Bundesaußenminister Frank-Walter Steinmeier gilt nicht gerade als Schwarzmaler. Doch was er im Sommer 2007 in einer Rede anlässlich des Forums "Globale Fragen" in Berlin ausführte, war doch mehr als erschreckend: "Die Zukunft sieht dramatisch aus", sagte der SPD-Politiker: "Die Weltbank rechnet bis 2050 mit einem Rückgang der verfügbaren Menge von Trinkwasser pro Kopf um mehr als die Hälfte."

Schon heute ist die Trinkwasserlage in vielen Teilen der Welt äußerst angespannt. Jeder fünfte Erdenbewohner verfügt über weniger als zwanzig Liter Trinkwasser pro Tag – der Mindestmenge, welcher ein Mensch nach Berechnungen der Vereinten Nationen zum Trinken, Waschen und Kochen bedarf. Auch an Orten, wo eigentlich genügend Wasser vorhanden wäre, gibt es viel zu oft Probleme, weil die Infrastruktur fehlt, um das kostbare Nass in die Haushalte zu bringen. Etwa 1,6 Milliarden Menschen leben in Gebieten mit einer solchen ökonomischen Wasserknappheit.

Mangelnde Abwasserentsorgung

In Regionen, wo das Wasser derart knapp ist, mangelt es oft auch an einer ausreichenden sanitären Versorgung. Nach Angaben der Unesco haben etwa 2,6 Milliarde Menschen keinen Zugang zu einfachsten sanitären Einrichtungen [1]. Durchfall, Wurm- und Parasitenerkrankungen sowie Bakterieninfektionen sind die Folge. Allein unter Diarrhö leiden nach Angaben von UN Water jährlich mehr als vier Milliarden Menschen. Jeden Tag sterben weltweit 5000 Kinder an der Durchfallerkrankung, knapp 90 Prozent von ihnen infizierten sich auf Grund unzureichender Wasser- und Sanitärversorgung.

Wo eine geregelte Abwasserentsorgung fehlt, wird leicht auch das Trinkwasser verunreinigt. Ein Teufelskreislauf entsteht, den viele Menschen mit dem Leben bezahlen. Um auf diese fatalen Zusammenhänge hinzuweisen, erklärten die Vereinten Nationen das Jahr 2008 zum Jahr der Abwasserentsorgung. Auch der Weltwassertag am 22. März steht unter diesem Motto.

Die zunehmende Verschmutzung der Trinkwasserressourcen bereitet den Vereinten Nationen Sorgen: Schwermetalle und Pestizide aus Industrie und Landwirtschaft verpesten das Trinkwasser, Pharmaka bilden mit Krankheitserregern eine ungute Liaison. Und weil in vielen ariden Regionen ein Großteil des zur Bewässerung genutzten Wassers verdunstet, versalzen die Böden und damit auch das Grundwasser. Die wenigen vorhandenen Ressourcen werden zunehmend unbrauchbarer. In Australien, dem trockensten Kontinent der Erde, gilt die Versalzung landwirtschaftlicher Äcker bereits als großes Problem.

Neue technische Lösungsansätze

Seit Jahren suchen darum Wissenschaftler weltweit nach neuen Lösungsansätzen, die den aktuellen und zukünftigen Problemen der Wasserverschmutzung und Wasserverknappung entgegen treten können. Schon heute filtern in den Industrieländern zahlreiche Aufbereitungsanlagen unerwünschte Stoffe aus dem Wasser. In ariden Regionen entstehen zudem immer mehr Entsalzungsanlagen, die Brack- oder Meerwasser in trinkbares Nass umwandeln. Doch die heutigen Anlagen sind häufig sehr energieaufwändig und teuer, wie Mark Shannon von der Universität von Illinois mit Kollegen zusammenfasst [2]. Insbesondere in Entwicklungsländern, die sich die aktuellen Anlagen nicht leisten können, sind neue Techniken dringend notwendig.

Es gibt jedoch viel versprechende Ansätze. Bei der Desinfektion von Trinkwasser etwa, die bislang größtenteils chemisch erfolgt, wird seit einiger Zeit verstärkt auch UV-Licht und Ozon eingesetzt. In Kombination mit Chlor und Chloriten gilt die UV-Bestrahlung auch für ärmere Regionen als gute Desinfektionsmethode. Wenn jedoch Schadstoffe wie Ammoniak oder organisches Nitrogen mit den Chloriten reagieren, werden diese teilweise ineffektiv. Hier, so berichten Shannon und seine Kollegen, könnten neue Nanomaterialien in der Zukunft eine gute Lösung darstellen.

Enthielten Materialien demnach das fotokatalytische Titandioxid, das Viren deaktivieren kann, könnte allein UV-Licht ausreichen, um Wasser von bestimmten Krankheitserregern zu befreien. Materialien mit zusätzlichem Palladium könnten ihre katalytische Energie möglicherweise sogar allein aus Sonnenlicht beziehen. Auf diese Weise, so vermuten Shannon und sein Team, könnten zukünftig auch kleinere Anlagen gebaut werden, mit denen etwa ein einzelnes Dorf für seine Trinkwasseraufbereitung sorgen könnte. Bislang sind solche Nanomaterialen aber Zukunftsmusik.

Kampf gegen Arsen und Co

Auch bei der Dekontamination von Trinkwasser steht die Forschung vor einigen Herausforderungen. Denn Arsen, Schwermetalle oder Nitrate im Grundwasser nehmen stetig zu. Zudem reichen oft bereits kleinste Mengen der Gifte, um Menschen, Tiere und Pflanzen maßgeblich zu schädigen. Doch kleine Mengen sind oft schwer zu entdecken. Hier versprechen sich die Forscher viel von der biomolekularen Nanotechnologie. Mit Hilfe etwa von katalytischer DNA, die in einer Nanofluid-Plattform integriert wird, soll eine neue Art von biologischem Schadstoff-Sensor entwickelt werden, der auch kleinste Dosen entdecken kann.

Wurde die Schadstoffe aufgespürt, müssen sie aber auch entfernt werden. Hier rächt sich die Vielfältigkeit der Stoffzusammensetzungen, die im Wasser gelöst sein können. Denn die chemischen Reaktionen, die den einen Schadstoff entfernen, können leicht einen anderen produzieren. Enthält Trinkwasser etwa Brom-Ionen, können durch die Behandlung mit Chlor Bromate entstehen, die krebserregend sind. Darum muss die Trinkwasserreinigung im Grunde für jeden Grundwasserspeicher individuell angepasst werden. Eine Notwendigkeit, die gerade arme Länder oder Regionen vor massive Probleme stellt. "Die relativen Kosten und die Effektivität der unterschiedlichen Ansätze müssen darum Fall für Fall entschieden werden", meint Shannon.

Membrane gegen Dreck

Auch in Klärwerken hat längst eine neue Technik Einzug gehalten. Neben den bewährten Klärschlämmen, die unerwünschte Stoffe durch mehrere Sedimentationsprozesse herausfiltern, gibt es in Asien und Nordamerika seit einiger Zeit auch so genannte Membran-Bioreaktoren, die das Wasser mit Hilfe einer Membran von Schwebstoffen, Bakterien und Viren befreien. Weil diese Membranen leicht zu installieren sind, wären sie auch für Entwicklungsländer gut geeignet. Einziges Problem: Die ausgefilterten Bakterien bilden auf den Materialen schnell schädliche Biofilme, welche die Membranen zerstören. Sie sind also sehr pflegeintensiv und daher bislang noch relativ teuer. Doch auch hier könnte die Nanotechnologie einen Ausweg bieten – mit feinen Überzügen, die eine Ansiedelung der Biofilme verhindern.

All diese Behandlungsmethoden jedoch klären nicht das dringlichste Problem: Wenn die Weltbevölkerung und die Weltwirtschaft wachsen, steigt auch ihr Bedürfnis nach Wasser. Etwa 22 Prozent des globalen Wasserverbrauchs gehen auf das Konto der Industrie – Tendenz steigend. Und knapp drei Viertel des Wassers verwendet die Menschheit für ihre Äcker und Felder – und das äußerst ineffektiv. Denn große Mengen des Wassers für Mais und Tomate verdunsten einfach wegen mangelhafter Planung.

Experten fordern Mentalitätswandel

Experten fordern darum schon lange einen Mentalitätswechsel. So schlagen Mike Hightower und Suzanne Pierce von den Sandia National Laboratories in Albuquerque etwa vor, dass Kraftwerke zukünftig mit Salz- statt mit Trinkwasser gekühlt werden sollten. Auch könnten Dampfwolken, die bei industriellen Prozessen anfallen, abgefangen und wieder verwendet werden. So müsste den Fabriken weniger Wasser aus dem Trinkwassersystem zugeführt werden [3]. Im Agrarbereich könnte die Einführung von Tröpfchenbewässerung, die nah am Boden verlegt das Verdunstungsrisiko minimiert, viele Millionen Liter Wasser einsparen.

Hilfreich wäre vielerorts auch einfach eine Investition in das Leitungssystem der Trinkwasserversorgung. Allein in London geht ein Drittel des aus dem Boden gepumpten Trinkwassers durch lecke Rohre verloren. Hier wäre die Behebung des Problems relativ einfach. Noch scheuen sich viele Kommunen aber vor dem finanziellen Aufwand, den eine Restaurierung ihres Trinkwassersystems mit sich bringen würde. Auch in Zukunft werden wohl noch einige Weltwassertage nötig sein, bis die Tragweite der Wasserkrise auch dorthin vorgedrungen ist.