Dezentrale Ressourcengewinnung aus Abwasser

Ein sparsamer Umgang mit Ressourcen wird auch in der Schweiz immer wichtiger. Wie man es vom Abfallrecycling schon lange kennt, lassen sich auch aus dem Abwasser Ressourcen effizient rückgewinnen. Die Eawag forscht interdisziplinär an nachhaltigen Lösungen, welche dem Menschen und der Umwelt dienen.

Der Bau von Kanalisationen und Abwasserreinigungsanlagen (ARA) zur zentralen Behandlung von Abwasser hat im letzten Jahrhundert entscheidende Fortschritte für die menschliche Hygiene und Gesundheit, aber auch für den Schutz der Umwelt rund um Städte und Dörfer ermöglicht. Allerdings verbraucht dieses System grosse Mengen an Wasser und erschwert die Rückgewinnung der im Abwasser enthaltenen Wertstoffe. Der Klimawandel, die hohen Nährstoffeinträge in die Umwelt, die wachsende Bevölkerung sowie der massive Verlust der Biodiversität drängen dazu, das bestehende System zu überdenken. Wenn Hitzeperioden häufiger werden und Niederschläge sich verschieben, werden in den immer bevölkerungsreicheren Städten grosse Mengen an Wasser benötigt. Im Abwasser enthaltene Wertstoffe wie etwa Phosphor und Stickstoff werden zu Problemstoffen, wenn sie in die natürlichen Gewässer gelangen. Gleichzeitig muss Phosphor unter umweltbelastenden Bedingungen abgebaut und importiert werden, weil ihn die Landwirtschaft als Dünger benötigt.

Neben dem Schutz der menschlichen Gesundheit und der Gewässer ist daher die effizientere Nutzung der Ressourcen aus dem Abwasser ein Ziel bei der Abwasserbehandlung. Ein Ansatz dafür ist, die Kreisläufe von Wasser, Nährstoffen und Energie möglichst lokal zu schliessen. Neue Technologien, die auf dem Konzept der Trennung an der Quelle basieren, erlauben eine dezentrale Behandlung von Abwasser vor Ort auf kleinstem Raum.

Im Fokus

5. Mai 2022

5. Mai 2022Die Eawag-Forschenden Sabine Hoffmann, Kai Udert und Lisa Deutsch setzen sich für eine Sanitär- und Nährstoffwende ein. Warum es eine Wende braucht und warum gerade die Zusammenarbeit mit der Politik eine Herausforderung ist, erläutern sie an einem Beispiel.

Weiterlesen
4. Mai 2022

4. Mai 2022Was in den Kläranlagen seit Jahrzehnten als Reinigungsprozess erfolgt, kann dezentral oder semi-zentral auch als Recyclingverfahren für Nährstoffe eingesetzt werden. Einer frühen Trennung von «Fest und Flüssig» kommt dabei eine Schlüsselrolle zu. Sie lässt prozesstechnisch flexible Lösungen zu, vor allem bei der Behandlung des Urins. Neue Untersuchungen zeigen ausserdem, dass die Verfahren nicht nur für menschlichen Urin, sondern auch für den von Kühen oder Schweinen einsetzbar sind.

Weiterlesen
12. April 2022

12. April 2022Die Eawag nutzt ihre Erfahrung mit der Behandlung von Fäkalschlamm in einkommensschwachen Ländern auch in der Schweiz. So werden Lösungen entwickelt, um Abwasser als Energie- und Nährstoffressource zu nutzen.

Weiterlesen
8. April 2022

8. April 2022Das Forschungsprogramm Wings erforscht alternative, dezentrale Abwassersysteme und vernetzt Akteure aus Forschung, Politik, Behörden, Stadtplanung, Ingenieur- und Architekturbüros.  Ziel ist es, Innovationen im Wassersektor zu fördern und Wege in eine nachhaltige und flexible Zukunft des Abwassers aufzuzeigen.

Weiterlesen
17. November 2021

17. November 2021Die Trenntoilette save! hat den Designpreis Schweiz 2021 gewonnen. Dies ist auch ein Meilenstein für Tove Larsen. Sie ist Direktionsmitglied der Eawag und forscht seit bald 30 Jahren daran, wie die Nährstoffe im Abwasser sinnvoll zurückgewonnen werden können. Im Interview zum Welttoilettentag 2021 erklärt sie, wie entscheidend unser Umgang mit Abwasser für den Klimawandel und die Erreichung der Nachhaltigkeitsziele SDGs ist.

Weiterlesen
17. November 2021

17. November 2021Mit einem Team aus Forschenden und Designern hat Kai Udert ein Toilettensystem entwickelt, welches das Recycling der Nährstoffe aus Abwasser vor Ort möglich macht. Dadurch können wertvolle Nährstoffe wiedergewonnen und als Dünger eingesetzt werden und gelangen nicht mehr in Seen und Meere, wo sie grossen Schaden anrichten. Gemeinsam mit Industriepartnern will er das System nun zur Marktreife bringen.

Weiterlesen
9. September 2021

9. September 2021Eine Eawag-Studie zeigt, dass Energierückgewinnung im Haushalt sinnvoll ist, zum Beispiel aus dem noch warmen Duschwasser. Befürchtungen, diese Form der Wärmenutzung würde sich nachteilig auf die Abwasserreinigungsanlagen auswirken, konnte die Untersuchung ausräumen. Die Nutzung nahe an der Quelle verringert sogar spätere Energieverluste im Abwassersystem.

Weiterlesen

Forschungsschwerpunkte

In dem inter- und transdisziplinären strategischen Forschungsprogramm WINGS werden Chancen und Herausforderungen nicht-netzwerk basierter Wasser- und Abwassersysteme erforscht.

Der Water Hub entwickelt dezentrales Wasser- und Abwassermanagement und setzt es im NEST-Gebäude von Eawag und Empa um. Im Fokus stehen dabei die Ressourcenrückgewinnung und das lokale Schliessen der Kreisläufe.

Der NoMix-Ansatz zur Trennung der Abwasserströme in Toiletten an der Quelle wird von Forschenden der Eawag seit vielen Jahre erforscht.

Veranstaltungen

01.06.​2022,
17:00 Uhr
Eawag Dübendorf
09.06.​2022,
17:00 Uhr
Eawag Dübendorf
21. - 22.06.​2022,

Spezial Nr. 01 2022

Weitere Projekte zur Rückgewinnung von Ressourcen aus dem Abwasser

In Autarky entwickeln wir kleine Anlagen für die getrennte Behandlung von Urin, Abwasser und Fäkalien direkt in der Toilette.
Indem wir Nährstoffe aus Urin zurückgewinnen, entwickeln wir ein Sanitärsystem, welches wertvollen Dünger produziert
Auf der ganzen Welt stehen Menschen vor Herausforderungen bei der Wasserversorgung. Die Ursachen liegen in der steigenden Nachfrage, Dürren, der Erschöpfung oder zunehmenden Verschmutzung des Grundwassers.
Ist ein Raumfahrtforschungs- programm, das die Entwicklung eines bioregenerativen Lebenserhaltungssystems für langfristige Raumfahrtmissionen und Weltraumwohnungen zum Beispiel auf dem Mars zum Ziel hat
Wir untersuchen die Herausforderungen modularer Infrastrukturen für die Schweizer Wirtschaft und Gesellschaft am Beispiel der Siedlungswasserwirtschaft.
Ressourcenrückgewinnung, marktbasierte Ansätze und Geschäftsmodelle sind der Schlüssel zu nachhaltigem Management.

Publikationen für die Praxis

Larsen, T. A.; Udert, K. M.; Lienert, J. (2013) Source separation and decentralization for wastewater management, 491 p, doi:10.2166/9781780401072, Institutional Repository

Wissenschaftliche Publikationen

Hoffmann, S.; Feldmann, U.; Bach, P. M.; Binz, C.; Farrelly, M.; Frantzeskaki, N.; Hiessl, H.; Inauen, J.; Larsen, T. A.; Lienert, J.; Londong, J.; Lüthi, C.; Maurer, M.; Mitchell, C.; Morgenroth, E.; Nelson, K. L.; Scholten, L.; Truffer, B.; Udert, K. M. (2020) A research agenda for the future of urban water management: exploring the potential of non-grid, small-grid, and hybrid solutions, Environmental Science and Technology, 54(9), 5312-5322, doi:10.1021/acs.est.9b05222, Institutional Repository
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
Reynaert, E.; Hess, A.; Morgenroth, E. (2021) Making waves: why water reuse frameworks need to co-evolve with emerging small-scale technologies, Water Research X, 11, 100094 (5 pp.), doi:10.1016/j.wroa.2021.100094, Institutional Repository
Larsen, T. A.; Riechmann, M. E.; Udert, K. M. (2021) State of the art of urine treatment technologies: a critical review., Water Research X, 13, 100114 (20 pp.), doi:10.1016/j.wroa.2021.100114, Institutional Repository
Larsen, T. A.; Gruendl, H.; Binz, C. (2021) The potential contribution of urine source separation to the SDG agenda - a review of the progress so far and future development options, Environmental Science: Water Research and Technology, 7(7), 1161-1176, doi:10.1039/D0EW01064B, Institutional Repository
Hadengue, B.; Joshi, P.; Figueroa, A.; Larsen, T. A.; Blumensaat, F. (2021) In-building heat recovery mitigates adverse temperature effects on biological wastewater treatment: a network-scale analysis of thermal-hydraulics in sewers, Water Research, 204, 117552 (11 pp.), doi:10.1016/j.watres.2021.117552, Institutional Repository

Expertinnen und Experten

Urinseparierung

Prof. Dr. Kai Udert
  • Abwassertrennung
  • Dezentrale Technologien
  • Nährstoffe
  • Urinseparierung
  • Ressourcenrückgewinnung
Prof. Dr. Tove Larsen
  • NoMix
  • Urinseparierung

Grauwasseraufbereitung

Dr. Céline Jacquin
  • Membranen
  • Dezentrale Systeme
  • Wasserqualität
  • Trinkwasser
  • Wasserwiederverwendung
Prof. Dr. Eberhard Morgenroth
  • Abwasser
  • Dezentrale Technologien
  • Nährstoffe
  • Siedlungswasserwirtschaft
  • Infrastrukturplanung
  • Urinseparierung
Dr. Frederik Hammes
  • Trinkwasser
  • Wasseraufbereitung
  • Sensoren
  • Durchflusszytometrie
  • Biologische Filterung
Dr. Tim Julian
  • Mikroben
  • Siedlungshygiene

Schwarzwasseraufbereitung

Dr. Linda Strande
  • Abwasser
  • Entwicklungsländer

Wings

Dr. Sabine Hoffmann
  • Nachhaltige Wasserwirtschaft
  • Transdisziplinäre Forschung

Titelbild: Daniel Röttele/infografik.ch