol von der Universität von Sao Paulo kommentieren dies:

“(…) Die Praxis der Wiederverwendung sollte nicht als Hauptziel eines Wasser- und Abwasserbewirtschaftungsmodells angesehen werden (…). Dies wird auch durch die Investitionen gerechtfertigt, die erforderlich sind, um die Eigenschaften der Abwässer an die Anforderungen an die Wasserqualität sowie den zu behandelnden Abfluss anzupassen. Darüber hinaus ist die fragliche Praxis nicht so unmittelbar, wie man sich vorstellen kann, da das wiederverwendete Wasser physikalische, chemische und biologische Eigenschaften aufweisen muss, die für jede Verwendung geeignet sind. Es sollte auch berücksichtigt werden, dass die Konzentration bestimmter Kontaminanten in jedem Wiederverwendungszyklus zunehmen kann. Wenn diese Punkte nicht eingehalten werden und die Wiederverwendungspraxis trotzdem übernommen wird, sind alle Aktivitäten, bei denen das wiederverwendete Wasser angewendet wird, gefährdet.”

Das Konzept einer Kreislaufwirtschaft basiert auf wirtschaftlicher und ökologischer Nachhaltigkeit. Und daher wird die Wiederverwendung von Wasser nicht immer die beste Option sein. Jede Stadt muss analysiert werden, um die Lösung zu finden, die am besten zu ihr passt. Es ist nicht nur der Prozess, der sich von linear zu zirkulär ändern muss, sondern auch die Art und Weise, wie über Lösungen nachgedacht wird. Es ist notwendig, nicht-linear und nicht-reduktionistisch zu denken. Lösungen müssen integriert und danach ausgewählt werden, ob sie ein Höchstmaß an Nachhaltigkeit gewährleisten.

Wasserwiederverwendung erklärt. Quelle: United States Environmental Protection Agency

Intelligentes Wassermanagement

Um den Entscheidungsprozess zu unterstützen, ist es von größter Bedeutung, Daten auszuwerten. Dies ist der Konvergenzpunkt zwischen der Circular Economy und Smart Water Management (SWM). Das Wassermanagement wurde in einem linearen Prozess entwickelt, als Folge des Entscheidungsprozesses, der ohne eine vollständige Sicht auf den gesamten Prozess durchgeführt wurde. Um dieses Problem zu lösen, werden intelligente Wassermanagementsysteme (SWMS) von Wasserversorgungsunternehmen auf der ganzen Welt eingesetzt.

Sind intelligente Wassermanagementsysteme so intelligent?

Es gibt eine breite Palette von SWMS, die zur Lösung der verschiedenen oben genannten Wasserprobleme beitragen. Einige Vorteile der Verwendung von SWMS sind: Big Data Analytics zur Verbesserung des Entscheidungsprozesses, Verbesserung der Datenqualität, Integration und größere Agilität.

SWMS könnten jedoch mehr Probleme als Lösungen mit sich bringen, wenn einige entscheidende Punkte nicht berücksichtigt werden:

1) Benutzerfreundlichkeit

Es lohnt sich nicht, ein Problem zu lösen und gleichzeitig neue Probleme zu schaffen. Einige Systeme können komplex und schwierig zu bedienen sein. Die Notwendigkeit, einen Fachmann einzustellen, der sich der Verwendung des Systems widmet, könnte ein Zeichen dafür sein, dass es nicht gut gestaltet ist. Oder es könnte nur ein weiteres Stück Technologie sein, das in Ihrem Regal sitzt. Daher ist es wichtig, die Benutzerfreundlichkeit eines bestimmten SWMS zu bewerten, bevor es in ein Projekt aufgenommen wird.

2) Technischer Support

Auf die gleiche Weise ist der technische Support von größter Bedeutung, falls Probleme auftreten können. Der Support kann verschiedene Formate haben: Beraterteams, Bots/künstliche Intelligenz, Foren oder Blogs. Überprüfen Sie daher vor der Einführung eines SWMS die vollständige Supportverfügbarkeit.

3) Kontinuierliche Verbesserung

Irgendwann werden Sie sich dabei ertappen, wie Sie bei der Verwendung eines Smart Water Management Systems den folgenden Satz sagen: “Es wäre schön, wenn dieser Schritt anders wäre”. Ein gutes SWMS ist eines, das ständig aktualisiert wird, um den Bedürfnissen seiner Benutzer gerecht zu werden. Beurteilen Sie, ob das System einen kontinuierlichen Verbesserungsplan aufweist.

4) Integration / Open Data

Das System muss in die anderen von Ihnen verwendeten Tools integriert werden. Vorzugsweise verfügt es über automatisierte Integrationen. Schließlich kann es Zeitverschwendung sein, Datenformate konvertieren zu müssen, um mit ihnen arbeiten zu können. Nach den Analysen muss das System es Ihnen ermöglichen, Daten in verschiedenen Formaten einfach zu exportieren, um verschiedene Anwendungsfälle zu erfüllen.

Smart Water Management und Kreislaufwirtschaft sind Schlagworte?

Ja, beide Konzepte sind Schlagworte, aber auch notwendige Veränderungen. Sie fördern Lösungen für verschiedene wasserwirtschaftliche Fragen, die eine Steigerung der Wasserverfügbarkeit, der wirtschaftlichen und ökologischen Effizienz ermöglichen. Es ist jedoch wichtig, mit Trendthemen vorsichtig zu sein und zu vermeiden, dass sie auf eine Weise implementiert werden, die mehr Probleme als Lösungen verursacht. Wenn sie gut umgesetzt werden, tragen sie zu einem besseren Wassermanagement bei und bieten Wassersicherheit für alle.