Abwasserreinigung auf dem Dach: Pflanzen sorgen für sauberes Wasser
Abwasser ohne Chemie klären, dabei das Klima schonen und Geld sparen. Was sich anhört wie eine Zukunftsvision, ist bereits Realität. Bald auch für Privathaushalte?
Hoch auf der grünen Kläranlage. Bild: John Deere Mannheim
Hartmut Bauer mag es unkompliziert. "Entweder es funktioniert einfach oder es funktioniert nicht", lautet die Devise des Leiters der Mannheimer Umweltabteilung von John Deere, dem weltweit führenden Hersteller von Landwirtschaftsfahrzeugen. Nach diesem Prinzip funktioniert auch die von ihm entwickelte Pflanzenkläranlage, die auf dem Dach von Gebäude 21 des Traktorenwerkes beheimatet ist.
Auf 140 Quadratmetern klären dort ausgesuchte Pflanzen Industrieabwässer – ganz ohne chemische Zusätze und mit geringem Wartungsaufwand. Zehn Kubikmeter Abwasser werden derzeit pro Tag über die Pflanzenkläranlage gereinigt. Das sind rund sechs Prozent des gesamten Abwasseraufkommens bei John Deere und entspricht einer Wassermenge von etwa 70 vollen Badewannen.
Die Idee für die Anlage entstand schon 1998. Damals war Bauer auch für die Bewertung von Vorschlägen aus dem Unternehmen. Unter 6.000 Anregungen der Mitarbeiter gab es eine, die ihn besonders interessierte: "Was passiert eigentlich mit unserem Abwasser, kann man da nicht was mit Pflanzen machen?" Bauer kam ins Grübeln: "Biologische Pflanzenkläranlagen gibt es im Grunde ja schon, nur die benötigen viel Platz. Den haben wir hier aber nicht." Dafür gibt es auf dem Mannheimer Firmengelände die zahlreichen flachen Dächer der Industriehallen, in denen die Traktoren produziert werden. Die brachten Bauer auf die Idee, eine Dachpflanzenkläranlage zu entwickeln.
Das verunreinigte Wasser aus der Traktoren-Lackierhalle wird vorgefiltert und gemeinsam mit sanitärem Abwasser einer angeschlossenen Toilette auf das Dach geleitet. Das Abwasser fließt dort serpentinenförmig durch die Anlage und durchläuft schrittweise den Reinigungsprozess. Schließlich leitet ein Rohr das gereinigte Wasser vom Dach hinunter, das dann im Boden versickert.
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In der Pflanzenkläranlage schwimmen Lilien-, Schilf- und Binsengewächse im seichten Wasser. Die Reinigung erfolgt durch Mikroorganismen, die sich im dichten Wurzelgeflecht der Pflanzen bilden. Diese Pilze, Bakterien und Algen absorbieren und zersetzen den Schmutz. Insgesamt kommen sieben verschiedene Pflanzenarten zum Einsatz, jede ist für einen bestimmten Reinigungsschritt zuständig.
"Grundsätzlich ein guter Gedanke", findet auch Werner Kristeller. Seit fünf Jahren ist der Bauingenieur technischer Leiter der städtischen Abwasserentsorgung in Frankfurt am Main und kümmert sich um die Behandlung des Abwassers, das in den Frankfurter Kläranlagen landet. "Pflanzenkläranlagen säubern das Wasser ebenso gut wie klassische Kläranlagen, wenn die Rahmenbedingungen stimmen", sagt Kristeller. Auch bei der Abwasserreinigung in Frankfurt kommen biologische Komponenten zum Einsatz.
Pflanzen säubern die Luft
Hartmut Bauer begann sein Projekt in Mannheim 1999 mit ersten Tests auf einem der Industriegebäude mit Flachdach – zunächst auf einer Fläche von zwei Quadratmetern. Dafür benötigte er Pflanzen mit gewissen Eigenschaften. "Sie müssen in der Lage sein, Temperaturen von minus 20 Grad bis 60 Grad plus auszuhalten, um das ganze Jahr über leistungsfähig zu sein", erklärt Bauer. Angebracht auf einem Dach, dürfen sie zudem nicht zu schwer sein. So suchte Bauer nach Pflanzen, die auf ihren eigenen Wurzeln im Wasser stehen können und ohne Erde auskommen.
Passende Pflanzen ließen sich nach einigen Versuchen finden, die chemielose Wasserreinigung konnte beginnen. Doch das ist längst nicht alles. Die Pflanzen nehmen CO2 auf und reduzieren den Feinstaub. "Sie säubern also auch die Luft", sagt Bauer. Zusätzlich böten die Pflanzen auf dem Dach Isolierschutz. Im Sommer sei es darunter um einige Grad kälter, im Winter etwas wärmer. Und die Umweltverträglichkeit wird anerkannt. 2002 erhielt die Anlage den Umweltpreis des Landes Baden-Württemberg. Stolz zeigt Bauer die Plakette, die gut sichtbar am Eingang der Firmenmensa hängt.
Günstiger als herkömmliche Klärung
Der Aspekt der ökologischen Abwasserreinigung alleine reichte damals jedoch noch nicht aus, um die Geschäftsleitung von John Deere von dem Projekt zu überzeugen. "Denn warum sollte man so etwas machen, wenn das Geld sowieso schon knapp ist?" Doch Bauer, der nach seinem Ingenieurstudium noch den Betriebswirt obendrauf setzte, hat auch das einkalkuliert. Bis um die Hälfte billiger als eine herkömmliche, chemische Klärung sei die Pflanzenanlage: Anschaffungs- und Wartungskosten seien geringer und am Ende lasse sich ein Teil der Abwassergebühr einsparen. Auch das bestätigt der Frankfurter Abwasserexperte Werner Kristeller. Das ökologisch geklärte Wasser gilt nämlich nach den strengen deutschen Richtlinien als gereinigt. So kann es beispielsweise zur Bewässerung von Feldern oder für die Toilettenspülung wiederverwendet werden. Nur trinkwassertauglich ist es noch nicht, aber auch daran wird weiter getüftelt.
Die ungewöhnliche Pflanzenkläranlage ist heute eine kleine Sensation. Immer mehr Besucher kommen nach Mannheim, um sie zu begutachten: Ingenieure, Journalisten und andere Interessierte – so beispielsweise auch Ludwig Brünner. Der 83-Jährige ist ehrenamtlicher Mitarbeiter der Benediktinerabtei Münsterschwarzach und betreut derzeit ein Projekt in Tansania. Dort soll eine neu errichtete Schule eine Pflanzenkläranlage erhalten. Er ist bei John Deere, um Informationen zu sammeln.
Abwasserentsorgung der Zukunft?
Auch für Privathaushalte kann sich Bauer künftig Dachpflanzenkläranlagen vorstellen. "2016 hat jeder so eine auf dem Dach", ist er überzeugt. Nach Berechnungen Bauers benötigt man pro Person lediglich eine Fläche von durchschnittlich vier Quadratmetern an Pflanzen. Doch nicht jeder teilt seinen Optimismus. Werner Kristeller ist da eher skeptisch. In ländlichen Gebieten, wo keine Abwassersysteme vorhanden sind, könne er sich Pflanzenkläranlagen zwar durchaus vorstellen, eine Dezentralisierung in Ballungsräumen ist seiner Ansicht nach dagegen nicht erstrebenswert. "Denn das zentral kanalisierte Abwassersystem ist ja eine der fortschrittlichen Errungenschaften unserer Zeit."
Hartmut Bauer sieht das anders. Mit seiner Pflanzenkläranlage ließe sich schließlich einiges an Wasser und damit auch Geld einsparen. Für den Aufbau benötige man zudem noch nicht einmal ein Flachdach. "So eine Anlage kann auch in Kaskadenform auf jedes Giebeldach gebaut werden", sagt Bauer. Das Gewicht der Pflanzen sei dabei kein Problem. Die Anlage werde an die ausgewiesene Traglast eines Daches angepasst. Damit bleibt allerdings wenig Spielraum für zusätzlichen Schnee im Winter, doch dieser schmelze im Wasser der Pflanzen. Bei extremer Kälte müsse notfalls warmes Wasser zugeführt oder die Anlage beheizt werden. In Mannheim übernimmt das eine Photovoltaikanlage, die Bauer extra dafür aufgebaut hat.
Es ist also durchaus vorstellbar, dass solche Pflanzenkläranlagen in naher Zukunft auch auf den Dächern von Privathäusern stehen - wenn vielleicht auch eher in ländlichen Gebieten. Hartmut Bauer hat sich das Prinzip vorsorglich patentieren lassen. Er hat noch einiges vor: Vorerst will er den Prototyp bei John Deere in Mannheim optimieren und vervielfältigen – so weit, bis dort keine Abwassergebühr mehr anfalle. Und auch in Tansania kommt das Prinzip wohl demnächst zur Anwendung. Benediktiner Brünner nahm am Ende seines Besuchs bereits einige Pflanzenproben für sein Projekt mit.
Leser*innenkommentare
elisabeth
Gast
ich denke, hier sollte schnellstmöglich die politik angesprochen werden - es kann NICHT sein, das alternative klärmethoden nicht zugelassen werden, und standartisierte methoden aufgezwungen werden, eine unglaubliche frechheit.
und es wird mit sicherheit weitere solche sachen geben, die im zuge der ökologisierung der gesellschaft auf einmal innovativ sind, die vorher lediglich ein störfaktor waren - hier muss von der politik sofort umgedacht werden.
Hartmut Bauer
Gast
Liebe interessierte Leser,
herzlichen dank für ihre ausführlichen Kommentare.
Antworten zu ihren Fragen gebe ich ihnen gerne vor Ort in Mannheim.
Bitte um Anmeldung zur Terminabsprache.
Herzlichen Dank im Voraus
Ihr
Hartmut Bauer
Burger
Gast
Pflanzenkläranlagen funktionieren auch im Winter.
Wir haben in der Schweiz auf 1'400 m.ü.M. eine Anlage für eine Gemeinde gebaut. Die funktioniert auch bei - 20 Grad.
Richtig gebaute Anlagen, wie sie z.B. Franz Marx aus Trier gebaut hat, laufen bestens und erfüllen alle Parameter. Leider gibt es auf diesem Markt auch viele Pfuscher, die nur das schnelle Geld machen wollen.
Pflanzenkläranlagen ist ein altes Konzept. Es gibt Anlagen, die laufen bei uns seit über 40 Jahren, zuverlässig und kostengünstig. Nur das will die ARA - Lobby nicht.
Hebet en schöne Tag
Vital Burger
Emmenbrücke, Schweiz
Detlef SCHWAGER
Gast
Es heißt zwar landläufig PFLANZEN-Kläranlage (PKA)... Der richtige Fachbegriff is aber "BODENFILTER", da der im (nichtbindigen, d.h. ohne Lehm und Ton) Bodenfilter mit Abwasser "gefütterte" Biofilm (u.a. mit unseren Darmbakterien angelagert an der sehr großen Filtersandoberfächen der Sandkörner), 95 % der "Arbeit" macht. Die Bodenfilter=PKA funktionieren mit ca. 5% Einbusen auch im Winter, d.h. auch wenn die Pflanzen "schlafen".
Die grünen und ab und an vertrockneten Pflanzen sind wichtig aber nicht die entscheidenden Faktoren in der Anlage. Es gibt ja sogar (zugelassene) Bodenfilter auch ohne jegliche Pflanzen.
RICHTIG gebaute Bodenfilter=PKA´s stinken nicht! und sind oft NUR billigere „LowTech-Lösungen mit HighTech-Effekt“.
Biogas für BHKW´s ist auch mit Low-Tech d.h. auch mit geringster bis keiner Technik- & Energie-Einsatz möglich:
Im Gefälle oder mit einer einfachsten Baumarkt-Schmutz-Unterwasserpumpe, wird ein Anaerober Tauchwandreaktor (Anaerobic Baffled Reactor,ABR), beschickt. Der darin befindliche aktive Schlamm, wird vom frischen Abwasser selbständig und ständig durchströmt. http://www.akvo.org/wiki/index.php/Anaerobic_Baffled_Reactor
Dieser ABR ist auch ein Biogasreaktor! In Asien und Afrika werden solche dezentralen Abwasseranlagen (DEWATS) zur Biogaserzeugung und zur Reinigung in extrem dicht bebauten Gebieten (slams) seit Jahren u.a. durch die Bremer BORDA e.V. verbreitet. In Indonesien sind es schon mehr als 50 Stück, in Indien noch mehr. http://www.borda-net.org/
In der BRD erst 1 Stück, aber ohne Biogasnutzung.
Das Abwasser wird in ABR´s im Winter zu ca. 50-60% und im Sommer zu ca. 90% durch den belebten (aktiven) Schlamm (u.a. mit Darmbakterien) gereinigt, den "Rest" kann dann ein Bodenfilter (PKA) locker (nach-)reinigen. Warme Gebiete haben immer 90%. Reinigungseffekte.
Georg Hörmann
Gast
Das Problem bei Pflanzenkläranlagen ist der Winter - da wird nämlich unter 4°C wegen nicht vorhandener biologischer Aktivität gar nichts geklärt und wenn man das Wasser noch zusätzlich *heizen* muss ist es mit der Energieeffizienz auch nicht so weit her... Es hat schon seine Gründe, warum sich Pflanzenkläranlagen bisher *nicht* durchgesetzt haben, obwohl sie schon ewig progagiert werden und auf dem Markt sind.
methusalix
Gast
Alter Hut in kommerziellem Gewand. Gibts schon seit den späten 80gern - nur die Genehmigungen dafür gibts nicht!
@Faibel - nicht ärgern, nur wundern ... in einem Staat, in dem die Bundeskanzelerin die "sehr geehrten Internetbenutzer" auf ihrer website begrüßt; was will man da noch erwarten ?!
Letztlich gehts ums Geld (wie immer!) - ein Anschluss an die Abwasserleitung oder Zwang zur Kleinkläranlage bringt der Stadt/dem Land viel mehr Geld in die Kasse -
da ist alles andere doch eh wurscht.
Holger Densky
Gast
Wesentlich ist doch, es geht hier nicht um Ideologien (Chemie oder nicht) sondern um möglichst effektive Lösungen des Abwasserproblems. Und das ist und bleibt sehr abhängig von den Randbedingungen wie Dichte des Besiedelung, Abwasserzusammensetzung, Anschluss an die Kanalisation oder die klimatischen Verhältnisse. Aufgrund der verherrenden Choleraepidemien in London und Hamburg im 19. Jahrhundert wurde die Abwassertechnik enorm weiterentwickelt.Fakt ist jedoch, die heute in den westlichen Ländern existierende Sammlung und Reinigung von Abwasser hat wesentlich zur Gesundheit der Bevölkerung und der ökologischen Wiedergenesung unserer Flüsse beigetragen.Diese Infrastruktur muss auch zukünftig erhalten werden, denn insbesondere Großteile der Kanalisation ist auch bei uns zwischenzeitlich sehr sanierungsbedürftig. Und das wird Geld kosten.
Pflanzenkläranlagen wie auch andere technisch innovative Lösungen können insbesondere im ländlichen schwach besiedelten Raum effektive Lösungen sein. Gerade in Schwellen- und Entwicklungsländer sollte darauf geachtet werden, Lösungen zu suchen, die auch dauerhaft finazierbar sind und zwar im Unterhalt. Einfach nur den Anschlussgrad erhöhen und dann hoffen, dass mal eine Kläranlage mit Hilfsgeldern gebaut wird und zu kurz gesprungen. Ingenieure wie die Artikel erwähnten Experten aus Mannheim und Frankfurt müssen gemeinsam mit den Verantwortlichen in den betroffenen Regionen die geeigneteste Lösung suchen. Dieses ingenieurtechnische Knowhow zu nutzen ist unsere Chancen.Und nicht dabei vergessen, bestimmte Stoffe gehören nicht ins Abwasser, doch das hat auch etwas mit Produktverantwortung zu tun. Liebe TAZler bleibt an diesem Zukunftsthema dran.
Christoph
Gast
Wiipedia weiss alles :
Bemerkenswert ist, dass Pflanzenkläranlagen aufgrund der laufenden Prozesse, bei fachgerechter Ausführung, im Winter nicht einfrieren und wegen des weitgehenden Fehlens von Aggregaten (bis auf eventuelle Pumpen zur Abwasserhebung) mechanisch robust sind. Ebenso sind sie, da die abbauenden Bakterien in der Bodenmatrix „verankert“ sind, nicht vom Absetzverhalten des Belebtschlammes abhängig (siehe Betriebsprobleme/Blähschlammbildung beim Belebtschlammverfahren). Diese Robustheit des Prozesses ist ein positiver Aspekt beim Einsatz in Verhältnissen, in denen eine intensive, tägliche Wartung nicht zu gewährleisten ist.
Pirilampo
Gast
Zwar gönne ich Herrn Bauer, dass er mit der Sache reich wird, allerdings ist der Erfolg mehr als fraglich. Auch kann ich nicht erkennen (zumindest anhand des Artikels nicht), was jetzt daran so neu sein soll, dass es patentiert wurde (vielleicht die Sache auf ein Dach zu setzen, aber ob das ein Patent rechtfertigt?!?). Vermutlich wird er es nur zum Patent angemeldet haben, was etwas ganz anderes ist! Jedenfalls hat Hagen mit all seinen Punkten recht (wenn auch die Dinger vielleicht nicht riechen). Aber insbesondere die Betonung, dass hier keine Chemie verwendet werde, offenbart in welche Richtung es in dem Artikel geht: Zentrale Lösungen = doof, dezentral und ggf. naturnah = gut! Das ist aber viel zu naiv. Pflanzenkläranlagen (wie auch Regenwassernutzung u. Ä.) taugen im ländlichen Gebiet. In verdichteten Räumen ist das sinnlos (zumindest für die Umwelt, die dadurch nicht entlastet wird; wie das für den Installateur aussieht, der das einbaut, steht auf einem anderen Blatt). Vielleicht sollte man mal eine Ökobilanz von der Sache erstellen...
Der Artikel, insbesondere hier plaziert, wird aber sicher seinen Zweck erfüllen und ein paar Ökoromantiker dazu bringen, sowas installieren zu lassen. Die Umwelt retten wir damit aber nicht.
Faibel
Gast
sehr schön....
meine eltern wohnen auf dem land und haben seit über 30 jahren eine funktionierende wurzelraumkläranlage auf ihrem grundstück.
dummerweise entspricht diese keiner gültigen norm und so werden meine eltern gezwungen sich eine zertifizierte kleinkläranlage zuzulegen - kosten: weit über 5000 euro.
geld welches zur zeit nicht da ist!
nun drohen zwangsmassnahmen wie zwangsentleerung und schliessung der vorhanden 3 kammergrube.
ein hohn, wenn man sieht, wie die ländereien rings um das haus mit jauche von kühen braun gefärbt werden. und das soweit das auge sehen kann.....
Peter
Gast
@Ingo:
Faulung ist das Stichwort.
Der Schlamm kann in einem Faulturm ausgefault werden, dabei entsteht dann unter anderem Methan --> BHKW
Peter
Gast
Einige Anmerkungen:
1) welche Abwässer werden da genau behandelt?
2) wie werden die vorbehandelt?
@Hagen
zum Beispiel Ethanol oder Methanol :-D
Peter Heister
Gast
Sehr gut für die Umwelt. Ich muss aber mal sagen, der Ort in dem wir gewohnt haben, in den östlichen Bundesländern in DE hatte eine vollbiologische Kläranlage schon zu tiefsten DDR Zeiten. Hat top funktioniert, so dass mehrere Orte angeschlossen werden konnten. Kann nur nicht sagen ob die Anlage in der Nachwendezeit stillgelegt wurde, weil vielleicht Anschlußzwang an andere angeblich bessere Anlagen erwirkt wurde.
Anotherone
Gast
@von Hagen Pflanzenkläranlagen stinken nicht, wir haben eine solche in Punkt 3 aufgeführte und das einzige, was da stinkt ist Nachbars Kompost...
Ingo
Gast
Im Nachbardorf gibt es das auch schon seit Jahren, so neu ist das nicht. Man sollte lieber mal überlegen, wie man aus Fäkalien Energie gewinnt.
Hagen
Gast
Der Autor des Artikels hat einige wichtige Aspekte vergessen.
1) Pflanzenkläranlagen benötigen Pflege.
2) Der anfallende Schlamm muss weiterbehandelt werden.
3) Pflanzenkläranlagen gibt es bereits. In ländlichen Gebieten ohne zentrale Abwasserentsorgung sind sie bereits üblich.
4) Kläranlagen auf dem Dach benötigen leistungsstarke, und am besten wartungsarme, Pumpen. Schon mal daran gedacht, dass das Energieverschwendung sein könnte?
5) "Ohne Chemie" - was soll das heißen? Welche _schädlichen_ Chemikalien werden denn in Großkläranlagen eingesetzt? Bitte nicht nur schwurbeln, sondern auch informieren.
Und wie soll man sich eigentlich ohne Atemmaske durch eine Stadt bewegen, die mit Pflanzenkläranlagen zugepflastert ist?