Wasserwiederverwendung: Fraunhofer IGB bietet Lösungen für Landwirtschaft und Industrie

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Die Klimakrise wird spürbar: Der Sommer 2026 brachte extreme Hitze und
Trockenheit. Eine große Herausforderung für die Landwirtschaft, aber auch
für die Industrie. Denn viele Produktions- und Verarbeitungsprozesse
benötigen viel Wasser. Doch was tun, wenn dieses knapp wird? Eine Lösung:
Bereits genutztes Wasser in Kreisläufen wiederverwenden. Hierfür
entwickelt das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und
Bioverfahrenstechnik IGB die passenden Verfahren und Technologien.

Flüsse wie der Rhein lagen in diesem Sommer fast trocken und Landwirte
fürchteten um ihre Ernten. Die jüngsten Hitzewellen zeigen eindrücklich,
wie der Klimawandel immer deutlicher in unser Leben eingreift. Die
Bedeutung der Ressource Wasser wird immer sichtbarer. Doch wie begegnen
wir der um sich greifenden Knappheit?

Gerade in der Industrie lohnen sich Lösungen zur Wasserwiederverwendung
und Kreislaufführung, denn der Bedarf ist enorm. Wenn Entnahmen aus
konventionellen Ressourcen, wie Flüssen und Grundwasser, nicht mehr
möglich sind, stehen die betroffenen Unternehmen vor existentiellen
Herausforderungen. Im Extremfall müssten sie ihre Produktion
herunterfahren, was große Verluste bedeuten würde. Somit wird
Wasserverfügbarkeit zum Unternehmens- und Standortrisiko. Eine
Unabhängigkeit von externen Wasserquellen bedeutet somit auch größere
Sicherheit im Sinne von Resilienz gegenüber klimabedingten
Herausforderungen. Die Wiederverwendung hat noch einen weiteren Vorteil:
Es muss weniger Wasser eingeleitet werden. So kann die wasserrechtliche
Erlaubnis hinsichtlich Temperatur, sowie Mengen- und Stoffeinträgen
leichter eingehalten werden. Wasserwiederverwendung spart Geld und gibt
Planungssicherheit!

Wasserkreisläufe: Maßgeschneiderte Lösungen für die Industrie

Das Fraunhofer IGB besitzt langjährige Expertise bei der Entwicklung von
Verfahren, Technologien und Konzepten für einen nachhaltigen Umgang mit
Wasser. Das wissenschaftlich-technische Personal des Instituts befasst
sich seit Jahren damit, wie bereits genutztes Wasser wiederverwendet
werden kann. Dies erfordert, neben Reinigungsschritten, z. B. auch ein
intelligentes Wassermonitoring, um Schadstoffe und andere Verunreinigungen
zu überwachen. Gerade in der Industrie, bei der es – je nach Prozess – zu
starken Verschmutzungen und Belastungen kommen kann, ist dies von größter
Bedeutung.

Da die Verfahren und Anforderungen der Industrie sehr vielseitig sind,
müssen neben den technischen Randbedingungen auch die organisatorischen
Abläufe berücksichtigt werden. Oftmals bedeutet das, dass Lösungen wie die
des IGB individuell an die örtlichen Gegebenheiten angepasst werden.
Hierfür können die IGB-Wissenschaftler Dr. Lukas Kriem und Marc Beckett
auf jahrelange Erfahrung aus verschiedenen Projekten und Ländern
zurückgreifen. So können Sie schnell maßgeschneiderte Lösungen finden.

»Zero Liquid Discharge« als Schlüssel zu einer resilienten
Wasserversorgung

Wasserwiederverwendung wird für Industrie und Landwirtschaft zunehmend zu
einem entscheidenden Faktor, um Wasserressourcen zu sichern, Kosten zu
senken und regulatorische Anforderungen zu erfüllen. Besonders
weitreichend ist das Konzept des Zero Liquid Discharge (ZLD), bei dem
Prozesswässer nahezu vollständig aufbereitet und wieder in den
Produktionsprozess zurückgeführt werden, sodass kein oder nahezu kein
Abwasser mehr eingeleitet wird. Einige Vorreiter aus der Chemie- und
Halbleiterindustrie setzen bereits auf die Nutzung von aufbereitetem
kommunalem Abwasser als Prozesswasser und extensive Wasserrecycling- und
Wiederverwendungskonzepte mit sehr hohen Recyclingquoten. »Es gibt also
mittlerweile schon Beispiele einer erfolgreichen Umsetzung. Allerdings
gibt es keine Pauschallösung, die überall funktioniert – es bleibt stets
eine Individuallösung,« erklärt Mikrobiologe Kriem. Zu den Vorteilen des
ZLD-Prinzips führt er weiter aus: »Zero Liquid Discharge kann über die
Zeit nicht nur Geld sparen, sondern man macht sich unabhängig von externen
Einflüssen wie dem Klimawandel. Dabei gilt es abzuwägen, wie hoch die
Kosten für Produktionsausfälle aufgrund von Wassermangel sind.«

Auswirkungen des Klimawandels auf den Wasserverbrauch untersucht

Zugute kommt dem IGB-Team auch, dass sie sich auch mit den
Rahmenbedingungen von Wasserknappheit bestens auskennen. Neben viele
Arbeiten in trockenen Regionen wie Indien und Südafrika sehen die die IGB-
Wissenschaftler um Kriem und Beckett auch einen zunehmenden Bedarf in
Deutschland. Insbesondere in der Landwirtschaft ist der Bewässerungsbedarf
in den letzten Jahren bereits stark gestiegen.

Vorbild Landwirtschaft: Ressourceneffiziente Wasserwiederverwendung

Das Projekt HypoWave, an dem das IGB beteiligt war, untersuchte etwa die
Machbarkeit hydroponischer Pflanzenproduktion auf Basis von gereinigtem
kommunalem Abwasser. Dieses wassereffiziente Konzept ermöglichte es, Salat
in nährstoffreichen Lösungen ohne Erde zu kultivieren und dabei sowohl
Wasser als auch Nährstoffe wieder zu nutzen. Im Rahmen einer Pilotanlage
wurden verschiedene Verfahrenskombinationen untersucht, um Abwasser
bedarfsgerecht zu reinigen, Schadstoffe zu entfernen und wertvolle
Nährstoffe zu nutzen. Dieses innovative Konzept ist besonders für die
Landwirtschaft in wasserknappen Regionen interessant, da sie eine
nachhaltige Nutzung einer kontinuierlich vorhandenen Ressource bietet und
gleichzeitig Wasserressourcen schont.

Das Nachfolgeprojekt HypoWave+ ging einen Schritt weiter. Es stellt die
erste großtechnische Umsetzung hydroponischer Pflanzenkultivierung auf
Basis von aufbereitetem Abwasser in Europa dar. In der Region Gifhorn
wurde ein wissenschaftlich betreutes Gewächshaus errichtet. Das IGB war
dabei federführend in der Entwicklung des Risikomanagements und der
Digitalisierung von Prozessen zur Verbesserung der Systemeffizienz. »Wir
konnten zeigen, dass zumindest eine starke Reduzierung von Bakterien und
Viren aus dem Abwasser möglich ist, was eine Bewässerung von Pflanzen
ermöglicht und für Menschen unkritisch ist«, erklärt Kriem. Die geernteten
Tomaten waren hochwertig und wurden in lokalen Supermärkten verkauft. Die
Übertragung des Konzepts in andere Regionen wird derzeit vorbereitet.

Das IGB entwickelt seit vielen Jahren maßgeschneiderte Konzepte für die
Wasserwiederverwendung in Industrie und Landwirtschaft. Dabei kombiniert
das Institut etablierte Technologien wie Membran- und biologische
Verfahren mit innovativen Lösungen, darunter Ozonierung, Photokatalyse und
weitere fortgeschrittene Oxidationsverfahren, die am Fraunhofer IGB
entwickelt und skaliert werden. Darüber hinaus gehörte das Institut zu den
ersten Einrichtungen in Europa, die Wasserwiederverwendungskonzepte als
Teil eines größeren Projektkonsortiums entsprechend der EU-Verordnung
2020/741 auf Basis eines umfassenden Risikomanagementplans umgesetzt
haben. Dadurch unterstützt das Fraunhofer IGB neben Unternehmen auch
Kommunen und landwirtschaftliche Akteure bei der Entwicklung sicherer,
nachhaltiger und wirtschaftlicher Wasserkreisläufe.

Intelligente Wassernutzung: Wo Wissenslücken zu Lösungen werden

Ihre Erfahrungen, die technische Expertise und die moderne
Forschungsinfrastruktur in Stuttgart nutzen die Fraunhofer-Forschenden, um
Wasser neu zu denken. Denn Forschung beginnt dort, wo belastbare Antworten
noch fehlen. Das Fraunhofer IGB untersucht offene Fragen, erprobt neue
Ansätze unter realitätsnahen Bedingungen und entwickelt daraus gemeinsam
mit Kommunen, Wasserwirtschaft und Industrie praxistaugliche Lösungen –
von der ersten Idee bis zur Demonstration im technischen Maßstab.