Forschungsfeld Wasserressourcen und Umwelt

Forschungsfeld Wasserressourcen und Umwelt (ENVIRO)

Forschungslinie Prognose und Management von Wasserressourcen

Die Verfügbarkeit von Wasserressourcen in ausreichender Quantität und Qualität wird zunehmend zur zentralen Herausforderung einer effizienten Wasserversorgung für Bevölkerung, Industrie und Landwirtschaft. Ein wachsender Nutzungsdruck auf die Wasserressourcen, der Eintrag von geogenen oder anthropogenen Schadstoffen sowie wechselnde klimatische Bedingungen schränken ihre hinreichende Verfügbarkeit zunehmend ein. Aufgrund dieses steigenden Drucks äußerer Faktoren einerseits als auch der technischen und sozio-ökonomischen Entwicklungen andererseits bleibt es zentrale Forschungsaufgabe, geeignete Strategien und Werkzeuge zu Prognose und Management von Quantität und Qualität der Wasserressourcen zu entwickeln. Intensiv weiter verfolgt werden daher Forschungsaktivitäten sowohl zur Identifizierung von Nähr- und Schadstoffen (aus Landwirtschaft, Industrie und kommunalen Abwässern) in ober- und unterirdischen Wasserkörpern, als auch zur Vorhersage ihres Verhaltens, z.B. durch Entwicklung und Anwendung von Stoffbilanzen und reaktiven Transportmodellen. Die Komplexität der Fragestellungen erfordert hierzu den Einsatz bzw. die Entwicklung von Modellen auf allen Skalierungsebenen und die Entwicklung von Methoden zur qualitativen und quantitativen Überwachung der Wasserressourcen durch Online- und in-situ-Messungen sowie der EDV-gestützten Auswertung ihrer Ergebnisse in Echtzeit.

Aktuelle Forschungsvorhaben


Forschungslinie Wasser- und Stoffkreisläufe

Der Kreislaufansatz für ein nachhaltiges Wassermanagement, eingebettet in den Kontext einer Kreislaufwirtschaft für Stoffe, Wasser und Energie, findet weltweit zunehmend Beachtung. Der Weg zu einer umfassenden Realisierung ist jedoch noch weit und muss durch gezielte F&E-Arbeiten und Pilot-Anwendungen begleitet werden. Aus Sicht der Wasserforschung gilt es, die Nutzungsmöglichkeiten für alle Qualitätsstufen von Wässern zu verbessern, sowie gezielt Störstoffe aus dem Wasserkreislauf fernzuhalten und Wertstoffe möglichst selektiv zurück zu gewinnen.

Je nach betrachtetem Bilanzraum sind natürliche und technische Wasserkreisläufe in unterschiedlichen Skalen abgebildet: großräumige Kreisläufe sind in Regionen, landes- oder weltweit etabliert, während kleinräumige Kreisläufe in einem Industriebetrieb, zwischen benachbarten Unternehmen oder Häusern oder einzelnen Nutzern aufgebaut werden. Mittelskalige Lösungen sind innerhalb von Städten und Gemeinden anzusiedeln. Solange sie nicht vollständig geschlossen sind, beeinflussen sich die Kreisläufe durch über die Bilanzraumgrenzen fließendes Wasser auch gegenseitig. Weiterhin interagieren sie mit anderen beteiligten Systemen. Energie- und Stoffflüsse sind komplex miteinander vernetzt und zahlreiche natürliche und anthropogene Einflussfaktoren führen zu quantitativen und qualitativen Veränderungen entsprechender Bilanzräume und -größen. Forschungsthemen finden sich auf der Ebene von spezifischen technischen Innovationen, u. a. in Technologien zur Stoffvermeidung durch Nutzung von Ersatzstoffen oder zur Verminderung von unerwünschten Nebenprodukten, in Technologien zur gezielten Wasseraufbereitung mit energie- und ressourceneffizienten Verfahren (s. Forschungslinie 2.1 Aufbereitung) sowie zur Wertstoffrückgewinnung. Bei allen Kreisläufen sind die Transportwege für Wasser, Stoffe und Energie sowie die Schnittstellen zu anderen natürlichen und technischen Kreisläufen zu beachten und Verluste zu minimieren. Dazu gehören auch die Entwicklung und Überwachung von Qualitätszielen für verschiedene Wasserverwendungszwecke, die Risikobewertung von Qualitätskriterien sowie die Entwicklung von Verfahren zur gezielten und schnellen Messung von Qualitätszielen.

Forschungsthemen liegen weiterhin in der Entwicklung von systemischen Ansätzen, die technische und ökonomische Analysen-, Planungs- und Managementwerkzeuge für groß- und kleinräumige Wasser- und Stoffkreisläufe bereitstellen und die Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit verschiedener Lösungsansätze bewerten. Dazu gehört auch, die Nutzungsmöglichkeiten von Reststoffen und Energie zu verbessern sowie mögliche Zielkonflikte zwischen Gewässerschutz und der Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen, Städten und Regionen zu verringern.

Aktuelle Forschungsvorhaben