VTA-Vortragsbuch des 12. Kitzbüheler Wasser- und Energiesymposiums

VTA Institut für 

Gesundheit & Umwelt 

Die Stadt 

Kitzbühel & 

das VTA Institut 

für Gesundheit 

& Umwelt 

laden ein zum 

16. & 17. Oktober 2024 

Mittwoch & Donnerstag 

GRAND TIROLIA KITZBÜHEL 

Eichenheim 10, A-6370 Kitzbühel 

VTA-Portal

Fachtagung für Innovationen 

im nachhaltigen Abwassermanagement 

mit aktuellen Themen aus der Praxis 

Mi., 16. Oktober, 13:00 – 22:00 Uhr 

13:00 Uhr Begrüßung & Eröffnung 

Dr. Klaus Winkler, Bürgermeister Stadtgemeinde Kitzbühel 

Moderation: 

Bianca Speck 

Ing. Mag. Dr. h.c. Ulrich Kubinger, CEO VTA Group – Ehrensenator der Europäischen 

Akademie der Wissenschaften & Künste 

Marlen Kubinger, VTA Group – Prokuristin 

Seiten 

13:30 Uhr Alles anders beim Regen! 

Mag. Andreas Jäger, Meteorologe, Geophysiker & Wissenschaftsjournalist – 

seit 1993 ORF-Moderator 4 

13:50 Uhr Zukunft der Wasser- und Abwasserwirtschaft im europäischen Rahmen 

Prof. Dr.-Ing. Martin Grambow, Bayerisches Staatsministerium für Umwelt & Gesundheit – 

Vorm. Abteilungsleiter Wasserwirtschaft & Bodenschutz 5 - 16 

14:10 Uhr Tellerrand und Wasserstand 

Mag. Günther Mayr, Leiter der ORF Wissenschaftsredaktion & Autor 17 

14:30 Uhr Kaffeepause 

15:00 Uhr Umwelttechnische Berufe & ihre Bedeutung in der Zukunft 

Dr. Andreas Lenz, BVS München – Geschäftsbereichsleiter Umwelt & Technik, 

Obmann des DWA-Fachausschusses, Fachkräfte & Meister in der Abwassertechnik 18 - 39 

15:20 Uhr Erfolgreiche Strategien zur energiepositiven Kläranlage Grüneck 

Prof. Dr.-Ing. Konrad Koch, TU München – Leiter der Arbeitsgruppe „Energieeffiziente 

Abwasserbehandlung“ am Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft 40 - 50 

15:40 Uhr Europäisches Klimagesetz, CO 2 

-Reduzierung durch neuartiges VTA Nanocarbon ® Verfahren 

Andreas Gabriel MSc, Biologe, Leiter VTA-Institut für Gesundheit & Umwelt 

DI Dr. Christian Lang, stellvertretender Leiter VTA-Institut für Gesundheit & Umwelt 51 - 64 


16:30 Uhr Nachhaltiges Regenwassermanagement in der Siedlung – 

Den Folgen des Klimawandels entgegenwirken 

Prof. Dr. Brigitte Helmreich, TU München – Stellv. Lehrstuhlleitung für 

Siedlungswasserwirtschaft 65 - 76 

16:50 Uhr Abwasser als Hauptquelle für Glyphosat in Fließgewässern 

Prof. Dr. Carolin Huhn, Eberhard Karls Universität Tübingen – Institut für Physikalische & 

Theoretische Chemie – Effektbasierte Umweltanalytik 77 - 86 

17:10 Uhr Podiumsdiskussion 

19:00 Uhr Abendprogramm 

2

Do., 17. Oktober, 8:30 – 13:30 Uhr 

Co-Moderation: 

Prof. Dr.-Ing. 

8:30 Uhr Begrüßungsworte Norbert Dichtl Seiten 

9:00 Uhr Wasserstoff – Potenziale, Grenzen & Herausforderungen 

Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Harald Raupenstrauch, 

Montanuniversität Leoben – Lehrstuhlleiter für Thermoprozesstechnik, 

Umwelt- & Energieverfahrenstechnik 87 - 100 

9:20 Uhr Nachhaltige Energie- & Ressourcenwirtschaft 

Dipl.-Wirt.-Ing. Nicole Bauer, Mitglied des Deutschen Bundestages 101 

9:40 Uhr Mikroplastik in der Umwelt 

Prof. Dr. Christian Laforsch, Universität Bayreuth – 

Sprecher Sonderforschungsbereich Mikroplastik 102 - 112 

10:00 Uhr Praxisbericht zum Einsatz des VTA Nanocarbon ® -Verfahrens 

Lenz Demmel MSc, Geschäftsführer des Abwasserverband Isar-Loisachgruppe 113 - 124 

10:20 Uhr Mikroverunreinigungen – Detektion & Elimination 

Dr. Bertram Kuch, Universität Stuttgart – Hydrochemie & Hydrobiologie – Leiter des Lehr- & 

Forschungslabors (LFL) am Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- & Abfallwirtschaft 125 - 134 

PROGRAMM / INHALT 


11:10 Uhr Aktueller Entwurf der EU-Kommunalabwasserrichtlinie – 

Zusätzliche Anforderungen für Kläranlagenbetreiber 

DI Dr. Friedrich Hefler, Bundesministerium für Land- & Forstwirtschaft – Umwelt- & 

Wasserwirtschaft 135 - 142 

11:30 Uhr Energetische Optimierung der Kläranlage beim Ruhrverband – 

Energieneutralität 2023 erreicht! 

Prof. Dr.-Ing. Norbert Jardin, Ruhrverband – Vorstand svorsitzender Technik & 

Flussgebietsmanagement 143 - 156 

11:50 Uhr Spurenstoffelimination mit VTA Nanocarbon ® -Verfahren 

Prof. Dr.-Ing. Norbert Dichtl, TU Braunschweig – Ehem. Institutsleiter Siedlungswasserwirtschaft 157 - 169 

12:10 Uhr Praxisbericht – Ersatz der 4. Reinigungsstufe – VTA Nanocarbon ® -Verfahren 

Philipp Geisenberger, Kläranlage Gersthofen – Betriebsleiter, Abwassermeister 170 - 178 

12:30 Uhr Green Ammonia Fuel – Gewinnung aus Abwasser für eine Multi-Fuel Brennstoffzelle 

DI Dr. Höfer Christoph, AEE - Institut für Nachhaltige Technologien, Leitender Forscher, 

Abteilung – Technologieentwicklung, Wasser und Verfahrenstechnik 179 - 187 

12:50 Uhr Nachhaltige Energiequellen – Die Kraft des Wassers 

Dr. Georg Walder, Mitbegründer & Geschäftsführer der Energyminer GmbH, Kraftwerkstechnik 188 - 195 

13:10 Uhr Ausklang & Buffet Programmänderungen vorbehalten! 

3

Alles anders beim Regen! 

Mag. Andreas Jäger 

ALLES 

ANDERS 

BEIM 

REGEN! 

Mag. Andreas Jäger 

Meteorologe, Geophysiker & 

Wissenschaftsjournalist 

seit 1993 ORF-Moderator 

4 

12. KITZBÜHELER WASSER- & ENERGIESYMPOSIUM

Zukunft der Wasser- und Abwasserwirtschaft 

im europäischen Rahmen 

Prof. Dr.-Ing. Martin Grambow 

International Experts on Earth System Preservation (IESP) at 

European Academy of Sciences and Arts (EASA) 


im Europäischen Rahmen 

Erweitertes Verständnis des Nexus – Denkens in Bezug auf 

die Wirkmechanismen im Wasserhaushalt 

Kitzbühler Wasser- und Energie Symposium 16.- 17. Oktober 2024 


Vorm. Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und 

Verbraucherschutz 

EASA, Sprecher IESP 



1. Einführung: wir spüren Veränderungen 

Große Hochwasserereignisse: 1999 (22.5.ff), 

2002 (12.8.ff Elbe), 2005 (22.8.ff), 2013 

(30.5.ff), 2016 (27.5. ff Simbach), 2021 (14.7. 

ff Ahrtal), 2024 (ab 31.5.ff) 

Versicherungsschäden 2024 

geschätzt 2 Mrd. € (GDV) 

Folie: 2 

12. KITZBÜHELER WASSER- & ENERGIESYMPOSIUM 

5

Zukunft der Wasser- und Abwasserwirtschaft im europäischen Rahmen 



Trockenheitssituation 2023 in Bayern 

Aktuelle Grundwassersituation (LfU, 03.07.2023) 



„The only authority which may say today: 

„You have to change your life!“ 

is the Global Crisis, which has, as 

everybody is observing, started to send 

out their apostles“ 

P. Sloterdijk 

Grafik: Dick Browns Hägar the Horrible 

6 





2. Das Anthropozän als Modell zum 

Verständnis der Postmodernen 



Das Anthropozän ist nach dem 

Nobelpreisträger Paul Crutzen die 

„…gegenwärtige, vom Menschen 

geprägte geologische Epoche…“, die 

erdgeschichtlich dem Holozän folgt. 

Paul Crutzen 2002 

Geology of mankind | Nature 

https://www.nature.com/articles/4 

15023a 

Bild: https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1995/crutzen/facts/ 

Crutzen weiter: „Solange es nicht zu einer 

globalen Katastrophe kommt – einem 

Meteoriteneinschlag, einem neuen 

Weltkrieg oder einer verheerenden 

Pandemie etwa -, wird die Menschheit 

auf Jahrtausende hinaus einen 

maßgeblichen ökologischen Faktor 

darstellen. Wissenschaftler und Ingenieure 

stehen vor einer gewaltigen Aufgabe: Sie 

müssen der Gesellschaft den Weg in 

Richtung eines ökologisch nachhaltigen 

Managements des Planeten im Zeitalter 

des Anthropozäns weisen“ 

P.J. Crutzen 2011, „Die Geologie der Menschheit“ Suhrkamp 


7




Anthropogene Kultivierung / Überprägung der Natur 

Historisches Bild aus dem Bestand der österreichischen Sektion für 

Wasserbau 

Landschaftswandel.com 



I) Primäre Auslöser und Folgen auf die regionalen Systeme 

+ Chemikalien: unmittelbare Wirkung (PSM), 

Spurenstoffe, Mikroplastik, Nährstoffe 

+ Ressourcenverbrauch und Distribution 

+ Veränderung des Biosystems 

II) Indirekte oder Sekundäre Wirkungen 

• Climate change 

• Flut und Dürre, Erosion, Krankeiten usw. 

• Ubiquitäre Chemikalien als zusätzliche Belastung (Nährstoffe, 

Flurchemie, .. 

• Globale Veränderung des systemimanenten globalen 

Landschaftswasserhaushalts (Biotic Pump) 

• Schwächung der Resilienz der Ökosysteme 

III) Tertiäre Effekte: fehlendes Wissen von Fakten und 

Funktionalitäten 

• Ständig neue Erkenntnisse (PFOA) 

• Mangelnde Kenntnisse über komplexe Funktionalitäten ➔mangelnde 

Risikoerkenntnis 

8 

8 





Zu I) Regionale Nebenwirkungen: Bewässerung und 

die Folgen 

Ohne Entnahme aus 

dem Grundwasser 

Mit Entnahme aus 

dem Grundwasser 

LBEG, 2008 (verändert) 



Zu II) Globale Nebenwirkungen: 

Chemie und der Chemische Zustand 

der Oberflächenwasserkörper in 

Deutschland 

Strukturformel von 

Perfluoroctansäure/PFOA 

Quelle: Umweltbundesamt, 2023 

PFOA 

Quelle: Umweltbundesamt, 2021 

Quelle: www.srf.ch, zuletzt abgerufen am 28.06.2023 


9




Zu III) Grenzen des 

Wissens: Stimmen 

unsere Modelle? 

Eine Handvoll 

fruchtbaren 

Ackerbodens enthält 

Milliarden 

von Lebewesen! 



3. Nur Nexus-Ansätze sind adäquate Antworten auf die 

realen Anforderungen des Anthropozän 

10 





Globaler Temperierungs -Nexus: Wasser – Atmosphäre – 

Boden - Pflanzen 

UNEP foresight brief, Stefan Schwarzer, UN Environment/GRID-Geneva and University of Geneva, 

2021 (both pictures) 

Die Energiebilanz: 

Sk × (1 – α) – Snl – H – B – ET × λ = 0 

Alle Parameter außer Snl Landnutzung bedingt 

Sk = Short wave radiation (radiation from sun) ET = Evapotranspiration 

Snl = long wave radiation (atmosphere) 

H = sensible heat flux 

α = Albedo 

λ = Evaporation enthalpy 

B = Soil heat flux 

Die Wasserbilanz (geschlossenes System): 

N – ET – A ± ΔS = 0 

- ET, A, ΔS und auch N ist Landnutzung bedingt 

- N auch Treibhausgas bedingt 

N = Precipitation 

A = Runoff 

ET = Evapotranspiration 

ΔS = Filling of soil water storage 



Konsistenz-Nexus: Chemikalien (-enthropie) – Energie – (Öko-) Gesundheit - Systemresilienz 

Destruenten über 50% 

der Arten und der 

Biomasse (Haber) 


11




Reuse-Nexus: Abwasser – Wasser – Ökosystem - Landwirtschaft 

Forstwirtschaft 

Stadt 

Gewässerökosystem 

Wasserkraft 

Trinkwassernutzung 

Kläranlageneinleitung 

Fischerei 

Landwirtschaft 

Stadt 

(Au-) Wald 

Grafik: Grambow, Simon, 2024 

• Entnahmen haben qualitative 

und quantitative Auswirkungen 

• Auswirkungen am Ort der 

Einleitung bis weit in die 

Unterläufe ( z. B. Schifffahrt, 

Industrie) = Summation 

• Ökosystemdienstleistungen 

werden zu wenig 

berücksichtigt 

(Erholung, Kühlung, 

Verdunstung/Niederschlag, 

etc.) 



4 Aus holistischen Anforderungen abgeleitete 

Strategien 

12 





a) On European Union level 

on the quality of water intended for human 

consumption 

EU-Water 

Framework- 

Directive 

2000 

European 

Green Deal 

2019 

White book 

EU-KOM 

2001 

EU-Chemical- 

Strategy 

2020 

REACH 

2006 

Zero-Pollution 

Action Plan 

2021 

EU-Flood-Risk- 

Management- 

Directive EU-D on the quality 

2007 of water intended for 

human consumption 

2020 

EU-Urban 

Waste Water 

Directive 

2023 

EU- 

Restoration 

Act 

2024 




13




Strategie und Maßnahmen zur Klimaanpassung 

Wasserzukunft Bayern 2050 

Ziele: 

• Sichere Wasserzukunft für 

Bayern in allen wasserwirtschaftlichen 

Belangen 

• Zentrale und integrale 

Gesamtstrategie zum 

Anthropozän (nicht nur 

Klimaanpassung) 

• Handlungsempfehlungen der 

Expertenkommission fließen 

mit ein 

• Gesamtstrategie wurde vom 

Ministerrat am 28.06.2022 

beschlossen 



Aktionsfelder „Dürre“ der „Wassersicherheit 2050“ 

A1)Trinkwasserversorgung: Dezentrale Struktur, regionaler Verbund 

und Ertüchtigung der Fernwasserversorgung 

A2) Flächenhafter Grund- und Trinkwasserschutz (uA. WSG) 

A3) Spurenstoffe, stoffliche Belastungen und Abwasser 

A4) Optimierung Speicher und Überleitung 

A5) Nachhaltige landwirtschaftliche 

Bewässerungsstrukturen 

A6) Verbesserung des 

Landschaftswasserhaushalts 

A7) Weiterentwicklung der Kommunen 

zu sog. „Schwammstädten“ 

A8) Moderne Monitoring- und Managementsysteme 

A9) Fiskalische und gesetzliche verhaltenslenkende Maßnahmen 

14 





Bestehende wasserwirtschaftliche Maximen 

• Hochwasserrichtlinie: Hochwasserschutz durch Kombination von 

technischen, natürlichen und vorsorgenden Elementen 

• Wasserrahmenrichtlinie: Wiederherstellung von Gewässern im Guten 

Zustand 

• Chemikalienrichtlinien und ReUse 

• Anpassung durch Versorgungsredundanzen, Anlagen ertüchtigen 

(auch gegen asymetrische Bedrohungen) 

• Datenlagen verbessern und Monitoring ausweiten 



Neue wasserwirtschaftliche Maximen? 

• Resiliente, klimaadaptive Landschaften und Wälder, aus hydrophoben 

Landschaften hydrophile Entwickeln: →, Wasserrückhalt, Versickerung, 

Bodenfeuchte, neuer Indikator Grundwasserstand, 

Grundwasseraquifere können sich regenerieren – wenn sie entlastet 

werden 

• Schatten wird die neue Währung: →Bewachsener Uferrandstreifen und 

Hecken, Stadtbäume und Parks, Agroforst 

• Zero Emission als Generalziel zum Schutz des vorhandenen Wassers 

→neue Chemikalien- und Stoffkreislaufpolitik 

• Neues Verständnis für holobiontische Prozesse → Rückzug aus dem 

Ökosystem, soweit es dessen Resilienz verlangt (Buchempfehlung IESP) 


15


im europäischen Rahmen 




Foto: Simon, StMUV 2023 

Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! 

16 


Tellerrand und Wasserstand 

Mag. Günther Mayr 

TELLER- 

RAND 

UND 

WASSER- 

STAND 

Mag. Günther Mayr 

Leiter der ORF 

Wissenschaftsredaktion 

& Autor 

©ORF Stars 


17

Umwelttechnische Berufe & ihre Bedeutung in der Zukunft 

Umwelttechnische Berufe und ihre Bedeutung 

in der Zukunft 

Dr. Andreas Lenz 

Meldungen: 

18 



https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hochwasser_in_Altenahr_Altenburg.jpg 

© Raimond Spekking / CC BY-SA 4.0 (via Wikimedia Commons) 

Was machen Umwelttechnologen 

Klimabedingte Einflüsse 


19


Dokumentation 

Neue EU Trinkwasserrichtline 

Neue Trinkwasserverordnung 

• Neue Parameter 

• Verschärfung der Grenzwerte zusätzliche Aufbereitung ? 

• Risikomanagement 

• Einführung optionaler risikobewertungsbasierter Probenahme 

12.09.2024 Ersteller | Zielgruppe | Thema 6 

20 



EU-Kommission veröffentlicht neue kommunale Abwasserrichtlinie 

Umsetzung in das nationale Recht 


Einflussfaktoren auf die Abwasserbewirtschaftung 

Klimawandel 

Extremwetterereignisse 

Veränderung der 

Niederschlagsmuster 

Umweltverschmutzung 

PFAs 

Microplastik 

Arzneimittelrückstände 

Bodenversiegelung 

Wasserknappheit 

und – 

verschmutzung 

Ressourcenknappheit 

und 

–verbrauch 

Abholzung, 

Landwirtschaft und 

Urbanisierung 

Pandemien 


Gesundheitsbedrohungen 

Veränderung 

der Ozeane 

Versäuerung 

Biodiversität 

Wettbewerb 

um Wasser 

Zunehmende 

Regulierung 

Technologische 

Entwicklung 



21


Cyberkriminalität 

22 



Wie verändert KI das Weltwissen 

und unseren Zugang dazu? 

Demographische Entwicklung 



23


Allgemeine Lage 

und in den anderen technischen Berufen 

sieht es nicht viel besser aus! 


Risikoeinschätzung 

24 



Ausgangssituation 

1. Fast keine Fachkräfte auf dem Markt 

verfügbar 

2. Einheitlicher Arbeitsmarkt 

Industrie/Handwerk/ÖD 

3. Wechsel in andere technische Berufe 

4. Wettbewerb um die besten Kräfte 

5. Gehaltsunterschiede 

6. Defizite im Bereich der Aus- und Fortbildung 

7. Gestiegener Personalbedarf 

Digitalisierung in der Lehre 

• Einsatz von Lernplattformen 

wie Moodle 

• Einsatz von Mixed Reality 

Systemen wie z.B Hololens 

• Open Source 

• Einsatz von Digitalen 

Zwillingen 

Digital Tools in Training and Education, IFAT 2022, RHeidebrecht.com 


25


www.tagesspiegel.de 

26 



Neuordnung der Umwelttechnischen 

Berufe 

Abwasserbewirtschaftung 


27


Umwelttechnologin / Umwelttechnologe 

1. Jahr gemeinsame 

Kernqualifikatioen 

2. Jahr berufsspezif. 

Kenntnisse 

Schwerpunkte: 42 

Wochen 

3. Jahr berufsspezif. 

Kenntnisse 

Teil 2 der GAP Teil 2 der GAP Teil 2 der GAP Teil 2 der GAP 

Abwasserbewirtschaftung 

Wasserversorgung 

Rohrleitungsnetze 


Industrieanlagen 

Kreislauf- und 

Abfallwirtschaft 

Berufsprofilgebenden Fertigkeiten, 

Kenntnisse und Fähigkeiten: 

9. nachhaltiges Betreiben und Unterhalten von Entwässerungssystemen, 

10.nachhaltiges Betreiben und Unterhalten von Regenwasserbewirtschaftungssystemen, 

11.nachhaltiges Betreiben und Unterhalten von Abwasseranlagen, 

12.Behandeln und Verwerten von Klärschlamm, Wertstoffen und Abfällen aus Abwasseranlagen, 

13.nachhaltiges Gewinnen von Energie und effizientes Steuern des Einsatzes von Energie, 

14.Durchführen der Probenahme, Untersuchen und Beurteilen von Abwasser, Schlamm und 

Gasen sowie Einleiten von Maßnahmen, 

15.Durchführen und Beurteilen von Mess-, Steuer- und Regelprozessen 

16.Bedienen und Instandhalten elektrischer Anlagen. 

28 



GAP Teil 2 Abwasserbewirtschaftung 

Aber wann sind wir fit für die Zukunft? 


29


Zukünftige Kenntnisse und Kompetenzen des 

Betriebspersonals 

Digitale 

Fähigkeiten 


Automatisierung 

Datenanalyse 


Monitoring 

Nachhaltigkeit 

und Umweltschutz 

Chemie 

Biologie 

Selbstlernkompetenz 

IT-Sicherheit 

Krisenmanagement 

Kommunikation 


Schulung 

Offenheit für 

ständige 

Lernprozesse 


Nicht ganz vollständig 

Wartung und 

Instandhaltung 

12.09.2024 Bitte über den Folienmaster befüllen 26 

30 



Fit für die Zukunft 

Kernkompetenzen der Zukunft: 

• Selbstlernkompetenz 

• Berufsspezifische Kompetenzen 

• Prozess- und Systemverständnis 

• Digitale Kompetenzen 

• Innovationsbereitschaft 


Herausforderung an die Ausbildung 

• Regelung der Berufsausbildung 

• Qualifikation der Ausbilder 

• Lernorte und Medienausstattung 

• Zusatzqualifikationen 

• Fort- und Weiterbildung 


31



Qualifizierung der Ausbilder! 

• Betriebliche Ausbilder 

• Berufsschullehrer 

• Überbetriebliche Ausbildung 


Lernorte! 

• Betrieb 

• Überbetriebliche Ausbildung 

in Kompetenzzentren 

• Berufsschule 

32 




Zusatzqualifikationen 

Stichwort: „Aquatroniker“ 


Fort- und Weiterbildung! 

Bedeutung der Fort- und Weiterbildung steigt 

„Geprüfter Berufsspezialist“* 

„Berufsbachelor“* 

„Berufsmaster“* 


33



Am Anfang steht der Mensch 

Digitalisierung ist keine Frage der Generation 

„Digital Natives“ sind nicht die Lösung – es wird mehr verlangt als reine 

Anwenderkenntnisse. 

IFAT Deutsche Meisterschaft 

34 






35



Abschließende Betrachtung 

Insgesamt wird das Betriebspersonal in der Abwassertechnik zukünftig mehr 

technisches und digitales Know-how, gepaart mit einem tiefen Verständnis für 

Umweltrecht und -fragen, benötigen. Fortlaufende Schulungen und die Anpassung an 

neue Technologien sind der Schlüssel, um den Anforderungen gerecht zu werden. 

Ohne die Zusammenarbeit mit Fachfirmen und spezialisierten Dienstleistern wird, vor 

allem in Hinblick auf die zunehmende Komplexität der Anlagen, die Digitalisierung und 

die spezialisierten Anforderungen an Wartung und Technologie ein sicherer, 

resourcenschonender und effizienter Betrieb schwer möglich sein. Netzwerke mit 

Fachfirmen und Bildungsdienstleistern werden stark an Bedeutung gewinnen. 

36 



Trinkwasser und Abwasser dürfen nicht getrennt 

betrachtet werden 

Prof. Dr. Max von Pettenkofer 

1882 wurde Max Pettenkofer vom bayerischen 

König in den Erbadel erhoben. 

Von 1890 bis 1899 war er Präsident 

der Bayerischen Akademie der Wissenschaften 

Ing. Mag. Dr. h. c. Ulrich Kubinger 

begeistert beim 

4Gamechangers Festival 

das Publikum 


37


www.berlinerzeitung.de 

Neuordnung der UT-Berufe 

Lassen Sie uns die Zukunft 

gemeinsam gestalten 

!!!! 

38 



Vielen Dank für Ihre 

Aufmerksamkeit! 


Leiter des Geschäftsbereichs Umwelt und Technik 

Bayerische Verwaltungsschule (BVS), Lenz@bvs.de 


39

Erfolgreiche Strategien zur energiepositiven Kläranlage Grüneck 

Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft 

TUM School of Engineering and Design 

Technische Universität München 

Erfolgreiche Strategien zur energiepositiven 

Kläranlage Grüneck: 

Optimierte Belüftung und Co-Vergärung 

Konrad Koch, Katie Macintosh, Claire Sembera, Sergi Astals 

Konrad Koch | 1. Wasser- & Energiesymposium im VTA Forschungscampus Austria | Rottenbach (AT), Oktober 2024 1 




Die energiepositive Kläranlage 


40 


Prof. Dr.-Ing. Konrad Koch 




Kläranlage Grüneck 

Macintosh, Astals, Sembera, Ertl, Drewes, Jensen, Koch; Applied Energy 2019, 242, 797-808. 






• ca. 30 km nördlich von München 

• Ausbaugröße: 160.000 EWG (74.000 EWG belastet) 

• Typisches Belebtschlammverfahren 

• Nitrifikation auf Tropfkörpern 

• 2 mesophile Faulbehälter (3.500 m 3 ) 

− 

− 

− 

− 

HRT: 32 Tage 

OLR KS : 1.1 kg oTS /(m 3·d) 

3 BHWKs à 190 kW el 

Co-Vergärung: Kommerzielles Produkt 

(“ProFermo”) aus Speiseresten 



41










Änderungen im Betrieb 

Mai 2014 

September 

2014 

November 

2015 

Co-Vergärung von Speiseresten (5,5 t/d, 3 €/t) 

Austausch Gebläse (Turbo-Schaufelrad → Drehkolben) 

Installation Solartrockner (1.900 t/a, TS: 23% → 60%) 

Bewertung der Auswirkung der Co-Vergärung von Lebensmittelabfällen und des Austauschs 

des Gebläses zur Verbesserung der Energieeigenversorgung der gesamten Anlage und 

Quantifizierung der Auswirkungen auf die gesamte Anlage 


42 






Massen- und Energiebilanz 2016 






Anteil der Eigenversorgung mit Energie 

Eigenversorgung (%) 

100% 

80% 

60% 

40% 

20% 

0% 

Jan 13 

Mrz 13 

Mai 13 

Jul 13 

Sep 13 

Nov 13 

Jan 14 

Mrz 14 

Mai 14 

Jul 14 

Sep 14 

Nov 14 

Jan 15 

Mrz 15 

Mai 15 

Jul 15 

Sep 15 

Nov 15 

Jan 16 

Mrz 16 

Mai 16 

Jul 16 

Sep 16 

Nov 16 

Jan 17 

Mrz 17 

Mai 17 

Jul 17 

Sep 17 

Nov 17 

64% 

Power Biogas production aus Klärschlamm (sludge) 

Purchased Netzbezuggrid power 




43






CAPEX Amortisationszeit 

1. Co-Vergärung: 150.000 € → 17 Monate 

+16% 


100% 

80% 

60% 

40% 

20% 

0% 

Jan 13 

Mrz 13 

Mai 13 

Jul 13 

Sep 13 

Nov 13 

Jan 14 

Mrz 14 

Mai 14 

Jul 14 

Sep 14 

Nov 14 

Jan 15 

Mrz 15 

Mai 15 

Jul 15 

Sep 15 

Nov 15 

Jan 16 

Mrz 16 

Mai 16 

Jul 16 

Sep 16 

Nov 16 

Jan 17 

Mrz 17 

Mai 17 

Jul 17 

Sep 17 

Nov 17 

Power Biogas production aus Klärschlamm (sludge) Power Biogas production aus Co-Substrat (food waste) Purchased Netzbezug grid power 

80% 








100% 

80% 

60% 

40% 

20% 

0% 

Jan 13 

Mrz 13 

Mai 13 

Jul 13 

CAPEX Amortisationszeit 

1. Co-Vergärung: 150.000 € → 17 Monate 

2. Neues Gebläse: 50.000 € → 10 Monate 

Sep 13 

Nov 13 

Jan 14 

Mrz 14 

Mai 14 

Jul 14 

Sep 14 

Nov 14 

+16% 

+ 8% 

Jan 15 

Mrz 15 


Mai 15 

Power Biogas production aus Klärschlamm (sludge) 

Power Einsparung savings neues (aeration Gebläse upgrade) 

Jul 15 

Sep 15 

Nov 15 

Jan 16 

Mrz 16 

Mai 16 

Jul 16 

Sep 16 

Nov 16 

Jan 17 

Mrz 17 

Mai 17 

Jul 17 

Power Biogas production aus Co-Substrat (food waste) 

Purchased Netzbezug grid power 

Sep 17 

Nov 17 

88% 


44 






Ökonomie 

10 Monate 

30 Jahre 

17 Monate 






Energieverbrauch 




45





Energieverbrauch 

Spezifischer Energieverbrauch: 0,64 ± 0,08 kWh/m 3 

Gründe: 

Ø DWA A-216 (2016): 0,42 kWh/m 3 

‣ 11 % Diskrepanz zwischen Einzelwerten der Module und dokumentierten 

Gesamtverbrauch der Anlage 

‣ 20 % des Energieverbrauchs für Zulauf und mechanische Behandlung 

(0,12 kWh/m³ vs. 0,05 kWh/m³ in DWA A-216) 

‣ Zulaufpumpen Tropfkörper verbrauchen ca. 40% der Energie der gesamten 

biologischen Behandlung 

‣ 15% des Energieverbrauchs durch UV-Desinfektion (nur Mai - September) 





Vorteile der Co-Vergärung 

✓ Methanproduktion: + 25% 

✓ Gleiche Gaszusammensetzung: 58% CH 4 

OLR KS : 1,1 kg oTS /(m 3·d) 

HRT: 32 d 

✓ Gleicher pH-Wert: 7,3 

✓ Gleiche Konz. an organ. Säuren: 350 mg/L 

✓ Verbesserter oTs-Abbau: 64% → 68% 

Kosten: 3 €/t 

OLR Co-S : + 0,3 kg oTS /(m 3·d) 

HRT: -16 % (32 d → 27 d) 

✓ Gleiche Menge an Flockungsmittel: 8 t/a 

✓ Gleiche Ablaufqualität 


46 






Nachteile der Co-Vergärung 

Höhere H 2 S-Konzentration: 50 → 200 ppm 


HRT: 32 d 

Höhere NH 4+ -Rückbelastung: + 3 t N /a (+ 7%) 

Schlechtere Entwässerbarkeit: - 10% (25% → 23%) 

Mehr Faulschlamm: + 4.7 t/d 

Feststoffakkumulation: + 50 kg/d 



HRT: -16 % (32 d → 27 d) 





Überschlägige Kostenbilanz 

Kosten Co-Substrat: 

- 6.000 €/a 


HRT: 32 d 

Zusätzliche Elektrizität: + 69.000 €/a 

(@ 0.14 €/kWh) 

Zusatzkosten NH 4+ -Entfernung: - 10.000 €/a 

+ 53.000 €/a 



HRT: -16 % (32 d → 27 d) 



47





Schlammanfall 






Schlussfolgerungen 

• Steigerung der Energieautarkie von 64 % auf 88 % durch: 

− Verringerung Energieverbrauch durch verbesserte Belüftung (- 3,0 kWh/(EW ∙ a)) 

− Steigerung der Energieerzeugung durch Co-Vergärung von Lebensmittelabfällen 

(+ 5,6 kWh/(EW ∙ a)) 

• Gesteigerte Stromproduktion durch Co-Vergärung mit einer Raumbelastung von 0,3 kg oTS /(m³ ∙ d) 

überwiegt energetisch die Nachteile, wie verschlechterte Entwässerbarkeit, Ansammlung von 

Feststoffen und Stickstoffrückbelastung 

• Amortisationszeiten für Co-Vergärung und die Erneuerung des Gebläses betrugen nur 

10 bzw. 17 Monate 


48 






Verbesserungsvorschläge 

• Untypischer hoher Energieverbrauch für Zulauf und mechanische Behandlung 

➔ Weitergehende Prüfung (z.B. Zustand Schneckenhebewerk) 

• Hoher (aber typischer) Energieverbrauch für Zulauf Tropfkörper für Nitrifikation 

➔ ggf. Austausch der bestehenden (alten) Pumpen sinnvoll 

• UV-Desinfektion verursacht im Sommer 15% der gesamten Stromkosten 

➔ Austausch gegen neueste Generation (UV-LED) 

• Faulturm noch nicht voll ausgelastet (OLR = 1,4 kg oTS /(m 3·d)) 

➔ über Steigerung Menge Co-Substrate nachdenken, aber mit geringem Störstoff und minimalen 

Stickstoffanteil 





Zusammenfassung 




49

Erfolgreiche Strategien zur 

energiepositiven Kläranlage Grüneck 





Weiterführende Informationen 





Ausblick 

Just because you are 

waste doesn‘t mean you 

can‘t do great things. 

It is called garbage can, 

not garbage cannot. 


50 


Europäisches Klimagesetz, CO 2 

-Reduzierung 

durch neuartiges VTA Nanocarbon ® Verfahren 

Andreas Gabriel MSc 

DI Dr. Christian Lang 

VTA GROUP 

Europäisches Klimagesetz – 

CO 2 - Reduzierung durch neuartiges 

VTA NANOCARBON® VERFAHREN 

Planetare Belastbarkeitsgrenzen – Quo vadis? 

2023 

https://www.bmuv.de/themen/nachhaltigkeit/integriertes-umweltprogramm-2030/planetarebelastbarkeitsgrenzen, 

2023 

Planetare Grenzen: Neun Leitplanken für die Zukunft. (Angepasste Grafik, ursprünglich von Azote für das 

Stockholm Resilience Centre auf Basis von der Analyse in Richardson et al 2023) 

https://www.deutschlandfunk.de/studie-planetare-grenzen-ueberschritten-lebensgrundlage-mensch-100.html 


51



Der europäische Green Deal 

VORSTELLUNG DES GREEN DEALS: Dezember 2019 durch die EU-Kommission 

ZIELE 

• bis 2050: Netto-Treibhausgasemissionen von Null 

• „klimaneutrales Europa“ 

• moderne, ressourceneffiziente und wettbewerbsfähige Wirtschaft 

• Entkopplung von Wirtschaftswachstum und Ressourcennutzung (z.B. nachwachsende Rohstoffe) 

• Förderung von innovativen Technologien: 

• sauberer Wasserstoff, Brennstoffzellen, alternative Kraftstoffe, Energiespeicherung, 

• CO2-Abscheidung, -Speicherung und -Nutzung (CCS & CCU), CO2-Vermeidung! 

• Wiederherstellung der natürlichen Funktion von Grundwasser und Oberflächengewässern 

• Vermeidung von Verschmutzungsquellen (z.B. durch Mikroplastik, Chemikalien, Arzneimittel) 

EU-Kommission, Der europäische Green Deal, https://eur-lex.europa.eu/resource.html?uri=cellar:b828d165-1c22-11ea-8c1f-01aa75ed71a1.0021.02/DOC_1&format=PDF, 2019 

EU-Kommission, Der europäische Grüne Deal, https://commission.europa.eu/strategy-and-policy/priorities-2019-2024/european-green-deal_de, 2024 

EU-Kommission, Umsetzung des europäischen Grünen Deals, https://commission.europa.eu/strategy-and-policy/priorities-2019-2024/european-green-deal/delivering-european-green-deal_de, 2024 

Der europäische Green Deal – Umwelt, Klima und Energie 

https://www.wko.at/oe/industrie/green-deal-monitoring-und-eu-stenogramm, 2024 

52 


Andreas Gabriel MSc, DI Dr. Christian Lang 

Europäisches Klimagesetz – 

Ein wichtiger Schritt in Richtung Klimaneutralität 

„SCHAFFUNG DES RAHMENS 

FÜR DIE VERWIRKLICHUNG DER KLIMANEUTRALITÄT“ 

INKRAFTTRETEN: Juli 2021 

IM VORDERGRUND: Reduktion der Netto-Treibhausgasemissionen: 

• bis 2030 um 55% gegenüber 1990 

• bis 2040 um 90% gegenüber 1990 (Empfehlung der EU-Kommission im Februar 2024) 

• bis 2050: Netto-Treibhausgasemissionen von Null 

• nach 2050: Anstreben von negativen Emissionen 

EINBEZOGENE TREIBHAUSGASE: 

• Kohlenstoffdioxid (CO 2 ) 

• Methan (CH 4 ) 

• Distickstoffoxid („Lachgas“, N 2 O) 

• Weitere: SF 6 , NF 3 , Fluorkohlenwasserstoffe (FKWs) 

EU-Kommission, Umsetzung des europäischen Grünen Deals, https://commission.europa.eu/strategy-and-policy/priorities-2019-2024/european-green-deal/delivering-european-green-deal_de, 2024 

EU-Parlament, EU-Rat, Verordnung (EU) 2021/1119,“Europäisches Klimagesetz“, https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/PDF/?uri=CELEX:32021R1119, 2021 

EU-Kommission, Klimaziel für 2040 https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/de/IP_24_588, 2024 

EU-Parlament, EU-Rat, Verordnung (EU) 2018/1999, Anhang V, Teil 2, https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/PDF/?uri=CELEX:32018R1999&from=PL, 2018 

Neue kommunale Abwasserrichtlinie (UWWTD) 

• UWWTD = Urban Waste Water Treatment Directive 

• Vorschlag der EU-Kommission zur Überarbeitung im Oktober 2022 

• Beschluss des Umweltausschusses (ENVI) des EU-Parlaments im April 2024 

ZIELE 

− Schutz der Umwelt vor Beeinträchtigung durch unzureichend 

behandelte Abwässer 

− Energie- und Klimaneutralität im Abwassersektor 

− Senkung des Energieverbrauchs 

(erneuerbare Energien, Biogas, Nutzung von Abwärme) 

− Verringerung der Treibhausgasemissionen 

− Entfernung von Mikroschadstoffen 

− Wiederverwendung von behandeltem Abwasser 

EU-Parlament, Behandlung von kommunalem Abwasser, P9_TA(20224)0222, https://www.europarl.europa.eu/doceo/document/TA-9-2024-0222_DE.pdf, 10.4.2024 

ÖWAV, Neue kommunale Abwasserrichtlinie (UWWTD) beschlossen, https://www.oewav.at/Page.aspx?target=505973, 2024 


53



4. REINIGUNGSSTUFE 

Viertbehandlung kommunaler Abwässer 

• Entfernung von 

Mikroschadstoffen 

z.B. Arzneimittelrückstände, 

Kosmetika, Industriechemikalien 

• Grenzwert 

80% für die Entfernung 

ausgewählter organischer 

Substanzen 

z.B. Diclofenac (Schmerzmittel), 

Citalopram (Antidepressivum), 

Carbamazepin (Antiepileptikum) 

Zeitraum 

zu behandelnder Anteil an Abwasser 

[%] 

≥ 10.000 EW 

(in Risikogebieten) 

≥ 150.000 EW 

bis 2033 10% 20% 

bis 2036 30% - 

bis 2039 60% 60% 

bis 2045 100% 100% 

Risikogebiete z.B. Wasser für menschlichen Gebrauch, Badegewässer, 

Flüsse, Schutzgebiete, Meeresgewässer 

EU-Parlament, Behandlung von kommunalem Abwasser, P9_TA(20224)0222, Artikel 8 & Anhang I, Teil C, Tabelle 3 https://www.europarl.europa.eu/doceo/document/TA-9-2024-0222_DE.pdf, 10.4.2024 

Energieneutralität im Abwassersektor 

Überprüfung durch Energieaudits im 4 Jahres Zyklus 

• verpflichtend ab 2028 (≥ 100.000 EW) bzw. 

2032 (10.000 – 100.000 EW) 

• Maßnahmen zur Verringerung des 

Energieverbrauchs und Nutzung 

erneuerbarer Energie 

• Nutzung des Potenzials für Biogaserzeugung 

• Rückgewinnung und Nutzung von Abwärme 

• Verringerung der Treibhausgasemissionen 

Zeitraum 

Anteil an 

erneuerbarer Energie [%] 

für Anlagen ≥ 10.000 EW 

bis 2030 20% 

bis 2035 40% 

bis 2040 70% 

bis 2045 100% 

EU-Parlament, Behandlung von kommunalem Abwasser, P9_TA(20224)0222, Artikel 11, https://www.europarl.europa.eu/doceo/document/TA-9-2024-0222_DE.pdf, 10.4.2024 

54 



Kläranlagen als größter kommunaler Energieverbraucher 

Zirka zwei Drittel des 

Gesamtenergiebedarfs 

von Kläranlagen 

entfallen auf die 

Belüftungsenergie 

Umweltbundesamt, Energieeffizienz kommunaler Kläranlagen, https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/publikation/long/3855.pdf, 2009 

Kläranlagen als größter kommunaler Energieverbraucher 

GESAMTENERGIEVERBRAUCH 

SPEZIFISCHER ENERGIEVERBRAUCH 

• 410 GWh/a (Anlagen > 50 EW) 

• 36% davon selbst produziert (Verwertung 

von Faulgas) 

• 0,4% des Gesamtenergieverbrauchs 

Österreichs 

• 0,8% des Gesamtenergieverbrauchs 

innerhalb der EU 

• Energiekosten = ca. 20% der Betriebskosten 

• 40-80 kWh / (EW· a) (< 20.000 EW, aerobe 

Schlammstabilisierung) 

• 30 kWh / (EW· a) (> 20.000 EW, anaerobe 

Schlammstabilisierung) 

• zusätzlich: 6-7 kWh / (EW· a) 

durch 4. Reinigungsstufe (z.B. Ozonierung) 


55



Treibhausgasemissionen an Kläranlagen 

− 

− 

Anteil an gesamten THG Emissionen Österreichs: 0,2% (ca. 189.978 t CO 2 eq /a) 

Relevante Treibhausgase an Kläranlagen: Kohlenstoffdioxid, Methan, Lachgas 

Treibhausgas 

Treibhauspotential 

(GWP 100 ) 

CO 2 1 

CH 4 27 

N 2 O 273 

− Hohes GWP bedeutet: hohe Infrarotabsorption (Rückhaltung d. Wärmestrahlung) 

lange atmosphärische Lebensdauer 

− Vergleichbarkeit: Angabe als äquivalente Menge an Kohlenstoffdioxid (kg CO 2 eq) 

Bundesministerium für Landwirtschaft (BML), Überarbeitung der Kommunalen Abwasserrichtlinie (91/271/EWG) https://info.bml.gv.at/dam/jcr:faf6525d-e1f1-4554-9ccf- 

5bf9e2d804d0/%C3%9Cberarbeitung_ komm_AWRL_20220627_final.pdf, 2022 

Green Vision Solutions, Das Global Warming Potential, https://greenvisionsolutions.de/global-warming-potential-gwp/, 2023 

Forster, P et al., The Earth’s Energy Budget, Climate Feedbacks, and Climate Sensitivity. In Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I 

to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, pp. 923–1054,Table 7.15, https://doi.org/10.1017/9781009157896.009, 2021. 

Direkte und indirekte Treibhausgas (THG) 

Emissionen an Kläranlagen 

− 

Beispiele direkter THG-Emissionen an Kläranlagen: 

• CH 4 Emissionen unter anaeroben Bedingungen (z.B. Kanalsystem, Vorklärung, Schlammbehandlung) 

• CH 4 Schlupf während der Verbrennung in Blockheizkraftwerken 

• CO 2 , N 2 O und CH 4 Emissionen während der Nitrifikation und Denitrifikation 

− 

Beispiele indirekter THG-Emissionen an Kläranlagen: 

• CO 2 Emissionen durch die Stromversorgung (abhängig von THG-Emissionen durch Strommix) 

• CO 2 Emissionen bei Betriebsmitteln 

• CO 2 Emissionen bei der Entsorgung und Wiederverwendung von Reststoffen (z.B. Schlamm) 

• CO 2 Emissionen durch den Transport (z.B. von Betriebsmitteln, Schlamm) 

Taubner J. et al., Österr. Wasser- und Abfallw. 2023, 75, 127–138, https://doi.org/10.1007/s00506-022-00924-y 

56 



Direkte Quellen von THG 

CO 2 

Taubner J. et al., Österr. Wasser- und Abfallw. 2023, 75, 127–138, https://doi.org/10.1007/s00506-022-00924-y 

Parravicini, V. et al., Energy Procedia 2016, 97, 246–253. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2016.10.067 

CH 4 Emissionen an Kläranlagen in Zahlen 

• Für Österreich: 

8.720 t/a CH 4 (4.440 t/a im Kanalsystem, 4280 t/a auf 

Kläranlagen) 

≈ 218.000 t/a CO 2 eq. 

Tauber J. et al., Österr. Wasser- und Abfallw. 2023, 75, 127–138, https://doi.org/10.1007/s00506-022-00924-y 

Becker, A. et al., Immissionsschutz, 2012, https://doi.org/10.37307/j.1868-7776.2012.04.07. 

Tauber, J. et al., Überarbeitung der Kommunalen Abwasserrichtlinie (91/271/EWG), 123 – 140, https://info.bml.gv.at/themen/wasser/wasser-eu-international/europaeische-und-internationalewasserwirtschaft/berichte/factsheet-uwwtd.html, 

2021 


57



Quellen von N 2 O Emissionen an Kläranlagen 

− 

− 

− 

Hauptsächliche Quelle: biologische Stickstoffentfernung im Belebungsbecken 

Österreich: ca. 5% der gesamten N 2 O Emissionen aus dem Abwassersektor 

Hohe N 2 O Emissionen durch: 

• Hohe NH 4+ Konzentrationen 

• Niedriges Schlammalter 

• Hohes N ges /CSB Verhältnis (durch NH 

+ 

4 - reiches Filtrat/Zentrat nach Schlammentwässerung) 

• N 2 O Emissionen überwiegen bei anaerober Schlammstabilisierung 

Valkova, T. et al., Journal of Environmental Management 2021, 279, https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2020.111563 


Quellen von N 2 O Emissionen an Kläranlagen 

2.) durch Ammonium oxidierende Bakterien (AOBs) 

bei geringer Sauerstoffkonzentration 

3.) Hemmung der Denitrifikation durch 

gelösten O 2 , NO 2- , H 2 S, eingeschränkte Verfügbarkeit von 

org. Kohlenstoffquellen 

1.) Oxidation von Hydroxylamin durch 

Ammonium oxidierende Bakterien (AOBs) 

Valkova, T. et al., Journal of Environmental Management, 2021, 279, https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2020.111563 



58 



CO 2 Fußabdruck von Kläranlagen 

− Entscheidende Faktoren: neben CO 2 auch CH 4 und N 2 O Emissionen (hohes 

Treibhauspotenzial!) 

Stromverbrauch (Belüftung!) 

Anaerobe Schlammstabilisierung: 

Simultane aerobe Schlammstabilisierung: 


VTA Nanocarbon® - Nächste Stufe der 

Liquid Engineering Serie 

− VTA Nanocarbon®: funktionalisierte kohlenstoffbasierte Nanopartikel 

− Anwendung Verfahren: direkt in Belebungsbecken 

Belüftung 

Ausgangssituation 

VTA Nanocarbon ® 

+ 30 % 

Belüftungseffizienz 


59



VTA Nanocarbon® Verfahren 

− 

− 

− 

Gute Einmischung, ausreichende Kontaktzeit, optimierte Einmischung durch VTA Inline-Mischer 

Diffusionsoffene, kompakte Flockenstruktur selbst bei hoher hydraulischer Belastung 

Verbesserung der Sedimentationseigenschaften 

Optimierung der Schlammentwässerung 

Minimierung der Rückbelastung 

Einsparung an Belüftungsenergie 

Einsparung an Fällmittel 

Ersatz der 4. Reinigungsstufe 

CO 2 Einsparungen durch neuartiges 


• CO 2 Reduktion: 

[kg CO 2 eq/a] 

35.000 

30.000 

25.000 

20.000 

15.000 

10.000 

5.000 

- 

bis zu 

47% 

22.592 

bis zu 

20% 

3.564 

bis zu 

23% 

5.925 

bis zu 

30% 

34.978 

• Fallstudie: 22.000 EW Anlage 

• 5.500 m 3 /d 

• Einsparung: 67 t CO 2 / Jahr 

• Reduktion des Polymereinsatzes 

• Reduktion der Klärschlammmenge (entwässert) 

• Reduktion des Fällmittelbedarfs 

• Reduktion der benötigten Belüftungsenergie 

60 



CO 2 Einsparungen durch neuartiges 


• CO 2 Reduktion: 

• Fallstudie: 22.000 EW Anlage 

600.000 

591.448 

• 5.500 m 3 /d 

500.000 

400.000 

458.498 

• Abschätzung der 

Gesamteinsparungen an CO 2 : 

[kg CO 2 eq/a] 

300.000 

200.000 

177.315 

• Ozonung inkl. Sandfilter: 177 t CO 2 / Jahr 

• PAK inkl. Tuchfiltration: 591 t CO 2 / Jahr 

100.000 

• GAK Filtration: 458 t CO 2 / Jahr 

- 

Ozonierung PAK GAK 

• basierend auf Betriebsmittel- und Stromverbrauch 

• (AT-Strommix: 0,226 kg CO 2 eq/kWh) 

Kosteneinsparungen durch neuartiges 


Einsparung an 

Investitionskosten 

22.000 EW Anlage 

• Ozonierung: 8,8 Mio € 

• PAK Filtration: 4,3 Mio € 

• GAK Filtration: 5,8 Mio € 

Einsparungen an 

jährlichen Betriebskosten 

22.000 EW Anlage 

• Ozonierung: 1.029.000 € / Jahr 

• PAK Filtration: 528.000 € / Jahr 

• GAK Filtration: 678.000 € / Jahr 

• Abschätzung des Einsparpotentials basierend auf Studie KA Frechen inkl. Kostenanpassungsfaktor laut IGB (x 1,7) 

Erft Verband, Studie zur Spurenstoffelimination auf der Kläranlage Frechen, https://www.lanuv.nrw.de/fileadmin/forschung/S2019-06-24_535-004_Spurenstoffelimination_KA_Frechen.pdf, 2019 


61



VTA Nanocarbon® vs. Aktivkohleverfahren 

als 4. Reinigungsstufe 

• VTA Nanocarbon® Verfahren 

Einsatzmenge: (bez. auf Zulaufmenge) 

0,5 – 1,75 ppm Carbon 

Filterstufe: 

nicht erforderlich 

geringer Anteil an Carbon 

Verbleib in Belebtschlammflocke 

• Aktivkohle Verfahren 

5-50 ppm reine Aktivkohle 

>95% AK-Rückhalt technisch realisierbar 

= 2,5 ppm Schlupf bei 50 ppm Dosierung 

VSA, Fragen zur Aktivkohle, https://micropoll.ch/faq/aktivkohle-aktivkohle-schlupf/, 2024 

T. Krahnstöver, T. Wintgens, Aktivkohle-Schlupf aus Reinigungsstufen zur Elimination von Mikroverunreinigungen, 

https://micropoll.ch/wp-content/uploads/2020/06/2018_FHNW_SB_Aktivkohle-Schlupf-aus-Reinigu_d.pdf 2018 

Aktivkohleverfahren als 4. Reinigungsstufe 

− 

Herstellung von Aktivkohle: 

• Rohstoffe: Stein- oder Holzkohle, Polymere, 

Holzreste, Torf, Bambus, Lignin, Schalen, 

Obstkerne 

• ca. 15-20% aus nachwachsenden Ressourcen 

• Produktion z.B. in China, Indien, Indonesien, 

Australien, Tunesien 

• Hoher Energieverbrauch: Karbonisierung und 

• Physikalische (z.B. Wasserdampf, CO 2 ) oder 

chemische Aktivierung (z.B. ZnCl 2 , H 3 PO 4 , KOH, 

K 2 CO 3 ) 

• Reaktivierung von granulierter Aktivkohle bei 

600 – 900 °C 

• THG Emissionen von bis zu 18 kg CO 2 eq / kg AK 

(reaktivierte AK: 4 kg CO 2 eq / kg AK) 

Aktivierung bei 500 – 1000 °C 

Vilén, A. et al., Journal of Environmental Management, 324 2022, 116356, https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.116356 

Dias, J. M., Journal of Environmental Management 85, 2007, 833–846, https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2007.07.031 

Gu, H. et al., Wood and Fiber Science, 50, 2018, 1-15, 10.22382/wfs-2018-024 

Material Archiv, Aktivkohle, https://materialarchiv.ch/de/ma:material_2022?type=all&n=Grundlagen, 2024 

AdFiS, Aktivkohle Made in Germany, https://www.adfis.de/produktion-aktivkohle, 2024 

T. Krahnstöver, T. Wintgens, Aktivkohle-Schlupf aus Reinigungsstufen zur Elimination von Mikroverunreinigungen, 

https://micropoll.ch/wp-content/uploads/2020/06/2018_FHNW_SB_Aktivkohle-Schlupf-aus-Reinigu_d.pdf 2018 

62 



Gutachten VTA Nanocarbon® Verfahren 


als nachhaltige Alternative 

Nachhaltige Produktion direkt in Österreich: 

 

Nachhaltige Produktion direkt in Österreich: 

• Verwendung von Sonnenstrom und 

Kreislaufwasser 

• Keine Abfallprodukte durch Produktion – ein 

entscheidender Beitrag zur Kreislaufwirtschaft 

• Verwendung von nachwachsenden Rohstoffen 

(z.B. Biopolymere) 

• Bezug von Rohstoffen von heimischen Versorgern 

(z.B. Agrana) 

• KEIN Gefahrengut! 

• Durch den Einsatz von VTA Nanocarbon ® entstehen keine Transformationsprodukte 


63


-Reduzierung 

durch neuartiges VTA Nanocarbon ® Verfahren 

Andreas Gabriel MSc 


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 

Ihr Partner mit der Philosophie: 

„Wasser für die Welt“ 

für zukünftige & nachkommende 

Generationen! 

Andreas Gabriel, MSc 

Biologe, 

Leiter VTA-Institut 

für Gesundheit & Umwelt 

E-Mail: a.gabriel@vta.cc 


Stellvertretender Leiter VTA-Institut 

für Gesundheit & Umwelt 

E-Mail: d.lang@vta.cc 

VTA Austria GmbH * Umweltpark 1 – 3 * 4681 Rottenbach 

Tel.: +43 7732 41 33 * E-Mail: institut@vta.cc 

64 


Nachhaltiges Regenwassermanagement in der Siedlung – 


Prof. Dr. Brigitte Helmreich 

Lehrstuhl Siedlungswasserwirtschaft 

School of Engineering and Design 

Technische Universtät München 

Nachhaltiges Regenwassermanagement in der Siedlung 


Apl. Prof. Dr. Brigitte Helmreich 



b.helmreich@tum.de 

Brigitte Helmreich | 12. Kitzbüheler Wasser und Energiesymposium | 16.10.2024 

1 




Einleitung - Herausforderung durch Versiegelung 

„Standard“-Siedlung ist nicht vorbereitet auf Klimawandel 

(Foto: Chris Barbalis / Unsplash) 


Quelle: Vortrag Eva Schnippering, beim Public Planning Lab am 06.12.2021 

Interdisziplinäres Seminar des Baureferendariats 

im Auftrag des Bayerischen Staatsministeriums 

2 


65

Nachhaltiges Regenwassermanagement in der Siedlung – Den Folgen des Klimawandels entgegenwirken 




Nachhaltiges Regenwassermanagement in der Siedlung 


Apl. Prof. Dr. Brigitte Helmreich 



b.helmreich@tum.de 


1 




Einleitung - Herausforderung durch Versiegelung 

„Standard“-Siedlung ist nicht vorbereitet auf Klimawandel 



Quelle: Vortrag Eva Schnippering, beim Public Planning Lab am 06.12.2021 

Interdisziplinäres Seminar des Baureferendariats 

im Auftrag des Bayerischen Staatsministeriums 

2 

66 






Nachhaltiges Regenwassermanagement 

Ziel: Erhalt lokaler Wasserhaushalt trotz Baumaßnahme 

DWA-M 102-4/BWK-M 3-4: Haushaltsbilanz für die Bewirtschaftung von Niederschlagswasser 

• Bilanzierung des lokalen Wasserhaushalts vor und nach der Maßnahme oder Vergleich 

mit ähnlichem Standort 

• Werkzeuge: Wasserhaushaltsmodelle oder Daten Hydrologischer Atlas Deutschland 

1 

0 

Hydrologisches Dreieck: 

Abweichungswerte von 5-10 % 

gegenüber unbebauten Zustand 

erreichbar 

0 

1 Aufteilungswert v 

1 

0 

Verdunstung 


3 




Nachhaltiges Regenwassermanagement – Werkzeuge 

Versickerungsmulden 

Gründächer 

Notwasserwege/ 

Multifunktionale Flächen 

Quelle Abbildung: Must Städtebau 

Fassadenbegrünung 

Speicherung 

Feuchtbiotope 


„Baumrigolen“ 

Wasserdurchlässige Beläge 

4 


67





Beispiel Gründach 

Intensive Dachbegrünung 

Extensive Dachbegrünung 

Gründächer und Photovoltaik 

Quelle: Helmreich, 2013, Dach in Freiburg 

Quelle: Helmreich, 2013, Dach in Freiburg 

Bild: www.zinco.de/solar 

• Kühlung durch Verdunstung am Gründach sorgen für eine niedrigere Umgebungstemperatur 

• Wirkungsgrad von Photovoltaik-Modulen steigt (positiver Synergieeffekt) 

• Statik beachten! 


5 





Empfohlene Abflussbeiwerte DWA-A 138-1 (ergänzt nach DIN 1986-100: 12/2016), Auszug 

Nr. 

Art der Flächen bzw. ihrer Befestigung 

Die Abflussbeiwerte beziehen sich ausschließlich auf Flächen 

A E,i , 

die potenziell einen Abfluss zum Entwässerungssystem 

haben. 

Spitzenabfluss 

beiwert 

C s 

Mittlerer 

Abflussbeiwert 

C m 

1 Wasserundurchlässige Flächen, z. B. Dachflächen 

— Schrägdach 

— Metall, Glas, Schiefer, Faserzement 1,0 0,9 

— Ziegel, Abdichtungsbahnen (z. B. Dachpappe) 1,0 0,8 

— Flachdach (Dachneigung bis 3° oder ca. 5%) 

— Metall, Glas, Faserzement 1,0 0,9 

— Abdichtungsbahnen (z. B. Dachpappe) 1,0 0,9 

— Kiesschüttung 0,8 0,8 

— Begrünte Dachflächen a 

— Extensivbegrünung ( > 5° ) b 0,7 0,4 

Reduzierung des Abflusses im 

Vergleich zu anderen Dächern! 

Erhöhung 

Verdunstungskomponente 

— Intensivbegrünung, ≥ 30 cm Aufbaudicke ( ≤ 5° ) b 0,2 0,1 

— Extensivbegrünung ≥ 10 cm Aufbaudicke ( ≤ 5° ) b 0,4 0,2 

— Extensivbegrünung < 10 cm Aufbaudicke ( ≤ 5° ) b 0,5 0,3 

Abflusswirksame Fläche AC 

AC = ∑(A E,b,a,i · C i ) 


6 

68 







Reduzierung abflusswirksame Fläche trotz Nachverdichtung 

Beispiel Modellprojekt Regensburg 

Grundfläche der Gebäude 

+ 10 % 

Bestand 

Entwurf 

[m²] 

Abflusswirksame Fläche AC 

- 55 % 

[m²] 

32 Wohneinheiten 66 Wohneinheiten 

Projekt „Klimaanpassung im Wohnungsbau“, StMUV 


7 




Kosten-Nutzen Bewertung 

Herausforderung: Zeitlicher Faktor 

Kosten 

Summe aller 

Barwerte 

(NBW) 

Abzinsen mit Diskontierungszins 

Wiederherstellung 

und Verwertung 

Nutzen 

Herstellung 

Folgekosten 

mit Preissteigerungsrate 

Quantifizierung 

des Nutzens in 

Scoringpunkten 

Zeit [a] 

Berechnung des Durchschnitts 



8 


69






Nutzen 



9 





Kosten-Nutzen-Bewertung 



10 

70 






Beispiel „Baumrigole“ 

Was müssen wir bei Baumpflanzungen 

bedenken? 

2024 

2074 

10 Jahre alt 70 Jahre alt 



• Wie steigt sich der Wasserbedarf in 

den 50 Jahren (z.B. durch mehr 

Verdunstung? 

• Wird noch genügend Wasser zur 

Verfügung sein (Klimawandel)? 

• Ist genügend Wurzelraum vorhanden? 

• Ist Baum dann (teilweise) unter 

versiegelter Fläche? 

→ nicht genügend Zufluss? 

Interdisziplinäre 

Zusammenarbeit ist wichtig! 

11 





Varianten 

Unterirdische Optimierung des 

Baumstandortes zur Wasserversorgung 

→ Ober- oder unterirdische Zuleitung von 

Niederschlagsabflüssen nach 

dezentraler Behandlung 

→ Optimierung durch z.B. bauliche 

Zwischenspeicherung, Verbesserung 

Substrat, … 

mit Speicherelement 

ohne Speicherelement 


12 


71






Pilotierung von „Baumrigolen“ – Pfaffenhofen a.d. Ilm 

• Baumrigolen in Versickerungsmulden 

• Bewachsene Bodenzone als Behandlungsanlage 

• Erste Ergebnisse nach 1 Jahr: 

• Gute Entwicklung der Bäume und anderer 

Bepflanzung bei beiden Böden 

• Erhöhung Insektenvielfalt 

• Guter Schadstoffrückhalt (AFS63, Cu, Zn) 

Projekt Multifunktionale Versickerungsmulden im Siedlungsraum (TUM, HSWT, Bodeninstitut Prügl) 


13 




Beispiel gutes Regenwassermanagement trotz Nachverdichtung 

Modellprojekt Freising 

Szenario Neubau unter Nutzung vorhandener Strukturen 

Gebäudebegrünung 

Baumbestand 

erhalten 

Energieeffizienter 

Neubau 

Teilentsiegelung 

Oberfläche / 

Versickerung 

Begrünung / 

Entsiegelung / 

Neupflanzung 

Erhalt bestehender Strukturen 

Schaffung neuer Strukturen 

Wegfall alter Strukturen 

Bestehender 

Baugrund 

Dezentrale 

Niederschlagswasserbewirtschaftung 


X 

Erhalt von 

Sparten und 

Erschließungsflächen 

14 

72 








Die Berücksichtigung der bestehenden 

städtebaulichen Struktur ermöglicht… 

• den Erhalt von Erschließungsflächen 

(Straßen, Kanäle usw.) 

• den Erhalt von Bestandsbäumen 

• die Nutzung des Gebäude-Fußabdrucks für 

Neubauten 

Projekt „Klimaanpassung im Wohnungsbau“, STMUV 


Abb.: Siegerentwurf Freising 

15 






Neubau mit Erhalt Bestandsbäume 

(Szenario gem. Siegerentwurf) 

Neubau mit Ersatzpflanzungen 

(gängige Praxis in der Bauausführung) 



16 


73






Thermisches Empfinden im Außenraum (PET) um 14 Uhr 

Wirksamkeit von Bestandsbäumen 

Neubau mit Erhalt Bestandsbäume 

(Szenario gem. Siegerentwurf) 

Neubau mit Ersatzpflanzungen 

(gängige Praxis in der Bauausführung) 

Median-Wert: 34,7 °C PET 

(Belastungsstufe = mäßig) 



Median-Wert: 37,7 °C PET 

(Belastungsstufe = stark) 

17 






Positiver Effekt des Entwurfs: 

• Reduzierung der 

Abflussmenge 

• Zunahme der 

Grundwasserneubildung 

Bestand und Entwurf: 

• Großer Einfluss der 

Bestandsbäume auf 

Verdunstung 


Wasserhaushaltskomponente 

0 

0 

0 

50 

0 

30 

0 

10 

0 

Abweichung von ± 10% 

entspr. zielnahem Zustand 

Wasserhaushalt gesamtes ebiet 

- 23% + 25% 

Potentiell höhere 

Verdunstung durch 

Fassadenbegrünung 

irektabfluss rund asserneubildung Verdunstung 

aturnaher Wasserhaushalt (Ziel ustand Bestand nt urf 


18 

74 






Implementierung 

Bereits in der Entwurfs- und Bauleitplanung 

müssen alle Akteure zusammenarbeiten! 


https://www.zsk.tum.de/fileadmin/w00bqp/www/_my_direct_uploads/Broschu__re_240313-Online-BF-IHVZ.pdf 


19 




Take-home Message 

• Bebauung ist weitreichender Eingriff in lokalen Wasserhaushalt 

• Versiegelung von Flächen (Dächer, Straßen, Plätze) verhindert: 

• Versickerung (Grundwasserneubildung) 

• Speicherung/Verdunstung (Klimatisierung Stadt) 

• Der lokale Wasserhaushalt muss bei Bebauung erhalten bleiben 

• Ermittlung aller wichtiger Randbedingungen zu Beginn Planung 

• Mit den Werkzeuge der wasserbewussten Stadtplanung kann sehr 

gutes Regenwassermanagement betrieben werden, trotz Verdichtung 

• Alle Akteure müssen von Anfang an zusammenarbeiten 


20 


75

Nachhaltiges Regenwassermanagement in der Siedlung – 








Projekt „Klimaanpassung im Wohnungsbau“, StMUV: 

https://www.zsk.tum.de/fileadmin/w00bqp/www/_my_direct_uploads/Broschu__re_240313-Online-BF-IHVZ.pdf 


21 

76 


Abwasser als Hauptquelle für Glyphosat in Fließgewässern 

Prof. Dr. Carolin Huhn 


Glyphosat 

AMPA 

Carolin Huhn, Marc Schwientek, Hermann Rügner, 

Lisa Engelbart, Sarah Bieger 

© 2024 Universität Tübingen 

Glyphosateintrag aus der Landwirtschaft 

agrar 

Feld 

Glyphosateinsatz 

Oberflächenabfluss 

Sediment/ 

Gewässer 

4000 Tonnen/Jahr 

Verbrauch in Deutschland 2017* 

Nachernteanwendung 60% 

Vorsaat 34% 

Sikkation 6% 

*Einzelaspekte der Verwendung von Glyphosat, Bundestag, 

Aktenzeichen: WD 8 - 3000 – 024/17 

Berger, Sci. Rep. 2013, 3, 2622 

2 



77


Glyphosateintrag aus dem urbanen Raum 

Glyphosateinsatz 

urban Kanalisation Kläranlage 

Sediment/ 

Gewässer 

Bahn 

privat 

kommunal 

application 

Skark, Pest Manag Sci 2004, 60, 525 

Wirkstoffmenge_nicht-beruflich [Tonnen] 

Verkaufszahlen in Tonnen 

100 

80 

60 

40 

20 

0 

2012 2014 2016 2018 2020 2022 

Jahr 

Verkauf an nicht-berufliche 

Anwender (BVL) 

nach Genehmigung 

z.B. Berlin 

• 11-16 Genehmigung pro Jahr 

(2019-2022) 

• maximal zwei Anwendungen pro 

Jahr in Wachstumsperiode 

(Ernährung/Urin) 

3 


Transformation von Glyphosat 

Glyphosat 

Konzentrationsverhältnisse AMPA:Glyphosat in Böden 

Sarcosin 

Glyoxylat 

AMPA 

enviPath 

microbiological pathway prediction 

4 


78 



Glyphosat in Flüssen Europas 

Nahe, Dietersheim 

7 

6 

5 

4 

3 

2 

1 

AMPA - µg/L 

3.0 

2.7 

2.4 

glyphosate - µg/L 

600 

500 

400 

-300 

discharge - m³/s 

2.1 

300 

1.8 

200 

1.5 

100 

1.2 

0 

0.9 

-100 

0.6 

0.3 

-200 

0 

0.0 

nitrate-N 

metazachlor-SA 

discharge 

AMPA 

carbamazepine 

glyphosate 

metazachlor-SA - µg/L 

nitrate-N - mg/L 

1.2 

1.0 

0.8 

0.6 

0.4 

0.2 

6 

carbamazepine - µg/L 

5 

4 

3 

0.0 

0 

-0.2 

-1 

-0.4 

-2 

1.4 

1.2 

1.0 

0.8 

2 

0.6 

1 

0.4 

0.2 

0.0 

Sep-19 

Dez-19 

Mrz-20 

Jun-20 

Sep-20 

Dez-20 

Mrz-21 

Jun-21 

Sep-21 

Dez-21 

Mrz-22 

Jun-22 

Sep-22 

Daten: Landesamt für Umwelt 

Rheinland-Pfalz 

5 



AMPA Konzentration in µg/L 

1.8 

1.6 

1.4 

1.2 

1.0 

0.8 

0.6 

0.4 

0.2 

0.0 

Neckar, landwirtschaftlich und urban 

AMPA 

Glyphosat 

Neckar, Deizisau 

3.0 µg /L 

7.6 µg/L 

Jun-04 

Dec-04 

Jun-05 

Dec-05 

Jun-06 

Dec-06 

Jun-07 

Dec-07 

Jun-08 

Dec-08 

Jun-09 

Dec-09 

Jun-10 

Dec-10 

Jun-11 

Dec-11 

Jun-12 

Dec-12 

Jun-13 

Dec-13 

Jun-14 

Dec-14 

Jun-15 

Dec-15 

Jun-16 

Dec-16 

Jun-17 

Dec-17 

Jun-18 

Dec - 18 

Jun-19 

Dec-19 

Jun-20 

Dec-20 

Jun-21 

Dec-21 

0.60 

0.55 

0.50 

0.45 

0.40 

0.35 

0.30 

0.25 

0.20 

0.15 

0.10 

0.05 

0.00 

Glyphosatkonzentration in µg/L 

AMPA concentration in µg/L 

1.2 

1.1 

1.0 

0.9 

0.8 

0.7 

0.6 

0.5 

0.4 

0.3 

0.2 

0.1 

0.0 

2009 

2009 2010 2011 2018 2019 2020 

November 

September 

July 

May 

March 

January 11 

November 

September 

July 

May 

March 

January 10 

November 

September 

July 

May 

March 

January 09 

AMPA 

Glyphosate 

Neckar, Deizisau 

November 

September 

July 

May 

March 

January 20 

November 

September 

July 

April 

February 

January 19 

November 

September 

July 

May 

March 

January 18 

0.40 

0.35 

0.30 

0.25 

0.20 

0.15 

0.10 

0.05 

0.00 

glyphosate concentration in µg/L 

M. Schwientek et al., Water Research 2024, 263, 122140 

Daten: Landesanstalt für Umwelt Baden-Württemberg 

6 



79



0.8 

0.6 

data: TLUBN; Landesamt für Umwelt Rheinland- 

Pfalz; BWB, HLNUG, elwasweb.nrw 

AMPA - µg/L 

AMPA - µg/L 

0.4 

0.2 

0.0 

Jan-16 

3.5 

3.0 

2.5 

2.0 

1.5 

1.0 

May-16 

AMPA 

4.1 µg/L glyphosate 

0.29 µg/L 

Sep-16 

Jan-17 

May-17 

AMPA 

glyphosate 

Sep-17 

Jan-18 

May-18 

Sep-18 

Jan-19 

May-19 

Sep-19 

Auma_Rohna 

Jan-20 

May-20 

Sep-20 

Jan-21 

May-21 

Sep-21 

Jan-22 

0.16 

0.12 

0.08 

0.04 

0.00 

0.6 

0.5 

0.4 

0.3 

0.2 



AMPA - µg/L 

2.0 

1.6 

1.2 

0.8 

0.4 

0.0 

AMPA - µg/L 

7 

6 

5 

4 

3 

2 

AMPA 

glyphosate 

Deutschland 

Jul-22 

Jan-22 

Ju l-21 

Jan-21 

Jul-20 

Jan-20 

Jul-19 

Jan-19 

Jul-18 

Jan-18 

Jul-17 

Jan-17 

Jul-16 

Jan-16 

Jul-15 

Jan-15 

Jul-14 

Jan-14 

Jul-13 

Jan-13 

Ju l-12 

Jan-12 

Jul-11 

Jan-11 

Jul-10 

Jan-10 

Jul-09 

Jan-09 

Jul-08 

Jan-08 

Jul-07 

Jan-07 

Jul-06 

Jan-06 

Jul-05 

Main, Bischofsheim 

AMPA 

glyphosate 

0.30 

0.25 

0.20 

0.15 

0.10 

0.05 

0.00 

0.5 

0.4 

0.3 

0.2 



AMPA - µg/L 

AMPA - µg/L 

2.0 

1.5 

1.0 

40 

35 

30 

25 

20 

15 

10 

5 

0 

Jan-14 

Jul-14 

AMPA 

glyphosate 

Jan-15 

Jul-15 

Jan-16 

Jul-16 

66 µg/L 83 µg/L 

Italien 

Jan-17 

Jul-17 

Jan-18 

3.0 AMPA 

Kleine AA at Nispen, NL 

glyphosate 

2.5 

Niederlande 

Jul-18 

FOSSO DOGAIA DEI QUADRELLI at Catena 

Jan-19 

Jul-19 

Jan-20 

Jul-20 

Jan-21 

Jul-21 

Jan-22 

Jul-22 

Jan-23 

Jul-23 

3.0 

2.5 

2.0 

1.5 

1.0 

40 

35 

30 

25 

20 

15 

10 

5 

0 




0.5 

0.1 

1 

0.1 

0.5 

0.5 

0.0 

Jan-14 

Jul-14 

Jan-15 

7 

7 

Jul-15 

Jan-16 

Jul-16 

Jan-17 

Jul-17 

Jan-18 

Jul-18 

Emscher, estuary 

Jan-19 

Jul-19 

Jan-20 

Jul-20 

Jan-21 

Jul-21 

0.0 

0 

Dec-14 

Jun-15 

Dec-15 

Jun-16 

Dec-16 

Jun-17 

De c-17 

Jun-18 

Dec-18 

Jun-19 

Dec-19 

Teltowkanal Nathanbrücke 

Jun-20 

Dec-20 

Jun-21 

Dec-21 

0.0 

0.0 

Jan-18 

May-18 

Sep-18 

Jan-19 

May-19 

Sep-19 

Jan-20 

May-20 

Sep-20 


NL25_240103 

Jan-21 

May-21 

Sep-21 

0.0 


AMPA - µg/L 

AMPA - µg/L 

7 

6 

5 

4 

3 

2 

1 

0 

12 

10 

8 

6 

4 

2 

AMPA 

glyphosate 

Jul-23 

Jan-23 

Jul-22 

Jan-22 

Jul-21 

Jan-21 

Jul-20 

Jan-20 

Jul-19 

Jan-19 

Jul-18 

Jan-18 

Jul-17 

Jan-17 

Jul-16 

Jan-16 

Jul-15 

Jan-15 

Jul-14 

Jan-14 

Jul-13 

Jan-13 

Jul-12 

Jan-12 

Jul-11 

Jan-11 

Jul-10 

Jan-10 

Jul-09 

Jan-09 

Jul-08 

Jan-08 

Jul-07 

Jan-07 

Jul-06 

Jan-06 

6036070_CLOUX A MEURSAULT 1 

AMPA 

glyphosate 

7 

6 

5 

4 

3 

2 

1 

0 


1.0 

0.8 

0.6 

0.4 

0.2 

glyphosate µg/L 

AMPA - µg/L 

AMPA concentration in µg/L 

0.40 

0.35 

0.30 

0.25 

0.20 

0.15 

0.10 

0.05 

0.00 

2.1 

1.8 

1.5 

1.2 

0.9 

0.6 

0.3 

Jan-16 

Jul-16 

AMPA 

glyphosate 

Jan-17 

Jul-17 

0.35 

0.30 

Frankreich 

0.25 

Jan-18 

Jul-18 

Jan-19 

1000990_NIEVRE À BERTEAUCOURT LES DAMES (80) 

2.4 AMPA 

glyphosate 

Jul-19 

Jan-20 

Jul-20 

Jan-21 

Jul-21 

Jan-22 

0.40 

0.20 

0.15 

0.10 

0.05 

0.00 

0.5 

0.4 

0.3 

0.2 

0.1 


glyphosate concentration in µg/L 

AMPA - µg/L 

AMPA - µg/L 

2.2 

2.0 

1.8 

1.6 

1.4 

1.2 

1.0 

0.8 

0.6 

0.4 

0.2 

0.0 

1.8 

1.6 

1.4 

1.2 

1.0 

0.8 

0.6 

0.4 

0.2 

Jan-15 

Jun-15 

AMPA 

glyphosate 

Dec-22 

Jul-22 

Feb-22 

Sep-21 

Apr-21 

Nov-20 

Jun-20 

Jan-20 

Aug-19 

Mar-19 

Oct-18 

May-18 

Dec-17 

Ju l-17 

Feb-17 

Sep-16 

Apr-16 

Nov-15 

VISTRE DE LA FONTAINE A NIMES 

AMPA 

glyphosate 

0.8 

0.7 

0.6 

0.5 

0.4 

0.3 

0.2 

0.1 

0.0 


0.20 

0.18 

0.16 

0.14 

0.12 

0.10 

0.08 

0.06 

0.04 

0.02 



0 

Jan-15 

Jan-16 

8 

Jan-22 

Jan-21 

Jan-20 

Jan-19 

Jan-18 

Jan-17 

6193500_VISTRE A AUBORD 

Jan-23 

0.0 

0.0 

Jan-16 

Jul-16 

Jan-17 

Jul-17 

Jan-18 

Jul-18 

Jan-19 

Jul-19 

Jan-20 

HELPE MINEURE À GRAND FAYT (59) 

Jul-20 

Jan-21 

0.0 

0.0 

Jan-15 

Jul-15 

Jan-22 

Ju l-21 

Jan-21 

Jul-20 

Jan-20 

Jul-19 

Jan-19 

Jul-18 

Jan-18 

Jul-17 

Jan-17 

Jul-16 

Jan-16 

6003550_DURGEON A CHEMILLY 

0.00 


Daten: naiades 

80 



Abwasser als dominante Quelle für Glyphosat und AMPA? 

Konzentrationen 

Daten: Landesanstalt für Umwelt Baden-Württemberg 

Abflußdaten Wendlingen 

2000 kg/Jahr AMPA 

390 kg/Jahr Glyphosat 

Neckar, Mannheim 

390 kg/Jahr à 2.3 km² 

80% Eliminationsrate à 11.5 km² 

Verlustrate nach Anwendung 1% à 1150 km² 

im Einzugsgebiet von Kläranlagen 

Massenflüsse 


9 


Glyphosat und AMPA in Flüssen der USA 

AMPA - µg/L 

1.4 

1.2 

1.0 

0.8 

0.6 

0.4 

0.2 

0.0 

Jan-14 

Jul-14 

Jan-15 

AMPA 

glyphosate 

Jul-15 

Jan-16 

Jul-16 

Jan-17 

Jul-17 

Jan-18 

Jul-18 

05451210_SOUTH FORK IOWA RIVER NE OF NEW PROVIDENCE, IA 

Jan-19 

Jul-19 

Jan-20 

Jul-20 

Jan-21 

Jul-21 

Jan-22 

Jul-22 

Jan-23 

1.4 

1.2 

1.0 

0.8 

0.6 

0.4 

0.2 

0.0 



0.4 

0.3 

0.2 

0.1 

0.0 

Jun-14 

Dec-14 

Jun-15 

Dec-15 


metolachlor - µg/L 

Jun-16 

Dec-16 

Jun-17 

Dec-17 

Jun-18 

South Fork Iowa River NE of New Providence, IA 

Dec-18 

Jun-19 

De c-19 

Jun-20 

Dec-20 

Jun-21 

Dec-21 

Jun-22 

Dec-22 

1.5 

1.2 

0.9 

0.6 

0.3 

0.0 

metolachlor - µg/L 


Einzugsgebiet mit Feldern, Wiesen, Wald, niedrige Bevölkerungsdichte, keine Kläranlage 

Daten: USGS 

10 



81



AMPA - µg/L 

0 .7 AMPA 

glyphosate 

0 .6 

0 .5 

0 .4 

0 .3 

0 .2 

0 .1 

0 .0 

Jan-14 

Jul-14 

Jan-15 

J ul-15 

Jan-16 

Jul-16 

Jan-17 

Jul-17 

Jan-18 

Jul-18 

Jan-19 

Jul-19 

02335870_Sope_Creek 

Jan-20 

Jul-20 

Jan-21 

Jul-21 

Jan-22 

0.7 

0.6 

0.5 

0.4 

0.3 

0.2 

0.1 

0.0 


1.8 

1.5 

1.2 

0.9 

0.6 

0.3 

0.0 


0.8 

0.7 

0.6 

AMPA - µg/L 

6 

3 

0.5 0 

0.4 

-3 

0.3 

0.2 -6 

0.1 

-9 

0.0 

discharge - m³/s 

Jan-14 

Jul-14 

Jan-15 

Jul-15 

Jan-16 

Jul-16 

Jan-17 

discharge azoxystrobin 

AMPA 

sulfentrazone 

glyphosate 

Jul-17 

Jan-18 

Jul-18 

Jan-19 

Jul-19 

02335870_Sope_Creek 

Jan-20 

Jul-20 

Jan-21 

Jul-21 

azoxystrobin - µg/L 

Jan-22 

0.06 

0.04 

sulfentrazone - µg/L 

0.02 

0.00 

-0.02 

-0.04 

0.09 

0.06 

0.03 

0.00 

-0.03 


rein urbanes Einzugsgebiet in Marietta/Atlanta, keine Kläranlage 

11 


Daten: USGS 


AMPA - µg/L 

1.4 AMPA 

Glyphosate 

1.2 

1.0 

0.8 

0.6 

0.4 

0.2 

0.0 

starker Kläranlageneinfluss von Denver 

bis 85% gereinigtes Abwasser über 6 Monate 

Jan-14 

Jul-14 

Jan-15 

Jul-15 

Jan-16 

Jul-16 

2.2 µg/L 

Jan-17 

Jul-17 

Jan-18 

Jul-18 

3.6 µg/L 

Jan-19 

Jul-19 

Jan-20 

South Platte River, Kersey, CO 

1.6 µg/L 

Jul-20 

Jan-21 

Jul-21 

Jan-22 

1.4 

1.2 

1.0 

0.8 

0.6 

0.4 

0.2 

0.0 

Glyphosate - µg/L 

USA 

Discharge - m³/s 

Daten: USGS 

200 

160 

120 

80 

40 

0 

Jan-14 

Jul-14 

Jan-15 

Jul-15 

Jan-16 

Jul-16 

Jan-17 

Jul-17 

Jan-18 

Jul-18 

Jan-19 

Jul-19 

Jan-20 

Jul-20 

South Platte River, Kersey, CO 

Discharge 

AMPA 

Jan-21 

Jul-21 

Jan-22 

4.0 

3.5 

3.0 

2.5 

2.0 

1.5 

1.0 

0.5 

0.0 

AMPA - µg/L 


12 


82 



Glyphosat und AMPA in Kläranlagen 

Kläranlagen in den USA 

Kläranlagen in der Schweiz 

Battaglin 

Kolpin 

Glyphosat 

AMPA 

Anteil 1 von 11 9 of 11 

Median


Eine neue Quelle für Glyphosat in Europa? 

DTPMP Gehalte 

bis zu 

KA Zufluss 

100-150 µg/L 

KA Abfluss 

10 µg/L 

à Glyphosat ?? 

AMPA 

Flusswasser 

KA adsorbiert 

8 µg/L 

100-250 mg/kg 

Flusssediment 

5 mg/kg 

Umweltbundesamt 69/2021 

• Wasch-/Reinigungsmittel 

• Textil-/Papierindustrie 

• Kühlkreislaufe in Kraftwerken 

• Umkehrosmose, … 

Eliminationsraten in WWTPs: 80-90% 

15 


Neubildung von Glyphosat in Klärschlamm 

50000 

AMPA 

0 h 

Inkubation in Klärschlamm, Kläranlage Pliezhausen 

intensity - counts 

40000 

30000 

20000 


1000000 

800000 

600000 

200000 

150000 

100000 

50000 

0 

Transformationsprodukte 

5 10 15 

time - min 

AMPA 

AMPA - mg/kg 

100 

80 

60 

40 

20 

0 

AMPA 

February sample 2024 

WWTP Pliezhausen Rübgarten 

freeze dried 

0 10 20 30 40 50 60 70 

time - h 

DTPMP 0.75 g/kg 

Blank 

Blank + azide 




10000 

0 

50000 

40000 

30000 

20000 

10000 

0 

50000 

40000 

30000 

20000 

10000 

0 

50000 

40000 

30000 

20000 

10 12 14 16 18 

24 h 

10 12 14 16 18 

48 h 

14 12 16 18 20 

72 h 

10000 

Inkubation KA Pliezhausen-Rübgarten, August 2023 

16 

KA Pliezhausen-Rübgarten, Februar 2024 

0 

10 12 14 16 18 

time - min 


84 



Neubildung von Glyphosat in Klärschlamm 

glyphosate - mg/kg 

8 

7 

6 

5 

4 

3 

2 

1 

0 

February Glyphosat sample 2024 

WWTP Pliezhausen Rübgarten 

freeze dried 

0 10 20 30 40 50 60 70 

KA Pliezhausen-Rübgarten, Februar 2024 

17 

time - h 

DTPMP 0.75 g/kg 

Blank 

Blank + azide 





30000 

25000 

20000 

15000 

10000 

5000 

0 

30000 

25000 

20000 

15000 

10000 

5000 

0 

30000 

25000 

20000 

15000 

10000 

5000 

0 

30000 

25000 

20000 

15000 

10000 

5000 

0 

Glyphosate 

0 h 

6 8 10 12 14 

24 h 

6 8 10 12 14 

48 h 

8 10 12 

72 h 

6 8 10 12 14 

time - min 


Ausblick 

Waschmaschine Kanalisation Kläranlage 

Sediment/ 

Gewässer 

??? 


30000 

25000 

20000 

15000 

10000 

Glyphosat 

72 h 

à weiterer Abbau? 

5000 

à Keine Glyphosatbildung 

bei Simulation 

von Vollwaschmittel 

beobachtet 

à Entstehung auch 

schon im Kanalsystem? 


0 

30000 

20000 

10000 

6 8 10 12 14 

time - min 

AMPA 

72 h 

18 

0 

10 12 14 16 18 

time - min 



85



Danksagung 

7 

6 

5 

4 

3 

2 

1 

0 

AMPA 

3.0 

2.7 

2.4 

2.1 

1.8 

1.5 

1.2 

0.9 

0.6 

0.3 

0.0 

glyphosate 

600 

500 

400 

300 

200 

100 

0 

-100 

-200 

-300 

discharge 

Sep-19 

Dez-19 

nitrate-N 


discharge 

Mrz-20 

Jun-20 

Sep-20 

AMPA 

carbamazepin 

glyphosate 

Dez-20 

Mrz-21 

Jun-21 

Sep-21 

Dez-21 

Mrz-22 

Jun-22 


Sep-22 

1.2 

nitrate-N 

6 

5 

0.9 

4 

0.6 3 

2 

0.3 

1 

0.0 

0 

-0.3 -1 

-2 

carbamazepin 

1.4 

1.2 

1.0 

0.8 

0.6 

0.4 

0.2 

0.0 

Universität Tübingen 

• mein Team 

• Marc Schwientek 

• Katherine Thompson 

• Christiane Zarfl 

• Markus Kramer 

• Stefan Haderlein 

DTPMP 

AMPA 

Landesämter 

• Thüringen 

• Baden-Württemberg 

• Rheinland-Pfalz 

• Hessen 

• Bayern 

Glyphosat 

Kläranlage Pliezhausen 

Pflanzenschutzamt Berlin 

Berliner Wasserbetriebe 

19 


86 


Wasserstoff – Potenziale, Grenzen & 

Herausforderungen 

Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Harald Raupenstrauch 

Wasserstoff 

Potenziale, Grenzen und Herausforderungen 

12. Kitzbüheler Wasser- und Energiesymposium 

16. und 17. Oktober 2024 

Univ. Prof. Dipl.-Ing. Dr. techn. Harald Raupenstrauch 

WO AUS FORSCHUNG ZUKUNFT WIRD 

AGENDA 

• Einleitung 

• Bedarf 

• Produktion 

• Infrastruktur 

• Weitere Herausforderungen 

- Brennertechnik 

- Sicherheitstechnik 

• Resümee 

WO AUS FORSCHUNG ZUKUNFT WIRD 2 


87

Wasserstoff – Potenziale, Grenzen & Herausforderungen 

Einleitung 

• Treibhausgase sind mitverantwortlich für den Klimawandel 

30% 

Transport 

Bruttoenergiebedarf nach Sektor 

139 TWh/a 

37% 

Manufacturing 

industries 

27% 

Buildings and 

agriculture 

THG-Emissionen nach Sektor 

9% 

Energy 

34% 

Manufacturing industries 

33% 

Buildings and 

agriculture 

30% 

Transport 

Sejkora et al., „Exergy as Criteria for Efficient Energy Systems – A Spatially Resolved 

Austrian Federal Envrionment Agency, „National Inventory Report 2021“ 

Comparison of the Current Exergy Consumption, the Current Useful Exery Demand and 

Renewable Exergy Potential“, Energies, 2020 

Kienberger Th., „Wasserstoff als Baustein zur Klimaneutralität in Österreichs Industrie“, 

WO AUS FORSCHUNG ZUKUNFT WIRD Branchentag Wasserstoff Wien, 2024 

3 

Einleitung 

• Wege zur Klimaneutralität der österreichischen Industrie 

THG-Emissionen der Industrie 

2017 2030 2050 

Weiterführen bestehender Trends – Business as Usual 

(BAU) 

Innensicht der Industrie – wie sehen Experten aus der 

Industrie ihren Pfad zur Klimaneutralität - Pathway of 

Industry (PoI) 

Wissenschaftlicher Pfad für eine Zero-Emission 

Zielerreichung, ausgehend von 2050 mittels 

Backcasting – Zero Emission (ZEM) 


Branchentag Wasserstoff Wien, 2024 


88 



Einleitung 

• Wege zur Klimaneutralität der österreichischen Industrie 

• Ab jetzt: Elektrifizierung über alle 

Temperaturbereiche 

• Verstärkt nach 2030: Erneuerbare 

Gase für Hochtemperaturanwendungen 

und Reduktionsmittel 

• Verstärkt nach 2035: CCS/U zur 

Vermeidung von geogenen und 

Nutzung biogener Emissionen 

• Immer: „Kreislaufwirtschaft“ senkt 

meist Energiebedarfe 

Nach Kienberger Th., „Wasserstoff als Baustein zur Klimaneutralität in Österreichs 

Industrie“, 


Nagovnak et al, Assessment of technology-based options for climate neutrality in Austrian manufacturing industry, 2024 


Jährlicher Wasserstoffverbrauch in der EU 2015 


Department für Umwelt- und Energieverfahrenstechnik 

Lehner M., „Wasserstoff als Energievektor“, 

Triple N Talks, MUL, 22.10.2020 


89


Prognose des 

Wasserstoffbedarfs in 

der EU bis 2050 

Hydrogen Roadmap Europe, Fuel Cell and Hydrogen 2 Joint Undertaking, 2019 



Wasserstoffproduktion 





90 



Vergleich der Wasserstoffproduktionsrouten 

Elektrolyse 

180 000 kJ / kkkk 

3 – 30 kg / kg 

Dampfreformierung 

30 000 kJ / kkkk 

12 kkkk / kkkk 

Methanpyrolyse 

45 000 kJ / kkkk 

3 – 6 kkkk / kkkk 

3 kkkk CC / kkkk HH22 


PYROLYSE 




BEDARFSERMITTLUNG 

WASSERSTOFFINFRASTRUKTUR 





91


BEDARFSERMITTLUNG 

WASSERSTOFFINFRASTRUKTUR 




SZENARIEN SEKTOR EISEN UND STAHL 

Technologiegetriebener Ansatz – 2040 Industrie gesamt: ca. 60 TWh Bedarf an erneuerbaren Gasen 

Sektor Eisen und Stahl: Kombination Direktreduktion/Elektrostahlproduktion lässt unterschiedliche 

Entwicklungsoptionen zu. 

• Aktuell: Start der EAF-Projekte in Donawitz und 

Linz 

• Anschließend Hochfahren von DRI-Einheiten 

Szenarienabhängig: Hochlauf des Anteils H 2 

• Jedenfalls: 20-25 TWh erneuerbares Gas und 

zumindest 5 TWh erneuerbarer Strom benötigt. 

• (nicht energetische) Herausforderungen: 

Verfügbarkeit der Schrotte, Umgang mit 

unterschiedlichen Erzqualitäten, CO 2 - 

Emissionen aus Karbonaten (vom Erzberg) 

Kienberger et al.: PATHWAY TO INDUSTRIAL DECARBONISATIONSCENARIOS FOR THE DEVELOPMENT OF THE 

INDUSTRIAL SECTOR IN AUSTRIA 


DR: Direktreduktion, EAF: Electric Arc Furnace. 



12 

92 



Erneuerbare Energiequellen 

Erneuerbare Energien sind in Europa 

begrenzter als anderswo 

• Flächenverfügbarkeit, aber auch 

Akzeptanz, langsames Handeln beim 

Ausbau erneuerbarer Energien und 

Infrastrukturausbau. 

• Andere Regionen der Welt haben 

bessere natürliche Bedingungen für 

erneuerbare Energien: höhere 

Volllaststunden geringere Kosten 

bessere Ausnutzung von Rohstoffen 

Europa wird erneuerbare Importe brauchen 

Quellen: IPCC 2011,FfE2017, Shell 2022, Eurostat 2022 




European 

Hydrogen 

Backbone 2030 

• Europäisches Wasserstoff "Core-Grid" 

wird hauptsächlich durch die 

Umwidmung von CH4-Leitungen 

erreicht 




14 


93


Wasserstoff-Infrastruktur Ausblick 2040 

Umwidmungen auf Wasserstoff als Option basierend auf den ortaufgelösten 

Bedarfen. 

Source: ÖNIP2024 




15 

Weitere Herausforderungen: Brennertechnik 

• Low NOx Brenner mit Wasserstoff-Beimengung 

Spijker Ch. et al., Lehrstuhl für Thermoprozesstechnik, Arbeitsgruppe Math. 

Modellierung und Simulation, Montanuniversität Leoben 


94 












95






TPT-Brennerversuchsstand 




96 



Weitere Herausforderungen: Sicherheitstechnik 

https://www.vdi-nachrichten.com/technik/werkstoffe/direktreduktion-diese-technik-wird-den-hochofen-beerben/ 


Raupenstrauch H., „Brand- und Explosionsgefahren beim Transport von 


Eisenschwamm“, Forum Prävention, Wien, 2023 


• Direktreduktion von Eisenerz durch Kohle, CO oder H 2 

(z.B. MIDREX – Verfahren) 

• CO 2 -neutrale Eisenerz-Reduktion durch den Einsatz von „grünem“ 

Wasserstoff als Reduktionsmittel 

Eisenschwamm / Direct Reduced Iron (DRI) 

https://www.aboutmechanics.com/what-is-direct-reduced-iron.htm 


Sah R., Dutta S.K., Direct Reduced Iron: Production, 2016 


Raupenstrauch H., Sicherheitstechnische Fragestellungen in Zusammenhang mit der 

Energiewende, Energieforschungsgespräche Disentis/CH, 2023 


97


• „Grüne“ Wasserstoffherstellung über Elektrolyse 

benötigt 

viel „grünen“ Strom 

• Großes Potential für Länder mit viel Windenergie 

bzw. Sonnenenergie 

• Was ist sinnvoller? Der Transport von Wasserstoff 

oder DRI? 

• Bedenken bei H 2 : 


- Lagerung/Transport gasförmig: niedrige 

Energiedichte 

-Lagerung/Transport flüssig: hohe Kosten 

Ist Wasserstoff „gefährlich“? 

Raupenstrauch H., „Brand- und Explosionsgefahren beim Transport von 

Eisenschwamm“, Forum Prävention, Wien, 2023 


Sicherheitstechnische Aspekte hinsichtlich DRI 

https://mfame.guru/marine-cargo-fire-explosion-hidden-causes/ 


Raupenstrauch H., „Sicherheitstechnische Fragestellungen in Zusammenhang mit der 


Energiewende“, Energieforschungsgespräche Disentis/CH, 2023 

98 



Sicherheitstechnische Aspekte hinsichtlich DRI 

• Hohe Porosität / große Oberfläche 

• Schüttungen: geringe Wärmeleitung 

• Reagiert exotherm mit Sauerstoff und 

Wasser 

• Salzwasser verstärkt die Reaktion 

(vgl. Korrosion) 

• Reaktionen mit Wasser sind Wasserstoff 

bildend (Explosionsgefahr) 

Sah R., Dutta S.K., Worldwide Direct Reduced Iron Scenario and Hazards 

associated with their Storage and Shipments, 2014 





Verhalten Wasserstoff vs. Methan (Erdgas) 

V. Schröder et al., Sicherheitstechnische Eigenschaften von Erdgas-Wasserstoff-Gemischen, BAM, 2016 

Je kleiner der Normspaltweite bzw. Grenzspaltweite, desto größer ist die Zünddurchschlagsfähigkeit. 

Bei niedrigen Werten müssen die Spalten im Elektromotor demnach enger und länger angelegt werden. 






99

Wasserstoff – Potenziale, Grenzen & 

Herausforderungen 


Resümee 

• Gassektor befindet sich im Übergang von Methan zu Wasserstoff 

- Blending bzw. Ersatz 

• Zukünftiger Treiber der Nachfrage an klimaneutralen Gasen 

- Industrie und Kraftwerke 

- Gas für Raumwärme und Gas (insbesondere H 2 ) für PKWs spielt in keinen der 

Szenarien eine besonders große Rolle 

• Gesamtbedarf an gasförmigen Energieträgern könnte in Zukunft sogar steigen 

- Klimaneutrale Gase ersetzen nicht nur Erdgas sondern auch Kohle (Sektor Eisen/Stahl) 

und Naphtha (Sektor Chemie/Petrochemie) 

• Zur Bedarfsdeckung werden Importe überwiegen 

• Technische und sicherheitstechnische Herausforderungen lösbar 


27 

DANKE FÜR 

IHRE AUFMERSAMKEIT! 

harald.raupenstrauch@unileoben.ac.at 

tpt@unileoben.ac.at 

www.facebook.com/MULeoben 

www.instagram.com/montanunileoben/ 

100 


Nachhaltige Energie- & Ressourcenwirtschaft 

Dipl.-Wirt.-Ing. Nicole Bauer 

NACH- 

HALTIGE 

ENERGIE- & 

RESSOURCEN- 

WIRTSCHAFT 

Dipl.-Wirt.-Ing. 

Nicole Bauer 

Mitglied des 

Deutschen Bundestages 

„Als Gesellschaft sollten wir uns angesichts der aktuellen und bevorstehenden Umwälzungen nicht einigeln, 

nicht ein Korsett anlegen, nicht lähmen lassen. Die Welle aufhalten oder die Uhr zurückdrehen - das ist nicht möglich 

und das wäre auch der falsche Weg. 

Verengen wir unseren Blick dogmatisch auf nur einen Nachhaltigkeitsaspekt, werden wir Fallstricke übersehen. 

Verengen wir unseren Blick, werden wir am Ende nicht nur die Transformation, sondern unsere gesamte Gesellschaft 

ins Stolpern bringen. 

Richten wir unser Handeln stattdessen an einem vollumfänglichen Verständnis von Nachhaltigkeit aus. Vertrauen wir 

dem Prozess des freien Marktes, statt immer mehr Forderungen zu stellen. Verzagen wir nicht angesichts der Herausforderungen. 

Im Aufbau einer vollumfassend nachhaltigen Wasserstoffwirtschaft stecken immense Chancen. Chancen 

für die nächste Generation, Chancen für unsere Wirtschaft, Chancen für unseren Wohlstand.“ 


101

Mikroplastik in der Umwelt 

MICROPLASTICS in the environment 

- a complex topic needs more interdisciplinarity 

in research 

Prof. Dr. Christian Laforsch 

1 

 

 

 

 

Collaborative Research Centre 

(SFB) 1357: Microplastics 

 

 

 

MIKOBO 

Microplastics in organic fertilizers and 

their impact on agricultural soils 

102 



 

 

 

 

 

 

 

 

 


103


 

 

Plastics pollution is a “wicked problem” 

 

 

 

 

 

104 



 

 

20 

 

 

 

 

Microplastics ≠ Microplastics 

 

 


105



 

 

 

 

 

 

 

 


59 

106 




 

‣ 

 

 

 

 

 

Rozman & Kalčíková 

“Lacking information on the exact 

(…) poses a drawback.” 

“(…) all existing studies dealing with 

microplastic uptake and toxicity exclusiely 

.” 

Rozman & Kalčíková “(…) the majority of microplastic 

particles used are manufactured (…), 

and that a minority of 

studies used or used 

.” 

“For some characteristics, such as 

morphology and polymer type, more data are needed. 

.” 

‣ 

 


107


 

 

 

“st tst esses d eimetl 

imts emi l destd.“ 

 

‣ 

 

 

 

 

“Klede te eimetl dedti 

lstis d te mti milstis is 

still limited.” 

‣ 

 

 

108 



 

‣ 

 

 

‣ 

 


109


 

‣ 

 

 

‣ 

 

110 



 

‣ 

 

 

‣ 

‣ 

 


111



 

 

 

1357 

Over 160 scientists 

Open for collaboration 

https://www.sfb-mikroplastik.uni-bayreuth.de/en/ 

 

112 


Praxisbericht zum Einsatz des VTA Nanocarbon ® -Verfahrens 

Lenz Demmel MSc 

Lenz Demmel 

Lenz Demmel 


113


Derzeitige Anforderungen an den Abwasserverband 

Gemäß der Vereinbarung vom 02.08.2016 ist der Abwasserverband 

Isar-Loisachgruppe verpflichtet, die UV-Anlage zu betreiben, damit der Ablauf 

der Kläranlage Badegewässerqualität liefert. 

Für den Abwasserverband gelten folgende Richtwerte: 

A B C D E 

Parameter 

Ausgezeichnete 

Qualität 

Gute Qualität 

Ausreichende 

Qualität 

Referenzanalysemethoden 

1 Intestinale Enterokokken 

(cfu/100ml) 

2 Escherichia coli 

(cfu/100ml) 

200 (*) 400 (*) 330 (**) ISO 7899-1 oder 

ISO 7899-2 

500 (*) 1 000 (*) 900 (**) ISO 9308-3 oder 

ISO 9308-1 

(*) Auf der Grundlage einer 95-Perzentil-Bewertung. Siehe Anhang II. 

(**) Auf der Grundlage einer 90-Perzentil-Bewertung. Siehe Anhang II. 

Lenz Demmel 

Quelle: https://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2006:064:0037:0051:DE:PDF 

Derzeitige Anforderungen an den Abwasserverband 

• Vom 15. April bis zum 30. September ist der Abwasserverband verpflichtet 

Badewasserqualität zu erzeugen 

• Kosten Wartung mit UV-Röhrenwechsel: ca. 50.000 € 

• Stromverbrauch: ca. 150.000 kW 

• Stromzukauf der Kläranlage: ca. 900.000 kW 

Lenz Demmel 

114 



Das VTA Nanocarbon ® -Verfahren – 

Eine Alternative zur UV-Entkeimung 

Mikrobiologie der Kläranlage Wolfratshausen 

Ein Vergleich zwischen UV Anlage, Loisach und dem 

VTA Nanocarbon ® -Verfahren 

Bakterienkolonien 

600 

500 

400 

300 

200 

100 

0 

7.24.2024 

7.25.2024 

7.26.2024 

7.27.2024 

7.28.2024 

7.29.2024 

7.30.2024 

7.31.2024 

8.1.2024 

8.2.2024 

8.3.2024 

8.4.2024 

8.5.2024 

8.6.2024 

Zeitraum 

Straße 1 E.coli Straße 1 Enterokokken Straße 2 E.coli Straße 2 Enterokokken 

Loisach E.coli Loisach Enterokokken Nanocarbon e.coli Nanocarbon Enterokokken 

Richt wer te Enterokok ken 

Richt wert E.coli 

Lenz Demmel 

Das VTA Nanocarbon ® -Verfahren. 

Welche Nebeneffekte treten auf? 

9 

8 

7 

6 

Ablaufmessungen der 24 h Probe 

- Abfiltrierbare Stoffe - 

Vergleich: ohne und mit dem VTA Nanocarbon ® -Verfahren 

Ablauf [mg/l] 

5 

4 

3 

2 

1 

0 

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 

Anzahl der Messungen [05.06.2023 bis 09.09.2024] 

AFS-Mittelwert reduziert sich von 4,04 mg/l auf 3,29 mg/l. 

Lenz Demmel 


115




40 

Trockensubstanzgehalt zentrifugierter Schlamm in [%] 

Zeitraum: 01.01.2024 - 05.09.2024 

35 

Trockensubstanzgehalt [%] 

30 

25 

20 

15 

10 

5 

0 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 

Anzahl Messungen 

TS-Steigerung von 21,5% → 24,5% 

Das entspricht einer TS-Steigerung von 3 % bei 

gleichzeitiger Polymereinsparung 

Lenz Demmel 



80,0 

Transmission in [%] 

- wöchentliche Messungen - 

Vergleich: ohne und mit dem VTA Nanocarbon ® -Verfahren 

70,0 

60,0 

Prozent [%] 

50,0 

40,0 

30,0 

20,0 

10,0 

0,0 

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 

Anzahl der Messungen [Zeitraum: 01.06.2023 bis 12.09.2024] 

Mittelwertsteigerung von 62,4% auf 68,6%. 

Lenz Demmel 

116 





Pges [mg/l] 

0,6 

0,5 

0,4 

0,3 

0,2 

0,1 

0 

Mittelwerte des Pges-Auslaufes der 

Kläranlage Wolfratshausen 

0,57 

0,46 

0,44 

0,41 0,41 

0,33 0,33 

2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 

Jahr 

Geklärtes Abwasser [m³] 

Durchschnittliche Jahresablaufmengen der 

Kläranlage Wolfratshausen 

16000 

14000 

12000 

10000 

8000 

6000 

4000 

2000 

0 

10.074 

10.989 11.187 11.250 

10.099 

12.919 

13.613 

2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 

Jahr 

Gute Phosphorwerte!? 

Lenz Demmel 

Zukünftige Anforderungen 

4te Reinigungsstufe und der „Deutsche Weg“ 

Nach Stand der Technik betreiben nur zwei Kläranlagen - Ulm (finanziert von 

Baden-Württemberg) und Weissenburg (bayrische Versuchskläranlage) - die vierte 

Reinigungsstufe in Bayern. 

Derzeit werden entsprechend der bayerischen Spurenstoffstrategie weitere 13 

Kläranlagen mit einer Ozonierung bzw. Aktivkohlefilterung ausgestattet. 

Die Zuwendungen betragen in Prozent der zuwendungsfähigen Kosten: 

• 70 %, wenn die vierte Reinigungsstufe im Jahr 2024 in Betrieb geht, 

• 60 %, wenn die vierte Reinigungsstufe im Jahr 2025 in Betrieb geht und 

• 50 %, wenn die vierte Reinigungsstufe im Jahr 2026 oder später in Betrieb geht. 

Aschaffenburg / Ansbach / Augsburg / Bamberg / Coburg / Erlangen / Fürth / Kulmbach / 

Lindau / München II - Gut Marienhof / Nürnberg II / Schweinfurt / Würzburg 

Lenz Demmel 

Quelle: https://www.stmuv.bayern.de/themen/wasserwirtschaft/abwasser/sonderprogramm_vierte_reinigungsstufe.htm Stand 11.10.2024 


117




Kosten [€/EW] 

150 

120 

90 

60 

30 

0 

22 

125 

97 

37 

44 

2 4 

4 9 14 6 12 

Bad 

Oeynhausen P 

Studien PAK 

Lippetal Hörstel P Schwerte P Velen P 

80 

Investitionskosten Aktivkohleverfahren 

Mittelwert = 73,60 €/EW 

Investitionskosten Ozonverfahren 


Investitionskosten Betriebskosten Jahreskosten 


210 

180 

150 

120 

90 

60 

30 

0 

12 

Bad Oeynhausen O 

83 

56 

100 

2 3 5 9 14 6 7 3 8 20 

5 5 9 

Hörstel O 

Schwerte O 

Studien Ozon 

Bad Sassendorf 

61 

Duisburg-Vierlinden 

200 

Frechen 


141 

Weißenburg 

59 

Velen O 

Lenz Demmel 




150 

120 

90 

60 

30 

0 

22 

125 

97 

37 

44 

2 4 

4 9 14 6 12 

Bad 

Oeynhausen P 

Studien PAK 


80 





Quelle: Facktor: Planungsgemeinschaft 

Häfner-Oefner 

Ingenieurgesellschaft mbH 

Am Bahnhof 1 

63505 Langenselbold 



210 

180 

150 

120 

90 

60 

30 

0 

12 


141 

100 

83 

56 

61 

59 

2 3 5 9 14 6 7 3 8 

20 

5 5 9 

Hörstel O 

Schwerte O 

Studien Ozon 



200 

Frechen 


Weißenburg 

Velen O 

Lenz Demmel 

118 






150 

120 

90 

60 

30 

0 

22 

125 

97 

37 

44 

2 4 

4 9 14 6 12 

Bad 

Oeynhausen P 

Studien PAK 



80 



136,16 €/EW 

KA WOR = 17.156.160 € 



164,65 €/EW 

KA WOR = 20.745.900 € 


210 

180 

150 

120 

90 

60 

30 

0 

12 


141 

100 

83 

56 

61 

59 

2 3 5 9 14 6 7 3 8 

20 

5 5 9 

Hörstel O 

Schwerte O 

Studien Ozon 



200 

Frechen 

Weißenburg 

Velen O 


Lenz Demmel 

Kann das VTA Nanocarbon ® -Verfahren die 4te 

Reinigungsstufe? 

Vorgaben des Wasserwirtschaftsamtes – Schadstoffentfernung < 80 % in 24 h Probe: 

Kategorie 1 (Stoffe, die sehr leicht zu behandeln sind): 

1. Amisulprid (CAS-Nr. 71675-85-9) 

2. Carbamazepin (CAS-Nr. 298-46-4) 

3. Citalopram (CAS-Nr. 59729-33-8) 

4. Clarithromycin (CAS-Nr. 81103-11-9) 

5. Diclofenac (CAS-Nr. 15307-86-5) 

6. Hydrochlorothiazid (CAS-Nr. 58-93-5) 

7. Metoprolol (CAS-Nr. 37350-58-6) 

8. Venlafaxin (CAS-Nr. 93413-69-5) 

Bei Trockenwetter: 

4 Stoffe < 80 % 

Kategorie 2 (Stoffe, die leicht zu entfernen sind): 

1. Benzotriazol (CAS-Nr. 95-14-7) 

2. Candesartan (CAS-Nr. 139481-59-7) 

3. Irbesartan (CAS-Nr. 138402-11-6) 

4. Gemisch aus 4-Methylbenzotriazol (CAS-Nr. 29878-31-7) und 

5-Methylbenzotriazol (CAS-Nr. 136-85-6) 

Bei Trockenwetter: 

2 Stoffe < 80 % 

Lenz Demmel 


119


93 

Die geforderte Spurenstoffelimination wird mit dem 

VTA Nanocarbon ® -Verfahren gesichert 

Reduktion von Spurenstoffen in Wolfratshausen Kategorie 1 & 2 

(Reduktion in % am 09.10.2024) 

92 

91 

91,5 

91,6 

91,9 

92,2 

90 

89 

88 

89,5 

89,3 

90,1 

90,2 

89 

89,3 

89,9 

90,09 

87 

86 

86,6 

85 

84 

83 

Amisulprid 

Carbamazepin 

Citalopram 

Clarithromycin 

Diclofenac 

Hydrochlorothiazid 

Metoprolol 

Venlafaxin 

Benzotriazol 

Candesartan 

Irbesartan 

Gemisch aus 4-Methylbenzotriazol & 

5-Methylbenzoltriazol 

Mittelwert 

Lenz Demmel 

4te Reinigungsstufe 

Achtung: Messungen, Laborergebnisse und deren Interpretation 

Lehr- und Forschungslabor (LFL) 

Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft (ISWA) 

Bandtäle 2 

70569 Stuttgart 

Lenz Demmel 

120 



Kosten des VTA Nanocarbon ® -Verfahrens? 

Baukosten = Kauf eines Seecontainers (mit Tank) 

Laufende Betriebskosten Nanocarbonkosten 2025 

Pro Einwohner ((EW) ohne Industrie) 

Einwohnergleichwert: (EW + Industrie) 

ca. 150.000,00 € (einmalig) 

ca. 540.000,00 €/a 

ca. 8,57 €/a 

ca. 6,12 €/a pro EWG 

Lenz Demmel 

Kosten der vierten Reinigungsstufe 

Schätzung - Investition Baukosten mit Abschreibung auf 20 Jahre 

Ohne laufende Betriebskosten (959.750 €/a + Zins): 

Baukosten (PAK / Ozon ) ca. 19.000.000 € 

Energiekosten („Energieautark“) 

(erhöhter Energiebedarf + Zusatzinvestitionen) ca. 175.000 € 

Grundstückskauf/Naturschutzausgleich/CO 2 -Bilanz ca. 20.000 € 

19. 195.000 € 

Alternative: ca. 30 Jahre VTA Nanocarbon ® -Verfahren 

möglich!! 

(Ansatz: Ø 600.000 /a) 

Lenz Demmel 


121


Welche theoretischen Kosten kommen auf den 

Abwasserverband zu? 

• Ausbau der vierten Reinigungsstufe Investition: ca. 17,2 - 20,8 Mio € 

• Stickstoffreduzierung Investition: ca. 1,5 Mio € 

• Phosphorreduzierung (MAP) Investition: ca. 0,5 Mio € 

• Energieautark + Investition: ca. 3,5 Mio € 

Investitionskosten ca. 24,5 Mio € 

Zum Verhältnis: Gesamtwert der Anlage ca. 44,0 Mio € 

Lenz Demmel 



DWA – das Netzwerk der Experten für Wasser, Abwasser, 

und Abfall 

Als politisch und wirtschaftlich unabhängige Vereinigung setzt 

sich die DWA für eine nachhaltige Wasserwirtschaft und für die 

Förderung von Forschung und Entwicklung ein. Die DWA 

bietet ein Forum für Ideen und Meinungsaustausch und 

unterstützt die Politik durch Ihre Beratung. 

Lenz Demmel Quelle: https://de.dwa.de/de/die-dwa.html Stand 11.10.2024 

122 





Die DWA aus Sicht des Betreibers: 

• Vierte Reinigungsstufe: Millionenpakete von staatlichen Förderungen für 

bauliche Lösungen 

• Bauen nach immer strengeren WHG-Vorschriften vs. CO2-Bilanz 

• Unrealistische CO2-Bilanz-Berechnungen 

• Fachlich nicht mehr nachvollziehbare Reduzierung von Standartparametern 

• Teure Zertifizierungen / „Scheine“ für Kleinfirmen 

• Quereinsteiger – Neue Ausbildungskonzepte nach wie vor zu kompliziert 

• Fachlich nicht mehr nachvollziehbare politische Beratung 

Lenz Demmel 



Lenz Demmel 


123



Kommunen in Finanznot 

München – Der Bayerische Städtetag warnt vor einer immer 

kritischeren finanziellen Lage der Kommunen. Die soziale, schulische, 

gesundheitliche und technische Infrastruktur sei in Gefahr, heißt es. 

„Städte und Kommunen werden vermehrt in die Situation 

kommen, ihre Haushalte ab 2025 nicht mehr ausgleichen zu 

können“, sagte der Städtetagsvorsitzende Markus Pannermayr. Die 

Steuereinnahmen stagnierten, während die Ausgaben „massiv steigen“. 

Betroffen seien Städte und Gemeinden im ganzen Freistaat. Schon 

vergangenes Jahr hätten bayerische Kommunen ein Defizit von rund 

2,5 Milliarden Euro verzeichnet. Dieser Betrag habe sich bereits im 

ersten Halbjahr 2024 verdoppelt. „Damit steuern die Kommunen auf 

ein neues Rekord-Minus zu“, so Markus Pannermayr. 

Münchner Merkur, Freitag, 11. Oktober 2024, Nr. 235 

Lenz Demmel 

Gewässerschutz bedeutet ein Gewässer nicht zu überlasten. 

Lenz Demmel 

A recht herzlichs vergelts Gott 

für Ihre Aufmerksamkeit! 

124 


Mikroverunreinigungen – Detektion & Elimination 

Dr. Bertram Kuch 

http://www.iswa.uni-stuttgart.de 

Mikroverunreinigungen 

Detektion und Elimination 

Bertram Kuch 

Lehr- und Forschungslabor (LFL) 

Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft (ISWA) 

bertram.kuch@iswa.uni-stuttgart.de 

12. Kitzbüheler Wasser- und Energiesymposium – 16./17.10.2024 

Organische Mikroverunreinigungen 


- Eigenschaften und Verhalten 

- Klassifizierung 

- Technische Ansätze zur Entfernung 

- Toxikologische Aspekte und Abbaubarkeit 

- Probennahme und Bilanzierung 

- Probenbehandlung 

1 



125


Organische Mikroverunreinigungen - Klassifizierung 

Eintrag und Transport, Vorkommen und Verhalten 


WASSERPHASE 

Abbaubarkeit 

1 

2 

Partikelbindung 

PARTIKELPHASE 

Chemisch-physikalische Eigenschaften der Organischen Mikroverunreinigungen – die vier Extrempunkte 

1: keine Partikelbindung – biologisch abbaubar 

2: keine Partikelbindung – biologisch nicht abbaubar 

3: Partikelbindung – biologisch abbaubar 

4: Partikelbindung – biologisch nicht abbaubar 

3 

4 

2 



(Umwelt)-Kompartimente 


OBERFLÄCHEN-, 

GRUND- und 

TRINKWASSER 

Abbaubarkeit 

Persistente, Mobile, Organische 

Verbindungen (PMOCs) 


SEDIMENT und 

SCHLAMM 

Persistente Organische 

Verbindungen (POPs) 

(Bio)-Akkumulation 

3 


126 




Technische Ansätze zur Entfernung 

Biologische Verfahren 


Sorptive Verfahren 

GAK/PAK 

Filtration 

(UF, NF), UO 

AOP 

Ozon, UV, UV/H 2 O 2 

Abbaubarkeit 


Filtration 

Sandfilter (LSF, SSF), 

Mikrosieb, MF, NF, UO 

4 



Basisgrößen 


5 

persistent (P) 

Sehr persistent (vP) 

bioakkumulierend (B) 

sehr bioakkumulierend (vB) 

Toxisch (T) 



127



Beispiel – Ausgewählte pharmazeutische Wirkstoffe und Metabolite 


Bei „Säuren“ und „Basen“ ist der logP (= logKow) pH-abhängig. Der pHabhängige 

Phasenverteilungskoeffizient (logD) ist die geeignetere Größe zur 

Vorhersage des Umweltverhaltens. 

6 



Phasenverteilung -II 


7 


128 




Toxikologische Aspekte 


Substanzgruppe 

Pharmazeutische 

Wirkstoffe und 

Metabolite 

Einzelsubstanz 

EC50 Daphnia magna EC50 Daphnia magna Mutagenität Dev.toxicity Oral rat LD50 Oral rat LD50 

(pred.) in mg/L 

(exp.) in mg/L (pred.) (pred.) mg/kg (EXP.) mg/kg (Pred.) 

ATENOLOL 40,51 33,38 -0,02 0,53 N/A 2482 

CANDESARTAN 1,93 N/A 0,22 0,42 N/A 3409 

CARBAMAZEPIN 2,29 13,79 0,57 0,76 1956 1596 

DICLOFENAC 4,19 22,41 0,53 1,03 62,45 244,0 

DIPHENHYDRAMIN 1,48 N/A 0,09 0,32 390,1 1842 

FUROSEMID 21,25 N/A -0,08 0,98 2597 4045 

GABAPENTIN 37,07 N/A 0,29 0,83 N/A 1688 

HYDROCHLOROTHIAZID 50,32 N/A -0,05 0,94 2747 4670 

IBUPROFEN 4,32 9,11 0,00 0,68 636,1 1714 

IBUPROFEN, HYDROXY- 16,17 N/A 0,05 0,61 N/A 1888 

IBUPROFEN, CARBOXY- 28,29 N/A 0,00 1,03 N/A 847,6 

IRBESARTAN 2,75 N/A 0,25 0,74 N/A 208,7 

KETOPROFEN 16,67 64,02 0,28 1,06 62,42 329,4 

LIDOCAIN 17,47 N/A 0,00 0,16 316,9 975,3 

METOPROLOL 45,68 N/A 0,17 0,62 3469 1482 

MIRTAZAPIN 3,85 N/A 0,16 0,81 N/A 619,8 

NAPROXEN 10,34 37 0,45 0,89 247,9 634,4 

TRAMADOL 18,12 N/A 0,31 0,85 227,9 341,6 

TRAMADOL, O-DESMETHYL- 10,6 N/A 0,57 0,63 N/A 501,1 

TRIMETHOPRIM 24,77 N/A 0,43 0,93 N/A 1648 

VENLAFAXIN 10,15 N/A 0,29 0,71 N/A 597,9 

VENLAFAXIN, NOR- 13,44 N/A 0,35 0,73 N/A 552,6 

SULFAMETHOXAZOL 15,48 N/A 0,09 0,91 6204 7206 

8 



Biologische Abbaubarkeit 


Biowin1: Wahrscheinlichkeit für rasche biologische Abbaubarkeit (lineares Modell) 

Biowin2: Wahrscheinlichkeit für rasche biologische Abbaubarkeit (nicht lineares Modell) 

Biowin3: Abschätzung der Zeit für einen vollständigen biologischen Abbau (Expertenmodell) 

Biowin4: Abschätzung der Zeit für einen primären biologischen Abbau (Expertenmodell) 

Biowin5: Lineares MITI-Modell (MITI entspricht OECD 301C) 

Biowin6: nicht lineares MITI-Modell (MITI entspricht OECD 301C) 

Biowin7: Wahrscheinlichkeit für rasche anaerobe biologische Abbaubarkeit 

∑: Zusammenfassende, gewichtete Bewertung von 1 - 7 

9 



129


Organische Mikroverunreinigungen 

in Regulierungen und Handlungsempfehlungen 

Anzahl der Substanzen (N) 


EUWFD: 

OGewV: 

POP: 

KomS: 

Wasserphase 

Partikelphase 

EU-Wasserrahmenrichtlinie – Prioritäre Stoffe 

Oberflächengewässerverordnung 

Liste Stockholmer Konvention – Dreckiges Dutzend 

Kompetenzzentrum Spurenstoffe Stuttgart 

10 


Organische Mikroverunreinigungen- Weitergeh. Abwasserreinigungstechnologien - I 

Welche Substanzen sind für die Bewertung von Verfahren geeignet? 

100 


OZONUNG 

4,1 mg O 3 /mg DOC 

GAK-FILTER 

EBCT 15 min 

Elimination (%) 

Thr. Volumen bei 

80 % Entfernung 

75 

50 

25 

0 

30000 

20000 

10000 

0 

DCF 

MEC 

IBU 

OTNE 

VFX 

TRM 

CBZ 

SFX 

DEET 

LDC 

NPX 

AHTN 

TCS 

HHCB 

4H-… 

MTL 

1H-BTA 

TCEP 

GBP 

HHCB… 

TCPP 

1H-BTA 

4H-… 

CBZ 

DEET 

HHCB 

HHCB–… 

LDC 

MTL 

OTNE 

TCPP 

TCS 

NPX 

DCF 

SFX 

GBP 

AHTN 

TCEP 

MEC 

IBU 

11 


130 



Organische Mikroverunreinigungen- Weitergeh. Abwasserreinigungstechnologien - II 

KA mit Ozonung und Sandfilter 03/2024 

Organische Mikroverunreinigungen – Probennahme, Messung und Bilanzierung 

18 

TCEP - Zulauf/Ablauf LFKW Büsnau Tagesgang über 48h (2h-Mischproben) 

16 

TAG 1 TAG 2 

14 


Konzentration in µg/L 

12 

10 

8 

6 

4 

2 

0 

00:00-02:00 

02:00-04:00 

04:00-06:00 

06:00-08:00 

08:00-10:00 

10:00-12:00 

12:00-14:00 

14:00-16:00 

16:00-18:00 

18:00-20:00 

20:00-22:00 

22:00-24:00 

00:00-02:00 

02:00-04:00 

04:00-06:00 

06:00-08:00 

08:00-10:00 


12 


Tris(2-Chlorethyl)phosphat (TCEP) – Phosphororganisches Flammschutzmittel 

10:00-12:00 

12:00-14:00 

14:00-16:00 

16:00-18:00 

18:00-20:00 

20:00-22:00 

22:00-24:00 

Zulauf UNFILTRIERT Zulauf FILTRIERT (0.45 µm) Ablauf UNFILTRIERT Ablauf FILTRIERT (0.45 µm) 

Dynamik und Dispersion – Wird die Substanz eliminiert? 

13 



131




Dynamik und Dispersion – Werden die Substanzen eliminiert? 

14 



Kontrolle der Probennahme (Zulauf/Ablauf) mit konservativen Parametern 


effluent, Ci (mg/L) 

Edar Tortosa 

400 

350 

Cl 

300 

- 350 

300 

250 

Na 

Na + 

250 

200 

200 

Cl - SO4- 

150 

SO4 2- 

Ca 

100 

2+ 150 

y = 0,58x - 1,97 

100 

50 

R² = 0,996 

50 

0 

0 

0 50 100 150 200 250 300 350 

0 50 100 150 200 250 300 350 400 

influent, Ci (mg/L) 

influent, Ci (mg/L) 

Lineare Abhängigkeit von 

konservativen Substanzen und 

anorganischen Parametern: 

Messungen präzise 

Steigung 1: 

Probennahme korrekt 

effluent, Ci (mg/L) 

Benquerencia 

Lineare Abhängigkeit von 

konservativen Substanzen und 

anorganischen Parametern: 

Messungen präzise 

Steigung 0,6: 

Probennahme nicht korrekt 

15 


132 




Probenvorbereitung - Einfluss der Filtration auf die Bilanzierung – Beispiel Carbamazepin 

Phasenverteilung: 

100 % Wasserphase 




Proben filtrieren oder nicht – Wird die Substanz eliminiert? 

16 



Einfluss der Filtration auf die Bilanzierung – Galaxolid (HHCB) 






17 



133



Zusammenfassung und Diskussionsgrundlage 


Die chemisch-physikalischen Eigenschaften der organischen 

Mikroverunreinigungen bestimmen: 

- Eintragsverhalten 

- Transport- und Umweltverhalten 

- Zielkompartimente 

- Wirkungspotentiale (Relevanz) 

- Eliminationsmöglichkeiten 

Die Auswahl und auch die anschließende Bewertung von technischen 

Maßnahmen sollte an die chemisch-physikalischen Eigenschaften der Substanzen 

angepasst werden. 

Aufgrund der Vielzahl an Substanzen sollten biologische Bewertungsverfahren 

eingesetzt werden. 

Gesetzliche Regulierungen und deren Vorgehensweise sollten mit 

Handlungsempfehlungen für weitergehende Abwassertechnologien harmonieren. 

18 



Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 


134 


Aktueller Entwurf der EU-Kommunalabwasserrichtlinie – 


DI Dr. Friedrich Hefler 

RICHTLINIE 91/271/EWG 

KOMMUNALES ABWASSER 

REVISION 2024 

F. HEFLER OKTOBER 2024 

RL 91/271/EWG – REVISION - Schwerpunkte 

Erweiterung des 

Anwendungsbereichs 

auf Gemeinden kleiner 

Anforderungen an die 

Entfernung von 

Stickstoff- und 

Phosphorverbindungen 

2000 EW 60 

Gesteigerte 

Verbesserte 

Behandlung von 

Mischwasser- und 

Regenwasserabläufen 

Entfernung von 

Mikroschadstoffen incl. 

Herstellerverantwortung 

Beitrag zur Erreichung 

der Klimaziele und der 

Ziele der 

Kreislaufwirtschaft 

Überwachung von 

Krankheitserregern und 

Resistenzen 

Verbesserter Zugang zur 

Sanitärversorgung 


135

Aktueller Entwurf der EU-Kommunalabwasserrichtlinie – Zusätzliche Anforderungen für Kläranlagenbetreiber 

1 Erweiterung des Geltungsbereichs der RL 

• 43 % der Gemeinden der Union emittieren weniger als 2000 EW 60 

• Bis Ende 2035 müssen Gemeinden grösser 1000 EW 60 ihr Abwasser 

sammeln und behandeln (Zweitbehandlung) 

• Verlängerung der Frist über 2035 hinaus zulässig, wenn 

• Weniger als 50% der fraglichen Gemeinden haben eine Kanalisation oder weniger als 

50% der Abwasserfracht dieser Gemeinden wird in einer Kanalisation gesammelt (bis 

max. 8 Jahre) oder 

• Weniger als 25% der fraglichen Gemeinden haben eine Kanalisation oder weniger als 

25% der Abwasserfracht dieser Gemeinden wird in einer Kanalisation gesammelt (bis 

max. 12 Jahre) 

• Zusätzliche Verlängerung der Fristen für Kroatien, Rumänien und Bulgarien 

zulässig (bis max. 12 bzw. 14 Jahre) 

2.1 Gesteigerte Anforderung an Nährstoffentfernung 

1. Bis 2039 verschärfte Anforderungen an die Entfernung von N- und P- 

Verbindungen (Drittbehandlung) für ARAn > 150 000 EW 60 

2. Kürzere Fristen für ARAn > 150 000 EW 60 , die noch keinerlei Drittbehandlung 

durchführen (30% bis 2033 bzw. 70% bis 2036) 

3. ARAn > 10 000 EW 60 in eutrophierungsgefährdeten Gebieten (Z 4) bis 

2045 verschärfte Anforderungen (Staffelung mit Teilfristen) 

4. Liste mit eutrophierungsgefährdeten Einzugsgebieten (N- und/oder P- 

gefährdet) bis 2027, Aktualisierung alle 6 Jahre 

5. Verpflichtung für Liste nach Z 4 entfällt, wenn das gesamte Gebiet des 

Mitgliedstaates als „eutrophierungsgefährdet“ erklärt wird 

136 



2.2 N- und P- Entfernung der Einzelanlagen (JMW) 

Parameter 

Konzentration 

(alt) 

Wirkungsgrad der 

Entfernung (alt) 

Konzentration 

(neu) 

Wirkungsgrad der 

Entfernung (neu) 

P - Gesamt 

(ber. als P) 

2 mg/L 

(10 000 – 100 000 EW60) 

1 mg/L 

(> 100 000 EW60) 

80 % 0,7 mg/L 

(10 000 – 150 000 EW60) 

0,5 mg/L 

(> 150 000 EW60) 

87,5 % 

(10 000 – 150 000 EW60) 

90 % 

(> 150 000 EW60) 

N - Gesamt 

(ber. als N) 

15 mg/L *) 

(10 000 – 100 000 EW60) 

10 mg/L *) 

(> 100 000 EW60) 

70 – 80 % 10 mg/L **) 

(10 000 – 150 000 EW60) 

8 mg/L **) 

(> 150 000 EW60) 

80 % 

*) Messergebnisse unter 12 °C bleiben 

außer Betracht in der Bewertung 

**) Messergebnisse unter 5 °C bleiben 

außer Betracht in der Bewertung 

2.3 N- und P- Entfernung bezogen auf Einzugsgebiete 

Bei Inkrafttreten der 

RL 

Bis Ende 2039 Bis Ende 2045 

P - Gesamt 

(ber. als P) 75 % 82,5 % 87,5 % 

N - Gesamt 

(ber. als N) 75 % 80 % 82,5 % 

> 10 000 EW 60 > 10 000 EW 60 > 10 000 EW 60 


137


3 Verbesserte Behandlung von Siedlungsabflüssen (MW, NW) 

1. Gemeinden > 100 000 EW 60 erhalten bis Ende 2033 Pläne für integrierte 

kommunale Abwasserbewirtschaftung 

2. Bis Juni 2028 Liste für Gemeindegebiete > 10 000 EW 60 , wenn von MW – 

Entlastungen oder Einleitungen von verschmutztem NW eine Gefährdung 

der Umwelt oder der menschlichen Gesundheit ausgeht 

3. Gebiete nach Z 2 erhalten bis Ende 2039 Pläne nach Z 1 

4. Plan nach Z 1 muss ua. enthalten 

a. Ziele zur Verringerung der Einwirkungen auf Gewässer durch MW basierend auf 

dynamischen Abflusssimulationen (MW – Jahresfracht < 2% ARA – Fracht bei TW) 

b. Überwachung der Einleitungsstellen für NW 

c. Reduktion der Einbringung von Makroplastik 

d. Bevorzugte Anwendung von grünen oder blauen Infrastrukturlösungen 

4.1 Mikroschadstoffe 

• Mikroschadstoff : Stoff gemäß Art. 3 Z 1 der V (EG) Nr. 1907/2006 (REACH) 

einschließlich seiner Abbauprodukte, der - gemessen an den einschlägigen 

Kriterien des Anhangs I Teil 3 und 4 der V (EG) Nr. 1272/2008 (CLP) - in 

Gewässern, im kommunalen Abwasser und/oder in Klärschlämmen selbst in 

geringen Konzentrationen eine Gefahr für die menschliche Gesundheit 

oder die Umwelt darstellen kann 

• Mehr als 90% der Mikroschadstoffe im kommunalen Abwasser werden durch 

Produkte der Pharmaindustrie und Kosmetikindustrie verursacht 

• Anwendung erprobter Verfahren der Viertbehandlung zur Entfernung der 

Mikroschadstoffe 

138 



4.2 Anforderungen an die Viertbehandlung 

• Mindestwirkungsgrad der Entfernung bezogen auf die Zulauffracht einer ARA 80 % 

• Probenahmen bei Trockenwetter als 48h - Mischproben 

• Überwachung anhand von zumindest 6 Mikroschadstoffen 

• Kategorie 1: Amisulprid, Carbamazepin, Citalopram, Clarithromycin, Diclofenac, Hydrochlorothiazid, 

Metoprolol, Venlafaxin 

• Kategorie 2 : Benzotriazol, Candesartan, Irbesartan, Methylbenzotriazole 

• Auswahl anderer Mikroschadstoffe durch die Behörde, wenn Stoffe der Kategorien 1 und 2 im 

Abwasser nicht gemessen werden können 

• Anforderung gilt als eingehalten, wenn der Mittelwert aller bei den einzelnen Mikroschad- 

stoffen erzielten Entfernungssraten größer ist als der geforderte Mindestwirkungsgrad der 

Entfernung von 80 % 

4.3 Verpflichtung zur Viertbehandlung 

1. ARAn > 150 000 EW 60 bis Ende 2045 mit Teilzielen 

2. ARAn > 10 000 EW 60 in einem Einzugsgebiet gemäß Z 3 Viertbehandlung 

bis spätestens Ende 2045 mit Teilzielen 

3. Liste von Einzugsgebieten mit Risiko für die menschliche Gesundheit oder 

die Umwelt durch Emissionen von Mikroschadstoffen aus kommunalen 

ARAn bis 2030 

Ø Entnahme von Wasser für den menschlichen Gebrauch - RL (EU) 2020/2184 

Ø Badegewässer - RL 2006/7/EG 

Ø Gebiete mit Aquakulturtätigkeit - V (EU) 1380/2013 

Ø Seen sowie Flüsse mit Verdünnungsverhältnis kleiner 10 - RL 2000/60/EG 

Ø Schutzgebiete im Sinn der RL 92/43/EWG und der RL 2009/147/EG (Natura 2000) 

Ø Küstengewässer, Übergangsgewässer und Meeresgewässer - RL 2000/60/EG. 

4. Viertbehandlung auch im Fall der Wiederverwendung von Abwasser 


139


4.4 Erweiterte Herstellerverantwortung 

• „Inverkehrbringer“ von Humanarzneimitteln oder kosmetischen Mitteln 

- 80 % der Gesamtkosten für die Durchführung der Viertbehandlung einschließlich 

Investitions- und Betriebskosten für die Anlagen 

- Kosten für die Erhebung und Überprüfung von Daten betreffend in Verkehr gebrachte 

Produkte 

• Bagatelleregelung (Jahresmenge Mikroschadstoffe < 1 Tonne, biologische Abbaubarkeit) 

• Gemeinsame Wahrnehmung der Herstellerverantwortung im Rahmen einer Organisation 

• Hersteller übermitteln Informationen betreffend 

- Menge der in Verkehr gebrachten Humanarzneimittel oder kosmetischen Mittel 

- Gefährlichkeit der Stoffe für das Abwasser und die biologische Abbaubarkeit am Ende 

der Lebensdauer der Produkte 

- Abfallvermeidungsmaßnahmen, Rücknahme- und Sammelsysteme sowie die 

Konsequenzen einer unsachgemäßen Entsorgung derartiger Produkte 

5.1 Beitrag zur Erreichung der Klimaziele (Energieneutralität) 

• 0,85% der Treibhausgasemissionen aller EU – Staaten stammen aus dem 

Abwassersektor 

• Bis 2045 wird Energieneutralität der kommunalen ARAn angestrebt 

• Energieaudits in 4 – jährlichen Intervallen, erstmalig bis Ende 2028 für ARAn 

> 100 000 EW 60 bzw. Ende 2032 für ARAn > 10 000 EW 60 

• Nationaler Zeitplan für kommunale ARAn > 10 000 EW 60 zur Produktion der 

für den ARA - Betrieb notwendigen Gesamtenergie aus erneuerbaren 

Quellen am Standort selbst oder außerhalb des Standorts mit Teilfristen 

• In Ausnahmefällen ist externer Zukauf von Energie bei Nichterreichung des 

Ziels 2045 trotz Durchführung aller in den Audits ermittelten Maßnahmen 

zulässig – max. 35 % (aus nichtfossilen Energiequellen) 

140 



5.2 Beitrag zur Erreichung der Ziele der Kreislaufwirtschaft 

• Klärschlammbewirtschaftung erfolgt im Einklang mit der Abfallhierarchie 

nach RL 2008/98/EG mit 

• Maximierung der Abfallvermeidung 

• Wiederverwendung, Recycling und anderweitiger Rückgewinnung von 

Stickstoff und Phosphor unter Berücksichtigung lokaler Optionen 

• Kommission legt eine Mindestquote für kombinierte Wiederverwendung 

bzw. Recycling von Phosphor aus Klärschlamm und/oder aus kommunalem 

Abwasser fest 

• Förderung der systematischen Wiederverwendung von gereinigtem 

Abwasser aus kommunalen ARAn, insbesondere in Gebieten mit 

Wasserstress 

6 Überwachung von Krankheitserregern und Resistenzen 

1. Systematische Zusammenarbeit von Gesundheitsbehörden und Wasserbehörden zwecks 

Überwachung der Beschaffenheit des Zulaufs zu kommunalen ARAn auf 

• SARS-CoV-2-Virus und seine Varianten 

• Poliovirus 

• Influenzavirus 

• Neu auftretende Krankheitserreger 

• Sonstige relevante Parameter der öffentlichen Gesundheit 

2. Gemeinsame Festlegung von Ort, Häufigkeit und Methodenvorschriften für die 

Untersuchung der Parameter gemäß Z 1 

3. Mitteilungspflicht der Wasserbehörden an die Gesundheitsbehörden und ggf. die 

Lebensmittelbehörden, insbes. im Fall einer gesundheitlichen Notlage 

4. Bei ARAn > 100 000 EW 60 Überwachung des Abwassers auf antimikrobielle Resistenzen; 

Kommission legt Methodenvorschriften und Mindesthäufigkeiten der Überwachung fest 


141

Aktueller Entwurf der EU-Kommunalabwasserrichtlinie – 



7 Verbesserter Zugang zur Sanitärversorgung 

1. Kein Zugang zu elementaren Einrichtungen der Sanitärversorgung für rd. 10 Mio 

Menschen in Europa (EUROSTAT) 

2. Sicherer Zugang zu Sanitäreinrichtungen für alle, insbes. für schutzbedürftige und 

marginalisierte Gruppen 

Ø Ermittlung der Anzahl der Personen ohne Zugang zu sanitären Einrichtungen 

Ø Bewertung der Möglichkeiten und Verbesserung des Zugangs dieser Personen 

zu sanitären Einrichtungen 

Ø Ausreichende Anzahl kostenlos zugänglicher sanitärer Einrichtungen im 

öffentlichen Raum in allen Gemeinden > 10 000 EW 

Ø In Gemeinden > 5 000 EW Bereitstellung einer ausreichenden Zahl kostenlos 

zugänglicher sanitärer Einrichtungen in öffentlichen Gebäuden 

142 


Energetische Optimierung der Kläranlage beim 

Ruhrverband – Energieneutralität 2023 erreicht! 

Prof. Dr.-Ing. Norbert Jardin 

Energetische Optimierung der Kläranlagen beim Ruhrverband – 

Energieneutralität 2023 erreicht! 


17.10.2024 

Der Ruhrverband auf dem Weg zur Energieneutralität 

Was treibt uns an? 

durchschnittliche Strompreise für die Industrie 

50 

45 

40 

35 

30 

25 

20 

15 

10 

5 

0 

Strompreis in Eurocent/kWh (ohne Mehrwertsteuer) 

2006 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 

Quelle: BDEW-Strompreisanalyse 

Erzeugung und Verteilung EEG-Umlage Sonstige Steuern 

2 


143

Energetische Optimierung der Kläranlage beim Ruhrverband – Energieneutralität 2023 erreicht! 


Was treibt uns an? 

Make the wastewater sector energy-neutral 

and move it towards climate neutrality by 

reducing energy use, using the larger surfaces 

of some wastewater treatments plants to 

produce solar/wind energy, encouraging water 

reuse and using sludge to produce biogas, 

which can substitute natural gas. 

Quelle: European Union, 2022 (Foto: Dati Bendo) 

3 


Die wichtigsten Bausteine für diesen Weg 

Erhöhung der 

Produktion 

regenerativer 

Energie durch 

Photovoltaik 

Erhöhung der 

Produktion 

regenerativer 

Energie durch 

Faulgasnutzung 

Erhöhung der 

Produktion 

regenerativer 

Energie durch 

Wasserkraftanlagen 

Verbesserung 

der Energieeffizienz 

von 

bestehenden 

Anlagen durch 

Optimierung 

der 

Verfahrenstechnik 


neue 

Technologien 

RV ist 

energieneutral 

4 

144 




Regenerative Energieerzeugung 

RV ist 


Erhöhung der 

Produktion 

regenerativer 

Energie durch 

Photovoltaik 

Erhöhung der 

Produktion 

regenerativer 

Energie durch 

Faulgasnutzung 

Erhöhung der 

Produktion 

regenerativer 

Energie durch 


5 


Regenerative Energieerzeugung 

Photovoltaik Wasserkraft Blockheizkraftwerke 

Co-Vergärung 

Nutzung regenerativer Energie auf Anlagen des Ruhrverbands 

PV auf Kläranlagen 


Blockheizkraftwerke 

Co-Vergärung 

13 Anlagen 

6 Anlagen 

49 Anlagen 

auf 6 Kläranlagen 

1,2 MWp 

16 MW 

9,8 MW 

6 


145



Auf 13 Anlagenstandorten inzwischen PV-Anlagen, weitere in Vorbereitung 

§ PV Kläranlage Eslohe 

§ 81 kWp, 60.000 kWh/a 

§ PV Kläranlage Essen-Kettwig 

§ 245 kWp, 220.000 kWh/a 

§ zusätzlicher Eigenerzeugungsbedarf ca. 8 bis 10 GWh/a 

§ erforderliche Fläche ca. 11 bis 14 ha (9 – 11 MWp) 

§ Investitionssumme ca. 10 bis 15 Mio. Euro 

§ Planungszeitraum 2023 – 2024 

§ Bau der Anlagen ab 2024 

7 


Übernahme von drei RWE-Laufwasserkraftwerken erfolgt 

§ Kraftwerke Hengsteysee, Stiftsmühle und Wetter 

§ 11,6 MW 

44,5 GWh/a Regelarbeitsvermögen 

§ Kraftwerke waren bisher vom Ruhrverband 

an RWE verpachtet 

§ vertiefte Gespräche zur Betriebsübernahme durch den 

Ruhrverband seit Mitte 2020 

§ Erfordernis umfangreicher vertraglicher Regelungen 

zur Sicherung des Pumpspeicherbetriebs 

Ø Übernahme ist am 01.05.2022 erfolgt 

8 

146 




Optimierung der Energieeffizienz als weiterer Baustein 

RV ist 


Verbesserung 

der Energieeffizienz 

von 

bestehenden 

Anlagen durch 

Optimierung 

der 

Verfahrenstechnik 


neue 

Technologien 

9 

Optimierung der Energieeffizienz 

Bochum-Ölbachtal: vom Stromverbraucher zum Stromerzeuger 

letzte Erweiterung 2001 

(293.100 E) 

Vorklärung 

DN 

16.070 m 3 

N / DN 

20.950 m 3 

N 

30.070 m 3 

Zulauf Belebung 

MW 85 % MW 85 % 

kg/d kg/d mg/l mg/l 

CSB fil 7.800 9.700 150 205 

CSB 20.400 27.000 380 500 

N ges 2.990 3.600 56 71 

P ges 330 410 6,5 8,3 

10 


147




Ausbauzustand vor energetischer Optimierung 

Verbraucher 

Vorklärung 

Vorklärung 

Vorklärung 

DN DN DN/N DN/N N Nachklärung 

RLS 

DN DN DN/N DN/N N 

RLS 


RLS 

Verbrauch 

[kWh/a] 

interne Rezirkulation 



spez. Verbrauch 

[kWh/(E · a)] 

Nachklärung 

Nachklärung 

Idealwert 

[kWh/(E · a)] 

Belüftung 2.172.000 10,2 13,7 

Rezirkulation 1.000.000 4,7 0,5 

Durchmischung 1.128.000 5,3 1,8 

RLS-Förderung 600.000 2,8 0,6 

Gesamt 4.900.000 23,0 16,6 

11 



Vorklärung 

DN DN DN/N DN/N N Nachklärung 

vor dem Umbau 

eine Straße 

Vorklärung 

Vorklärung 

RLS 


RLS 


RLS 




Nachklärung 

Nachklärung 

nach dem Umbau 

eine Straße 

17 % 

Vorklärung 

33 % 

Vorklärung 

50 % 

DN N N N 

DN N N N 

DN DN N N 

RLS 

DN 

DN 

N 

optionale interne Rezirkulation 

Nachklärung 

12 

148 





Ausbauzustand nach energetischer Optimierung 

Verbraucher 

17 % 

Vorklärung 

33 % 

Vorklärung 

50 % 

DN N N N 

DN N N N 

DN DN N N 

RLS 

Verbrauch 

[kWh/a] 

spez. Verbrauch 

[kWh/(E · a)] 

Idealwert 

[kWh/(E · a)] 

Belüftung 2.000.000 9,4 13,7 

Rezirkulation 30.000 0,1 0,5 

Durchmischung 525.000 2,5 1,8 

RLS-Förderung 75.000 0,4 0,6 

Gesamt 2.630.000 12,4 16,6 

Gesamt vorher 4.900.000 23,0 16,6 

DN 

DN 

N 

optionale interne Rezirkulation 

Nachklärung 

13 



KA Bochum-Ölbachtal ist energiepositiv! 

§ Stromverbrauch 01/01 - 12/31/2021: 

4,8 Mio. kWh 

§ Stromproduktion 01/01 - 12/31/2021: 

5,3 Mio. kWh 

Parameter vor Umbau nach Umbau 

NH 4 -N 0,56 mg/l 0,22 mg/l 

N anorg 6,15 mg/l 4,25 mg/l 1) 

P ges 0,29 mg/l 0,33 mg/l 

1) keine Abwasserabgabe bei N anorg < 5 mg/l 

14 


149




Kosten 

vor Umbau 

€/a 

nach Umbau 

€/a 

Einsparungen (-) 

zus. Kosten (+) 

€/a 

Betriebskosten 1.129.500 600.000 - 529.500 

Stoffkosten (C-Quelle) 0 100.000 + 100.400 

Strom 969,500 500,000 - 469,500 

Abwasserabgabe 160.000 0 - 160.000 

Kapitalkosten 0 75.900 + 75.900 

Bau 22.300 + 22.300 

Maschinentechnik 45.300 +45.300 

Elektrotechnik 8.300 + 8.300 

Gesamtkosten 1.129.500 675.900 -453.600 

Verrechnung mit der Abwasserabgabe nutzen ! 

Investitionen: 3,9 Mio. € 

Verrechnung: 2,9 Mio. € 

15 


Essen-Kupferdreh: Verbesserung der Energieeffizienz mit dreifachem Nutzen 

KA Essen-Kupferdreh ist energieneutral! 

§ verfahrenstechnische Optimierung und Erneuerung 

der Belüftung und Durchmischung 

§ (1) Verringerung des Stromverbrauchs um 20 % 

§ (2) verbesserte Stickstoffelimination führt zu einer 

(3) Verminderung der Lachgasproduktion 

vorher 

heute 

NH 4 -N 0,56 mg/l 0,16 mg/l 

N anorg 6,15 mg/l 2,76 mg/l 1) 

P ges 0,40 mg/l 0,52 mg/l 

1) keine Abwasserabgabe bei N anorg < 5 mg/l 

Quelle: Valkova et al., 2022 

16 

150 



Optimierung der Verfahrenstechnik 

Altena: Umbau zum Nereda ® -Verfahren 

17 



Quelle: RDHV 

18 


151




Zufluss 

bestehende 

Anlage 

Nereda ® - 

Anlage 

Zufluss 

Anforderungen 

Mittelwert 

Anforderungen 

Überwachungswert 

CSB-Fracht [kg/d] 5.300 3.000 

E 35.000 20.000 

Q M [l/s] 350 300 

CSB [mg/l] 15 45 

NH 4 -N [mg/l] 0,4 3 

N anorg [mg/l] 10 17 

P ges [mg/l] 0,8 1 



Nereda ® 1 

Nitratentfernung 

Ausgleichsbecken 

Ausgleichsbecken 

5.460 m 3 19 

Nereda ® 2 

765 m 3 725 m 3 3 x 1.705 m 3 Überschussschlamm 

Nereda ® 3 

20 

152 





21 



Parameter 

Einheit 

geforderter 

Überwachungswert 

Maximalwert aller qual. 

Stichproben 

Anzahl 

der Analysen 

CSB mg/l 45 29,4 67 

NH 4 -N mg/l 3 1,6 68 

N anorg mg/l 17 10,7 66 

P ges mg/l 1 1,0 65 

Parameter 

Einheit 

geforderter 

Betriebsmittelwert 

Betriebsmittelwert 

Anzahl 

der Analysen 

CSB mg/l 15 18,7 42 

NH 4 -N mg/l 0,4 0,3 44 

N anorg mg/l 10 5,4 40 

P ges mg/l 0,8 0,5 42 

22 


153




§ TSS Reaktor = 5 bis 8 g/l 

§ TSS Ablauf = 6,1 mg/l 

§ stabile Granulenentwicklung 

§ ISV 5min = 43 ml/g 

ISV 30min = 30 ml/g 

§ Tendenz zur Bildung größerer 

Granulen 

23 


Herausforderung: Stromverbraucher und Stromproduzenten auf großer Fläche 

Stand 30.04.2024 

01.01.2024 

154 




Das Bilanzkreismanagement beim Ruhrverband 

Spotmarkt-Management 

durch externen Dienstleister 

Ausgleich des Bilanzkreises 

25 


Zum ersten Mal in der Geschichte ist der Ruhrverband 2023 energieneutral 

120 

110 

100 

90 

80 

70 

60 

50 

40 

30 

20 

10 

0 

-10 

-20 

GWh/a 

28,8 

55,0 55,8 53,6 

64,9 

96,8 94,1 

81,8 

43,6 42,0 42,6 

30,1 

-8,0 -6,5 -4,6 -6,5 -3,3 -6,7 -6,1 

2006 2019 2020 2021 2022 2023 2024* 

Einspeisung 

eigenerzeugter 

Verbrauch 

externer Bezug 

*Prognose 26 


155

Energetische Optimierung der Kläranlage beim 

Ruhrverband – Energieneutralität 2023 erreicht! 


Fazit und Ausblick 

1 

Forderung 

2 

Betreiber 

3 

Betreiber 

4 

Die 

nach Energieneutralität in der UWWTD (Entwurf) ist unter 

bestimmten Bedingungen erreichbar 

benötigen mehr Flexibilität bei der Zielerreichung – keine 

Begrenzung der Eigenenergieerzeugung auf den KA-Standort 

können einen wesentlichen Beitrag zur Energiewende und zum 

Klimaschutz leisten 

Potenziale (Strom und Wärme) sind (bei weitem) noch nicht 

ausgeschöpft 

27 

Vielen Dank! 

Norbert Jardin, Ruhrverband 

17.10.2024 

156 


Spurenstoffelimination mit VTA Nanocarbon ® -Verfahren 

Prof. Dr.-Ing. Norbert Dichtl 


Inhalt 

Inhalt: 

1. Zukünftig Aufgaben der Abwasserreinigung 

2. Traditionelle Lösungsmöglichkeiten 

3. Liquid Engineering – das VTA Nanocarbon® – Verfahren 

1.Was bewirkt das Produkt 

2.Mikroskopisches Bild 

3.Praxiseinsatz und –ergebnisse 

4. Fazit und Empfehlungen 


157


Aktueller Bezug 

Sehr viele Anlagenbetreiber 

Sind zum Handeln gezwungen! 

€ 

Entfernung von Spurenstoffen von 

Arzneimitteln in der Kläranlage Braunschweig 

Übliche Konzentration von exemplarischen Medikamenten in 

kommunalem Abwasser 

158 



Entfernung von Spurenstoffen von 

Arzneimitteln in der Kläranlage Braunschweig 

Übliche Konzentration von exemplarischen Medikamenten in 

kommunalem Abwasser 

0,1 µg/L 

Paradigmenwechsel: Human- bzw. Ökotoxikologisch 

100 kg - 3 L H 2 O/d 0,001 g / Wasser als Lebensraum 

Faktor > 100.000.000 

http://www.dr-ralf-wagner.de/Wasserfloehe.html 


159


Paradigmenwechsel: Human- bzw. Ökotoxikologisch 

= 100 kg = 0,001 g 

Ablauf KA 0,1 µg/L Ibuprofen 

3 L H 2 O/d = 0,3 µg Ibu/d 

600 mg Ibuprofen: 

3 L Wasser/d an 2 Mio. Tagen = 5500 

Jahre 

Gewicht 0,001 g = 1000 µg 

Wasser als Lebensraum 

Lebenserwartung 50 – 85 Tage 

Ablauf KA 0,1 µg/L Ibuprofen 

In Relation: Gewicht 100 kg zu 0,01 kg Ibu = 10.000 mg 

Ibuprofen täglich 

2. Traditionelle Lösungsmöglichkeiten 

Quelle: Heinrich Schäfer 

160 



VTA Nanocarbon ® -Verfahren: Anwendung 

VTA Nanocarbon® 

Nachklärbecken 

Vorklärbecken 

Belebungsbecken 

Fließgewässer 

Voreindicker 

Faulturm 

Nacheindicker 

Gasspeicher 

Energieumwandlung 

VTA Nanocarbon®-Verfahren 

Flüssige Intelligenz zur adsorptiven Entfernung von Mikroschadstoffen 

• Mehrkomponenten-Produkt auf Nanobasis mit biophysikalischer Wirkung 

• Nanocarbon ® bildet aufgrund der indifferenten Ladungsdichte biofunktionale Gruppen 

• Nanocarbon ® enthält eine bioaktivierende Substanz, sodass die Nitrifikation und Denitrifikation gesteigert werden 

• Kein Gefahrgut 

• Keine kostenintensiven Aus- und Umbauarbeiten für 4. Reinigungsstufen oder Filterstufen nötig! 

• Verbesserung der Energie- und CO 2 -Bilanz der Kläranlage 

• Keine Entstehung von unerwünschten Transformationsprodukten 

• Keine Veränderung der Säurepufferkapazität / Kalk-Kohlensäuregleichgewicht (bez. CaCO 3 ) 

• Geringere Rückbelastung durch Zentrat / Filtrat 


161


Praxiseinsätze VTA Nanocarbon® 

• Empfohlene Dosierung von 50 ppm bezogen auf die 

Zulaufmenge bei Trockenwetter für maximale Effizienz bei 

der Spurenstoffelimination à abhängig von der 

entsprechenden Zulaufbelastung 

• Einsatz im belüfteten Teil der biologischen Stufe über einen 

Rohrmischer 

Anlagenübersicht 

• Über 100 kommunale und industrielle Anlagen mit 

Ausbaugrößen zwischen 

3.500 EW bis 120.000 EW in ganz Europa 

Mikroskopisches Bild des Belebtschlammes 

Vor Einsatz VTA Nanocarbon® - Verfahren 

4 Wochen VTA Nanocarbon®-Verfahren (50 ppm) 

162 




Praxiseinsatz 

VTA Nanocarbon ® -Verfahren in der Praxis 

• Beispiel einer kommunalen Kläranlage mit VTA Nanocarbon ® -Verfahren 

• Dosierung von 50 ppm in die biologische Stufe 

• Dosierzeitraum: seit Mai 2024 

• Zulaufmenge: ca. 5.200 m3/d 

• Belüfteter Sandfang 

• 1 Vorklärbecken 

• 2 Belebungsbecken mit intermittierender Belüftung 

• 2 Nachklärbecken 

• Anaerobe Schlammstabilisierung 


163


Sichttiefe im Nachklärbecken 

Dosierung von 50 ppm 

Sichttiefe - Mittlere Werte aus dem Jahr 2023 bis August 2024 

350 

VTA 

Nanocarbon ® 

300 

250 

Sichttiefe in cm 

200 

150 

100 

50 

0 

Januar 2023 Feb 23Mrz 23Apr 23Mai 23Jun 23 Jul 23 Aug 23Sep 23Okt 23Nov 23Dez Januar 23 2024 Feb 24Mrz 24Mai 24Jun 24 Jul 24 Jul 24 Aug 24 

Entfernung von Huminstoffen durch das 


Huminstoffe 

• Abbauprodukte aus pflanzlichen Strukturen 

• Kommen in Böden und Gewässern vor 

• Uneinheitliche chemische Struktur (v.a. aus Kohlenstoff, 

Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff und Schwefel) 

• Verursachen eine gelb-braune Färbung im Ablauf 

Ohne VTA 

Nanocarbon ® 

Mit VTA 

Nanocarbon ® 

164 



VTA Nanocarbon ® -Verfahren in der Praxis 


Reduktion AOX mit dem VTA Nanocarbon ® -Verfahren 

100 

Reduktion AOX 

96,4 % 

90 

80 

70 

Reduktion [%] 

60 

50 

40 

30 

20 

10 

0 

http://floeser.de/ 

Reduktion der Keimbelastung im Ablauf durch das 



KBE / ml 

7000 

6000 

5000 

4000 

3000 

2000 

1000 

0 

Gesamtkeimreduktion im Ablauf mittels VTA Nanocarbon ® - 

Verfahren 

5862 

91 % 

531 

Referenzprobe mit VTA Nanocarbon ® 

KBE / ml 

1600 

1400 

1200 

1000 

800 

600 

400 

200 

Reduktion von E.coli im Ablauf mittels VTA Nanocarbon ® - 

Verfahren 

0 

1473 

99 % 

Referenzprobe mit VTA Nanocarbon ® 

18 


165


Messung der Mikroplastik-Belastung im Zu- und Ablauf der Kläranlage 

Zulaufprobe 

• Messbereich: 10 µm bis 500 µm 

• Ermittlung der Mikroplastikart: 

• PP, PE, PC, PS, PU, PA, PET, PVC 

Plastikart 

PP (Polypropylen) 

PE (Polyethylen) 

PC (Polycarbonat) 

PS (Polystyrol) 

PU (Polyurethan) 

PA (Polyamid) 

PET 

(Polyethylenterephthalat) 

PVC (Polyvinylchlorid) 

Vorkommen 

Haushaltsgeräten, Sportbekleidung 

Tragetaschen, Folien, Getränkekästen 

Gehäuse von Handys und Computern 

Lebensmittelverpackungen, Klebebänder, Styropor 

Kleidung, Ski 

Nylon, Lebensmittelverpackungen, Kunstdarm 

Getränkeflaschen 

Rohre, Fensterrahmen 

Reduktion von Mikroplastik durch das VTA Nanocarbon ® -Verfahren 


Reduktion Mikroplastik mittels VTA Nanocarbon ® - 

Verfahren 

1000 

900 

881 

Mikroplastikpartikel / ml 

800 

700 

600 

500 

400 

300 

99,4% 

Zulauf 

Ablauf 

200 

100 

0 

Zulauf 

5 

Ablauf 

166 



Spurenstoffelimination durch das VTA Nanocarbon ® -Verfahren 

EU-Kommunalabwasserrichtlinie 

• Kategorie 1 (Stoffe, die sehr leicht zu behandeln sind): 

Amisulprid, Carbamazepin, Citalopram, Clarithromycin, 

Diclofenac, Hydrochlorothiazid, Metoprolol, Venlafaxin 

• Kategorie 2 (Stoffe, die leicht zu behandeln sind): 

Benzotriazol, Candesartan, Irbesartan, 4-Methyl-Benzotriazol und 5-Methyl-Benzotriazol 

• Der Prozentsatz der Entfernung ist bei Trockenwetterabfluss für mindestens sechs Stoffe zu berechnen und muss im Mittel bei 

mindestens 80 % liegen 

• Typische Eliminationsraten der von der EU-geforderten Stoffe in einer Kläranlage ohne weitergehende Abwasserreinigung, vom Zulauf 

zum Ablauf, liegen bei circa 12 % 

[Götz und Otto, 2015. Überprüfung des Reinigungseffektes. Eawag] 

Spurenstoffelimination durch das VTA Nanocarbon ® -Verfahren 

Praxissituation der Spurenstoffreduktion 

Reduktion Spurenstoffe 

Mittlere Spurenstoff-Eliminationsrate 

100 

95 

98 

96 95 

86 

91 92 

96 

100 

90 

94 % 

Die laut EU-Kommunalabwasserrichtlinie 

Reduktion [%] 

80 

60 

40 

Reduktion [%] 

80 

70 

60 

50 

40 

geforderte durchschnittliche 

Eliminationsrate ist ≥ 80 % 

20 

30 

20 

0 

Diclofena c 

Naproxen 

Lidocain 

Venlafa xin 

Cit alopra m 

Car ba ma ze pin 

Benzotriazol 

4- und 5-Methyl-Benzotriazol 

10 

0 


167


Fazit und Empfehlungen 

• Auf Anlagenbetreiber kommen viele Aufgaben in den Bereichen Mikroschadstoff, Mikroplastik, Keime und Krankheitserreger zu. 

• Das neue VTA Produkt Nanocarbon ® ist in der Lage bei Problemlösungen in den genannten Sektoren zu helfen 

• Das aus dem Produkt abgeleitete Verfahren kommt im Gegensatz zu traditionellen Verfahrensansätzen praktisch ohne aufwendige 

bauliche Anlagenänderungen aus, spart somit Investitionskosten und kann unmittelbar, ohne Bauzeitverzug eingesetzt werden. 

• Es ist über die Dosiermenge leicht an die örtlichen Gegebenheiten anpassbar. 

• Nebeneffekte des Verfahrens sind in der Regel ein verbessertes Flockungsverhalten des Schlammes, eine Verringerung der 

Anlagenrückbelastung verbunden mit geringerem Energieverbrauch, was letztendlich zur Anlagenoptimierung beiträgt. 

• Bei Einsatz des Verfahrens sind im Sinne einer Gesamtoptimierung Vorversuche angeraten. 

Danksagung 

Mein Dank gilt den Mitarbeitern der Firma VTA: 

insbesondere Frau Dr. Stein, Herrn Mag. Gabriel und Herrn Alois 

Buttinger, die mit bei der Ausarbeitung dieses Vortrags behilflich 

waren. 

Sowie ihnen Allen. 

168 





Kontakt: 


E-Mail: n.dichtl@tu-braunschweig.de 

http://www.dr-ralf-wagner.de/Wasserfloehe.html 


169

Praxisbericht – Ersatz der 4. Reinigungsstufe – VTA Nanocarbon ® -Verfahren 

Kläranlage 

Gersthofen 

z 

Überblick 

Technische Daten 

Produkte im Einsatz 

Zahlen, Daten, Fakten 

Mikroplastik & Spurenstoffe 

Ausblick 

Überblick 

z 

170 


- 

Philipp Geisenberger 


Allgemeines 

- Mischkanalisation mit ca. 23.000 Einwohner 

- 

- 

1 MRB 

2 RÜB 

- 2 SRK 

- 3 RÜ 

- Gewerbeanteil: ca. 13.000 Arbeitsplätze 

- Großbäckerei z mit 8.000 EGW ab 2025 + 8.000 EGW 

- Belastung Kläranlage aktuell ca. 42.000EGW 

Mechanische Reinigungsstufe: 

- Rechenanlage: 5mm Siebtrommel + Waschpresse 

- 

- 

Belüfteter Langsandfang mit Sandwäscher 

Vorklärung 2-strassig 

- 

Biologische Reinigungsstufe: 

- Kaskadenbelebungsbecken mit 3.200m³ 

- Aktuell im Bau: weiteres Belebungsbecken mit 1.600m³ 

- Konventionelle Nachklärung mit 3 Rundbecken 


Chemische Reinigungsstufen: 

- Phosphatfällung 

- Eisenzugabe in Faulung zur Schwefelbindung 

- Unterdrückung MAP-Bildung im Faulschlamm zur Entwässerung 

- VTA Hydroprompt Forte zur Restentkeimung des Ablaufes 

Weitere technische Einrichtungen: 

z 

- Maschinelle Überschußschlammeindickung 

- 2 Faultürme 

- Zentrifuge zur Schlammentwässerung 

- 2 BHKW 

- Erdgasheizkessel 

- Dieselnotstromaggregat 

Aktuelle Abwassergebühr: 

1,76 €/m³ 


171

- 

- 204 



Weitergehende Verfahren im Jahr 2024 

- VTA Nanocarbon 

Großtechnischer Versuch von 05/2024 bis 08/2024 

- VTA Ultraschalldesintegration 

z 

In Betrieb seit 06/2024 

Hierzu Start einer Masterarbeit in Zusammenarbeit mit der Technischen 

Hochschule Augsburg zu den Themen Desintegration und Einsatz von Co- 

Substraten. 

Weitergehendes Ziel: 

Energieautarke Kläranlage 

Bereits im halbjährigen Versuch die Machbarkeit nachgewiesen von 11/2023 bis 

04/2024 

Produkte 

2006: Beginn der Zusammenarbeit mit der VTA für Phosphatfällung 

2008: Einsatz von Polymer für die MÜSE 

2014: Schwefelbindung im Faulturm 

2016: Umstellung Phosphatfällmittel auf Combiprodukt VTA Biokat CW43 Plus 

z 

2017: MAP-Bindung im Faulschlamm vor der Entwässerung 

2019 - 2021: Einsatz VTA Nanofloc wegen Flockenzerfall in der Biologie durch 

erforderliche Chlorung des Trinkwassers 

2021: Großtechnischer Versuch Hydroprompt Forte 

2022: Dauerhafter Einsatz Hydroprompt Forte nach Klärung der Umlegung der 

Kosten für der Gebührenzahler 

2024: Großtechnischer Versuch VTA Nanocarbon 

2024: Vorführung VTA Hydropower 

172 


- 204 

- 204 



Ablaufparameter Trübung: 

z 


Ablaufparameter CSB und Belastung Biologie: 

z 

Belastung Biologie 

In T EWG 

Ablauf 

CSB in mg/l 


173

- 204 

- 204 


Praxisbericht 

Ersatz der 4. Reinigungsstufe durch VTA Nanocarbon: 

Erhebung der Ist-Situation: 

- Welche Parameter werden benötigt? 

z 

Regulären Ablaufparameter nach EÜV 

+ Säurekapazität 

+ Leitfähigkeit 

+ Ca/Na Verhältnis 

+ Keimbelastung 

+ Mikroplastik 

+ Spurenstoffe 

- Probenahme in 2h-, 24h-, 48h- oder gar 72h- Mischproben 

- Auswahl der richtigen Probenahmebehälter?!? 

Kunststoffkübel, Glasbehälter oder Edelstahlkübel 

- Probenahmen bei Trockenwetter 

Praxisbericht 


Festlegung der geeigneten Dosierstelle: 

- Was gilt es zu beachten: 

z 

- Stelle gefunden: 

Andienbarkeit mit Stapler zum wechseln der IBC 

Wasseranschluß zum spülen von Pumpe und Leitungen 

Stromanschluß für Dosierpumpe 

Maximale Verwirbelung zur optimalen Einmischung in den 

Belebtschlamm 

Rücklaufschlammsammelschacht à Zulauf aus den 3 NKB 

à Dosierung VTA Nanocarbon 

à Weiter zur Hebeanlage mit 

Schneckenradkreiselpumpen 

174 


- 204Zu 

- 204Zu 



Mikroplastik: Ausgangssituation 

Zulauf: 59 Mikroplastik-Partikel/ml 

z 

Ablauf: 20 Mikroplastik-Partikel/ml 

Reduktion um 66 % 


Mikroplastik nach dem Einsatz von 50ppm Nanocarbon im Bezug auf den TW-Zulauf: 

Zulauf: 59 Mikroplastik-Partikel/ml 

z 

Mikroplastik / ml 

Ablauf: 2 Mikroplastik-Partikel/ml 

Mikroplastikpartikel im Zu- und Ablauf 

70 

60 

50 

59 

40 

30 

20 

10 

0 

67 % > 96 % 

20 

2 

Zulauf Ablauf ohne VTA Nanocarbon (R) Ablauf mit VTA Nanocarbon (R) 

Reduktion um mehr als 96 % 


175

- 204Zu 

- 204 



Spurenstoffe: 

4 

3,5 

3 

2,5 

2 

1,5 

1 

0,5 

0 

3,5 

Diclofenac 

z 

0,4 

Spurenstoffe mit Nanocarbon 

88,6% 86,7% 

75,0% 

0,4 

Lidocain 

1,5 

0,5 

0,1 0,2 0,1 0,2 

Venlafaxin 

0,9 

Carbamazepin 

88,9% 

4-Methyl-Benzotriazol 

Mittlere Reduktion: 

Ohne Nanocarbon: 20 - 40% 

Mit Nanocarbon: > 80% 

60,0% 

Zulauf 

Ablauf 

Ausblick 


Nach meiner Einschätzung durchaus denkbar, da: 

- Ziel erreicht nach EU-Kommunalabwasserrichtlinie 

z 

>= 80% Eliminationsrate 

- Schnelle Einsatzmöglichkeit 

- Leichte Anpassung an Änderungen im Prozess 

0,37 €/m³ 

Kosten pro m³ 

Abwasser: ?! 

176 


- 204 


Dankeschön 

z 

Vielen Dank an die VTA für die über 

Jahre vertrauensvolle Zusammenarbeit. 

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. 

Kläranlage 

Gersthofen 

z 


Bachelor Professional 

Abwassermeister 

Lehenholzweg 5 

86368 Gersthofen 

pgeisenberger@gersthofen.de 


177

Praxisbericht – Ersatz der 4. Reinigungsstufe – 



Kläranlage 

Gersthofen 

z 

Überblick 


Produkte im Einsatz 


Mikroplastik & Spurenstoffe 

Ausblick 

178 


Green Ammonia Fuel – Gewinnung aus Abwasser 

für eine Multi-Fuel Brennstoffzelle 

DI Dr. Höfer Christoph 

GreenAmmoniaFUEL 

Gewinnung von erneuerbarem NH 3 

aus Abwasser für Multi-Fuel-Brennstoffzellen 


IDEA TO ACTION 

Assoz.Prof. Dr. Markus Ellersdorfer | Chair of Process Technology and Industrial Environmental Protection (MUL) 

DI Dr. Christoph Höfer | Senior Researcher | Department Technology Development | Water and Process- Technology Group (AEE INTEC) 

Montanuniversität Leoben - Lehrstuhl für 

Verfahrenstechnik des industriellen Umweltschutzes 

§ Forschungsbereich „Renewable Materials Processing“ 

§ Biogene Roh- und Reststoffe sowie daraus gewonnene Bestandteile als erneuerbare 

Ressourcen in bestehenden Industrieprozessen einsetzen... 

§ Verarbeitung und Nutzung von 

Ø biogenen Rohstoffen (z.B. Mikroalgen) 

Ø biogenen Reststoffen (z.B. Klärschlamm, Gülle) 

Ø Abwässern (kommunal/industriell, Sickerwässer) 

§ Forschungsschwerpunkte 

Ø Biogas- und Vergärungstechnologien 

Ø CO 2 -Verwertung (Bio-CCU) 

Ø Zeolithe als Ionentauscher 

Ø Nährstoffrückgewinnung (N, P) aus Abwässern 

WO AUS FORSCHUNG ZUKUNFT WIRD assoz. Prof. Dr. Markus Ellersdorfer | Lehrstuhl für Verfahrenstechnik des industriellen Umweltschutzes 

2 


179

Green Ammonia Fuel – Gewinnung aus Abwasser für eine Multi-Fuel Brennstoffzelle 

Forschungsgruppe “Wasser 

& Prozesstechnologien“ 

Entwurf und experimentelle 

Entwicklung von Bauteilen, 

Prozess, System und 

Steuerung 

Simulation, Modell- und 

Algorithmus Entwicklung 

Labor- und Pilotversuche 

Upscaling, Überwachung 

und Demonstration 

Nachhaltigkeitsanalyse 

Systemintegration, 

Machbarkeitsstudien 

Entwurf und Bewertung von 

Kreislaufwirtschaftkonzepten 

Intensivierung von 

Bioraffinerieprozessen 

Schließung von 

Wasserkreisläufen 

Recycling von hochwertigen 

chemischen Verbindungen 

Batch- to Konti, flexible 

Prozesstechnologien 

Membrantechnologien (z. B. 

Membrandestillation) 

Recycling und Upcycling von 

Kunststoffen und Textilien 

Metallrückgewinnung aus Wasser 

Maßnahmen in Richtung Netto- 

Null inkl. CO 2 -Minderung- & 

Nutzungskonzepte 

Ressourcen und Energie aus 

organischen Reststoffen (z.B. 

Gärrestverwertungskonzepte) 

Konzeptentwicklung für 

Produktnutzungen 

Solare Wasseraufbereitung 

„Zero Liquid Discharge“ in der 

Industrie 

Industriewasser-Audits 

Oszillierende 

Strömungsreaktoren 

Solare (photokatalytische) 

Reaktoren 

Reaktordesign und Optimierung 

Innovative Prozesskaskaden für 

Reaktion, Trennung und 

Konzentration 

Nährstoffrückgewinnung (z.B. 

Proteine, NH 4 -Dünger, Humus 

Ersatz Substrate, etc.) 

Nachhaltige Energievektoren 

(Biogas, NH 3 und H 2 , Methanol) 

www.aee-intec.at AEE – INSTITUT FÜR NACHHALTIGE TECHNOLOGIEN 

DI Dr. Christoph Höfer | 

Ammoniak als Energievektor der Zukunft 

Mobilität 

§ Ammoniak (NH 3 ) 

§ Wasserstoff (H 2 ) 

§ höhere Energiedichte (4,25 kWh/L) 

§ Lagerung & Transport einfacher: 

flüssig bei -33°C und Normaldruck oder 

bei 20°C und 9 bar 

§ bestehende Infrastruktur aus NH 3 - 

Nutzung für Düngemittel 

§ Toxizität und Sicherheit 

§ geringere Effizienz der Verbrennung 

§ Anwendung: Schiffsverkehr/Gasturbinen 

§ niedrigere Energiedichte (2,4 kWh/L) 

§ Lagerung & Transport aufwendiger: 

flüssig bei -253°C (kryogen) oder 

komprimiert als Gas bei 700 bar 

Infrastruktur noch kaum vorhanden bzw. 

im Aufbau 

§ hochentzündlich, aber für Mensch ungiftig 

§ hohe Effizienz z.B. in Brennstoffzellen 

§ Anwendung: Mobilität/Industrie (z.B. Stahl) 

WO AUS FORSCHUNG ZUKUNFT WIRD assoc. Prof. Dr. Markus Ellersdorfer | Chair of Process Technology and Industrial Environmental Protection 

4 

180 



Ammoniak als Energievektor der Zukunft 

Ammoniakproduktion aktuell 

§ NH 3 -Herstellung: Haber-Bosch-Prozess 

§ energieaufwändig - basiert auf Erdgas – CO 2 -intensiv 

Haber-Bosch: 

§ Energiebedarf: ca. 15-30 GJ / t NH 3 

§ Emissionen: ca. 1,9 t CO 2 / t NH 3 

§ ~ 1-2 % des Weltenergiebedarfs 

§ ~ 2-5 % der weltweiten CO 2 -Emissionen 

§ Mögliche Quellen für erneuerbaren Ammoniak: Abwässer, Gärreste, Gülle etc. 

WO AUS FORSCHUNG ZUKUNFT WIRD assoc. Prof. Dr. Markus Ellersdorfer | Chair of Process Technology and Industrial Environmental Protection 

5 

 

 

– 

 

 

 

 

 

 

 

 


181


Projekt „GreenAmmoniaFUEL“ 

Projektidee und Ziele 

§ Neuartige Kombination von Ionenaustauschprozess mit Vakuummembrandestillation 

§ bisher noch nicht erprobt – Projektziel: proof-of-concept erbringen 

§ Anreicherung von 

Ammonium mittels 

ReNOx-Verfahren (Zeolith) 

(MUL) 

§ Gewinnung von 

Ammoniakgas mittels 

VMD (AEE INTEC) 

§ Versuche mit realen 

Abwasserproben 

§ Technikumsmaßstab 

(10-50 L) 

WO AUS FORSCHUNG ZUKUNFT WIRD Assoz.Prof. Dr. Markus Ellersdorfer | Lehrstuhl für Verfahrenstechnik des industriellen Umweltschutzes 

7 


Ergebnisse Ionenaustauschprozess 

§ Versuche an bestehender Technikumsanlage 

§ Abscheidung von Ammonium aus Schlammwasser möglich (70-80% Abscheiderate) 


8 

182 







§ Anreicherung von NH 4 

+ 

in der Regenerationslösung über mehrere Zyklen (bis ca. 3 g/L) 

Zyklus 1 Zyklus 2 Zyklus 3 


9 





§ Anreicherung von NH 4 

+ 

in der Regenerationslösung über mehrere Zyklen (bis ca. 3 g/L) 

§ abhängig von Zeolith zu Flüssigkeitsverhältnis (Z/L) & Na-Konzentration bei Regeneration 

§ optimale Bedingungen für Kombination gefunden 

Z/L = 0,1 

Na + : 0 – 34 g/L 

Z/L = 0,2 

Na + : 0 – 34 g/L 


10 


183


VMD-Prozessadaptierung für Kombination mit ReNOx 

• Feed Lösung = ReNOx Regenerationslösung 

• Bereits erhöhte NH 4 /NH 3 Konz. 

• Keine Partikel 

• Hoher pH-Wert 

• Ideal für NH 3 Abscheidung mittels VMD 

• VMD-Modul 

• Anströmung Feed (batch) 

• Hydrophobe Membran (Kontaktwinkel > 90°) 

• Anschluss Vakuumpumpe 

• Vakuum Strippung und Gaswäsche 

• Transport von NH 3 (g) und H 2 O(g) über Membran 

• Abkühlung Gasstrom in Gaswäscher 

VMD Anlageschema für die NH 3 Abscheidung und Rückgewinnung (vereinfacht). 

Quelle: AEE INTEC 

• Wiedergewinnung NH 3 

• Als gas (e.g. Gasbag) oder flüssig in (e.g. Wasser (NH3), Säure (NH4+), Komplex, etc.) 



VMD-Laboranlage: Flachmembran 

VMD-Komponenten: 

1. Terminal 

2. Eingangslösungsreservoir (Feed) 

3. Membran Modul 

4. Vakuum Verbindung 1 

5. Kondensator Einheit (bubbler) 

6. Vakuum Verbindung 2 

7. Vakuum Pumpe 

8. Externe Kühlung 

9. Permeat Probennahmestelle 

1 

2 3 

4 

5 

6 

7 

8 

9 

VMD Labor- bzw. Technikums Anlage für NH 3 Abscheidung und Rückgewinnung. Quelle: AEE INTEC 



184 



Technologieweiterentwicklung und Anpassung VMD- 

Prozessbedingungen 

• Versuche mit NH 3 Referenzlösungen 

• Optimierung Feed Temperatur (45-60°C) 

• Optimierung Vakuumdruck (Dampfdruck NH 3 ) (≤100 mbar) 

• Optimierung Delta T an der Membran (Feed-Permeat) 

• Re-Desing VMD-Modul 

• Optimierung Aufbau und Geometrie 

• Optimierung Gasabsaugung 

• Re-Design Gaswäscher 

• Aufbau und Materialauswahl 

• Kühlungsleistung und -effizienz 

• Integration in Anlagenkonzept VMD Flachmembranmodul (links) und NH 3 Gaswäscher (rechts). Quelle: 

AEE INTEC 



ReNOx + VMD Ergebnisse 

Versuchsauswertung ReNOx Proben 3-10 

• Stabiler Prozess 

• Kein Membran Fouling 

durch vorgeschaltetem 

ReNOX Prozess 

• Kein weiterer 

Chemikalienverbrauch 

• Hohe 

Konzentrationsfaktoren 

möglich 

• Weitere Steigerung der NH 3 

Dampfstromkonzentration 

möglich in mehrstufigem 

Verfahren oder mit 

selektiver Membran 

Probe 

pH-Wert 

Start 

N-NH 4 

Startkonzentrati 

on im Feed 

Gemittelter 

N-NH 3 Fluss 

Gemittelter 

Gesamtfluss 

Dampfstromkonzentration 

(NH 3 :H 2 O Verhältnis) 

VMD - 

Konzentrationsfaktor 

- g L -1 g m -2 h -1 kg m -2 h -1 % g L -1 - 

ReNOx 3 10,0 0,72 25,5 9,5 0,27% 26,8 37,1 

ReNOx 4 11,0 0,36 11,2 11,2 0,10% 10,1 27,6 

ReNOx 5 10,9 1,86 267 27,9 0,96% 95,9 51,6 

ReNOx 6 11,3 0,19 5,7 4,1 0,14% 13,9 72,6 

ReNOx 7 10,5 1,05 56,3 9,7 0,58% 58,3 55,7 

ReNOx 8 10,4 1,14 44,5 8,6 0,52% 52,0 45,6 

ReNOx 9 11,6 1,38 137 21,8 0,63% 63,2 45,7 

ReNOx 10 11,0 1,24 121 11,3 1,07% 107 86,5 

Angegebene Werte wurden über eine 2h Versuchszeit bestimmt und repräsentieren stündliche Mittel (n=2). 




185



MUL and AEE INTEC Verfahrensentwurf 

§ kontinuierliche Betriebsweise ReNOx & VMD mehrstufig mit Wärmerückgewinnung 

Kombination ReNOx und VMD Anlageschema für kontinuierliche NH 3 Abscheidung und Rückgewinnung (vereinfacht). Quelle: MUL & AEE INTEC 


15 


Vergleich Primärproduktion / GreenAmmoniaFUEL 

§ bereits im Labormaßstab in 

vergleichbar zu konventioneller 

Ammoniaksynthese 

§ Optimierungspotentiale hoch 

§ weitere Aktivitäten geplant 

§ Folgeprojekt geplant 

Primärproduktion via Haber-Bosch 

min max Quelle 

Energiebedarf 7,8 15 kWh/kg NH 3 (IFA, 2009) 

CO 2-Emissionen 1,8 3,7 kg CO 2/kg NH 3 (Heberl, 2017) 

Wasserbedarf 0,656 0,79 kg H 2O/kg NH 3 (Umweltbundesamt, 2022) 

CO 2-Emissionen Primärenergie 

Erdgas 0,44 kg CO 2/kWh (e-control, 2023) 

Strommix Österreich 0,23 kg CO 2/kWh (Umweltbundesamt, 2023) 

ReNOx-VMD-Verfahren 

min max 

ReNOx - thermisch 2,1 2,8 kWh/kg NH 3 

ReNOx - elektrisch 3,2 3,5 kWh/kg NH 3 

VMD - thermisch 2,05 kWh/kg NH 3 

VMD - elektrisch 3 kWh/kg NH 3 

Energiebedarf ReNOx-VMD 

thermische Energie 4,15 4,85 kWh/kg NH 3 

elektrische Energie 6,2 6,5 kWh/kg NH 3 

§ Mehrstufige VMD 

§ Realkopplung beider Prozesse 

Energiebedarf 10,35 11,35 kWh/kg NH 3 

CO 2-Emissionen 

thermische Energie aus Erdgas 1,83 2,13 kg CO 2/kg NH 3 

thermische Energie aus Strom 0,95 1,12 kg CO 2/kg NH 3 Heizenergie aus Strom 

elektrische Energie 1,43 1,50 kg CO 2/kg NH 3 

Gesamt (Erdgas + Strommix Ö.) 3,25 3,63 kg CO 2/kg NH 3 worst-case-Szenario 

Gesamt (Abwärme + Strommix Ö.) 1,43 1,50 kg CO 2/kg NH 3 best-case Szenario 

Berechnungen basierend auf Projektendbericht, Status 2024. Quelle: MUL & AEE INTEC 


16 

186 



AEE – Institut für Nachhaltige Technologien (AEE INTEC) 

8200 Gleisdorf, Feldgasse 19, Österreich 

Website: www.aee-intec.at 

Twitter: @AEE_INTEC 

DI Dr. Christoph Höfer 

Email: c.hoefer@aee.at 

https://www.aee-intec.at/greenammonia-fuel-gruenes-ammoniakaus-abwasser-als-energievektor-fuerbrennstoffzellen-p315 


187

Nachhaltige Energiequellen – Die Kraft des Wassers 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

188 


Dr. Georg Walde 

 

 

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Rückstau (∆y) 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rückstau (∆y) (cm) 

 

 

Blockade (∆y) (cm) 

 

 

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