Universitätsforscher haben gezeigt, dass ein Übergang zu umweltfreundlichen Abwasserbehandlungsansätzen in den USA, der das Potenzial der Kohlenstofffinanzierung nutzt, über einen Zeitraum von 40 Jahren unglaubliche 15,6 Milliarden US-Dollar und knapp 30 Millionen Tonnen CO2-äquivalente Emissionen einsparen könnte.
Die umfassenden Ergebnisse der Colorado State University wurden in hervorgehoben Naturkommunikation Erde und Umwelt in einer einzigartigen Studie. Die Arbeit des Walter Scott, Jr. College of Engineering untersucht die möglichen wirtschaftlichen Kompromisse bei der Umstellung auf grüne Infrastruktur und Technologielösungen, die über bestehende Grauwasseraufbereitungspraktiken hinausgehen.
Der Bericht basiert auf Daten, die in über 22.000 Einrichtungen gesammelt wurden, bietet umfassende Basismetriken und untersucht die Beziehung zwischen Emissionen, Kosten und Behandlungsmöglichkeiten für Versorgungsbetreiber und Entscheidungsträger.
Braden Limb ist der erste Autor des Artikels und promovierte. Student im Fachbereich Systemtechnik. Darüber hinaus ist er als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fachbereich Maschinenbau tätig. Er sagte, die Ergebnisse seien ein wichtiger erster Schritt, um potenzielle umweltfreundliche Lösungen für Abwasser zu kategorisieren und zu verstehen.
„Diese Ergebnisse zeichnen eine Grenze, die zeigt, welches Potenzial für die Einführung umweltfreundlicher Ansätze in diesem Bereich besteht – sowohl im Hinblick auf die eingesparten Gelder als auch auf die Reduzierung der Gesamtemissionen“, sagte er. „Es ist ein Ausgangspunkt, um zu verstehen, welche Wege uns jetzt zur Verfügung stehen und wie Finanzierungsstrategien die Wasseraufbereitung von einem eher lokalen Problem zu etwas machen können, das global durch Marktanreize angegangen wird.“
Die Forschung wurde in Zusammenarbeit mit der University of Colorado Boulder und der Brigham Young University durchgeführt. Die Ergebnisse konzentrieren sich sowohl auf die punktuelle Wasseraufbereitung als auch auf nicht punktuelle Wasserverschmutzungsquellen.
Herkömmliche punktuelle Wasseraufbereitungsanlagen wie Kläranlagen entfernen problematische Nährstoffe wie Stickstoff und Phosphor, bevor sie das Wasser wieder in den Kreislauf abgeben. Dieses sogenannte graue Infrastruktursystem wird von der Environmental Protection Agency überwacht.
Allerdings könnten sich die Regulierungsstandards in Zukunft verschärfen, und Anlagen würden mehr Strom und damit auch mehr Emissionen benötigen, um die neu zulässigen Grenzwerte zu erreichen. Auf bestehende Anlagen entfallen bereits 2 % des gesamten Energieverbrauchs in den USA und 45 Millionen Tonnen CO2-Emissionen, sagte Limb.
Eine weitere bedeutende Quelle der Süßwasserverschmutzung in den USA sind Aktivitäten aus nicht punktuellen Quellen, wie z. B. Düngemittelabflüsse aus der Landwirtschaft, die in Flüsse gelangen. Andere nicht punktuelle Verschmutzungsquellen können beispielsweise durch Waldbrände – begünstigt durch den Klimawandel – oder Stadtentwicklung entstehen.
Limb sagte, dass das Papier nicht mehr Behandlungsanlagen mit grauer Infrastruktur baut, um diese zunehmenden Quellen anzugehen, sondern umweltfreundliche Ansätze untersucht, die über Kohlenstoffmärkte finanziert werden und beide Arten gleichzeitig angehen können.
„Es könnte zu einer Umstellung auf naturbasierte Lösungen wie dem Bau von Feuchtgebieten oder der Wiederaufforstung kommen, anstatt noch eine weitere Kläranlage zu bauen“, sagte er. „Diese Optionen könnten über einen Zeithorizont von 40 Jahren über 4,2 Millionen Kohlendioxidemissionen pro Jahr binden und andere ergänzende Vorteile mit sich bringen, die wir anstreben sollten, wie beispielsweise günstigere Gesamtkosten.“
Kohlenstofffinanzierung ist ein Mechanismus, der darauf abzielt, den Klimawandel abzumildern, indem Anreize für Aktivitäten geschaffen werden, die Emissionen reduzieren oder aus der Atmosphäre binden. Unternehmen kaufen freiwillig „Credits“ auf einem offenen Markt, die eine Reduzierung oder Entfernung von Kohlenstoff aus der Atmosphäre darstellen, die auf verschiedene Weise erreicht werden kann. Diese Gutschrift gleicht die Emissionen des Instituts aus dem Betrieb aus, da es darauf abzielt, Nachhaltigkeitsziele zu erreichen.
Diese Branchen schaffen Anreize für die Entwicklung nachhaltiger Aktivitäten und können auch eine frische Geldquelle für die Weiterentwicklung oder den Ausbau neuer Ansätze darstellen.
Zwar gibt es ähnliche Finanzierungsmärkte für Wasser, das Problem ist jedoch zunächst lokaler als bei Luftqualität und Kohlenstoff. Diese Dynamik hat in der Vergangenheit den Wert von Wassermarktgeschäften begrenzt. Das Papier schlägt vor, dass diese bestehenden Märkte verbessert werden könnten und dass die Kohlenstoffmärkte auch genutzt werden könnten, um einige der finanziellen Anreize zu ändern, die Landwirte im Zusammenhang mit der Wasseraufbereitung und den Auswirkungen ihrer Tätigkeit haben.
Die Forscher fanden heraus, dass durch die Nutzung der Märkte ein Jahresumsatz von 679 Millionen US-Dollar generiert werden könnte, was eine Gelegenheit darstellt, grüne Infrastrukturlösungen im Rahmen von Wasserqualitätshandelsprogrammen weiter zu motivieren, regulierte Standards einzuhalten.
Maschinenbauprofessor Jason Quinn ist Co-Autor der Studie. Er sagte, dass die Ergebnisse einige Einschränkungen aufweisen, dass dies jedoch ein wichtiger erster Schritt sei, um sowohl das Problem als auch die derzeit verfügbaren Chancen zu modellieren. Er sagte, die Ergebnisse des Papiers hätten neue Forschungsarbeiten an der CSU mit der National Science Foundation unterstützt, um gemeinsam mit Interessenvertretern die erforderliche CO2-Gutschriftsmethodik weiterzuentwickeln.
„Dies ist das erste Mal, dass wir Luft- und Wasserqualität gleichzeitig berücksichtigen – Wasser ist lokal und Kohlenstoff ist global“, sagte er. „Aber durch die Zusammenführung dieser Marktmechanismen können wir eine Gelegenheit nutzen, um die Verbesserung der amerikanischen Flüsse beim Übergang zu einer erneuerbaren Energie und einer wiederhergestellten Wassereinzugsgebietszukunft zu beschleunigen.“
Mehr Informationen:
Braden Limb et al.: Das Potenzial von Kohlenstoffmärkten zur Beschleunigung des Wasserqualitätshandels auf Basis grüner Infrastruktur, Naturkommunikation Erde und Umwelt (2024). DOI: 10.1038/s43247-024-01359-x. www.nature.com/articles/s43247-024-01359-x