Abwasser enthält nicht nur wertvolle Energie, sondern auch wichtige Rohstoffe. Forscher zeigen, wie spezielle Mikroorganismen diese Ressourcen nutzbar machen können. Kläranlagen könnten damit künftig Strom aus Abwasser erzeugen und gleichzeitig wichtige Nährstoffe zurückgewinnen.
In Deutschland fallen jedes Jahr enorme Mengen Abwasser an. Rund 8,3 Milliarden Kubikmeter waren es allein im Jahr 2022. Gereinigt wird diese Menge vorwiegend in den rund 8.700 Kläranlagen, die bislang vor allem dafür sorgen, Schadstoffe aus dem Wasser zu entfernen.
Doch im Abwasser steckt noch mehr. Denn aus Abwasser können nicht nur Düngemittel wie Phosphor gewonnen werden, auch die Erzeugung von Strom ist möglich.
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So könnte mithilfe von Mikroben das Abwasser zu einer wichtigen Energie- und Rohstoffquelle umgewandelt werden. Wissenschaftler von der Universität Greifswald und dem Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung in Leipzig haben den aktuellen Forschungsstand ausgewertet und das globale Potential für diese Vorgehensweise errechnet.
Wie wird aus Abwasser Strom?
Weltweit entstehen jährlich rund 359 Milliarden Kubikmeter Abwasser. Dieses Potenzial wollen die Forscher aus Greifswald und Leipzig nicht ungenutzt lassen.
Denn bisher wird aus Abwasser in Kläranlagen nur sauberes Wasser erzeugt. Mit der Hilfe von mikrobiellen elektrochemischen Technologien (MET) ist es aber möglich, auch Strom und Nährstoffe aus dem Abwasser zu gewinnen.
Bei den MET handelt es sich um spezielle Mikroorganismen, die im Abwasser bereits vorkommen. Diese können die enthaltene chemische Energie in elektrische umwandeln. Gleichzeitig wird das Wasser gereinigt.
Die Wissenschaftler aus Greifswald und Leipzig haben in ihrer gemeinsamen Forschungsreview, die im Fachjournal Frontiers in Science veröffentlicht wurde, den aktuellen Forschungsstand zusammenfasst. Dabei konnten sie in der Zweitnutzung des Abwassers ein enormes Potenzial für die Energie- und Rohstoffgewinnung ausmachen.
Denn in dem weltweiten Aufkommen von Abwasser stecken laut Studienleiter Prof. Dr. Uwe Schröder von der Universität Greifswald mehr als 800.000 Gigawatt chemische Energie. Diese seien vergleichbar mit der Jahresproduktion von 100 Kernkraftwerken. „Abwasser enthält außerdem reichlich Nährstoffe, die wir bislang verkommen lassen“, so der Forscher aus Greifswald.
Erste Tests waren bereits erfolgreich
Damit ergebe sich außerdem ein wichtiger Beitrag für die Bereitstellung von sauberem Wasser weltweit. „Der breite Einsatz dieser Technologien bietet viele Vorteile, besonders für Regionen mit stark belastetem Abwasser, in denen bestehende Technologien zur Aufbereitung zu teuer sind oder nicht alle erreichen“, erklärt Co-Autor Prof. Dr. Falk Harnisch vom Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung in Leipzig.
In der Praxis wurde das Verfahren bereits getestet. So wurde beispielsweise im Jahr 2015 die Toilettenbeleuchtung beim Glastonbury Festival mit Strom aus dem vor Ort erzeugten Abwasser versorgt.
Zusätzlich könnten auch kostbare Nährstoffe wie Stickstoff und Phosphor mit der Hilfe von METs aus dem Abwasser gewonnen werden. Die Forscher sehen hier eine wichtige Möglichkeit für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft.
„Bis etwa 7 Prozent des Phosphatbedarfs und 11 Prozent des globalen Bedarfs an Ammoniumstickstoff ließen sich aus Abwasser gewinnen“, erklärt Schröder. Damit könnten die Rohstoffe nachhaltiger genutzt werden und gleichzeitig die extrem energieintensive Gewinnung der Rohstoffe verringert werden.
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