Wings

Innovationen im Bereich nicht-netzwerk basierter Wasser- und Abwassersysteme – ein inter- und transdisziplinäres strategisches Forschungsprogramm

Wings möchte innovative nicht-netzwerk basierte Wasser- und Abwassersysteme entwickeln, die bzgl. ihrer Leistung mit konventionellen, netwerk basierten Wasser- und Abwasserinfrastrukturen vergleichbar sind. Wir tun dies, indem wir:

  • solche Systeme aus unterschiedlichen Perspektiven (Ingenieurswesen, Entscheidungsanalyse, Entwicklungsstudien, Transitions-und Innovationsstudien und Verhaltensstudien) heraus untersuchen.
  • eng mit den wichtigsten Akteuren aus verschiedenen Sektoren und Entscheidungsebenen zusammenarbeiten.
  • in verschiedenen sozio-ökonomischen Kontexten (Forschungssäulen) von industrialisierten Ländern bis hin zu aufstrebenden und sich entwickelnden Ländern forschen.
  • uns mit konzeptionellen und methodischen Fragen befassen, die bestehende Forschungsprojekte in verschiedenen Kontexten aufeinander beziehen und verbinden (transversale Projekte).
  • auf aktuelle und abgeschlossene Projekte im Feld der Siedlungswasserwirtschaft aufbauen.

 

Hintergrund

Im Laufe der Geschichte war das Management urbaner Wassersysteme eine Kernaufgabe von Zivilgesellschaften. Dies spiegelt die Bedeutung dieser Systeme für das menschliche Wohlergehen und den Umweltschutz wider. Der heutige, konventionelle Ansatz der Siedlungswasserwirtschaft baut auf gefestigte sozio-technische Systeme, die sich über das letzte Jahrhundert entwickelt haben und die meisten der Wasser- und Hygieneprobleme, die OECD Ländern zusetzten, gelöst haben. Diese vorwiegend zentralisierten und netzwerk basierten Systeme behandeln und bieten verlässlich Trinkwasser und transportieren, behandeln und entsoren Abwasser sicher. Herausforderungen sind allerdings Bevölkerungswachstum (sowohl positives als auch negatives), Klimawandel, neuartige Schadstoffe, als auch die Notwendigkeit, alternde Leitungsnetze wiederherzustellen und zu ersetzen.

Obwohl die Debatte, ob es in OECD Ländern einen Bedarf nach neuen Ansätzen gibt, anhält, erkennen führende Forschungsinstitute, internationale Organisationen und nationale Regierungen zunehmend an, dass der konventionelle Ansatz der Siedlungswasserwirtschaft nicht die einzige Lösung für schnell wachsende Städte in Ländern mit niedrigem oder mittlerem Einkommen in Afrika, Asien und Lateinamerika sein kann. Da zentralisierte, leitunsgebundene Wassersysteme unerreichbar für einen grossen Teil der weltweiten Stadtbevölkerung sind, gibt es einen grossen Bedarf fundamental neue Konzepte zu entwickeln, d.h. flexiblere, kostengünstigere und ressourcenschonende nicht-netzwerk basierte Systme, die mit heutigen und zukünftigen Herausforderungen urbaner Wasserwirtschaft umgehen können.

Forschungssäulen

Unsere Forschung organisieren wir in vier Forschungssäulen. Jede dieser Forschungssäulen umfasst eine typische sozio-technische Systemkonfiguration.

Wings Disconnect

Wings Disconnect ermittelt die Bedingungen für dezentrale Wasser- und Abwassersysteme in Kontexten mit bewährten Governance-Strukturen, mittlerem bis hohem Einkommen und einem hohen Grad an Zentralisierung. Verglichen mit dem dominierenden Konzept der Wasserversorgung und Kanalisation versprechen dezentrale Systeme vorteilhafter auf neue Anforderungen wie rasche demographische Veränderungen, Klimawandel und andere Planungsunsicherheiten reagieren zu können. Hinzu kommt eine wachsende Besorgnis, dass es finanziell nicht nachhaltig sein könnte, die bestehenden, alternden Leitungsnetze zu erhalten.

Wings Disconnect möchte die wissenschaftliche Grundlage für eine Bewertung liefern, ob ein Systemwechsel diese Bedenken ausräumen und die Nachhaltigkeit verbessern könnte. Um dies zu erreichen, gehen wir näher darauf ein, wo und wann es möglich ist, vom zentralen System zu entkoppeln und nicht-netzwerk basierte Systeme (besonders Kleinkläranlagen) zu implementieren und wir identifizieren potentielle Transitionspfade. Dies beinhaltet die Entwicklung und Methoden zur Bestimmung eines optimalen Grads infrastruktureller Zentralisierung, zur Quantifizierung der Leistung ganzer Systeme, zur Identifikation industrieller Möglichkeiten und zur Unterstützung von Entscheidungsprozessen über die Zeit.

Wings Hybrid

Wings Hybrid untersucht neue Modelle und Methoden, um Nährstoffe, Wasser und Energie in zukünftigen Städten zu recyceln, insbesondere im Kontext des Klimawandels. Konventioneller Weise wird gemischtes Abwasser in einer zentralen Kläranlage getrennt und behandelt. Wir möchten tragfähige Alternativen für grosstechnische Anwendungen etablieren, welche die Abwasserströme getrennt je nach Typ und Konzentration ihrer enthaltenen Schmutzstoffe sammeln und behandeln. Dadurch können Wasser, Nährstoffe und Energie leicht zurückgewonnen werden, was wiederum die Wasser- und Energieproduktivität erhöht.

Wings Hybrid entwickelt Urinseparierung und -behandlung weiter, um anthropogene Nährstoffe in der Landwirtschaft wieder zu verwenden, ebenso wie Grauwasserbehandlung, um Wasser mit hoher chemischer und mikrobieller Qualität zurück zu gewinnen. Dazu gehört die technische Entwicklung und Optimierung durch praktische Tests in einem Living Lab, die Implementierung von Demonstrationsprojekten und die Zusammenarbeit mit Partnern aus der Industrie.

Wings Emerging

Wings Emerging untersucht Innovationen in aufstrebenden Märkten, charakterisiert durch rasante Urbanisierung, eine wachsende Mittelklasse und gesamtwirtschaftliches Wachstum, mündend in einem steigenden Lebensstandard, einer erhöhten Bautätigkeit als auch in einer erhöhten Ressourcennachfrage (Wasser, Energie, Services). Wegen dieser besonderen Charakteristika nehmen wir an, dass Neubaugebiete in Schwellenländern zu den vielversprechendsten Leitmärkten für innovative, nicht-netzwerk basierte Lösungen wie ganzheitliche Konzepte für Wasser, Abwasser, Abfall und Energie zählen.

Wings Emerging möchte Entscheidungsträger und Nischenanbieter beim Übergang zu holistischen vor-Ort Wassersystemen und bei der Etablierung einer systemischen Sicht auf urbanes Wassermanagement inspirieren und unterstützen. Dies beinhaltet die relevanten Fähigkeiten, um mit solchen Innovationen erfolgreich zu sein, zu analysieren, Innovationspfade, um nicht-netzwerk basierte Lösungen einzuführen, zu untersuchen und Hemmnisse und Treiber für ihre Verbreitung zu erforschen.

Wings Informal

Wings Informal analysiert nicht-netzwerk basierte Lösungen für einige der schwierigsten, komplexesten und am schnellsten wachsenden bebauten Umgebungen in Entwicklungsländern - informelle Siedlungen. Bewohner dieser Gebiete sind benachteiligt, da es ihnen an formellem Zugang zu Land, Wohnungen und grundlegenden städtischen Leistungen fehlt. Lösungen werden daher auf soliden Technologiekonzepten fussen müssen und gleichzeitig den Bedürfnissen und spezifischen Ressourcenbeschränkungen, die in diesen Gebieten zu finden sind, entsprechen müssen.

Die grösseren Komplexitäten von aktuellen, heterogenen Sanitärsystemen zu verstehen mit besonderem Fokus auf ihre Schnittstellen, ist das Ziel von Wings Informal. Dazu gehört das Umfeld zu analysieren, das die erfolgreiche Einführung dieser Lösungen behindert oder unterstützt, die Skalierungsvoraussetzungen für Geschäftsmodelle mit einem besonderen Fokus auf Container-basierte Systeme zu erforschen und Herausforderungen und Möglichkeiten bei der Skalierung von Innovationen in informellen Siedlungen zu identifizieren.

Aktuelle Forschungsprojekte

Wings baut auf aktuelle und abgeschlossene Forschungsaktivitäten der involvierten Abteilungen auf und zielt darauf ab, einen Mehrwert gegenüber Einzelprojekten zu schaffen.

Aktuelle Projekte

ESS

Dieses Projekt analysiert mögliche Transitionspfade für Grundversorgungsdienstleisungen mit einem besonderen Fokus auf das Beispiel Nairobi, Kenia.
In diesem Projekt arbeiten wir mit Organisationen zusammen, um Treiber und Barrieren für die Skalierung von Wasserkiosken zu identifizieren.
In diesem Projekt arbeiten wir mit verschiedenen Organisationen zusammen, um die Rolle von Innovationen in Skalierungsprozessen zu untersuchen.
In diesem Projekt wenden wir Geschäftsmodelldenken auf vielversprechende und innovative Technologien im Wasser- und Sanitärbereich an.

ENG

Indem wir Nährstoffe aus Urin zurückgewinnen, entwickeln wir ein Sanitärsystem, welches wertvollen Dünger produziert
In Autarky entwickeln wir kleine Anlagen für die getrennte Behandlung von Urin, Abwasser und Fäkalien direkt in der Toilette.
Nachhaltiges urbanes Wasser- und Abwassermanagement angewandt und umgesetzt im modularen NEST-Gebäude.

SWW

The aim is to develop systematic methods for the generation of locally appropriate sanitation system options and for the quantification of sustainability performance indicators
Ziel dieses Projekts ist es, ein vertieftes Verständnis einer ökonomisch nachhaltigen Infrastrukturentwicklung zu erlangen

Sandec

4S is assessing small-scale sanitation systems in South Asia to provide policy recommendations for improved sanitation system design, implementation and O&M.

Transversale Projekte

Diese Projekte bündeln konzeptionelle und methodische Bedürfnisse der vier Forschungssäulen und/ oder des gesamten Programms. Dadurch stärken sie die Verbindung innerhalb des interdisziplinären Forschungsteams.

Transversale Projekte

Erfolgsfaktoren transdisziplinärer Forschung

Das Projekt zielt darauf ab, Erfolgskriterien zu definieren, um die gesellschaftliche und wissenschaftliche Wirkung des strategischen Programms zu evaluieren.

Globales Anwendungspotenzial

Das Projekt strebt an, typische Anwendungsfälle für nicht-netzwerk basierte Wasser- und Abwasserinfrastruktur zu identifizieren und abzuschätzen, wie viele Menschen von solchen alternativen Systemen profitieren könnten und in welchen Kontexten diese Menschen leben.

Team

Programmmanagement

Dr. Sabine HoffmannGruppenleiterin, Cluster: CirusTel. +41 58 765 6818E-Mail senden
Ulrike FeldmannWissenschaftliche Assistentin, Cluster: CirusTel. +41 58 765 5339E-Mail senden

Programmteam

Sandec

ESS

Prof. Dr. Bernhard TrufferAbteilungsleiter, Cluster CirusTel. +41 58 765 5670E-Mail senden
Dr. Christian BinzGruppenleiter, Cluster: CirusTel. +41 58 765 5030E-Mail senden
Ulrike FeldmannWissenschaftliche Assistentin, Cluster: CirusTel. +41 58 765 5339E-Mail senden
Dr. Judit LienertGroup Leader, Cluster: DA (Decision Analysis)Tel. +41 58 765 5574E-Mail senden
Dr. Sabine HoffmannGruppenleiterin, Cluster: CirusTel. +41 58 765 6818E-Mail senden
Dr. Jennifer InauenGruppenleiterin, Cluster: EHPsyTel. +41 58 765 5780E-Mail senden

Publikationen

Larsen, T. A.; Hoffmann, S.; Lüthi, C.; Truffer, B.; Maurer, M. (2016) Emerging solutions to the water challenges of an urbanizing world, Science, 352(6288), 928-933, doi:10.1126/science.aad8641, Institutional Repository
Reymond, P.; Renggli, S.; Lüthi, C. (2016) Towards sustainable sanitation in an urbanising world, In: Ergen, M. (Eds.), Sustainable urbanisation, 116-134, doi:10.5772/63726, Institutional Repository