Erstmals Weltkarte der möglichen Insektizidbelastung erstellt

Leipzig/Landau. Agrochemikalien stellen ein globales Risiko für Fließgewässer auf rund 40 Prozent der Erdoberfläche dar. Da in die Untersuchung auch viele Gewässer in unbeeinflussten Gebieten wie Gebirgen und Wäldern einbezogen wurden, seien diese Chemikalien somit ein Problem für die überwiegende Mehrzahl an Gewässern in landwirtschaftlichen Gebieten. Das geht aus der ersten modellierten Weltkarte zum Austrag von landwirtschaftlich genutzten Insektenvernichtungsmitteln in Gewässern hervor, die Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) und der Universität Koblenz-Landau zusammen mit den Universitäten Mailand, Aarhus und Aachen jetzt im Fachjournal Environmental Pollution veröffentlicht haben. Ein besonderes Risiko besteht demnach für Gewässer im Mittelmeerraum, den USA, Mittelamerika und Südostasien.

Im Gegensatz zu anderen Chemikalien werden Pflanzenschutzmittel gezielt in der Umwelt freigesetzt, um Schädlinge und Unkräuter in der Landwirtschaft unter Kontrolle zu halten. Sie können sich daher negativ auf die Ökosysteme an Land und durch Abfluss mit dem Regenwasser auch in den Oberflächengewässern auswirken. Schätzungen zufolge werden weltweit jedes Jahr etwa 4 Millionen Tonnen an Pflanzenschutzmitteln in der Landwirtschaft ausgebracht. Das entspricht im Schnitt 0,27 Kilogramm pro Hektar der Landfläche der Erde. „Von früheren Untersuchungen wissen wir zum Beispiel, dass diese Pflanzenschutzmittel die Artenvielfalt von wirbellosen Tieren in Fließgewässern um bis zu 42 Prozent reduzieren können und dass durch den Klimawandel mit einem verstärkten Einsatz dieser Stoffe zu rechnen ist“, erklärt Prof. Dr. Matthias Liess vom UFZ, der kürzlich für fünf Jahre in den wissenschaftlichen Beirat „Nationaler Aktionsplan zur nachhaltigen Anwendung von Pflanzenschutzmitteln“ berufen wurde und dort das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) berät. Auch in vielen Entwicklungsländern könne der Einsatz häufiger werden, wenn Landwirte zunehmend von einer traditionellen extensiven auf eine intensive Landwirtschaft umsteigen, so Liess weiter. Bisher war die globale Dimension der möglichen Gewässerbelastung durch den Einsatz von Insektenvernichtungsmitteln unklar.

Das internationale Forschungsteam hat daher ein globales Modell mit einem Raster von rund zehn Kilometern erstellt, in das u.a. Daten der Welternährungsorganisation FAO zur Landwirtschaft und der US-amerikanischen Luft- und Raumfahrtbehörde NASA zur Landnutzung eingeflossen sind. Berücksichtigt wurden außerdem die Jahresdurchschnittstemperatur und der monatliche Maximalniederschlag für rund 77.000 Messstationen weltweit. Danach schätzten die Forscher das sogenannte Runoff Potenzial (RP) ab, also welche Menge an Insektiziden über Regenwasser von den Agrarböden in die Bäche und Flüsse abfließt. „Dabei spielt zum Beispiel die Intensität der Niederschläge, die Bodenbeschaffenheit oder die Geländeneigung genauso eine Rolle wie die Art der angebauten Feldfrüchte“, erläutert Juniorprofessor Dr. Ralf B. Schäfer von der Universität Koblenz-Landau. „Um die komplizierten Schätzungen zu überprüfen, haben wir deshalb Kontrollmessungen zur Insektizidbelastung in Gewässern vier verschiedener Regionen durchgeführt.“

Entstanden sind mehrere Weltkarten: Die Vulnerabilitätskarte berücksichtigt zunächst nur die geografische und klimatische Ausgangslage. Die Risikokarte dagegen zeigt, welche Risiken aus dieser natürlichen Verletzbarkeit durch die Landnutzung des Menschen entstehen. In Mitteleuropa stuften die Wissenschaftler das Risiko für Gewässer größtenteils als mittel bis hoch ein. Dort wie auf der Nordhemisphäre insgesamt zeigt sich ein deutlicher Nord-Süd-Gradient. „Das Risiko des Eintrags von Insektenvernichtungsmittel in Gewässer nimmt in Europa, Nordamerika und Asien nach Süden hin deutlich zu, weil dort mit höheren Durchschnittstemperaturen auch mehr Insektizide eingesetzt werden“, berichtet Dr. Mira Kattwinkel, die inzwischen am Schweizer Wasserforschungsinstitut Eawag forscht. Da in vielen Ländern der Südhemisphäre Wirtschaft und Bevölkerung stark wachsen, rechnen die Wissenschaftler damit, dass dort künftig mehr Insektizide eingesetzt werden, um mehr Lebensmittel zu produzieren. Die Karte könnte sich also in weiteren Teilen der Erde noch deutlich verfärben. Momentan sind vor allem Gewässer im Mittelmeerraum, den USA, Mittelamerika und Südostasien gefährdet.

In Südostasien sind beispielsweise die Philippinen oder auch Vietnam stark betroffen. Dort suchen UFZ-Forscher im Rahmen des Projektes LEGATO zusammen mit dem Internationalen Reisforschungsinstitut IRRI nach Lösungen, um den Einsatz von Pflanzenschutzmitteln zu verringern. Ein Ansatz dafür könnte beispielsweise die Revitalisierung von Ökosystemen sein, damit die natürlichen Gegenspieler von Reisschädlingen eine Massenvermehrung und damit massive Ernteverluste vermeiden.

„Unsere Analyse hat Hotspot-Regionen ermittelt, in denen Insektizide ein großes Risiko für die Artenvielfalt in den Gewässern darstellen. Unseres Wissens ist dies der erste Versuch, die Insektizidbelastung der Gewässer auf globaler Skala abzuschätzen“, fasst Prof. Dr. Matthias Liess die Bedeutung der neuen Studie zusammen. Mit der Weltkarte wollen die Forscher Bevölkerung und Behörden in den gefährdeten Regionen für dieses Problem sensibilisieren und lokale Untersuchungen anregen. Pufferzonen durch Gewässerrandstreifen können die Belastung beispielsweise deutlich reduzieren. Ein effizientes Umweltmanagement sollte künftig Behörden und Landwirte über die Kosten, Auswirkungen und Alternativen informieren. Denn letztlich entscheidet sich vor Ort, wie stark ein Gewässer unter der Nutzung von solchen Chemikalien leidet.

Publikationen:
Alessio Ippolito, Mira Kattwinkel, Jes J. Rasmussen, Ralf B. Schäfer, Riccardo Fornaroli, Matthias Liess (2015):
Modeling global distribution of agricultural insecticides in surface waters. Environmental Pollution, Volume 198, March 2015, Pages 54-60, ISSN 0269-7491,
http://dx.doi.org/10.1016/j.envpol.2014.12.016

J.H. Spangenberg, J.-M. Douguet, J. Settele, K.L. Heong (2015):
Escaping the lock-in of continuous insecticide spraying in rice. Developing an integrated ecological and socio-political DPSIR analysis. Ecological Modelling, Volume 295, 10 January 2015, Pages 188-195, ISSN 0304-3800,
http://dx.doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2014.05.010

Weitere Informationen:
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ)
Prof. Dr. Matthias Liess
Telefon: +49 (0)341-235-1263
Prof. Dr. Matthias Liess

Institut für Umweltwissenschaften der Universität Koblenz-Landau
Jun.-Prof. Dr. Ralf B. Schäfer
Telefon: +49 (0)6341 280-31536
Dr. Ralf B. Schäfer
oder über

Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung
Tilo Arnhold, Susanne Hufe (UFZ-Pressestelle)
Telefon: +49-(0)341-235-1635, -1630
Kerstin Theilmann (Pressestelle der Universität Koblenz-Landau)
Telefon: +49 (0)6341 280-32219
www.uni-koblenz-landau.de/de/presse

Weiterführende Links:
Helfer mit Nebenwirkungen (UFZ-Newsletter, Oktober 2014):
http://www.ufz.de/export/data/global/62749_UFZ_Newsletter_oktober2014_WEB.pdf

Pestizide reduzieren die Artenvielfalt in Gewässern deutlich – Momentane Risikobewertung schützt nicht ausreichend (Pressemitteilung vom 17. Juni 2013)
www.ufz.de/index.php?de=31771

Studie: Biodiversität in Fließgewässern durch Zulassungsverfahren für Pflanzenschutzmittel nicht ausreichend geschützt (Pressemitteilung vom 31. Mai 2012)
www.ufz.de/index.php?de=30499

Insektenvernichtungsmittel künftig ein zunehmendes Problem für Gewässer in Europa (Pressemitteilung vom 6. Dezember 2011)
www.ufz.de/index.php?de=22378

Reiskultur(en) im Visier (Pressemitteilung vom 23. März 2011)
www.ufz.de/index.php?de=21328

Pestizide – Belastung und Wirkung in Gewässern jetzt einfacher nachweisbar (Pressemitteilung vom 4. September 2009)
www.ufz.de/index.php?de=18595

Nahrungskonkurrenten als natürliches Insektizid (Pressemitteilung vom 14. Mai 2009)
www.ufz.de/index.php?de=18100

Erstmals Prognose der ökologischen Risiken von Pflanzenschutzmitteln in Europa (Pressemitteilung vom 7. September 2007)
www.ufz.de/index.php?de=14970

Wissenschaftliche Studie der Universität Hohenheim zeigt: Nährstoffe werden aus Orangensaft besser vom Körper aufgenommen als aus der Frucht.

Der menschliche Körper kann die wertvollen Nährstoffe der Orange möglicherweise wesentlich besser aus Saft als aus frischen Früchten aufnehmen. Zu diesem Ergebnis kamen Wissenschaftler der Universität Hohenheim bei einer kürzlich im Journal of Agricultural and Food Chemistry veröffentlichten Studie. Damit widersprechen sie der Ansicht einiger Kritiker, die Orangensaft aufgrund des Zuckergehaltes für ebenso ungesund einschätzen wie Cola.

Die Orange ist seit langem wegen ihres hohen Gehaltes an gesundheitlich förderlichen Nährstoffen beliebt. Neben einer hohen Konzentration an Vitamin C verfügt sie über eine Vielfalt an Carotinoiden und Flavonoiden, die das Risiko für bestimmte Krebs- oder Herzkreislauferkrankungen senken können.

Gegenüber der Frucht genießt der Orangensaft jedoch aufgrund seines relativ hohen natürlichen Zuckergehaltes neuerdings keinen guten Ruf. Für viele Ernährungsberater ist Zucker in Lebensmitteln ein grundsätzliches Übel. Sie raten daher anstelle von gepresstem Orangensaft eher zum Verzehr von Orangen. In England wurde sogar eine „Strafsteuer“ auf alle Fruchtsäfte vorgeschlagen und Orangensäfte als „Junkfood“ aus einigen Kindergärten verbannt.
Eine Studie der Universität Hohenheim widerlegt nun die Vorbehalte gegenüber Orangensaft. Ihre Ergebnisse zeigen, dass der Körper die Nährstoffe aus dem Saft potentiell besser aufnehmen kann als aus der Frucht selbst, sagt Prof. Dr. Dr. Reinhold Carle, Inhaber des Lehrstuhls für Technologie und Analytik pflanzlicher Lebensmittel und Initiator der Studie.
„Zwar werden die Carotinoid- und Vitamin C-Gehalte bei der Saftherstellung geringfügig vermindert“, sagt Prof. Carle. „Gleichzeitig aber nimmt die Freisetzung dieser Inhaltsstoffe und somit der Anteil, den der Körper aufnehmen und verwerten kann, um ein Vielfaches zu.“

In vitro-Modell simuliert Verdauungsprozess des menschlichen Körpers
Für die Studie stellte der Doktorand Julian Aschoff Saft aus einer der beliebtesten Orangensorten her: der Navel-Orange. „Wir haben sowohl Frischsaft, gewöhnlichen Direktsaft, als auch einen flash-pasteurisierten Saft hergestellt. Letzterer wird in Supermärkten oft gekühlt als „Premiumsaft“ verkauft so Aschoff zum Aufbau der Studie. „Die Freisetzung der Nährstoffe aus diesen drei Säften haben wir dann mit der aus der Frucht verglichen.“
Das Team um Prof. Carle benutzte hierfür ein in vitro-Modell des menschlichen Verdauungstraktes, einem weltweit üblichen Standardverfahren zur Bestimmung der Freisetzung von Nährstoffen aus Lebensmitteln, so Aschoff weiter: „Mit einem in vitro-Modell simulieren Forscher die Prozesse im menschlichen Körper. Wir schufen so im Reagenzglas nacheinander die gleichen Bedingungen wie sie im Mund, Magen und Dünndarm bei der Verdauung von Orangen und Orangensaft herrschen.“
Neben dem Nachahmen des menschlichen Kaueffekts, um die Früchte zu zerkleinern, gaben die Wissenschaftler auch Speichel, Verdauungsenzyme und Gallenflüssigkeit hinzu, modellierten die Bewegungen der Lebensmittel im Magen-Darm-Trakt und führten die Untersuchungen bei Körpertemperatur durch. Das Ganze geschah ausschließlich im Dunkeln, erklärt Aschoff, damit lichtempfindliche Inhaltsstoffe erhalten bleiben.

Nährstoffe aus Saft besser verfügbar als aus der Frucht
Die Freisetzung der Carotinoide, die als Provitamin-A eine wichtige Rolle im menschlichen Körper spielen, stieg von 11% in der Frucht auf über 28% im Frischsaft und bis zu 40% im pasteurisierten Saft. Damit sind Carotinoide aus dem Saft potentiell 4-fach besser bioverfügbar als aus der Frucht.
„Nimmt man die Ergebnisse aus unserer Publikation, ist Orangensaft die bessere Quelle für Carotinoide als die Frucht an sich“, so das Fazit von Aschoff. „Die Inhaltsstoffe im Saft werden bei der Pasteurisierung besser freigesetzt als beim Verzehr der ganzen Frucht und können so vom Körper besser aufgenommen und verstoffwechselt werden. Eine eben abgeschlossene Humanstudie bestätigt die Ergebnisse unserer Modellversuche.“

Von Nektar wird abgeraten
Egal, ob der Verbraucher nun den Frischsaft, den Direktsaft oder den Saft aus Konzentrat bevorzugt – sie alle seien maßvoll konsumiert gesund und zu empfehlen. „Da der Obst- und Gemüseverzehr in Deutschland weit unter den Empfehlungen der Deutschen Gesellschaft für Ernährung liegt, kann der Konsum von Orangensaft zu einer gesunden Ernährung beitragen“, so Prof. Carle. Nur von einem rät der Experte der Universität Hohenheim ab: Orangennektar.
„Der Begriff Nektar hört sich zwar gut an und suggeriert, dass es als „Trank der Götter“ ein besonders hochwertiges Produkt sei“, so Prof. Dr. Carle. „In Wirklichkeit wird Nektar aber zur Hälfte mit Wasser gemischt und dann mit Zucker angereichert, damit er genauso süß ist wie ein Saft.“ Am Ende enthält er zwar genauso viel Zucker wie ein Orangensaft – aber nur die Hälfe der Vitamine.

„Wer sich gesund ernähren will, sollte die Finger besser von Orangen-, Apfel- und Ananasnektar lassen. Nektare haben nur dann eine Berechtigung, wenn 100%-Säfte aufgrund des hohen Säuregehalts der Frucht (z. B. Sauerkirsche und Johannisbeere) oder ihrer Zähflüssigkeit (z. B. Banane und Aprikose) als solche nicht genießbar sind.“
Text: C. Schmid / Klebs

Kontakt für Medien:
Prof. Dr. habil. Dr. h.c. Reinhold Carle, Universität Hohenheim, Inhaber des Lehrstuhls Technologie und Analytik pflanzlicher Lebensmittel, Tel.: 0711/459-22314, E-Mail: carle@uni-hohenheim.de

Dipl.-LM-Ing. Julian Aschoff, Universität Hohenheim, Lehrstuhl Technologie und Analytik pflanzlicher Lebensmittel, Tel.: 0711/459-23041, E-Mail: julian.aschoff@uni-hohenheim.de

Dr. rer. nat. Ralf Schweiggert, Universität Hohenheim, Lehrstuhl Technologie und Analytik pflanzlicher Lebensmittel, Tel.: 0711/459-22995, E-Mail: ralf.schweiggert@uni-hohenheim.de

Das Forschungsprojekt netWORKS 3 läuft gute anderthalb Jahre. Nun liegen einige Zwischenergebnisse vor, die netWORKS 3 vom 20. bis 21. Januar in Hamburg bei der INIS-Statuskonferenz präsentiert hat. netWORKS 3 ist ein Verbundprojekt der Fördermaßnahme „Intelligente und multifunktionelle Infrastruktursysteme für eine zukunftsfähige Wasserversorgung und Abwasserentsorgung“ (INIS), mit der insgesamt 13 Forschungsprojekte gefördert werden. Die Veranstaltung bot diesen Projekten die Möglichkeit, ihren Stand der Dinge vorzustellen und sich untereinander auszutauschen.

Mit einer Präsentation stellte Martina Winker, Projektleiterin, die Zwischenergebnisse vor. „In der Entwicklung von innovativen Wasserinfrastruktursystemen enthalten die vorhandenen Siedlungsstrukturtypen der Stadt unterschiedliche Gelegenheitsfenster, in denen eine Neugestaltung der Infrastruktur möglich ist. Daher sollte die zukünftige Forschung einen starken Teilraumbezug aufweisen“, fasst Winker einen Punkt zusammen. Ergebnisse lieferte auch die durchgeführte Befragung der BewohnerInnen von Gebäuden, in denen Wärmerückgewinnung und Grauwassernutzung für die Toilettenspülung implementiert sind. „Die meisten zeigten sich im Alltag zufrieden. Allerdings haben sich die Interessenslagen und Motivationen als sehr heterogen erwiesen.“

Auf dem „Marktplatz“ waren alle Projekte mit einem Stand vertreten. netWORKS 3 setzte seinen Fokus hier auf das dritte Arbeitspaket. Dieses beschäftigt sich mit den Entscheidungs- und Handlungsspielräumen siedlungswasserwirtschaftlicher Akteure. Durch zugespitzte Thesen wurden die Teilnehmenden der Konferenz zum Mitmachen angeregt. Durch einen Murmelwurf in ein entsprechendes Glas konnten sie ihre Zustimmung oder Ablehnung zur jeweiligen These zum Ausdruck bringen. „Wir wollten diese Veranstaltung nutzen, um unsere bisherigen Ergebnisse nochmals auf spielerische Weise zu überprüfen“, sagt Jan Trapp vom Deutschen Institut für Urbanistik. „Unsere Ergebnisse stammen ja überwiegend aus der Befragung von Praxispartnern. Nun wollten wir sehen, inwiefern die Thesen vom wissenschaftlichen Publikum getragen werden.“

Bei folgender These waren sich beispielsweise die meisten einig: „Die Debatte um intelligente Systemlösungen und die Transformation der Wasserinfrastrukturen ist noch nicht aus ihrer Nische herausgekommen, da sie oft verkürzt auf gegensätzliche Pole wie neue versus alte bzw. dezentrale versus zentrale Systeme geführt wird.“
Für netWORKS 3 war die Veranstaltung ein Erfolg. „Viele Personen sind auf uns zugekommen und haben sich mit uns über unsere Arbeiten und Zwischenergebnisse ausgetauscht“, sagt Trapp.

http://www.networks-group.de/de/news/2015-02-18/networks-3-praesentiert-aktuelle-zwischenergebnisse.html
 

Die Abwasserabgabe könnte einen sinnvollen Beitrag zur Finanzierung des Ausbaus großer Kläranlagen mit einer so genannten vierten Reinigungsstufe leisten. Mit diesen Anlagen lassen sich Mikroverunreinigungen in Gewässern – etwa Arzneimittel – reduzieren, ergab eine neue Studie. Dieses Ergebnis reiht sich gut in ein umfassendes Konzept zur Reduzierung der Gewässerbelastung ein, an dem das (Umweltbundesamt) UBA derzeit arbeitet. Eine mögliche Maßnahme in diesem Konzept ist der weitere Ausbau von Kläranlagen.

Die aktuelle Studie von Wissenschaftlern des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) und des Instituts für Infrastruktur und Ressourcenmanagement der Universität Leipzig für das Umweltbundesamt (UBA) zeigt nun: Die Abwasserabgabe sollte dazu gezielt fortentwickelt werden. Nicht nur ihre Lenkungswirkung müsse gestärkt, sondern gleichzeitig die Einnahmen für die anteilige Finanzierung des Ausbaus von Großkläranlagen (Größenklasse 5) eingesetzt werden. Für den Gesamterfolg dieses „Leipziger Modells“ sei aber auch eine wasserrechtliche Verpflichtung zur Behandlung von Mikroverunreinigungen in der Abwasserverordnung notwendig.

Die Konzentrationen von bestimmten Mikroverunreinigungen wie Arzneimittelwirkstoffen in Flüssen, Seen und anderen Oberflächengewässern sind oftmals unerwünscht hoch. Teilweise überschreiten sie die gesetzlichen Umweltqualitätsnormen. Damit sie sinken, ist ein Bündel an Maßnahmen erforderlich: Anwendungsbeschränkungen und -verbote im Stoff- und Produktrecht, eine umweltgerechte Entsorgung, die Verminderung von Luftemissionen oder eben zusätzliche, nachgeschaltete Technik zu Abwasserbehandlung in großen Kläranlagen. Sowohl national als auch auf EU- Ebene gibt es zahlreiche Aktivitäten und Überlegungen dazu – das UBA arbeitet daran, diese zu bewerten und zu einem Vorschlag für eine Gesamtstrategie zusammenzuführen.

Nach Ansicht des UBA sind weitergehende Abwasserbehandlungsverfahren (eine so genannte vierte Reinigungsstufe) in den kommunalen Kläranlagen der Größenklasse 5 – das sind Anlagen, an die mehr als 100.000 Einwohner angeschlossen sind – darin ein Baustein. Die aktuelle Studie hatte untersucht, welchen Beitrag die bundesdeutsche Abwasserabgabe für eine Aufrüstung ausgewählter öffentlicher Abwasserbehandlungsanlagen der Größenklasse 5 leisten kann. Die Forscher raten zu einer aus der Abwasserabgabe gespeisten Förderung der vierten Reinigungsstufe, da dies das beste Kosten-Nutzen-Verhältnis aufweise. Die Studie schlägt vor, 75 Prozent der jährlichen Investitionskosten einer vierten Reinigungsstufe für einen Zeitraum von 15 Jahren bei Kläranlagen der Größenklasse 5 zu bezuschussen. Mit der neuen Studie liegt nun eine erste fundierte Machbarkeitsstudie für die Finanzierung der vierten Reinigungsstufe in Deutschland auf dem Tisch.

Die kommunalen Großkläranlagen unter Verursachergesichtspunkten zur Reduzierung von Mikroverunreinigungen heranzuziehen, halten die Forscher für angemessen. „Es spricht viel dafür, großtechnische Lösungen am Gewässerzulauf als eine der volkswirtschaftlich günstigsten Optionen in Betracht zu ziehen“, erläutert Erik Gawel, UFZ-Ökonom und Leiter der Studie. Die Beschränkung auf Groß-Kläranlagen sichert dabei die Kosteneffizienz, weil über sie bereits rund 50 Prozent der gesamten Schadstofffracht behandelt werden können. Somit ergreifen „einige“ Kläranlagen-Betreiber hochwirksame Maßnahmen stellvertretend für „viele“ Verursacher – Industrie, Gewerbe, Landwirtschaft oder Verbraucher – die dann über die Abwasserabgabe zur Finanzierung mit herangezogen werden.

„Wir gehen davon aus, dass eine Bezuschussung in Höhe von 75 Prozent der Investitionskosten für die vierte Reinigungsstufe auf allen Kläranlagen der Größenklasse 5 rund 100 bis 130 Millionen Euro jährlich über einen Zeitraum von 15 Jahren erfordert“, erläutert Robert Holländer von der Universität Leipzig. Dies würde bundesweit rund 35 Prozent des gegenwärtigen Aufkommens der Abwasserabgabe (zirka 300 Millionen Euro pro Jahr) binden und legt eine entsprechende Aufstockung nahe.

Damit das Modell funktioniert, müssten auch die ordnungsrechtlichen Anforderungen an die Elimination von Mikroverunreinigungen für die geförderten Groß-Kläranlagen angepasst werden. Das deutsche Wasserrecht hält dafür etwa mit der Abwasserverordnung die nötigen Instrumente bereit“, betont Wolfgang Köck, Chef-Jurist am UFZ.

Die Präsidentin des Umweltbundesamtes Maria Krautzberger stellt klar: „Weitergehende Maßnahmen zum Schutz der Gewässer sind unverzichtbar. Jetzt gilt es, effektive und effiziente Maßnahmen zu ergreifen, um die für die Gewässer hochproblematischen Mikroverunreinigungen z.B. durch Arzneimittel wirksam und dauerhaft zu verringern. Die vierte Reinigungsstufe kommt als eine Möglichkeit in Betracht. Sie würde gleichzeitig die Technikführerschaft Deutschlands in diesem Bereich stärken.“

Die aktuelle Studie:
UBA-Texte 26/2015 „Mikroverunreinigungen und Abwasserabgabe“
http://www.umweltbundesamt.de/publikationen/mikroverunreinigungen-abwasserabgabe
und
http://www.ufz.de/export/data/global/66549_abwag_leipziger-modell.pdf

Weiterführende Literatur:
UBA-Positionspapier „Organische Mikroverunreinigungen in Gewässern – Einführung einer vierten Reinigungsstufe als eine Maßnahme zur Eintragsreduzierung“: http://www.umweltbundesamt.de/publikationen/organische-mikroverunreinigungen-in-…

UBA-Texte 85/2014: „Maßnahmen zur Verminderung des Eintrages von Mikroschadstoffen in die Gewässer“ unter http://www.umweltbundesamt.de/publikationen/massnahmen-zur-verminderung-des-eint…

Kontakt:
Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ)
Prof. Dr. Erik Gawel
Tel.: 0341/235-1940
http://www.ufz.de/index.php?de=17273
und
Prof. Dr. Wolfgang Köck
Tel.: 0341/235-1232
http://www.ufz.de/index.php?de=1777

Universität Leipzig
Institut für Infrastruktur und Ressourcenmanagement
Prof. Dr.-Ing. Robert Holländer
Tel.: 0341/97- 33 871
http://www.wifa.uni-leipzig.de/iirm/professur-umwelttechnik-in-der-wasserwirtsch…

Umweltbundesamt
Martin Ittershagen, Leiter „Presse- und Öffentlichkeitsarbeit, Internet“
Tel.: 0340/2103-2122
http://www.umweltbundesamt.de/presse/pressekontakt

Weitere Informationen:
http://www.ufz.de/index.php?de=33660

Im neuen Hamburger Stadtquartier „Jenfelder Au“ wird Toilettenabwasser zur Energie- und Wärmegewinnung genutzt. In Berlin-Kreuzberg schwimmen Fische in aufbereitetem Spül- und Duschwasser. Und in Dresden spüren Forscherinnen und Forscher Antibiotika im Abwasser auf. Drei von zahlreichen Projekten, die Lösungen für den nachhaltigen Umgang mit Wasser in der Stadt von morgen aufzeigen.

Weltweit wächst der Durst der Städte. Großstädter verbrauchen Unmengen an Frischwasser und produzieren ebensolche Massen an Abwasser. Das wird aufwändig in Kläranlagen aufbereitet und stellt derzeit den größten Stromverbrauch im kommunalen Bereich dar. Bundesforschungsministerin Johanna Wanka betont anlässlich des Weltwassertages am 22. März die Notwendigkeit, die Ressource Wasser besser zu schützen. „Wasser muss dauerhaft ein sauberes und sicheres Lebensmittel für alle bleiben. Dazu trägt die Forschung mit ihren Ergebnissen bei. So verschmutzen wir vor allem in den Städten weniger Wasser und sparen Energie“, sagte Wanka. Energieeffiziente und ressourcenschonende Wasserwirtschaft ist daher ein wichtiges Themenfeld im Wissenschaftsjahr 2015 – Zukunftsstadt.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert im Bereich des Nachhaltigen Wassermanagements (NaWaM) zahlreiche Projekte, die sich mit der sicheren Trinkwasserversorgung bis hin zu ganzheitlichen Entwässerungs- und Energiegewinnungskonzepten befassen. Einige wurden auf der Messe „Wasser Berlin International 2015″ vom 24. bis 27. März vom BMBF präsentiert.

Im Quartier „Jenfelder Au“ in Hamburg wird bald vorgelebt, wie Abwasserbeseitigung und Energieerzeugung miteinander verbunden werden können. Auf dem ehemaligen Kasernengelände entwickelt die Hansestadt ein Wohngebiet mit zirka 770 neuen Wohneinheiten sowie Infrastruktureinrichtungen. Neben modernsten Wärmedämm- und Lüftungsstandards wird auch ein innovatives, ganzheitliches Entwässerungs- und Energiegewinnungskonzept als Demonstrations- und Forschungsvorhaben umgesetzt. Technische Basis dafür ist der Hamburg Water Cycle (HWC). Das Toilettenabwasser (Schwarzwasser) der rund 2000 Einwohner sowie das gering belastete häusliche Abwasser (Grauwasser, zum Beispiel aus der Dusche oder der Waschmaschine) verschwinden nicht mehr gemeinsam in der Kanalisation, sondern werden getrennt. Das Schwarzwasser wird anschließend zur Produktion von Biogas eingesetzt, das die Wohnsiedlung mit Strom und Wärme versorgt. Das ebenfalls vor Ort aufbereitete Grauwasser kann in öffentliche Gewässer fließen. Wissenschaftlich begleitet wird die Erprobung des HWC-Systems durch den vom BMBF geförderten Forschungsverbund KREIS (Kopplung von regenerativer Energiegewinnung mit innovativer Stadtentwässerung).

Ebenfalls vom Bundesforschungsministerium gefördert ist das Projekt „Roof Water-Farm“ in Berlin. Im Rahmen der Maßnahme „Intelligente und multifunktionelle Infrastruktursysteme für eine zukunftsfähige Wasserversorgung und Abwasserentsorgung“ (INIS) erproben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Technischen Universität Berlin gemeinsam mit Kooperationspartnern, wie mitten in der Stadt Gemüse angebaut und Fische gezüchtet werden können. Bewässert werden Salat und Erdbeeren mit dem aufbereiteten Grauwasser eines Wohnhauses, das auch die Fischbecken füllt. Voraussetzung ist auch hier ein getrenntes Abwassersystem.

Forschungsbedarf gibt es weiterhin bei dem Problem von Medikamentenrückständen in unserem Wasser. Ein BMBF-gefördertes Verbundprojekt hat sich am Beispiel der Stadt Dresden mit den Einträgen von Antibiotika und der Bildung von Antibiotikaresistenzen im urbanen Abwasser befasst. Die Ergebnisse sollen in ein Informations- und Frühwarnsystem münden. Und immer noch entsorgen zu viele Menschen nicht geschluckte Medikamente in der Toilette. Im Zuge der Fördermaßnahme „Risikomanagement von neuen Schadstoffen und Krankheitserregern im Wasserkreislauf“ (RiSKWa) ist daher die neue Internetplattform Arzneimittelentsorgung.de entwickelt worden.

Das Wissenschaftsjahr 2015 – Zukunftsstadt zeigt, wie Forschung heute schon dazu beiträgt, Städte nachhaltig lebenswert zu gestalten. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler lösen gemeinsam mit Kommunen, Wirtschaft, Bürgerinnen und Bürgern konkret und vor Ort die großen gesellschaftlichen Herausforderungen: Es geht um sichere Energie, um klimaangepasstes Bauen, es geht um Wohnen, Arbeiten, Freizeit, Kultur, Bildung, Mobilität und vieles mehr. Die Wissenschaftsjahre sind eine Initiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gemeinsam mit Wissenschaft im Dialog (WiD). Sie trägt Forschung in die Öffentlichkeit.

Wissenschaftsjahr 2015 – Zukunftsstadt

In der bekannten Kinder-Sendung 1,2 oder 3 von Elton stand am vergangenen Samstag das Thema „Wasser“ im Vordergrund. Dabei wurde der Weg des Wassers vom Wasserhahn bis zur Kläranlage betrachtet.

Abwassermeister Achim Höcherl (Leiter der Kläranlagen Bonn-Beuel und Bonn-Duisdorf) erklärt in der ZDF-Sendung die Entstehung von Grundwasser sowie die Abwasserreinigung in einer Kläranlage mit 5 Becken.

Bild: Achim Höcherl demonstriert die unterschiedlichen Funktionen der Becken einer Kläranlage. Elton assistiert ihm.

Bildquelle: ZDF/Ralf Wilschewski

Die Funktion der Belebung wird anhand eines kurzen Animationsfilms gezeigt. Dabei wurden die Aktivitäten der Mikroorganismen unter dem Mikroskop sehr plastisch gefilmt.

Bild: Elton mit Achim Höcherl vor dem Modell einer Kläranlage.

Bildquelle: ZDF/Ralf Wilschewski

Mit den Blasröhrchen wird die Belüftung der Belebung in Szene gesetzt.

Schüleraktion zum Weltwassertag

Für ein üppiges Frühstück braucht man mehrere hundert Liter Wasser: Das finden sieben Schülerinnen und Schüler heute bei einem „Wasserfrühstück“ beim azv Südholstein heraus. Die 14- bis 15-Jährigen engagieren sich in der Arbeitsgemeinschaft Umwelt des Ludwig-Meyn-Gymnasiums. Mit dabei ist auch eine junge Frau, die ihren Bundesfreiwilligendienst beim Kreisjugendring Pinneberg absolviert.

Gruppenbild mit Frühstück. Die Gesamtbilanz des Frühstücks betrug übrigens 4.378 Liter: So viel Wasser wurde für die Herstellung der Nahrungsmittel benötigt, die die Schüler gegessen und getrunken haben. (Foto: Kathrin Eckert, azv Südholstein)

Neben „Frühstück satt“ erwarten die Jugendlichen spannende Erkenntnisse über ihren eigenen Wasserverbrauch. Anhand von geheimnisvollen Kodiergeräten und bunt illustrierten Infokarten finden sie Schritt für Schritt heraus, wieviel Wasser wirklich in den Bestandteilen ihres Frühstücks steckt. „Bis auch nur ein gekochtes Ei auf dem Tisch steht, sind bereits 200 Liter Wasser für Hühnerfutter, Transport und Verpackung benötigt worden. Die Schüler erfahren ganz praktisch, dass ein nachhaltiger Umgang mit der Ressource Wasser vor allem mit dem eigenen Konsumverhalten zu tun hat“, so Ute Hagmaier, Referentin für Umwelt und Bildung beim azv Südholstein.

Das geheimnisvolle Kodiergerät verrät’s: In einer Pizza stecken 1.265 Liter Wasser. (Foto: Kathrin Eckert, azv Südholstein)

Für Kochen, Duschen oder Wäsche waschen werden in Deutschland rund 130 Liter Wasser pro Tag und Person genutzt. Bezieht man aber den Wasserbedarf für die Herstellung von Nahrungsmitteln und Alltagsprodukten ein, steigt der tägliche Wasserverbrauch auf etwa 4.000 Liter an. Die Herstellung einer Jeans beispielsweise verschlingt rund 11.000 Liter Wasser. Anders als der unmittelbare Wasserverbrauch im Haushalt hat dieser versteckte, virtuell genannte Wasserverbrauch massive Auswirkungen auf den globalen Wasserhaushalt: So verschärft sich die Wasserknappheit vor Ort, wenn beispielsweise Tomaten oder andere wasserintensive Produkte in wasserarmen Regionen für den Export produziert werden.

Die Schüler gewinnen überraschende Erkenntnisse: Der virtuelle Wasserverbrauch für einen Liter Apfelsaft liegt bei 1.140 Litern! Im Hintergrund zu sehen sind Birgit Hammermann, stellvertretende Geschäftsführerin des Kreisjugendrings Pinneberg e.V. und Ute Hagmaier, Referentin für Umwelt und Bildung beim azv Südholstein. (Foto: Kathrin Eckert, azv Südholstein)

Anlass der Einladung zum „Wasserfrühstück“ ist der Weltwassertag am 22. März. Der von den Vereinten Nationen ins Leben gerufene Aktionstag hat in diesem Jahr das Motto „Wasser und nachhaltige Entwicklung“. Das „Wasserfrühstück“ ist eine gemeinsame Aktion des azv Südholstein und der Arbeitsgemeinschaft „Bildung für nachhaltige Entwicklung“ des Kreises Pinneberg.

In den vergangenen zehn Jahren wurde die Biogasaufbereitung und ‐einspeisung in das Erdgasnetz eine etablierte Technologie und Deutschland weltweit führend in diesem Sektor. Die Energiewende und die im Sommer 2014 vollzogene EEG‐Reform erfordern jedoch auch eine kritische Bestandsaufnahme und ggf. politische Neuausrichtung im Bereich Biogas. Die Ergebnisse des Forschungsprojektes „Perspektiven der Biogaseinspeisung und instrumentelle Weiterentwicklung des Förderrahmens“, wurden nun veröffentlicht und stehen auf der Webseite des DBFZ als Download zur Verfügung.

Das durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) beauftragte Verbundprojekt (Laufzeit: 06/2013 – 04/2015) verfolgte das Ziel, die zukünftige Aufgabe von Biomethan und Biogas im Energiesystem zu identifizieren sowie, darauf aufbauend, eine Neuausrichtung des Förderrahmens zu überdenken. Unter der Leitung von Prof. Dr. Frank Scholwin und Johan Grope (Institut für Biogas, Kreislaufwirtschaft & Energie) sowie Dr. Andrea Schüch (Universität Rostock) wurde das Vorhaben in Zusammenarbeit mit folgenden Projektpartnern durchgeführt: Deutsches Biomasseforschungszentrum (DBFZ), Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (Fraunhofer IWES), Ifeu – Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg, Institut für ZukunftsEnergieSysteme IZES gGmbH, Verband für Agrarforschung und -bildung in Thüringen e.V. (VAFB) und Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie GmbH.

Die nun bereitgestellten Dossiers decken das gesamte inhaltliche Spektrum des Forschungsvorhabens ab und fassen die wesentlichsten im Projekt gewonnenen Erkenntnisse in insgesamt sechs Themenblöcken kompakt zusammen:

– Ist-Stand der Biomethannutzung: Kosten, Klimawirkungen, Verwertungswege
– Potenziale der Biogasgewinnung und -nutzung
– Biogas aus Energiepflanzen: Potenziale & Flächen, Anbauprioritäten & Kosten, Natur & Landschaft
– Beitrag von Biomethan im Energiesystem
– Leitbild und Ausbaukorridor für die Biogas- und Biomethanproduktion
– Alternativen der Biomethanförderung zur Nutzung in der Kraft-Wärme-Kopplung außerhalb des EEG

Alle Projektergebnisse können kostenfrei unter folgendem Link abgerufen werden:
https://www.dbfz.de/web/forschung/projektberichte/details/article/perspektiven-b…

Die Abschlussveranstaltung „Perspektiven der Bereitstellung und Nutzung von Biomethan – Rolle eines flexiblen erneuerbaren Energieträgers für die Energiewende“ findet am 27. April 2015 im Rahmen der Berliner Energietage 2015 im Ludwig‐Erhard‐Haus (Sitz der IHK), Fasanenstraße 85, 10623 Berlin statt. Die Konferenz hat zum Ziel, sowohl die wesentlichen im o.g. Vorhaben erzielten Erkenntnisse zu präsentieren, als auch die aktuelle Marktlage der Bereitstellung und Nutzung von Biomethan zusammenzufassen und in die technisch‐politische Diskussion zu bringen.

Weitere Informationen: http://www.berliner-energietage.de/

Forschung für die Energie der Zukunft – DBFZ
Das Deutsche Biomasseforschungszentrum arbeitet als zentraler und unabhängiger Vordenker im Bereich der energetischen Biomassenutzung an der Frage, wie die begrenzt verfügbaren Biomasseressourcen nachhaltig und mit höchster Effizienz zum bestehenden, vor allem aber auch zu einem zukünftigen Energiesystem beitragen können. Im Rahmen der Forschungstätigkeit identifiziert, entwickelt, begleitet, evaluiert und demonstriert das DBFZ die vielversprechendsten Anwendungsfelder der Bioenergie und besonders positiv herausragende Beispiele gemeinsam mit Partnern aus Forschung, Wirtschaft und Öffentlichkeit.

http://www.twitter.com/dbfz_de