Wasser, Energie und Umwelt

DieWilts, Henning EuropäischeGalinski, Laura Kommission hat sich das ambitionierte Ziel gesetzt, Europa in eine Kreislaufwirtschaft zu verwandeln, in der lineare Wirtschaftsmodelle des „Produzierens-Nutzens-Wegwerfens“ überwunden und Abfälle so weitgehend wie möglich als Ressource genutzt werden sollen ( Europäische Kommission 2015: Closing the Loop: An EU Action Plan for the Circular Economy, Mitteilung der Kommission 2015/0614 final, Brüssel.). Vor diesem Hintergrund stellt sich die grundsätzliche Frage, welche Rolle der Abfallverbrennung in einer solchen Kreislaufwirtschaft (Abb. 2.1) noch zukommen wird bzw. welche Kapazitäten zukünftig benötigt werden.

Die Vermüllung der MeereBreitbarth, Marco und OzeaneUrban, Arnd I. wird seit Längerem in der Wissenschaft und in letzter Zeit auch verstärkt in der Politik und Öffentlichkeit diskutiert. Kunststoffe, welche ca. 70 % der in die Meere und Ozeane eingetragenen Abfälle ausmachen sollen (UBA: Abfälle im Meer – ein gravierendes ökologisches, ökonomisches und ästhetisches Problem, Dessau – Rosslau (2010) 16 S.), haben aufgrund ­ihrer persistenten Eigenschaften und der enthaltenen umweltschädlichen Additive das größte Schadpotenzial unter den marinen Abfällen.

Das Hessische Ministerium für Umwelt, Klimaschutz, Landwirtschaft und Forsten hat im Mai 2015 den Abfallwirtschaftsplan Hessen veröffentlicht, der die Entsorgung von Siedlungsabfällen und indus­triellen Abfällen dokumentiert ( Hessisches Ministerium für Umwelt, Klimaschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz, Abfallwirtschaftsplan Hessen 2015 – Siedlungsabfälle und Industrielle Abfälle, vom 24.04.2015). Nach meiner 25-jährigen Tätigkeit im Fachgebiet Abfallwirtschaft ist dies guter Anlass, um eine Zwischenbilanz zu ziehen und nach Antworten auf die grundlegenden Fragen zu suchen

Eine saubere Stadt und Landschaft sind für die meisten Menschen ein wichtiges Stück Lebensqualität, die beeinträchtigt wird, wenn Personen ihren Abfall achtlos auf Straßen oder öffentliche Grünflächen beseitigen. Das Hessische Umweltministerium hat mit der Umweltkampagne „Sauberhaftes Hessen“ das sogenannte „Littering-Problem“ aufgegriffen und die Bevölkerung mit gezielten Informationen und einer Vielzahl von Aktionen zu einem verantwortungsvollen Verhalten im öffentlichen Raum angehalten. Damit unterstützt die Kampagne die Bemühungen zahlreicher hessischer Kommunen in ihrem engagierten Einsatz gegen die latente Umweltverschmutzung.

FürKraft, Uwe Seeschiffe gilt das Internationale Übereinkommen zur Verhütung der Meeresverschmutzung durch Schiffe (International Convention for the Prevention of MARine POLlution from ships) ( Neufassung BGBl.1996 II S. 399 Anlageband, ergänzt (Anlage VI) BGBL. 2003 II S. 130, zuletzt geändert durch die 25. Verordnung Umweltschutz See (BGBl. 2014 II S. 709)). Es enthält grundsätzliche Verfahrensbestimmungen zur Umsetzung, Ergänzung und Änderung des Übereinkommens. Die technisch relevanten Detailregelungen hinsichtlich des Schutzes der Meeresumwelt gegen Verschmutzung durch die unterschiedlichen Arten von Schiffsabfällen und Ladungsrückständen sind in den sechs Anlagen des Übereinkommens enthalten.

Während der Feierlichkeiten zu Mahatma Gandhis Geburtstag im Jahr 2014 kündigte­ der indische Premierminister Narendra Modi die „Swacch Bharat“ (Clean India) Mission an. Diese hat das Ziel, in allen indischen Städten und Dörfern globale Sauberkeitsstandards mit einer hundertprozentigen Sammlung aller Abfälle und ­derer professionellen Behandlung zu erreichen. Im Rahmen dieser medienwirksamen Kampagne wurden die Arbeiter der informellen Abfallwirtschaft nicht erwähnt, obwohl sie mit ihrer Arbeit einen wesentlichen Beitrag zur Reinhaltung indischer Städte und zum Umweltschutz leisten. Im Folgenden wird für das südindische Hyderabad mit seinen ungefähr 7 Mio. Einwohnern dargestellt, wie das formale Abfallwirtschaftssystem mit dem informellen Abfallwirtschaftssystem interagiert und von diesem profitiert. Dieser Beitrag wird häufig missachtet

Die stoffliche (Vorab-)Nutzung von Holz besitzt gegenüber der rein energetischen Nutzung deutliche Vorteile in der Wertschöpfung ( S. Gärtner, G. Hienz, H. Keller, M. Müller-­Lindenlauf. Gesamtökologische Bewertung der Kaskadennutzung von Holz: Umweltauswirkungen stofflicher und energetischer Holzsysteme im Vergleich. Heidelberg: ifeu – Institut für Energie und Umweltforschung Heidelberg GmbH, 2013.). Sie leistet auch einen höheren Beitrag zum Klimaschutz, denn Holz, das in langlebigen Produkten verarbeitet ist, speichert längerfristig Kohlenstoff ( S. O. Gärtner, G. Hienz, H. Keller, D. Paulsch, Ökobilanz der kaskadierten Nutzung nachwachsender Rohstoffe am Beispiel Holz – eine Einordnung, uwf 2012, 155–164.). Dieser Artikel geht der Frage nach, wie ­aktuelle Nutzungsformen bei Altholz aussehen und zeigt den Rechtsrahmen für die mehrmalige stoffliche Nutzung von Holz auf.

Flugzeuge sind eine Quelle hochwertiger Komponenten und Werkstoffe, sobald sie zur Entsorgung kommen. Vergleichbar mit Kraftfahrzeugen verfügen sie über hochpreisige Antriebs- und Fahrwerkskomponenten, Strukturbauteile aus Aluminium sowie Titanlegierungen und noch weitere, prinzipiell wiederverwendbare Komponenten. Darüber hinaus haben sie eine relativ hohe Masse und fallen nur an wenigen Stellen und vergleichsweise planbar zur Entsorgung an. Insgesamt stellt sich so – zumindest auf den ersten Blick – ein potenzieller „Business case“ zur Flugzeugentsorgung dar.

Die besonderen Eigenschaften von Edel- und Sondermetallen sind ausschlaggebend für die wachsende Funktionalität von High-Tech Produkten, insbesondere auch von elektronischen Geräten. Um immer ausgeklügeltere Funktionen zu erzielen, werden heute in der Elektronik bis zu 60 verschiedene Elemente eingesetzt. In einem komplexen Materialverbund sind neben Kunststoffen, Glas/Keramik, Eisenmetallen und Kupfer auch weitere Basismetalle sowie Edel- und Sondermetalle enthalten.

Im Jahre 2011 ergab eine Befragung der Commerzbank bei 4.000 Unternehmen im Hinblick auf die Rohstoff- und Energieversorgung Deutschlands, dass ganz wesentliche Sorgen bei einem Großteil der Befragten in folgenden Bereichen bestehen.

Mit der Recyclat-Initiative hat das Mainzer Unternehmen Werner & Mertz einen Weg gefunden, PET-Verpackungsabfälle aus dem Gelben Sack sinnvoll zu verwerten. Aus gebrauchten Verpackungsab­fällen werden für Wasch-, Putz- und Rei­nigungsmittel der Marken Frosch (End­verbraucher) und Werner & Mertz Professional (Großkunden) neue Verpackungen erstellt, die zu einem immer höheren Prozentsatz aus Polyethylenterephthalat-Recyclat (rPET) bestehen. Diesen Anteil konsequent substanziell zu steigern und Industrie und Verbraucher zu mehr Nachhaltigkeit zu animieren, ist Ziel der Recyclat-Initiative, an der auch Partner aus Handel, Industrie und Umweltschutz mitwirken.

Die Untersuchung startete mit einer Telefonbefragung, an der sich alle öffentlich-rechtlichen Entsorgungsträger in Rheinland-Pfalz beteiligten. Die Befragung wurde durch Vor-Ort-Analysen bei ausgewählten Teilnehmern ergänzt. Befragt wurden die örE zu den erreichten Sammelmengen, zum Angebot und zur Organisation von Sammelstellen und zum Holsystem sowie zu ihren Erfahrungen mit der Öffentlichkeitsarbeit.

Hydrothermale Karbonisierung ahmt die Entstehung von Braunkohle technisch nach. Ein Gemisch aus etwa 20 % biogenen Feststoffen und 80 % Wasser wird in Gegenwart eines Katalysators in einem druckfesten Behälter auf 180 bis 210°C erhitzt. Nach etwa 12 h befindet sich im Reaktor ein braunkohleähnliches Produkt als Schlamm aus feinen Partikeln, der nach Entwässerung und Trocknung als HTC-Kohle vorliegt. Mit dem Verfahren können aus einer Vielzahl von organischen Rest- und Abfallstoffen wertvollere Produkte erzeugt werden. Besonders für feuchte Biomasse mit Wasseranteilen über 50 % und geringen Anteilen an reinen Wertstoffen wie Pflanzenöl, Stärke oder Zucker bietet sich die hydrothermale Karbonisierung an ( C. Glasner, G. Deerberg, H. Lyko, Hydrothermale Carbonisierung: Ein Überblick, Chemie Ingenieur Technik 2011, 1932–1943.).

Unsere Gesellschaft befindet sich in einem demographischen Übergang, mit der Folge, dass sich u. a. die Bautätigkeit zunehmend in die Ballungsräume und hier in die Städte verlagert. Während in den letzten Jahrzehnten ein starker Zuwachs an Siedlungsflächen zu verzeichnen war, wird auf den politischen Ebenen bis hinunter zu den Kommunen mittlerweile das Ziel verfolgt, den Zuwachs an Siedlungsflächen deutlich zu mindern bzw. auf „0“ zu reduzieren. Schaut man sich die tatsächliche Entwicklung der letzten Jahre an, lässt sich auch ein entsprechender Trend erkennen. Lag der tägliche Zuwachs an Siedlungsflächen im Jahre 2000 noch bei 131 ha/Tag, konnte dies bis zum Jahre 2013 schon auf 71 ha/Tag begrenzt werden.

Der Bausektor in Deutschland ist mit Abstand der Ressourcenintensivste. Jedes Jahr werden mehr als eine halbe Milliarde Tonnen Baurohstoffe eingesetzt. 50 Milliarden Tonnen Material sind bereits in Gebäuden und Bauwerken verbaut ( www.umweltbundesamt.de/daten/abfall - kreislaufwirtschaft/entsorgung-verwertung- ausgewaehlter-abfallarten/bauabfaelle). Der Handlungsbedarf zur notwendigen Schonung der natürlichen Ressourcen einerseits und die Sicherung der Rohstoffversorgung andererseits und damit eine ressourceneffiziente Kreislaufwirtschaft sind in den letzten Jahren immer stärker in den Mittelpunkt gerückt.

Vor dem Hintergrund der zunehmend knapper werdenden Rohstoffe spielt das Thema Ressourceneffizienz sowohl auf ­europäischer als auch auf deutscher Ebene­ eine immer wichtigere Rolle. Die Schonung von Rohstoffressourcen durch Re­cycling von Abfällen und Herstellung ­sekundärer Rohstoffe nimmt dabei eine wesentliche Rolle ein. So wird in dem in Überarbeitung befindlichen deutschen Ressourceneffizienzprogramm (ProgRess) ( Deutsches Ressourceneffizienzprogramm (ProgRess), Beschluss des Bundeskabinetts vom 29.02.2012) ausgeführt, dass das Baugewerbe einen wegen seiner großen Massenströme zen­tralen Sektor bei der Ressourceneffizienz darstellt.

Im Hamburger Hafen lagern sich aufgrund der verlangsamten Fließgeschwindigkeit im Hafenbereich fortlaufend suspendierte Feststoffe ab. Die feinen Partikel gelangen überwiegend über die Elbe in den Hafenbereich, während die gröberen Partikel durch die Tide der Nordsee stromaufwärts eingetragen werden.

HintergrundDornbusch, Heinrich und gleichzeitigBölte, Stefan auch Voraussetzung für das Bioabfallverwertungsprojekt ist das traditionell überdurchschnittlich hohe Sammelaufkommen von Bio- und Grünabfällen im Kreis Coesfeld. Bereits seit den 1980er-Jahren – und damit 35 Jahre bevor in Deutschland 2015 die Sortierpflicht eingeführt wurde – werden sie flächendeckend erfasst. Die braune Biotonne ist fester Bestandteil der Abfallwirtschaft. Jeder Einwohner entsorgt durchschnittlich etwa 170 kg Bioabfall und 38 kg Grünabfall im Jahr.

Zur VerbesserungRieth, Kristina des ZustandsGade, Rudolf europäischerSocher, Martin Gewässer bzw. zur Erhaltung des guten Zustands/des guten Potenzials von Gewässern, fordert die EU-Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) für alle europäischen Flussgebiete die Erstellung von Bewirtschaftungsplänen und Maßnahmenprogrammen. Zur Harmonisierung der Maßnahmenprogramme der Länder beschloss die Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA) im Jahr 2008 die Erarbeitung eines bundesweit einheitlichen Maßnahmenkatalogs für die Aufstellung der Maßnahmenprogramme bzw.

Das Ziel der Richtlinie 92/43/EWG des ­europäischen Parlaments und des Rates vom 21. Mai 1992 zur Erhaltung der natürlichen Lebensräume sowie der wild­lebenden Tiere und Pflanzen (Flora–Fauna-Habitat-Richtlinie; FFH-RL) ist die Bewahrung oder Erreichung günstiger ­Erhaltungszustände der nach ihr zu schützenden Lebensraumtypen und Arten. ­Darunter fallen auch Lebensraumtypen und Arten der Oberflächengewässer. Für die nach ( Richtlinie 2009/147/EG des Europäischen ­Parlaments und des Rates vom 30. November 2009 über die Erhaltung der wildlebenden ­Vogelarten, Abl. L 20/7 vom 26.01.2010.)/147/EG geschützten europäischen Vogelarten gilt dies sinngemäß.

Bei der Bewertung des ökologischen Zustands von Oberflächenwasserkörpern sind auch allgemeine physikalisch-chemische Komponenten heranzuziehen. Für einige Komponenten wurden hierzu Schwellen­werte festgelegt sowie auch Präferenz- bzw. Toleranzspektren der biologischen Qualitäts­komponenten Makrozoobenthos und Diatomeen abgeleitet und Indikationsverfahren entwickelt. Damit wurde die Grundlage für ein Instrumentarium zur Identifikation der spezifischen Einflüsse der Kompo­nenten auf die Habitatqualität der aquatischen Lebensgemeinschaften erarbeitet.

Im Rahmen der UmsetzungRode, Michael der WasserrahmenrichtlinieVölker, Jeanette (WRRL) ist es erforderlich, die Nährstoffbelastung von Grund- und Oberflächengewässern für größere EinzugsgebieteGrau, Thomas zu quantifizierenBorchardt, Dietrich. HierbeiTrepel, Michael ist eine AbschätzungOllesch, Gregor der Belastung hinsichtlich der wichtigsten Eintragspfade aus diffusen und punktuellen Quellen erforderlich. Darüber hinaus sind die Wechselwirkungen zwischen Bodennutzungsstrukturen und der Nährstoffbelastung der Gewässer zu analysieren, um hierauf aufbauend Maßnahmen zur Reduzierung schädlicher Nährstoffbelastungen abzuleiten.

Für einen effizienten Mitteleinsatz im Gewässerschutz für die Zielerreichung gemäß der Wasserrahmenrichtlinie ist es zwingend erforderlich, die Nährstoffbelastung der Oberflächengewässer und des Grundwassers mit hinreichender räumlicher und zeitlicher Auflösung für größere Einzugsgebiete zu quantifizieren. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die derzeit verwendeten Modelle vor allem aufgrund einer vereinfachten Abbildung der hydrologischen Prozesse Defizite aufweisen. Langfristige Vorhersagen und Szenarioanalysen zu Auswirkungen von Bewirtschaftungsmaßnahmen auf die Nährstoffbelastung erscheinen nur eingeschränkt möglich.

Mit dem 22. Dezember 2015 endete die erste Bewirtschaftungs­periode gemäß Wasserrahmenrichtlinie (WRRL), die einen guten ökologischen Zustand der Fließgewässer verlangt. Bislang erreichen trotz vielfältiger Bemühungen lediglich 2 % der niedersächsischen Berichtsgewässer die strengen Umweltziele. 27 % der Wasserkörper sind in Niedersachsen in mäßigem, 68 % aber in unbefriedigendem oder in schlechtem ökologischen Zustand/Potenzial (Stand 2015).

Die EG-WRRL hat zum Ziel, Wasser und Gewässer für die zukünftigen Generationen zu schützen. Die Richtlinie fordert, für die berichtspflichtigen Oberflächengewässer den guten ökologischen Zustand bzw. das gute ökologische Potenzial bis spätestens 2027 herzustellen. Berichtspflicht besteht für alle Fließgewässer mit einer Einzugsgebietsgröße ab 10 km2 sowie alle Standgewässer, die eine Mindestwasserfläche von 50 ha aufweisen. Die Berliner Gewässer erreichen die gewässerbezogenen Entwicklungsziele der WRRL derzeit nicht. Daher sind für diese räumlich und zeitlich differenzierte, abschnittsspezifische Maßnahmenkonzepte zu erarbeiten.

Seit Jahrtausenden sind Flusslandschaften aufgrund ihrer günstigen­ Bedingungen bevorzugte Lebensräume für uns Menschen, die vielfältige Funktionen gleichzeitig erfüllen: Sie bieten eine kontinuierliche Zufuhr an Trinkwasser, ermöglichen ertragreiche landwirtschaftliche Nutzung durch fruchtbare Böden und bieten Optionen für Transport und Energieerzeugung. Als vielfältige Ökosysteme stellen Flusslandschaften zudem geeignete Habitate für eine hohe Zahl an Tier- und Pflanzenarten bereit.

Gewässerausbau und -renaturierung, Havarien und Störfälle, Urbanisierung, intensivere Landwirtschaft, multiple Stoff­einträge, Hochwässer und klimatische Veränderungen erfordern zeitlich und räumlich hochauflösende, kurzfristig verfügbare, hydromorphologische, chemische und physikalische Gewässerdaten für die Beschreibung und Bewertung der Gewässerdynamik, das regionale Wasser­management sowie die Identifikation nachhaltiger Maßnahmen. Die derzeitige Vorgehensweise über Punktmessungen, Kartierungen und Messkampagnen ist nicht in der Lage, den vielfältigen Anforderungen an ein nachhaltiges Wassermanagement zu entsprechen, die dynamischen Prozesse ausreichend abzubilden und die vielfältigen Wechselwirkungen im Naturraum Fluss zu erfassen. Es fehlt insbesondere an einer räumlichen Erfassung morphologischer, hydrologischer, struktureller und gütebezogener Gewässer­daten.

Das Alte Land vor den Toren Hamburgs ist eines der größten zusammenhängenden Obstanbaugebiete Europas (Abb. 29.1). Auf einer Fläche von rund 10.000 ha werden hier jedes Jahr etwa 275.000 t Äpfel produziert. Dies entspricht ungefähr 30 % der Gesamternte in Deutschland. Hinzu kommen Kirschen, Pflaumen, Birnen und Beerenobst.

Die Barthe und größere Nebengewässer nebst ihren hydrologischen Einzugsgebieten sind in den letzten Jahren in den stärkeren Fokus des Gewässer- und Naturschutzes und des Hochwasserschutzes gelangt. Maßgebende Gründe hierfür sind.

In einem ersten Teil wurden Hintergründe der Konzepterarbeitung vorgestellt sowie methodische Grundlagen erläutert ( Mehl, D., Knüppel, M., Blodow, F. & Bunzel, S. (2018): Modellgestützte Optimierung von Bewirtschaftungs-/Renaturierungsmaßnahmen im Einzugsgebiet der Barthe (Mecklenburg-Vorpommern) im Hinblick auf eine Verbesserung des Hochwasserschutzes – Wasser und Abfall H 1–2, 2018.; BIOTA (2017): Konzeptstudie: Modellierung hydrologischer und hydraulischer Szenarien zur Bewertung, Optimierung und Priorisierung von Maßnahmen an der Barthe vom Borgwallsee bis Redebas. – biota – Institut für ökologische Forschung und Planung GmbH im Auftrag des Staatlichen Amtes für Landwirtschaft und Umwelt Vorpommern, 213 S.;). Hieran wird nahtlos mit der Vorstellung der Modell-Szenarien angeschlossen. Für die nachfolgend vorgestellten Auswirkungsprognosen im Ist-Zustand sowie für das Maßnahmenkonzept (Planzustand) wurden die in Tab. 31.1 zusammengestellten Szenarien betrachtet.

Im südlichsten Zipfel Hessens fließt die Weschnitz im Landkreis Bergstraße aus dem Odenwälder Mittelgebirge, von Osten nach Westen rd. 30 km durch das Weschnitztal hinab in die Oberrheinebene, bis sie nach weiteren 35 km bei Biblis in den Rhein mündet. Ab dem Übergang zur Rheinebene bei Weinheim fließt die Weschnitz fast durchweg im eingedeichten Hochprofil und stark kanalisiert bis zur Mündung in den Rhein bei Biblis.

Menschliche Eingriffe in Form von Landnutzungsänderungen, Hochwasserschutzmaßnahmen, Wasserkraftanlagen, Bergbauaktivitäten, Schifffahrt und Trinkwasserversorgung haben in den letzten Jahrhunderten dazu geführt, dass viele heutige Fluss­systeme umfangreiche Veränderungen der Abfluss- und Morphodynamik erfahren haben [1, 2]. Aus der menschlichen Beeinflussung ergeben sich nicht nur negative Folgen für die Hochwassersicherheit, die Ökologie und die Schiffbarkeit von Gewässern, sondern auch für die Verbreitung von aquatischen Schadstoffen. Viele Schadstoffe lagern sich an Sedimenten an und werden so mit der Strömung transportiert und entweder auf der Gewässersohle oder bei Hochwasserereignissen auf den Vorländern abgelagert und bei späteren Ereignissen wieder remobilisiert [3, 4].

Stickstoff ist einer der wichtigsten Nährstoffe auf der Erde. Durch die Herstellung von Ammoniak aus Luftstickstoff konnte die landwirtschaftliche Produktion im 20. Jahrhundert drastisch gesteigert werden. Einerseits erhöht dies die Versorgungssicherheit der stetig wachsenden Weltbevölkerung, andererseits gehen mit der Anreicherung der Stickstoffflüsse ernsthafte Umweltprobleme einher, welche den Gewässerschutz schon lange beschäftigen.

Sowohl das am 5. Mai 2017 in Kraft getretene Düngegesetz (DüG) als auch die am 2. Juni 2017 in Kraft getretene Düngeverordnung (DüV) ( Verordnung über die Anwendung von Düngemitteln, Bodenhilfsstoffen, Kultursubstraten und Pflanzenhilfsmitteln nach den Grundsätzen der guten fachlichen Praxis beim Düngen (Düngeverordnung) vom 26.05.2017 (BGBl I S. 1305)) und die Verordnung über Anlagen zum Umgang mit wassergefährdenden Stoffen (AwSV) ( Vgl. zur AwSV, die am 1. August 2017 in Kraft getreten ist, den Beitrag von BÖHME, „Die neue Verordnung über Anlagen zum Umgang mit wassergefährdenden Stoffen”, WASSER UND ABFALL, Ausgabe 10/2017, Seite 26) dienen unter anderem auch der Umsetzung der EU-Nitratrichtlinie ( Richtlinie 91/676/EWG des Rates vom 12. Dezember 1991 zum Schutz der Gewässer vor Verunreinigung durch Nitrat aus landwirtschaftlichen Quellen (ABl. L 375 vom 31.12.1991, S. 1)). Die Bestimmungen haben damit Auswirkungen sowohl auf das Fachrecht als auch auf Cross-Compliance-Überprüfungen. Darüber hinaus ist die Neuordnung des Düngerechts auch die Antwort der Bundesregierung auf die von der europäischen Kommission in Bezug auf eine mangelhafte Umsetzung der Nitratrichtlinie eingereichte Klage gegen Deutschland, die derzeit beim Europäischen Gerichtshof (EuGH) ansteht.

Die Rückführung von Nährstoffen in geschlossenen Kreisläufen hat in der Landwirtschaft eine lange Tradition. Es waren vor allem die Ausscheidungen der Tiere, die bewusst und gezielt zur Düngung eingesetzt worden sind. Später kamen auch die sogenannten „Rückläufe“ aus den Städten hinzu.

Phosphor (P) ist in den letzten Jahren insbesondere als Rohstoff unter dem Verfügbarkeitsaspekt immer wieder in den Fokus gerückt. So wurde Phosphatgestein 2014 von der Europäischen Kommission als kritischer Rohstoff eingestuft. Auch wenn die bekannten Reserven noch einige hundert Jahre reichen können, sind geopolitische Verteilungsprobleme absehbar.

Nährstoffeinträge belasten nach wie vor die Grund- und Oberflächengewässer sowie die Meere in hohem Maße. Ohne eine Verringerung der Stickstoff- und Phosphoreinträge wird es nicht möglich sein, die Ziele der Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) im Elbe-Einzugsgebiet zu erreichen. Die EU-Kommission hat bei der Evaluierung der deutschen Bewirtschaftungspläne und Maßnahmenprogramme kritisch festgestellt, dass ohne eine ausgeglichene Balance zwischen freiwilligen und verpflichtenden Maßnahmen keine Verbesserung der Gewässerzustände zu erwarten sei.

Trotz zahlreicher Anstrengungen in der jüngsten Vergangenheit weisen viele Wasserkörper in Deutschland nach wie vor keinen guten ökologischen und chemischen Zustand auf. Ein Grund für das Verfehlen der ökologischen Ziele sind unter Anderem hohe Nährstoffeinträge in die Gewässer, welche maßgeblich zu deren Eutrophierung beitragen. Der negative Einfluss hoher Nährstoffeinträge ist jedoch nicht nur auf die Gewässer im Inland beschränkt.

Eutrophierung ist eine ernstzunehmende Bedrohung für Oberflächen- und Küstengewässer, die zu stärkerem Algenwachstum und anschließend zu einem steigenden Sauerstoffverbrauch führt. Diffuse und punktuelle Phosphoreinträge in Gewässer sind neben Stickstoff hauptverantwortlich für Eutrophierungserscheinungen.

Phosphor gilt als der limitierende Faktor für das Biomassewachstum, sodass dessen Elimination aus Abwasser wesentlich zur Vermeidung der Eutrophierung von Gewässern beiträgt. Gemäß Abwasserverordnung sind für Kläranlagen größenklassenabhängige, emissionsbezogene Anforderungen für die GesamtP-Konzentration formuliert – mit 1 mg/L GesamtP als schärfsten Grenzwert. Im Rahmen der europäischen Wasserrahmenrichtlinie wurden Umweltziele definiert, die teil­weise höhere Anforderungen an die Phosphorelimination in Kläranlagen bedingen.

Der Wittensee ist mit seinen 10 km2 Wasserfläche der viertgrößte See in Schleswig–Holstein. Es ist ein typischer Zungenbeckensee, der auf Vorstöße der Eckernförder Eiszunge zurückzuführen ist. Der Wittensee hat eine charakteristische rechteckige Form und erstreckt sich in südwest- nordöstlicher Richtung.

Mit der im Herbst 2017 in Kraft tretenden Klärschlammverordnung wird die Phosphorrückgewinnung in Deutschland verpflichtend. Phosphor kann mit verschiedenen Verfahren rückgewonnen werden, ein automatischer Produktstatus ist damit noch nicht erreicht – hier müssen düngemittelseitig weitere Voraussetzungen geschaffen werden.

Phosphor (P) ist eine lebenswichtige Ressource, die endlich und nicht substituierbar ist. Die vorhandenen Phosphorreserven reichen bei dem derzeitigen Verbrauch noch einige Dekaden zur Deckung des Bedarfs, jedoch nimmt die Verfügbarkeit der leicht abbaubaren Phosphaterze mit geringen Schwermetallgehalten kontinuierlich ab.

Die Abwasserbehandlung in Deutschland leistet mit einem Anschlussgrad der Bevölkerung an die öffentliche Kanalisation von 97 % und einem Bestand von etwa 10.000 Kläranlagen einen wesentlichen Beitrag zum Schutz der Grund- und Oberflächengewässer.

Die Beendigung der Klärschlammausbringung zu Düngezwecken und die Rückgewinnung von Phosphor und anderen Nährstoffen zum Schutz von Gewässern und Meeren sind Eckpunkte des Koalitionsvertrages der CDU/CSU- und SPD-Bundestagsfraktionen für die 18.

Klärschlamm ist das Endprodukt jeder großtechnischen Abwasserreinigung und gleichzeitig einer der bedeutendsten Kostenfaktoren. Da im Schlamm alle im Prozessverlauf nicht abgebauten oder abgeleiteten Nutz- und Schadstoffe konzentriert werden, ist seit langem umstritten, wie damit am besten verfahren werden soll.

Als ein bedeutender Eintragspfad für viele Spurenstoffe in die Gewässer werden kommunale Kläranlagen angesehen. Diese sind aufgrund der geschichtlichen Entwicklung der Abwasser­reinigung technisch primär für den Rückhalt von Feststoffen, den biologischen Abbau von organischen Stoffen sowie die Elimination von Nährstoffen ausgelegt.

Der Eintrag von Mikroschadstoffen in die aquatischen Ökosysteme steht seit mehreren Jahren im Mittelpunkt der fachlichen wie auch der gesellschaftlichen Diskussion. Kläranlagenabläufe und Mischwasserentlastungen stellen die wesentlichen Eintragspfade für abwasserbürtige Mikroschadstoffe dar.

Arzneimittel erhöhen sowohl die Lebensqualität als auch die Lebenserwartung und werden deshalb als unverzichtbare Produkte geschätzt. In Deutschland werden jährlich rund 8.000 t an Humanarzneimitteln mit potenzieller Umweltrelevanz verbraucht.

Dass Arzneimittelrückstände in Gewässern vorkommen, ist ein ungewollter Nebeneffekt ihres bestimmungsgemäßen Gebrauchs. Damit Arzneimittel im Körper wirksam werden können, müssen genügend Wirkstoffmoleküle an der erkrankten Zelle ankommen, bevor sie im Körper abgebaut werden.

Mikroplastik wird mittlerweile als ein Problem unserer Zeit verstanden. Aber was ist das überhaupt? Als Mikroplastik werden Kunststoffpartikel bezeichnet, die kleiner als 5 mm sind, dabei ist bislang nach unten noch keine Grenze definiert. Unterschieden wird zwischen primärem und sekundärem Mikroplastik

Seit der Erfindung von Kunststoffen steigt deren Produktion aufgrund der Eigenschaften wie Leichtigkeit, Formbarkeit und Widerstandsfähigkeit exponentiell an.

Meeresmüll umfasst insbesondere mit Plastik vielfach besonders beständige und langlebige Materialien. Als deren Abbauzeiten werden mehrere Hundert Jahre angenommen.

Verschiedene Wattproben im Bereich des Elbeästuars wurden untersucht, fotografiert und die Mikroplastikpartikel statistisch erfasst. Insgesamt haben wir drei ­Elbebereiche untersucht, die im Umkreis von höchstens 30 km lagen, sodass sie schnell mit dem PKW erreicht werden konnten.

In den nächsten Jahrzehnten werden die Anforderungen und Rahmenbedingungen an die stoffliche und energetische Biomassenutzung im Laufe der Energiewende und dem Aufbau einer biobasierten Wirtschaft in Deutschland erheblich steigen.

Die Klärschlammentsorgung in Rheinland-Pfalz (RLP) erfolgt derzeit noch überwiegend über den landwirtschaftlichen Verwertungsweg. Vor dem Hintergrund der rechtlichen Begrenzungen, die sich aus der derzeit gültigen Düngemittelverordnung und der zeitnah erwarteten Novellierung der Klärschlammverordnung ergeben, wird dieser Entsorgungsweg allerdings zunehmend infrage gestellt.

Kernstück des Verbundsystems ist der Bau einer neuen, rund 80 km langen ­Leitungstraße für Trinkwasser, Strom, ­Erdgas, Biogas und Telekommunikation. Die Trasse soll künftig von der nördlichen Landesgrenze zu Nordrhein-Westfalen bis nach Trier im Süden verlaufen.

Oberflächennahe geothermische Anwendungen als Wärmequelle für erdgekoppelte Wärmepumpensysteme sind mittlerweile eine anerkannte Energiequelle. Bei Anwendungen im gewerblichen Bereich kann die oberflächennahe Geothermie aufgrund der recht konstanten Untergrundtemperaturen neben Wärme auch Kälte zur Kühlung der Gebäude zur Verfügung stellen

Mit zunehmender Modernisierung und Steigerung der Gebäudedämmung können die notwendigen Vorlauftemperaturen zur Gebäudeheizung weiter reduziert werden.

Der Bund fördert Wärmepumpen, weil sie dazu beitragen sollen, den CO2-Ausstoß zu reduzieren.

Die niedersächsischen Marschen liegen auf der Höhe des Meeresspiegels oder sogar darunter. Vor Überflutungen wird das Binnenland durch hohe Deiche entlang der Küste geschützt.

Abwasserableitung und Abwasserreinigung gehören zu den energieintensivsten Aufgaben im kommunalen Bereich. Die Entwicklung der Abwasserreinigung hat in den letzten vier Jahrzehnten zu einer immensen Verbesserung der Reinigungsleistung der kommunalen Kläranlagen geführt. Verbunden mit der deutlichen Erhöhung des Anschlussgerades der Haushalte an ein zentrales Abwassersystem musste die Leistung der Kläranlagen laufend angepasst werden.

Die Treibhausgasbilanzen des Bundes und der Länder belegen, dass der Verkehrsbereich und der Bereich der privaten Haushalte einen großen Anteil der CO2-Emissionen verursachen, vor allem aus dem lokalen Strom- und Wärmebezug und dem Individualverkehr. Zugleich sind Kommunen mit ihren zahlreichen öffentlichen Einrichtungen unmittelbar Verursacher der Emissionen. Aufgrund ihrer unmittelbaren Nähe zu den privaten Haushalten, können sie als Wissensvermittler über Maßnahmen für den Klimaschutz gegenüber der Bevölkerung wirken.

Nachhaltigkeit und Klimaschutz stellen eine besondere Aufgabe dar, bieten aber zugleich große wirtschaftliche und gesellschaftspolitische Chancen. Hessen leistet dazu mit der im Jahr 2008 durch die Hessische Landesregierung gestarteten Nachhaltigkeitsstrategie Hessen einen wirkungsvollen Beitrag. Durch sie werden politische und gesellschaftliche Prozesse angestoßen und umgesetzt. Im Zentrum stehen dabei die fachübergreifende Zusammenarbeit und ein gemeinsames, aufeinander abgestimmtes Handeln auf allen Ebenen innerhalb des Bundeslandes Hessen.

Internationale Klimaschutzübereinkommen erfordern zunehmend neben technischen Lösungen auch die Berücksichtigung der Landnutzung. Das sogenannte „2-Grad-Ziel“, d. h. die Zielstellung, den anthropogen verursachten Temperaturanstieg in der Atmosphäre auf maximal 2°C zu beschränken, lässt sich kaum ­ohne Einbeziehung natürlicher Kohlenstoff­senken erreichen. Tut man dies nicht, so sind die Einsparvorgaben an anderen ­Stellen erheblich zu verschärfen. Für Industriestaaten wie Deutschland wurden notwendige Emissionsminderungen in Höhe von 90 % berechnet. Um dieses Ziel zu erreichen, ist es beispielsweise bei weitem nicht ausreichend, die gesamte Energieproduktion auf erneuerbare Energien umzustellen.

Der mittlere Meeresspiegel (engl. Mean Sea Level (MSL)) stellt eine wichtige Größe für das Küsteningenieurwesen dar. Auch wenn die Bemessung von Küstenschutzbauwerken auf extremen Wasserständen beruht, die im Wesentlichen aus einer Überlagerung von Tidehochwassern, Sturmfluten und ggf. Fernwellen resultieren, bildet der MSL die Bezugsgröße, auf der solche Ereignisse aufsatteln. Aus diesem Grund sind Veränderungen des MSL mittel- und langfristig auch für die Dimensionierung von Küstenschutzbauwerken relevant. Es ist daher wichtig, auftretende MSL-Veränderungen zu detektieren, zu analysieren und zu verstehen, um Projektionen für die Zukunft abzuleiten und die entsprechenden Bemessungsgrößen, wie z. B. die Deichkronenhöhe, adäquat anzupassen.

Eine der wichtigsten Fragestellungen im Rahmen der Klimawandelforschung ist, inwieweit sich die Verteilung der natürlichen Wasserressourcen auf der Erde bisher verändert hat. Es gibt allerdings keine eindeutigen und universellen Antworten zu dieser Frage, bestenfalls sollte jede Region gesondert untersucht werden. Insbesondere Einzugsgebiete (EZG) in Gebirgsregionen sind von klimawandelbedingten Veränderungen betroffen (Viviroli et al. in Hydrol. Earth Syst. Sci. 15:471–504, 2011).

Wieder einmal sehr launisch zeigte sich die Witterung in Frühsommer und Sommer 2016: zahlreiche Kommunen in Mitteleuropa und insbesondere in Deutschland waren von Starkregenereignissen betroffen und hatten z. T. erhebliche Schäden durch oberflächig abfließendes Wasser (Abb. 69.1). Die Schäden in Deutschland und seinen Nachbarländern summierten sich auf mehrere Milliarden Euro (Van Oldenborgh et al., Hydrol. Earth Syst. Sci., 2016). Die größten Schäden traten aufgrund konvektiver, d. h. nur kurz andauernder, aber heftiger Starkniederschläge auf.

Im Rahmen ihrer grundsätzlichen Zuständigkeit delegieren die Kommunen die Zuständigkeiten für die Siedlungsentwässerung an verschiedene Aufgabenträger. Die Bewirtschaftung des Niederschlagswassers obliegt in der Regel dem jeweils zuständigen Abwasserentsorgungsunternehmen. Parallel dazu existieren in vielen Bundes­ländern separate Wasser- und Bodenverbände, deren vornehmliche Aufgabe in der Gewässerpflege und -entwicklung liegt.

Hochwasser, Hochwasserschutz und Hochwasservorsorge sind seit Jahrzehnten Gegenstand der Forschung. Auch in der Gesellschaft, den Medien und in der Politik ist der Hochwasserschutz ein immer wiederkehrendes Thema – insbesondere dann, wenn spektakuläre „Jahrhundertfluten“ große Schäden angerichtet haben. Die Hochwasservorsorge und der Hochwasserschutz wurden seit den 90er- Jahren in mehreren Novellen des Wasserhaushaltsgesetzes gesetzlich verankert. Zudem hat die EU-Hochwasserrisikomanagementrichtlinie dafür gesorgt, dass die Bundesländer inzwischen Hochwassergefahrenkarten erstellt haben und an Hochwasserrisikokarten arbeiten.

Für die Festlegung, Durchführung und Überprüfung der europäischen Umweltpolitik werden Informationen und (Geo-)Daten benötigt, die im erforderlichen Umfang kompatibel, gemeinschaftsweit und grenzübergreifend nutzbar sind. Die EU fokussiert folgerichtig Online-Dienste zur Umweltberichterstattung. Neben den Fachrichtlinien im Umweltbereich wie z. B. der Hochwasserrisikomanagementrichtlinie (2007/60/EG, HWRM-RL), der Wasserrahmenrichtlinie (2000/60/EG, WRRL) und der Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie (2008/56/EG, MSRL) sind es weitere Rahmenvorgaben wie die INSPIRE-Richtlinie (2007/2/EG) in Verbindung mit europäischen Integrierten Informationssystemen wie WISE (Water Information System for Europe – water.europa.eu), EIONET (European Environment Information and Observation Network – www.eionet.europa.eu ) und SEIS (Shared Environmental Information System – ec.europa.eu/environment/seis), die die Digitalisierung vorantreiben.

Die Anforderungen an themenübergreifende Datenauswertungen, auch in den marinen Bereichen, nehmen laufend zu. Gründe liegen in der steigenden Komplexität aktueller Fragestellungen im Zusammenhang mit anthropogenen Veränderungen mariner Ökosysteme, in der globalen Klimaveränderung und den daraus resultierenden Anforderungen an den Küstenschutz sowie in den steigenden gesetzlichen Anforderungen zu Berichtspflichten, wie z. B. der europäischen Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie (MSRL) (Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie (Richtlinie 2008/56/EG) – EUR-Lex. http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2008:164:0019:0040:de:PDF – Zugriff 18.05.2017).

Die Anwendungsmöglichkeiten von Social Media in der Wasserwirtschaft sind vielfältig. Abgesehen von den klassischen Zielen des Marketings und der Öffentlichkeitsarbeit kann Social Media beispielsweise zur Beeinflussung der Öffentlichkeit zu umweltrelevanten Themen oder zur Akquise von Fachkräften und Auszubildenden genutzt werden. Jedoch werden diese Möglichkeiten in der Wasserwirtschaft momentan nicht voll ausgeschöpft. Während viele Unternehmen und Institutionen Social Media erfolgreich und professionell nutzen, setzen sich andere mit ihren wenig zielgerichteten Social Media-Aktivitäten Risiken im Bereich Reputation und Rechtskonformität aus, oder meiden Social Media generell aus verschiedenen Beweggründen.

Die Digitalisierung stellt eine der größten Herausforderungen in der heutigen Projektarbeit dar. Dabei geht es nicht darum, aus analogen Informationen digitale Daten zu erzeugen, sondern die Verfügbarkeit der Daten für die weitergehende Verwendung zu gewährleisten. Grundlage für ein erfolgreiches Arbeiten im Wassersektor, egal ob Modellierung, Wasserressourcenmanagement oder Siedlungswasserwirtschaft, sind zur Verfügung stehenden Daten.

Als vor drei Jahren die Idee zur Technologieinitiative KOMMUNAL 4.0 entstand, der nun zur Plattforum Kommunal 4.0 e. V. geführt hat, war das Thema Digitalisierung in der Wasserwirtschaft nur vereinzelt präsent. Ausgehend von dem Gedanken, die Grundidee von Industrie 4.0 auf die kommunale Wasserwirtschaft zu übertragen, stellten die Initiatoren von KOMMUNAL 4.0 fest, dass schon seit Jahren unzählige Daten in zahlreichen wasserwirtschaftlichen Anlagen und Objekten erfasst und archiviert wurden. Zumeist beschränkte sich die Datennutzung auf die aktuelle Prozessbeobachtung oder die Nachweisführung der Regel- und Gesetzeskonformität gegenüber den zuständigen Behörden.

Veränderungen der Rahmenbedingungen – beispielsweise gesetzliche Anforderungen oder Ressourcenverfügbarkeiten – können mitunter einen hohen Anpassungsdruck auf Systeme der technischen Infrastruktur ausüben. Solchen Änderungsnotwendigkeiten kann oft am wirksamsten mit einer Änderung der grundlegenden Systemparadigmen begegnet werden. Ein Beispiel aus der Siedlungswasserwirtschaft ist die kreislauforientierte Betrachtung im Kontrast zum entsorgungsorientierten Ansatz.

Im Jahr 2007 wurde mit der Hochwasserrisikomanagement-Richtlinie europaweit ein Umdenkungsprozess eingeleitet, der vom reinen Hochwasserschutzversprechen überleitet zu einer Kultur des Hochwasserrisikomanagements. Auf diesem Prozess aufbauende Umfragen und Studien zeigten auf, welche Kompetenzen und Ressourcen benötigt werden, um den Erwartungen der EU zu entsprechen. Die Ergebnisse der Studien beinhalten des Weiteren Handlungsempfehlungen, mit denen die Entwicklung von Kompetenzen und Kapazitäten aller am Hochwasserrisikomanagement Beteiligten sichergestellt wird.

Die Kommunikation im Hochwasserfall hat sich bei den traditionellen Medien in den zurückliegenden Jahren massiv verändert, wobei ein klarer Trend zur Nutzung des Internets zu verzeichnen ist. So gibt beispielsweise der MDR folgende Kennzahlen für die beiden Hochwasserereignisse in den Jahren 2002 und 2013 an. Bei dem Hochwasserereignis an der Elbe im Jahr 2002 waren rund 18 Mio. Zugriffe auf die Webseite des MDR zu verzeichnen; bei dem Ereignis im Jahr 2013 waren es bereits 91 Mio. Zugriffe, wobei speziell die mobilen Endgeräte verstärkt zum Einsatz kamen.

In Deutschland hat sich die Art der Kommunikation zwischen Individuen und ­Unternehmen in den letzten Jahren stark gewandelt. Zunächst lässt sich festhalten, dass die Zahl der täglichen Internetnutzer­innen und nutzer im Jahr 2016 weiter gestiegen ist und rd. 84 % der Deutschen ­online sind (ARD/ZDF-Onlinestudie 2016). Die Art der Nutzung hat ebenfalls eine Veränderung erfahren.

Wasser und Energie sind untrennbar miteinander verkettet. Um ihre Kunden versorgen zu können, stützen sich Wasser- und Klärwerke auf ganze Armadas von Pumpen und andere Anlagen, die meist ständig laufen. Häufig summiert sich der Stromverbrauch auf 30 % ihrer Betriebskosten, und diese Zahl steht an zweiter Stelle gleich nach den Personalkosten. Wasserversorger sind meist die größten oder zweitgrößten Energieverbraucher der Region.

Überall in Wirtschaft und Gesellschaft wird von Digitalisierung und dem Internet der Dinge gesprochen, zunehmend auch in der kommunalen Wasserwirtschaft. Impulsgeber ist die Digitalisierungsoffensive der Industrie, zusammengefasst unter dem Begriff Industrie 4.0. Diese basiert auf intelligenten, digital vernetzten Systemen, die eine sich selbst organisierte Produk­tion ermöglichen sollen.

Mit dem Gesetz zur Erleichterung des Ausbaus digitaler Hochgeschwindigkeitsnetze (DigiNetzG) (Zum Zeitpunkt des Verfassens dieses Beitrags ist das parlamentarische Gesetzgebungsverfahren durch Zustimmung des Bundesrates (Bundesratsdrucksache-Drs. 466/16) bereits abgeschlossen, das Gesetz jedoch noch nicht verkündet und in Kraft getreten. Die neuen ­Bestimmungen werden in der Fassung des ­Beschlusses des Bundesrats zitiert.) hat der Gesetzgeber es sich in Umsetzung der europäischen Kostensenkungsrichtlinie zum Ziel gesetzt, die ­flächendeckende Versorgung mit Hochgeschwindigkeits-Internet in der Bundesrepublik voranzutreiben. Das ­Erreichen dieses Vorhabens ist bereits seit längerem erklärtes Ziel der europäischen aber auch der deutschen Politik (Digitale Agenda 2014–2017 der Bundesre­gierung: www.digitale-agenda.de .). Dies wird auch daran deutlich, dass die Regelungen der Richtlinie ursprünglich sogar in Form ­einer Verordnung umgesetzt werden sollten, was als verbindlicher Rechtsakt in allen EU-Ländern ohne Umsetzungsfrist und Ausgestaltungsspielraum sofort zu einer Änderung der Rechtslage geführt hätte.

Industrie und produzierendes Gewerbe emittieren vielfach Luftschadstoffe, die zum Schutz von Mensch und Umwelt durch entsprechende Grenzwerte limitiert sind. Die Betreiber derartiger Anlagen sind verpflichtet, regelmäßig den Nachweis zu führen, dass die im Genehmigungsbescheid festgelegten Emissionsbegrenzungen eingehalten werden. Dazu beauftragen sie eine nach § 29b Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG) von der nach Landesrecht zuständigen Behörde bekanntgegebenen Stelle, entsprechende Messungen vorzunehmen. Anhand der Messberichte kann die überwachende Behörde einschätzen, ob die Anlage so betrieben wird, dass keine schädlichen Umwelteinwirkungen auftreten.