Zentrum des Bündnisses bildet die Städteregion Aachen. Sie befindet sich durch den geplanten Braunkohleausstieg bis 2038 in einem großen Strukturwandel und bildet daher eine ideale Netzwerk-Basis für das Programm RUBIN („Regionale unternehmerische Bündnisse für Innovation“) unter der Rubrik „Innovation & Strukturwandel“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung.

Das Umfeld

Weltweit führt der Klimawandel mit Hitze- und Trockenheitsrekorden immer häufiger zu regionaler Wasserknappheit auf der einen Seite und zu Überflutungen auf der anderen. Nach vielen Jahren intensiver Verhandlungen haben sich alle Staaten der Vereinten Nationen verpflichtet, die Weltwirtschaft auf klimafreundliche Weise zu verändern. Der Green Deal soll in der Europäischen Union bis 2050 zu Investitionen in Höhe von mindestens 1 Bio. EUR führen. Die Ziele und Handlungsempfehlungen sind in den 17 SDGs „Sustainable Development Goals“ beschrieben. Eine nachhaltige Wasserbewirtschaftung ist eine entscheidende Grundvorrausetzung für die Umsetzung und das Erreichen von einem Großteil dieser „Sustainable Development Goals“.

Parallel dazu hat sich die Erkenntnis auf dem Finanzmarkt anhand der ESG (Environmental Social Governance Anlagekriterien) etabliert. Hiermit wird aufgezeigt, dass sich nur nachhaltiges Unternehmertum in Zukunft wirtschaftlich lohnen kann.

Im Kontext dieser wegbereitenden Rahmenbedingungen setzt das neue Bündnis AIX-Net-WWR an.

IST-Situation und Ziele

Die meisten Städte verfügen heutzutage über eine zentrale Wasserver- und Abwasserentsorgung. Dies bringt jedoch so einige Nachteile mit sich, wie sinkende Wasservorräte bei steigendem Wasserbedarf und den Verlust von Wertstoffen speziell in Form von Wasser und Wärme (ca. 55 m³ Wasser und ca. 550 kWh/Person) für das direkte Recycling am Ort der Abwasserentstehung.

Bei vielen zentralen Kläranlagen wird das Abwasser zudem je nach Anschlussgröße für eine mögliche Wiederverwendung nur unzureichend aufbereitet, so dass die verbleibenden Inhaltstoffe zu einer zunehmenden Gewässerverschmutzung beitragen.

In der AIX-Net-WWR Stadt der Zukunft soll es standardisierte, semi-dezentrale Abwasserwiederverwendungssysteme auf Quartiersebene mit innovativen Einzeltechnologien geben, die die genannten Probleme lösen. Semi-dezentral bedeutet dabei, dass mehrere Gebäude an ein System angeschlossen werden. Die Vorteile von semi-dezentralen Systemen liegen insbesondere in der engen räumlichen Verknüpfung von Abwasseranfall und -behandlung. Dadurch werden die direkte Wiederverwendung und Nutzung des aufbereiteten Wassers und der im Abwasser vorhandenen Energie direkt an Ort und Stelle des Abwasseranfalls ermöglicht, und zwar ökologisch und ökonomisch optimiert.

Bei der Gestaltung der semi-dezentralen Aufbereitungsanlagen hat AIX-NET-WWR sich folgende Ziele gesetzt:

Die innovativen Einzeltechnologien innerhalb der standardisierten Systeme sollen zudem in der Lage sein, industrielles und gewerbliches Abwasser aufzubereiten, und somit auch individualisierte Lösungsmodelle ermöglichen.

Die Umsetzung

Um diese Vision zu ermöglichen, sollen dazu im Rahmen der Umsetzungsphase folgende, neuartige Wasseraufbereitungstechnologien in fünf Verbundprojekten erforscht und entwickelt werden:

Im 1. Verbundprojekt, dem AIX-WWR wird ein kompletter Demonstrator in Containerform für die Aufbereitung von häuslichem Abwasser mit dem Ziel einer möglichst vollständigen Kreislaufführung entwickelt. Ein Kernbaustein dieses Demonstrators ist ein innovativer, energieeffizienter Membranbioreaktor, der im Rahmen des Verbundprojektes an die speziellen Anforderungen semi-dezentraler Anlagen angepasst wird. Der Demonstrator wird 40 m³ (das entspricht ca. 267 EW) häusliches Abwasser aufbereiten. Hierfür wird er lokal innerhalb des jeweiligen Quartiers installiert, getestet und weiterentwickelt.

Im 2. Verbundprojekt – AIX-SOLVED – wird ein Reinigungsverfahren entwickelt, in dem Adsorber-Granulat mit Enzymen biofunktionalisiert wird. Ziel ist es, dass Enzyme - also biologisches Material - auf einem neuartigen Granulat anhaften und dort gemeinsam mit dem Granulat Verunreinigungen aus dem Wasser entfernen.

Im 3. Verbundprojekt – AIX OXI – wird erstmalig ein neuartiger Plasmareaktor entwickelt, um eine energieeffiziente Spurenstoffentfernung und Entkeimung von Wasser zu realisieren. Dabei werden Luftmoleküle in Ionen und Elektronen aufgespalten, die, im Wasser eingetragen, organische Verunreinigungen abbauen.

Im 4. Verbundprojekt – AIX-WATCH – geht es um den zentralen Punkt der Sicherstellung der Qualität und hygienischen Unbedenklichkeit des aufbereiteten Abwassers. Dazu soll eine neue Validierungsmethodik mittels innovativer Überwachungs- und Steuerungskonzepte entwickelt werden.

Beim 5. Verbundprojekt – AIX-DEZI – geht es darum salz-, schwermetall- oder spurenstoffenthaltende, industrielle Abwasserströme dezentral, mittels innovativer Nanofiltrationsmembranen und einer neuartigen FCDI Deionisierung - ein Entsalzungsverfahren im Durchflussbetrieb - möglichst vollständig aufzuarbeiten.

Das Netzwerk

Um diese hoch gesteckten Ziele zu erreichen, haben sich 12 Unternehmen, ein Start-Up und 5 Forschungseinrichtungen aus der Region Aachen zusammengeschlossen, um ihre jeweiligen Expertisen gewinnbringend zu vereinen.

AIX-Net-WWR wird zudem von zahlreichen, potentiellen späteren Kunden, wie Industrie-unternehmen und vor allem Wasserver- und -entsorgern aber auch von weiteren Organisationen aus der Bau- und Umweltbranche unterstützt.

Autoren: Oliver Ringelstein, Intewa GmbH,
Dr. Klaus Vossenkaul, Membion GmbH