Wasserstress in Europa: Warum industrielle Wasseraufbereitung und Kreislaufführung jetzt strategisch werden

1. Wasser wird für die Industrie zum strategischen Faktor

Wasser war für viele Industrieunternehmen über Jahrzehnte vor allem eines: zuverlässig verfügbar. Prozesswasser wurde entnommen, genutzt, anschließend behandelt und als Abwasser abgeleitet. Dieses lineare Prinzip gerät zunehmend unter Druck.

Der Wasserstress in Europa ist längst kein ausschließlich südeuropäisches Problem mehr. Nach aktuellen Daten der Europäischen Umweltagentur waren im Jahr 2023 rund 28 % der Fläche der Europäischen Union und 32 % der Bevölkerung mindestens in einem Quartal von Wasserknappheit betroffen. Im langjährigen Durchschnitt betrifft Wasserknappheit etwa 30 % der EU-Fläche.

Für Produktionsunternehmen entsteht daraus eine neue Fragestellung:

Wie abhängig ist unsere Produktion von der permanenten Verfügbarkeit von Frischwasser?

Dabei geht es nicht nur um ökologische Verantwortung. Wasserverfügbarkeit betrifft unmittelbar Produktionssicherheit, Genehmigungsfähigkeit, Standortentwicklung und Kosten.

Die Europäische Kommission hat diese Entwicklung erkannt. Mit der europäischen Water Resilience Strategy soll die Wassereffizienz in der EU bis 2030 um mindestens 10 % verbessert werden.

Priorität haben dabei zunächst die Reduzierung des Wasserbedarfs, anschließend Effizienzmaßnahmen und die Wiederverwendung von Wasser. Zusätzliche Wasserressourcen sollen erst danach erschlossen werden.

Genau an dieser Stelle gewinnt die industrielle Wasseraufbereitung eine zusätzliche Bedeutung. Eine Abwasseranlage ist dann nicht mehr nur eine Anlage zur Einhaltung von Einleitgrenzwerten. Sie kann zu einem Bestandteil der betrieblichen Rohwasserstrategie werden.

Aus „Abwasser behandeln“ wird zunehmend:

Wasser aufbereiten, Qualität gezielt einstellen und Wasser erneut im Produktionsprozess einsetzen.

Damit wird aus einem Entsorgungsprozess ein Ressourcenkreislauf.

2. Warum Wasser-Kreislaufführung in der Industrie wirtschaftlich interessant wird

Bei einer klassischen industriellen Abwasserbehandlung wird Wasser nach der Produktion aufbereitet, bis die erforderliche Einleitqualität erreicht ist. Anschließend verlässt es den Standort.

Technisch betrachtet ist das häufig unbefriedigend: Unternehmen investieren Energie, Chemikalien, Personal und Anlagentechnik in die Reinigung eines Wassers, das danach abgegeben wird – während an anderer Stelle erneut Frischwasser bezogen und teilweise wiederum aufbereitet werden muss.

Die Wasser-Kreislaufführung in der Industrie verändert diese Betrachtung.

Das Ziel lautet nicht zwangsläufig, jeden Kubikmeter Wasser vollständig im Kreislauf zu führen. Entscheidend ist zunächst die Frage:

Welche Wasserqualität wird an welcher Stelle tatsächlich benötigt?

Für Spülprozesse kann beispielsweise eine andere Qualität ausreichend sein als für die Ansatzwasserherstellung, Oberflächenbehandlung oder einen sensiblen Produktionsschritt.

Daraus entsteht ein sogenanntes „Fit-for-Purpose“-Konzept: Das Wasser wird genau auf die Qualität aufbereitet, die für die jeweilige Wiederverwendung erforderlich ist.

Mögliche Verfahren der industriellen Wasseraufbereitung

• Filtration und Feststoffabscheidung
• Fällung und Flockung
• Ultrafiltration
• Aktivkohlebehandlung
• Ionenaustausch
• Umkehrosmose
• Vakuumverdampfung oder Destillation
• Membranverfahren und Verfahrenskombinationen

Welche Technik geeignet ist, hängt vom Abwasser, den Inhaltsstoffen, dem erforderlichen Reinwasser, vorhandenen Anlagen und den wirtschaftlichen Randbedingungen ab.

Gerade deshalb ist Technologie- und Herstellerunabhängigkeit wichtig. smart5 bewertet bestehende und neue Abwasseranlagen technisch und kaufmännisch und betrachtet dabei unter anderem Wasserqualität, Energieverbrauch, Betriebsmittel, Entsorgung, Wartung und vorhandene Anlagenkapazitäten.

Die entscheidende Frage lautet also nicht:

„Welche Anlage sollen wir kaufen?“

Sondern:

„Wie erreichen wir mit vorhandener und gegebenenfalls ergänzender Technik den wirtschaftlich sinnvollsten Wasserkreislauf?“

Weitere Informationen zur Kreislaufführung hat smart5 hier an einem Beispiel zusammengestellt: Wasser-Kreislaufführung bei smart5

3. Vom Abwasser zum Prozesswasser: ein sinnvoller Weg in fünf Schritten

Wasserrecycling in der Industrie sollte nicht damit beginnen, direkt eine zusätzliche Aufbereitungsanlage zu bestellen. Erfolgreiche Projekte beginnen mit einer Bestandsaufnahme.

Schritt 1: Wasserbilanz erstellen

Zunächst müssen Wasserströme transparent werden:

• Wie viel Frischwasser wird bezogen?
• Wo wird es eingesetzt?
• Welche Abwassermengen entstehen?
• Welche Teilströme gibt es?
• Welche Wasserqualitäten liegen vor?

Bereits diese Bilanz zeigt häufig Kreislaufpotenziale.

Schritt 2: Wasserqualitäten statt nur Mengen betrachten

Nicht jedes Abwasser ist gleich. Stark belastete Teilströme sollten möglichst nicht mit gering belasteten Wässern vermischt werden.

Eine getrennte Erfassung kann die spätere Aufbereitung erheblich vereinfachen.

Schritt 3: Bedarf der Produktion definieren

Nun wird die andere Seite betrachtet: Welche Prozesse benötigen welche Wasserqualität?

Ein Spülprozess benötigt möglicherweise kein vollentsalztes Wasser. Umgekehrt kann eine bestimmte Produktion sehr geringe Leitfähigkeiten oder definierte Grenzwerte für einzelne Stoffe verlangen.

Schritt 4: Kreisläufe technisch und kaufmännisch bewerten

Jetzt können sinnvolle Kombinationen entwickelt werden. Beispielsweise kann eine bestehende chemisch-physikalische Anlage weitergenutzt und um Membrantechnik ergänzt werden.

Genau hier liegt häufig erhebliches Potenzial: Bestandsanlagen müssen nicht automatisch ersetzt werden.

smart5 verfolgt deshalb einen hersteller- und technologieunabhängigen Ansatz und optimiert sowohl bestehende als auch neue Anlagen.

In realisierten Projekten konnten beispielsweise Betriebsmittel-, Energie-, Wartungs- und Entsorgungskosten deutlich reduziert werden. Bei einem Alu-Druckguss-Projekt sanken die gesamten Abwasserkosten um ca. 11 Euro pro Kubikmeter.

Bei rund 50.000 m³ Abwasser pro Jahr entspricht dies etwa 550.000 Euro jährlicher Einsparung.

Schritt 5: Kreislaufführung schrittweise ausbauen

Die wirtschaftlich beste Lösung kann zunächst beispielsweise eine Recyclingquote von ca. 50–60 % sein.

Erst danach sollte geprüft werden, ob die letzten verbleibenden Abwassermengen ebenfalls sinnvoll zurückgewonnen werden können.

Der Wasserkreislauf in der Industrie wird damit nicht zum Selbstzweck, sondern zu einem technisch und wirtschaftlich optimierten Produktionssystem.

4. ZLD, Wärmerückgewinnung und intelligente Anlagensteuerung

Die fortgeschrittenste Form der Kreislaufführung ist ZLD (Zero Liquid Discharge). Ziel eines ZLD-Konzeptes ist es, praktisch kein flüssiges Abwasser mehr aus dem betrachteten Prozess auszuleiten.

Dafür wird Wasser weitgehend zurückgewonnen, während die enthaltenen Stoffe aufkonzentriert und als Feststoff oder hochkonzentrierter Reststrom ausgeschleust werden.

Technisch können hierzu beispielsweise Membranverfahren und Verdampfungssysteme miteinander kombiniert werden.

ZLD klingt zunächst nach dem logischen Endpunkt jeder industriellen Wasseraufbereitung. Aus Sicht eines Anlagenbetreibers ist jedoch eine differenzierte Betrachtung erforderlich.

Denn die letzten Prozentpunkte der Wasserrückgewinnung können technisch aufwendig und energieintensiv sein.

Deshalb sollte nicht automatisch „100 % Kreislaufführung“ gefordert werden. Stattdessen müssen mindestens fünf Parameter gemeinsam optimiert werden:

• Wasserverbrauch
• Abwassermenge
• Energiebedarf
• Betriebskosten
• Versorgungssicherheit

In manchen Produktionsprozessen ist ein vollständiges ZLD-System sinnvoll. In anderen Fällen kann ein sogenanntes Near-ZLD-Konzept mit sehr hoher Recyclingquote wirtschaftlicher sein.

Wasser- und Energieströme gemeinsam betrachten

Zusätzlich gewinnt die energetische Kopplung an Bedeutung. Produktionsbetriebe verfügen teilweise über Abwärme, Warmwassernetze, Photovoltaik oder zeitlich schwankende Energieüberschüsse.

Diese Energie kann bei entsprechender Anlagenplanung für die Energieversorgung der Wasseraufbereitung genutzt werden.

smart5 arbeitet deshalb auch an der intelligenten Verbindung von Produktionsdaten, Abwasserparametern und Energieinformationen. Ziel ist es, Anlagen stärker lastabhängig zu betreiben und vorhandene Energiequellen sinnvoll einzubinden.

In smart5-Anwendungen werden unter anderem Ultrafiltration mit langlebigen Keramikmembranen sowie energieoptimierte Verdampfungssysteme eingesetzt. Je nach Anwendung wurden spezifische Energiebedarfe von etwa 5 bis 8 kWh/m³ erreicht.

Damit entwickelt sich die Abwasseranlage perspektivisch von einer notwendigen Nebenanlage zu einer intelligent gesteuerten Ressourcenanlage.

Wasserrecycling in der Industrie bedeutet deshalb künftig mehr als Wasser sparen: Wasser-, Energie- und Stoffströme müssen gemeinsam betrachtet werden.

5. Jetzt den eigenen Wasserkreislauf prüfen

Der zunehmende Wasserstress in Europa verändert die Anforderungen an Produktionsstandorte. Industrieunternehmen sollten deshalb nicht erst reagieren, wenn Wasserentnahmen eingeschränkt werden, eine Produktion erweitert werden soll oder behördliche Anforderungen verschärft werden.

Die sinnvollere Vorgehensweise ist eine frühzeitige Bestandsaufnahme.

Folgende Punkte werden in einer ersten Bestandsaufnahme unter anderem besprochen:

1. Wie viel Frischwasser benötigt der Standort heute tatsächlich?
2. Welche Abwasserströme könnten technisch wiederaufbereitet werden?
3. Wo könnte aufbereitetes Wasser ohne Beeinträchtigung der Produktion erneut eingesetzt werden?

Danach lässt sich bewerten, welche Maßnahmen wirtschaftlich sinnvoll sind: Optimierung bestehender Anlagen, Teilstrombehandlung, zusätzliche Filtrationsstufen, Membrantechnik, Verdampfung, Wärmerückgewinnung oder im nächsten Schritt ein ZLD-Konzept (Zero Liquid Discharge).

Dabei sollte Kreislaufführung niemals isoliert betrachtet werden. Eine gute Lösung reduziert Frischwasserverbrauch und Abwassermenge, ohne gleichzeitig unverhältnismäßig hohe Energie-, Chemikalien- oder Wartungskosten zu erzeugen.

Hier setzt smart5 an. Als Spezialist für industrielle Wasseraufbereitung und Abwassertechnik unterstützt smart5 bei Analyse, Trouble-Shooting, Optimierung und Planung – technologie- und herstellerunabhängig.

Je nach Aufgabenstellung reicht dies von der Untersuchung einer bestehenden Anlage bis zum Engineering und zur Umsetzung neuer Aufbereitungssysteme. Auch mögliche Fördermöglichkeiten für Effizienz- und CO₂-Minderungsmaßnahmen können in die Projektbetrachtung einbezogen werden.

Das Ziel ist nicht „möglichst viel neue Technik“; unser Ziel ist eine Lösung, die Wasser spart, Energie effizient nutzt, Betriebskosten berücksichtigt und die Produktionssicherheit langfristig erhöht.

Wasser, das im Kreislauf bleibt, muss morgen nicht erneut beschafft werden.

Gerne kümmern wir uns auch um Fördermittel. Wer prüfen möchte, welches Potenzial für Wasserrecycling und Kreislaufführung am eigenen Produktionsstandort vorhanden ist, findet smart5 und das Kontaktformular hier: <a href=“https://smart5-group.com/erstberatung“>Erstberatung vereinbaren</a>