Nutzung von aufbereitetem Abwasser in der Landwirtschaft

Der Klimawandel und die damit verbundenen immer heißer werdenden Sommer sowie die zunehmende Wasserknappheit zwingen Landwirte zum Umdenken. Der anhaltende Eintrag von Industrieabwässern in Ökosysteme könnte eine Lösung sein, wenn das Abwasser entsprechend aufbereitet wird, um zur Bewässerung zu dienen. Anstatt gereinigtes kommunales Abwasser wie bisher in Gewässer einzuleiten, könnte seine gezielte Aufbereitung zur Bewässerung eine Lösung sein.
Forscher arbeiten an verschiedenen Aufbereitungsmethoden. Ein Team aus Wissenschaftlern der TU Braunschweig konnte bereits Erfolge bei der Bewässerung von Tomaten mit aufbereitetem Abwasser verzeichnen.

Nutzung von Abwasser für die Landwirtschaft in Deutschland aus rechtlicher Sicht

In allen Mitgliedstaaten der EU gilt seit dem 26. Juni 2023 aufgrund der EU-Verordnung 2020/741 zur Wasserwiederverwendung ein einheitlicher Rahmen mit Mindestanforderungen für die Nutzung von kommunalem Abwasser in der Landwirtschaft. Einzelne Mitgliedstaaten können die Wasserwiederverwendung in ihrem Hoheitsgebiet oder Teilen davon jedoch per Beschluss ausschließen. Bereits seit Jahren nutzen viele europäische Länder mit ausgeprägter Wasserknappheit gereinigtes Abwasser. Dazu gehören Italien, Spanien und Griechenland, aber auch Frankreich, Portugal und Zypern.

Die Verwendung von gereinigtem Abwasser ist auch in Deutschland möglich. Die nationalen Regelungen und deren praktische Umsetzung sind jedoch noch nicht ausgereift. Eine entsprechende Novelle des Wasserhaushaltsgesetzes befindet sich noch in der Abstimmung.

Jährlich fallen in Deutschland im Schnitt mehr als acht Milliarden Kubikmeter kommunales Abwasser an. Es wird in den kommunalen Kläranlagen in mehreren Reinigungsstufen behandelt.

In einem mechanischen Reinigungsprozess werden grobe Bestandteile entfernt. Bei der biologischen Reinigung werden organische Stoffe und Nährstoffe abgebaut. Nur ein Teil der deutschen Kläranlagen verfügt zusätzlich über eine vierte Reinigungsstufe, mit der Bakterien, Viren und Mikroschadstoffe weiter reduziert werden können.

Die modernen Kläranlagen überzeugen bereits mit einer hohen Reinigungsleistung. Schwer abbaubare Stoffe, Stickstoff, Phosphor und Krankheitserreger werden nicht vollständig entfernt. Das Abwasser wird in der Regel anschließend meistens in Bäche, Seen oder Flüsse geleitet und durch natürliche Prozesse weiter mikrobiologisch gereinigt und verdünnt.

Vorteile der Nutzung von Abwasser in der Landwirtschaft

Primär stammt das Wasser für die Bewässerung in der Landwirtschaft in Deutschland gegenwärtig aus dem Grundwasser. Seltener wird es aus Bächen, Flüssen oder Seen entnommen. Die Gewässer werden durch die Nutzung von aufbereitetem Abwasser entlastet. Für Landwirte entsteht eine relativ planbare Wasserquelle, da die Kläranlagen ganzjährig, auch in Trockenzeiten, Abwasser liefern.

Das aufbereitete Abwasser enthält in geringen Mengen Pflanzennährstoffe wie Phosphat und Stickstoff, die bei der Düngung berücksichtigt werden.

So lässt sich Düngemittel einsparen. Diese Pflanzennährstoffe gelangen vorrangig durch menschliche Fäkalien in das Abwasser. Nach der mechanischen und biologischen Reinigung ist noch eine Restkonzentration vorhanden.

Die Nutzung von Abwasser in der Landwirtschaft ist langfristig ein Beitrag zur nachhaltigen Bewässerung.

Herausforderungen und Risiken bei der Nutzung von Abwasser in der Landwirtschaft

Mit dem Abwasser können trotz intensiver Reinigung unerwünschte Stoffe in die Umwelt gelangen. Krankheitserreger wie Parasiten, Bakterien oder Viren könnten bei der Bewässerung auf Gemüse, Obst und Kräuter gelangen und die essbaren Pflanzenteile direkt benetzen.

Menschen könnten nach dem Verzehr dieser Pflanzenteile an Durchfällen und anderen Infektionen leiden. Auch chemische Rückstände wie Industriechemikalien oder Arzneimittel könnten verschiedene Erkrankungen hervorrufen. In Böden und Pflanzen könnten sich diese Stoffe anreichern. Eine spezielle Aufbereitung des gereinigten kommunalen Abwassers ist vor der Nutzung für die landwirtschaftliche Bewässerung unumgänglich.

Mehr Sicherheit für das gereinigte Abwasser

Das gereinigte Abwasser muss zusätzlich aufbereitet werden, um chemische Rückstände, Krankheitserreger und andere schädliche Reststoffe zu entfernen. In einem weiteren Aufbereitungsschritt kann das Abwasser in der Kläranlage mit Sand- oder Mehrschichtfiltern gefiltert und dann desinfiziert werden. Die Desinfektion kann mit Ozonbehandlung oder UV-Bestrahlung erfolgen. Mit Ozon können auch organische Spurenstoffe wie Arzneimittelrückstände weiter abgebaut werden.

Risikomanagementpläne sind vorgeschrieben, Genehmigungen müssen eingehalten werden. Weiterhin kommt es auf die Bewässerungstechnik an, damit das Wasser möglichst nicht mit den essbaren Pflanzenteilen in Berührung kommt. Geeignet ist die Tropfbewässerung.

Um aufbereitetes kommunales Abwasser für die landwirtschaftliche Bewässerung zu nutzen, kommt es auch auf die richtige Infrastruktur an.

Wasserspeicher und geeignete Leitungssysteme müssen vorhanden sein, um das aufbereitete Abwasser sicher auf die Felder zu bringen. In den kommunalen Kläranlagen ist teilweise die vorhandene Aufbereitungstechnik an die neuen Anforderungen an die Wasserqualität anzupassen. Bei den einzelnen Anwendungen ist zu prüfen, ob zusätzliche Speicher, Leitungen oder Aufbereitungsstufen erforderlich sind.

Nutzung von aufbereitetem Abwasser bei der Bewässerung von Tomaten

Ein Forscherteam der TU Braunschweig unter der Leitung von Thomas Dockhorn hat in den aufeinanderfolgenden Projekten HypoWave (2016–2020) und HypoWave+ (seit 2020) den Anbau von Gemüse und dessen Bewässerung mit aufbereitetem Abwasser über einen Zeitraum von rund zehn Jahren erforscht. Der großtechnische Anbau von Tomaten läuft dabei erst seit der Eröffnung des Gewächshauses in Wahrenholz im August 2024.

Das Wasser erfüllt nach der Aufbereitung die strengen Anforderungen der EU-Verordnung zur Wasserwiederverwendung. Für die Tomaten bleiben Stickstoff und Phosphor im Wasser, sodass hierfür keine zusätzliche Düngung mehr nötig ist, andere Nährstoffe wie Kalium müssen aber weiterhin ergänzt werden. Das Wasser wird in einer mehrstufigen Anlage mit Sandfilter, Mikrosieb, Aktivkohlebiofilter und UV-Reaktor gereinigt.

Die Beispiele aus Braunschweig und Wahrenholz zeigen, dass aufbereitetes Abwasser schon heute in der Praxis erprobt wird – ein flächendeckender Einsatz in Deutschland hängt jedoch weiterhin von der Klärung offener rechtlicher und infrastruktureller Fragen ab.