Forscher untersuchen, wie man Schadstoffe in städtischen Abflüssen und überlaufenden Abwasserkanälen bekämpfen kann.
In der Nähe der mittelalterlichen belgischen Stadt Gent, in der Gemeinde Wetteren, versuchen Forscher mithilfe von Muscheln, Schadstoffe im Regenwasser zu reduzieren.
Millionen Muscheln aus der nahegelegenen Nordsee sammeln und filtern Wasser, das bei Regen vom Dach eines Einkaufszentrums und eines Parkplatzes fließt.
Regenwasser-Herausforderung
Die unter einem Oberflächenabfluss gesammelten Schalen verfügen über einen Hohlraum von 70 %, der es ihnen ermöglicht, starken Regenguss zu speichern. Sie sind auch eine natürliche Reinigungsstation für das Wasser, das dann zur Bewässerung von Gemeinschaftsgärten verwendet wird.
Das Experiment ist Teil eines Forschungsprojekts namens Verstopfen das EU-Mittel erhielt, um neue Wege zu finden, um zu verhindern, dass Regenwasser Schadstoffe in Flüsse, Seen und Buchten trägt.
Der Schwerpunkt des Projekts liegt auf städtischen Abflüssen – Regenwasser, das Schadstoffe von Straßen, Dächern und anderen Orten ansammelt, während es durch Städte gespült wird – und auf überlaufenden Abwasserkanälen. Ziel ist es, sicherzustellen, dass solche Abwässer, die alles von Kunststoffen bis hin zu Pestiziden enthalten können, behandelt werden.
„StopUP-Technologien und -Methoden könnten Werkzeuge liefern, mit denen Praktiker Maßnahmen zur Reduzierung der Regenwasserverschmutzung planen und umsetzen können“, sagte Professor Thomas Wintgens, Leiter des Instituts für Umweltingenieurwissenschaften an der RWTH Aachen in Deutschland.
Wintgens koordiniert StopUP, das im September 2022 begann und bis August 2025 laufen soll.
Obwohl 98 % der Menschen in der EU Zugang zu grundlegenden Sanitärdienstleistungen haben und mehr als 90 % des städtischen Abwassers im Einklang mit der europäischen Gesetzgebung aus dem Jahr 1991 behandelt werden, bleibt die Kontamination eine große Herausforderung.
Demnach weisen in Europa 38 % der Oberflächengewässer verschiedene Formen der Verschmutzung auf Europäische Umweltagentur.
Verschmutzungsspuren
Die menschliche Gesundheit ist auf sauberes Wasser zum Trinken, Baden und Kochen angewiesen. Auch die Gesundheit des Ökosystems steht auf dem Spiel, da Pflanzen und Tiere in Flüssen, Seen und Küstengewässern durch Chemikalien beeinträchtigt werden.
„Während in der EU große Fortschritte bei der Abwasserbehandlung erzielt wurden, sind die Auswirkungen der Restemissionen aus städtischen Abflüssen und Abwasserüberläufen erheblich“, sagte Wintgens.
In Zusammenarbeit mit 11 Universitäten und Unternehmen aus Belgien, Deutschland, Italien, den Niederlanden, Norwegen, der Schweiz, Tunesien und dem Vereinigten Königreich entwickelt StopUP Technologien, um das Verständnis darüber zu verbessern, woher Schadstoffe kommen und wie sie in Gewässer gelangen. Zu den typischen Schadstoffen zählen Nährstoffe, Kohlenwasserstoffe, Schwermetalle und mikrobielle Verunreinigungen.
In der deutschen Stadt Aachen nahe der niederländischen und belgischen Grenze testet StopUP ein sandbasiertes Filtersystem, um die Verschmutzung durch Abwasserüberläufe in der Wurm einzudämmen. Die eingesetzte Technik – ein sogenannter „Retentionsbodenfilter“ – besteht hauptsächlich aus Sand mit einer unteren Drainageschicht aus Kies und auf der Oberfläche gepflanzten Schilfrohren.
In Antwerpen, der zweitgrößten Stadt Belgiens nach Brüssel und vor Gent, experimentieren die Forscher mit einem Kiesfilter zur Aufbereitung städtischer Abflüsse.
„Dies ist ein wichtiges Forschungsgebiet – sehr relevant für Gemeinden und die Umwelt“, sagte Wintgens, der über zwei Jahrzehnte Erfahrung in der Wasserbewirtschaftung und Abwasseraufbereitung verfügt.
Sich im Regen winden
Luz Herrero ist ein weiterer Experte auf diesem Gebiet.
Als Leiterin der Umwelttechnologie am AIMEN Technology Center in der Nähe von Vigo im Westen Spaniens koordiniert sie ein separates EU-finanziertes Projekt zur Bekämpfung des Wasserabflusses in Städten.
Angerufen WASSERDie Laufzeit soll vier Jahre bis Mai 2026 betragen.
Herrero, der seit 18 Jahren an Technologien zur Bewältigung von Umweltherausforderungen arbeitet, sagte, es könne eine große Lücke zwischen der weit verbreiteten Wahrnehmung von Regenwasser und seiner wahren Zusammensetzung bestehen.
„Es mag den Anschein haben, dass Regenwasser sehr sauber ist, aber wenn es Straßen und Dächer wäscht, wird es mit Staub, Rückständen von Tierkot, Mikroplastik und anderen giftigen Schadstoffen belastet“, sagte sie. „Diffuse Verschmutzung kann erhebliche negative Auswirkungen auf das menschliche Wohlbefinden und die Gesundheit des Ökosystems haben.“
Beispielsweise belaufen sich die Gesundheitskosten in Europa, die mit dem Vorhandensein von Nitrat – einer Chemikalie, die häufig als Düngemittel verwendet wird – im Trinkwasser verbunden sind, auf über 1 Milliarde Euro pro Jahr Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung.
Herrero sagte, es gebe eine „Wissenslücke“ darüber, wo genau die Verschmutzung ihren Ursprung habe und wie sie sich über das Wasser ausbreite.
Als Reaktion darauf entwickelt WATERUN Sensoren für polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) – Chemikalien aus Kohle, Öl und Benzin –, die in städtischen Einzugsgebieten platziert werden sollen. Außerdem geht es darum, die Quelle und Verteilung von Schadstoffen zu ermitteln.
Das Projekt führt Studien vor Ort in drei Städten mit sehr unterschiedlichen Klimazonen durch: Aarhus in Dänemark, Santiago de Compostela in Spanien und Amman in Jordanien.
Die drei Städte befinden sich auch in unterschiedlichen Phasen der Aktion, wobei Aarhus der Spitzenreiter ist und Santiago de Compostela sich noch auf die Vorbereitungen vorbereitet.
Aarhus mit seinen nahegelegenen Seen, einem Flussgebiet und einer Bucht konzentriert sich auf Teiche im Stadtzentrum. Ziel ist es, 70 % des Mikroplastiks, des Phosphors und der PAK zu entfernen, die sich im Boden ansammeln und Böden, Pflanzen und Tiere schädigen können.
„In Aarhus wurden bereits Infrastrukturen zur Bewältigung des städtischen Wasserabflusses eingerichtet“, sagte Herrero.
Die WATERUN-Forscher planen, anhand der drei Fallstudien Leitlinien für Stadtbehörden zu erstellen, wie städtische Abflüsse am besten bekämpft werden können.
Klimaeinflüsse
Die Forschung ist umso wichtiger, da sich der Klimawandel beschleunigt, der zu häufigeren – und immer heftigeren – Stürmen und Überschwemmungen sowie steigenden Temperaturen und sich verschlimmernden Hitzewellen führt.
„Es kann das Problem aufgrund sich ändernder Niederschlagsmuster und extremer Regenfälle nur noch verschärfen“, sagte Herrero.
Wintgens hob einen weiteren klimatischen Zusammenhang hervor und sagte, Dürren seien eine Herausforderung für die Forscher selbst.
„Wenn es an einem bestimmten Standort monatelang nicht regnet, können wir keine Proben nehmen“, sagte er.
Der grundlegende Punkt ist jedoch die Bedeutung von sauberem Wasser.
„Vergessen wir nicht die Wasserqualität“, sagte Wintgens. „Sie ist entscheidend, da sie die Qualität unserer gemeinsamen Umwelt bestimmt.“