Die Queich ist ein kleiner Bach in der Pfalz. Sie plätschert durch das Städtchen Landau, wenige Kilometer weiter schießt schäumendes Wasser in das Flüsschen. Es ist der Ablauf der Landauer Kläranlage. Gut 120 Liter gereinigtes Abwasser vermischen sich pro Sekunde mit der Queich, die letzten kleinen Schaumkronen schwimmen noch lange obenauf. Etwa zehn Kilometer östlich mündet die Queich in den Rhein – so wie unzählige weitere Bäche und Flüsse, bevor der Rhein in die Nordsee mündet.

In einem aber unterscheidet sich die Queich von all diesen Bächen und Flüssen: Sie transportiert Abwasser, das mit einer Technik gereinigt wurde, die weltweit einmalig ist. Und die eines der größten Abwasserprobleme lösen könnte. Falls sie auch im großen Maßstab funktioniert. Und falls sie bezahlbar ist. Noch fehlt das Geld – auch weil die Gesetze für Kläranlagen zu lasch sind.

Diese Technik steckt in einem Versuchsreaktor aus Chromstahl, er steht am Rand eines der großen kreisrunden Becken auf dem Areal der Kläranlage. Den Reaktor hat Katrin Schuhen aufstellen lassen. Die 37-Jährige ist Junior-Professorin für Organische und Ökologische Chemie an der Universität Koblenz-Landau. In dem silbernen Trumm testet Schuhen neue Materialien mit einem sperrigen Namen: funktionalisierte Hybridkieselgele. Das sind Moleküle mit feinsten Löchern, deren Oberfläche auf unterschiedliche Art und Weise beschichtet ist. Beim Kontakt mit dem Abwasser sollen kleinste Verunreinigungen mit diesen beschichteten Oberflächen reagieren, sodass sie daran haften bleiben. Mit dieser Idee will Katrin Schuhen die Kläranlagen leistungsfähiger machen.

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Leitungswasser ist gesund, trinkt mehr!

Leitungswasser ist gesund, trinkt mehr!

Braune Brühe aus dem Hahn? Blei im Wasser? Medikamentenrückstände? Keine Sorge: Kranwasser ist bedenkenlos trinkbar – meistens.

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Schadstoffe unterm Limit

Schadstoffe unterm Limit

Deutsches Trinkwasser ist das mit am besten kontrollierte Lebensmittel. Die Trinkwasserverordnung von 2001 regelt die Schutzvorschriften.

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Aber da war doch was mit Düngemitteln?

Aber da war doch was mit Düngemitteln?

Stimmt, manche sind im Grundwasser nachweisbar: Nitrat aus Gülle etwa, das im Körper zu schädlichem Nitrit werden kann, oder Pestizide.

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Düngemittel

Die Nitratwerte sind höher als erlaubt

Das hat eine Untersuchung des Umweltbundesamtes ergeben. Demnach ist in 27 Prozent der untersuchten Grundwasservorkommen der Grenzwert von 50 Milligramm Nitrat pro Liter überschritten.

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In Altbauten können noch Leitungen aus Blei verbaut sein. Das Schwermetall ist auf Dauer gesundheitsschädlich, besonders für Schwangere und kleine Kinder. Leitungen aus ungeschütztem Stahl sind weniger gefährlich, rosten aber schnell, vor allem im warmen Wasser. Das Ergebnis: Statt klarem Wasser kommt braune Brühe aus dem Hahn.

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Damit sich ein Wasser Mineralwasser nennen darf, muss es direkt abgefüllt werden an einer Quelle, die aus unterirdischen Wasservorkommen gespeist wird. Entscheidend für das Prädikat "natürliches Mineralwasser" ist, dass seine Inhaltsstoffe kaum verändert sein dürfen. Es kann aber sogar mineralarm sein.

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Denn die klären zwar einiges, aber längst nicht alles. Besonders Überreste von Medikamenten, Pestiziden und anderen Chemikalien sind ein Problem. Erschrecken riefen schon Anfang der neunziger Jahre Meldungen von Fischern hervor. Sie fingen mit einem Mal deutlich mehr weibliche als männliche Fische, dazu solche mit seltsamen Missbildungen wie nur halb ausgebildeten Geschlechtsteilen. Die Ursache: Rückstände der Antibabypille. Das Hormon Ethinylestradiol wird vom Körper nur zum Teil aufgenommen, der Rest landet mit Urin und Kot im Abwasser. Ganz ähnlich ist es mit Diclofenac, das in Deutschland so häufig geschluckt wird wie kein anderer Entzündungshemmer. Schon geringe Mengen davon können die Nieren von Fischen schädigen.

Solche Arzneistoffe aus dem Abwasser zu entfernen gelingt jenen Bakterien, die in Kläranlagen Fäkalien, Seifen- und Speisereste zersetzen, nicht. Denn die Medikamentenwirkstoffe sind oft sehr stabile Moleküle und daher viel schwerer abzubauen als andere Abfallstoffe. So landen jedes Jahr Tonnen von Arzneistoffen in deutschen Gewässern.

Zwar werden sie dort stark verdünnt, auf einige Millionstel- bis Billionstelgramm pro Liter Wasser. Daher spricht man von Spurenstoffen oder Mikroverunreinigungen. Problematisch sind sie dennoch: Arzneiwirkstoffe sind absichtlich so konstruiert, dass sie in möglichst geringen Mengen wirken. Das tun sie eben nicht nur bei kranken Menschen (oder solchen, die Verhütungsmittel benutzen), sondern auch bei Tieren in der freien Natur – etwa indem sie die Fortpflanzung von Wasserlebewesen so massiv stören, dass ganze Populationen aussterben. Sie schädigen zudem die Organe und das Nervensystem von Fischen und hemmen das Wachstum von Jungtieren.

Deshalb suchen Abwasser-Ingenieure, Ökologen und Umweltexperten seit Jahren nach Lösungen. Zwei Helfer für die Bakterien haben sie dabei gefunden: Ozon und Aktivkohle. Doch die Behandlung mit Ozon benötigt sehr viel Energie, und Aktivkohle wird beim Einsatz als Filter selbst zu problematischem Müll. Und keines der beiden Verfahren entfernt Arzneistoffe vollständig aus dem Wasser.

Deshalb setzt Katrin Schuhen auf die funktionalisierten Hybridkieselgele. "Der Clou an unserem neuen Material ist, dass es sich verändern lässt: einmal so, dass es Arzneimittel herausfiltert, ein andermal so, dass es hormonähnliche Mikroverunreinigungen beseitigt, ein drittes Mal so, dass es Rückstände von Reinigungsmitteln entfernt", erklärt die Chemikerin. Das hätten Versuche im Labor gezeigt. Sogar Mikroplastik sollen die Gele herausfiltern können.

Erweisen sich ihre Hybridkieselgele aber auch in der Praxis als besser als die bereits bekannten Reinigungsverfahren? Da hält sich Katrin Schuhen bedeckt. Einerseits weil gerade das Patentverfahren für ihre Spezialmaterialien läuft. Andererseits weil im Landauer Reaktor aktuell die Alltagstauglichkeit getestet wird. Denn Labor und Kläranlage, das sind zwei ganz verschiedene Welten.

"Alle neu entwickelten Ansätze müssen erst einmal beweisen, dass sie auch mit großen Abwassermengen und deren komplexer Zusammensetzung zurechtkommen", sagt Frank-Dieter Kopinke. Er leitet am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung die Abteilung Technische Umweltchemie. Wasserreinigung und Umweltkatalyse sind seine Schwerpunkte. Von Katrin Schuhens Versuchen mit den Hybridkieselgelen hatte er bislang noch nichts gehört. Für jeden neuen Ansatz gelte aber: "Auch die Kosten müssen stimmen. Preis und Energieaufwand einer neuen Technik dürfen nicht viel größer sein als bei bereits etablierten Verfahren."