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Waldboden reinigt verschmutztes Trinkwasser

Antibiotika, Schmerzmittel und Röntgenkontrastmittel verunreinigen unser Trinkwasser imm mehr. In Basel wird in einem Versuch das Wasser in den Waldboden geleitet, um Schadstoffe natürlich zu entfernen.
Andreas Lorenz-Meyer
Wasser sprudelt in eine Wasserstelle der Trinkwasserproduktion in den «Langen Erlen» bei Basel. (Bild: Christian Flierl)

Wasser sprudelt in eine Wasserstelle der Trinkwasserproduktion in den «Langen Erlen» bei Basel. (Bild: Christian Flierl)

Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation WHO trinken zwei Milliarden Menschen Wasser, das durch Fäkalien verunreinigt ist. Jährlich 500000 sterben wegen einer Durchfallerkrankung. Demnach lebt 2025 die Hälfte der Erdbevölkerung in Gegenden, die unter Wasserstress leiden. Klimawandel und vermehrt künstliche Schadstoffe im Wasserkreislauf verschärfen das Problem laufend.

Die Versorgung mit Trinkwasser ist gefährdet. Mögliche Lösungen stehen im Mittelpunkt des noch bis 2019 laufenden von der EU geförderten Forschungsprojekts AquaNES unter Leitung der Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW). Im Rahmen des Projekts prüft man, wie sich die Reinigungskräfte der Natur besser für die Wasseraufbereitung nutzen lassen. «Untersucht werden Kombinationen von naturnahen und technischen Verfahren», erklärt Projektkoordinator Thomas Wintgens von der FHNW. Zu den naturnahen Verfahren gehören Grundwasser-Anreicherung, Uferfiltration und Pflanzen-Kläranlagen. Ihnen sind technische Verfahren vor- oder nachgelagert. Es gibt elf Versuchsstandorte in der Schweiz, in Deutschland, Grossbritannien, Frankreich, Holland, Griechenland, Polen, Ungarn sowie in Israel und Indien.

Schweizer Versuchsstandort bei Basel

Der Schweizer Versuchsstandort ist das Waldgebiet «Lange Erlen» bei Basel. Die Wasseraufbereitungsanlage dort betreibt das Unternehmen IWB. Es liefert jährlich 26 Millionen Kubikmeter Trinkwasser für rund 200000 Menschen in der Stadt Basel. Man bereitet nicht nur Grundwasser auf, sondern auch Oberflächenwasser aus dem Rhein, da die unterirdischen Grundwasservorkommen allein nicht ausreichen. Das Flusswasser eignet sich jedoch ohne Vorbehandlung nicht als Trinkwasser. Es muss gereinigt werden. Diese Aufgabe übernimmt in einer ersten Stufe ein Sandfilter und danach der Waldboden in den «Lange Erlen». IWB lässt das Rheinwasser dort in Wasserstellen versickern. Im Boden bauen Bakterien die Verunreinigungen biologisch ab. Dadurch werden natürliche organische Stoffe, aber auch vom Menschen eingeleitete Substanzen wie die Schmerzmittel Ibuprofen oder Diclofenac vermindert.

«Doch einige im Wasser enthaltenen Schadstoffe entfernt der Waldboden nicht», sagt Wintgens. Dazu gehören Röntgenkontrastmittel oder Antibiotika wie Sulfamethoxazol. Daher pilotiert die FHNW gemeinsam mit IWB ein Verfahren, das die Schadstoffe per Oxidation entfernen soll, bevor das Wasser auf den Waldboden geleitet wird.

Behandlung des Wassers mit UV-Strahlen

Dazu mischt man dem vorgefiltertem Rheinwasser das Bleichmittel Wasserstoffperoxid bei und setzt es starker UV-Strahlung aus. Kommt das Bleichmittel in Kontakt mit UV-Strahlen, entstehen Hydroxyl-Radikale. Und die sind in der Lage, die molekulare Struktur zum Beispiel von Röntgenkontrastmitteln zu verändern. Die Überprüfung der Methode unter annähernd realen Bedingungen hat gezeigt: Die Oxidation kann einige Schadstoffe im Wasser deutlich reduzieren. Zum Beispiel wird der künstliche Süssstoff Acesulfam durch den Oxidationsprozess fast vollständig entfernt.

Am indischen AquaNES-Versuchsstandort Haridwar am Fluss Ganges geht es zwar auch um Trinkwassergewinnung, allerdings gewinnt man das Trinkwasser am Ganges durch natürliche Uferfiltration. Dazu errichtet man am Fluss einen Brunnen und senkt den Grundwasserspiegel künstlich ab. Durch das Gefälle strömt das Oberflächenwasser durch das Flussbett langsam zum Brunnen. Neben dem Uferfiltrat fasst der Brunnen auch einen Anteil des landseitigen Grundwassers. Bei dem Prozess werden einige Stoffe biologisch abgebaut.

Desinfektion ohne zusätzliche Chemikalien

Das Wasser muss nach der Bodenpassage jedoch noch desinfiziert werden, was normalerweise durch direkte Zugabe von Natriumhypochlorid geschieht. Nicht so in Haridwar. Dort läuft die Desinfektion ohne zusätzliche Chemikalien ab. Stattdessen stellt man desinfizierende Chlorverbindungen aus den Salzen, die schon im Wasser vorhanden sind, per Elektrolyse her, der für den Prozess nötige Strom kommt von Solarmodulen.

Bei AquaNES untersucht man auch die Wiederverwendung von Abwasser. Darum geht es auf der Kykladeninsel Antiparos. Hier behandeln Pflanzenkläranlagen, künstlich angelegte Feuchtgebiete, das Abwasser. Der Boden hält dabei Feststoffe, Schwermetalle und Keime zurück und baut die organischen Stoffe weitgehend ab. Das Abwasser kann anschliessend zur Bewässerung von öffentlichen Grünanlagen oder Feldern verwendet werden.

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