Wasserverschmutzung durch die Industrie

Welchen Anteil hat die Industrie an der weltweiten Wasserverunreinigung? Einen nicht unerheblichen. Denn rund 20 Prozent der weltweit entnommenen Frischwassermengen entfällt auf die Industrie.¹

Der Wasserverbrauch der Industrie in Deutschland liegt bei etwa 4,5 Milliarden Kubikmeter³ . Dieses Wasser wird in der Produktion eingesetzt und verschmutzt. In vielen Fällen wird es durch Abwassersysteme ordnungsgemäß gereinigt, manchmal auch wiederverwendet oder umweltschonend entsorgt. In einigen Ländern unserer Erde wird es aber ungeklärt in naheliegende, öffentliche Gewässer eingeleitet. Nicht ohne Grund siedeln sich Fabriken bis heute vor allem in der Nähe von Flüssen, Seen und Meeren an.

Ursachen der Wasserverschmutzung durch die Industrie

Woher kommt die Wasserverschmutzung? Bei der Produktion von Industriegütern aller Art entstehen Abwässer, die mit giftigen Inhaltsstoffen verschmutzt sein können. In Europa gibt es deshalb seit Jahrzehnten strenge Grenzwerte, die Industrien bei der Einleitung von Abwasser in öffentliche Netze beachten müssen, damit die Industrie nicht zur Ursache von Wasserverschmutzung wird. Deshalb muss Abwasser aufbereitet oder geklärt werden, bevor es in die Kanalisation oder in Flüsse eingeleitet werden darf.

Aber gerade in Schwellenländern wie China, Indien, Afrika oder Südamerika, wo die Zahl der Industrieanlagen in den letzten Jahren erst wächst, ist die Umweltpolitik noch nicht so weit. Die Ursache der Wasserverschmutzung in den Seen und Flüssen ist zwar klar, es gelten deshalb teilweise sogar noch strengere Umweltgrenzwerte als bei uns, aber die Umsetzung und Überwachung der Gesetzgebung wird nicht konsequent durchgeführt. Aufgrund dessen gehört das illegale Einleiten von Abwasser aus der Industrie in Flüsse und Seen zum Alltag.

Folgen der Wasserverschmutzung

Dieser Eintrag von Restverschmutzungen in öffentliche Gewässer hat gravierende Folgen. Viele der Gefahrstoffe aus der Industrie sind nur schwer biologisch abbaubar und reichern sich deshalb in Gewässersedimenten an. Die Folge dieser Wasserverschmutzung: Fische, Krustentiere und andere Lebewesen werden krank, teilweise sterben sie. Die Artenvielfalt leidet.

Durch Spalten im Boden gelangt das verschmutzte Wasser aus Flüssen und die Verunreinigungen aus den Gewässersedimenten in das Grundwasser – und damit in das Trinkwasser.

Naturschutzorganisationen wie Greenpeace machen auch auf die Folgen der Wasserverschmutzung durch die Industrie aufmerksam, auch am Beispiel des krebserregenden Gefahrstoff Chlorbenzol.¹

Chlorbenzol wird als Lösungsmittel in der Textilindustrie verwendet und entsteht auch bei der Herstellung von Insektiziden, Farbstoffen, Arzneimitteln und Duftstoffen als Zwischenprodukt. In den USA dient es zur Herstellung von Schleifscheiben. Der Gefahrstoff sei immer häufiger im Essen nachgewiesen und lagert sich dabei in unserem Körper im Fettgewebe und der Leber an, auch in der Muttermilch ist es vorzufinden. Es wird entweder direkt durch verunreinigtes Trinkwasser oder indirekt über Fleisch von Tieren, die verunreinigtes Trinkwasser zu sich genommen haben, konsumiert.

Gesundheitswarnung: Verschmutztes Wasser macht krank – nicht nur Tiere, sondern auch Menschen.
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Verwendung von Wasser in der Industrie – die Automobilindustrie als Beispiel

Wofür braucht man Wasser in der Industrie? Hauptsächlich zur Reinigung von Produktionsteilen und Anlagen, aber auch für Aktivbäder beim Beizen und Oberflächenbeschichten oder vermischt mit Schmierstoffen zum Kühlen beim Bearbeiten von Metall.

Am Beispiel eines Autos lässt sich gut beschreiben, wo überall Wasser im Einsatz ist: Insgesamt kommt ein Auto auf einen Wasserverbrauch von 400.000 Liter.⁴

Ursprungsmaterial eines Autos

Die Karosserie eines Pkw besteht hauptsächlich aus Aluminium, aber auch aus Magnesium und Stahl. Auch Kunststoff, Textil/Leder, Gummi und Kabel sind Rohstoffe, die hier benötigt werden. Jeder einzelne Rohstoff verbraucht bei der Herstellung und Verarbeitung Wasser.

Beispiel Aluminiumherstellung: Bei der Erzeugung von Aluminium fallen hochgiftige Abfallprodukte an, wie schwermetallhaltige Schlämme, klimaschädliche Fluorkohlenwasserstoffe, der ätzende Fluorwasserstoff sowie Kohlenmonoxid und Schwefeldioxid. Pro Tonne Aluminium fallen rund 1,5 Tonnen hochgiftiger und stark ätzender Rotschlamm an, der als Abfall in offenen Giftschlammbecken deponiert wird.

Der Wasserbedarf bei der Primäraluminiumerzeugung wird mit 57 m3 /t Aluminium angegeben. 73 Prozent davon entstehen bei der Bereitstellung der elektrischen Energie für die Elektrolyse. Der Prozesswasserverbrauch für die Primär-Aluminium-Herstellung selbst liegt bei unter 1 m3 /t Aluminium. Der Prozess-Wasserverbrauch der Sekundäraluminiumerzeugung liegt bei 1,6 m3 /t Aluminium (Krone et al. 1990).

Arbeitsschritte in der Automobilproduktion:

Gießerei: Hier werden im Gussverfahren Motorblöcke und Getriebegehäuse hergestellt. Dabei fallen Formentrennmittel auf wässriger Basis und Abwässer aus der Teilereinigung an, die mit Kohlenwasserstoffen, Wachsen und Emulgatoren verunreinigt sind.

Presswerk: Presswerke für Metallumformung gehören laut Abwasserverordnung zur metallbearbeitenden Branche. Aus der mechanischen Bearbeitung von Metallen fallen hier mit Schmierstoffen und Kühlemulsionen verschmutze Abwässer an.

Lackieren: Den höchsten Wasserverbrauch hat mit circa 50 Prozent der Gesamtmenge die Lackieranlage. Oberflächenbehandlungen der Karosserie, Wasch-Kabinen zur Vorbereitung für die Lackierung und die eigentliche Lackierung verbrauchen hierbei das meiste Wasser.

Getriebe- und Motorenbau: Hier fallen Bohr-, Schleif-, und Kühlschmierstoffemulsionen an, welche aufbereitet werden müssen.

Prüfen: Bei Dichtheitsprüfungen für Kühlersysteme fallen mit Kühlmittel (Glykole) verschmutztes Abwasser an.

Anhand des Beispiels der Automobilhersteller wird deutlich, dass die Verwendung von Abwasser in der Industrie sehr vielfältig und gar unverzichtbar ist. Zwangsläufig landen dabei aber auch eine Reihe von Schadstoffen ins Abwasser.

Schadstoffe im Abwasser

Industrielle Abwässer können viele unterschiedliche Stoffe bergen. Die Zusammensetzung des Industrieabwassers hängt von der Herkunft aus der Produktion ab. Häufig liegt ein Mix an giftigen Stoffen vor.

Bei der Herstellung von pharmazeutischen und chemischen Wirkstoffen fallen vor allem im Bereich der Reinigung der Produktionsanlagen Abwässer an, die mit Arzneimittel-Wirkstoffen kontaminiert sind. Oft ist eine biologische Abwasserreinigung ausgeschlossen, da die Stoffe nicht biologisch abbaubar sind und sogar die Bildung von Antibiotika resistenten Mikroben begünstigt. Typische Beispiele für solche Wasserverunreinigungen wären hierzu:

• Abwässer mit Antibiotika, wie z.B. Sulfamid, Penicillin, Amoxicillin
• Abwässer mit Hormonen, wie z.B. Cyproteronacetat, Letrozol
• Abwässer mit Zytostatika, wie z.B. Capecitabin, Vinorelbin
• Abwässer mit Inhaltsstoffen komplexer Strukturen, wie Pantopranzol, Urapidil
• Abwässer mit Lösungsvermittlern, wie z.B. Triton, Octylphenole

Die Verunreinigungen im Abwasser aus der metallverarbeitenden Industrie können aus Schmierstoffen, hauptsächlich Mineralölen, bestehen, die einen hohen CSB-Wert verursachen.

In der Galvanik sind es hoch belastete Aktivbäder, verunreinigt durch Schwermetalle wie Zink, Nickel, Kupfer oder Cadmium.

Im Labor lassen sich die Wasserverschmutzungen mittels Indikator nachweisen.
© H2O GmbH

Arten der Wasserverschmutzung in der Industrie

Es gibt viele Arten der Wasserverschmutzung, die wichtigsten industriell verursachten Verschmutzungen sind folgende:

1. Petroleum Produkte: sie kommen als Brandstoff oder Schmieröl zum Einsatz und Entstehen bei der Herstellung von Plastik
2. Schwermetalle: wie z.B. Kupfer, Blei und Selen, sie kommen hauptsächlich aus der Industrie, bei der Herstellung von Autos, in Minen oder Abluftanlagen
3. Gefährliche Abfälle: leicht entzündbar und ätzend, sie stammen überwiegend dem Bereich Bau- und Abbruch, Produktion und Gewerbe sowie aus Abfallbehandlungsprozessen (Sekundärabfälle).
4. Sedimente: Durch das Einleiten von verschmutztem Industrieabwasser sammeln sich in Gewässersedimenten jahrelang nicht abbaubare Giftstoffe an, die langsam ins Grundwasser gelangen oder bei Hochwasser oder Baggerarbeiten ins Wasser aufgewirbelt werden.
5. Per- und polyfluorierte Alkylverbindungen (PFAS): Sie kommen hauptsächlich aus der Textilindustrie, Hartverchromung und von Löschmitteleinsätzen. PFAS sind in der Natur nicht vollständig abbaubar und reichern sich im Fettgewebe oder der Muttermilch von Säugetieren an.

All diese Produktionsmittel und -rückstoffe sorgen für Schadstoffe im Abwasser, die weitreichende Folgen für Umwelt und Gesundheit von Mensch und Tier haben können. Wird dieses belastete Abwasser nicht fachgerecht entsorgt oder gereinigt abgeleitet, kann es für die verantwortlichen Unternehmen rechtliche und wirtschaftliche Folgen haben.

Industrielle Wasserverschmutzungen – die Lösung

Seit 1995 nahmen in den meisten Produktionsbereichen die benötigten Wassermengen ab oder stagnierten.³

Positiv ist, dass sich die Wasserintensität im gesamten verarbeiteten Gewerbe von 2000 bis 2016 um rund 46 Prozent verringert hat. Zum Beispiel konnte der Verbrauch im Maschinenbau um 40 Prozent gesenkt werden, im Fahrzeugbau um 60 Prozent und bei der Herstellung von elektronischen und optischen Erzeugnissen sogar um 80 Prozent.

Grund dafür sind neue Technologien, die es den Unternehmen ermöglichen, eine nachhaltige und wirtschaftliche Kreislaufführung ihres Abwassers umzusetzen. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, solche Abwassersysteme für die eigene Produktion zu nutzen. Je nach Art der Verschmutzung, der Abwassermenge und der benötigten Qualität können Membrananlagen (hohe Abwassermenge) oder Vakuumdestillationssysteme (hohe Aufbereitungsqualität) die Lösung für eine weitere Wasserverschmutzung sein.

Moderne Abwasser-Kreislaufsysteme, wie hier die VACUDEST Vakuumdestillationsanlage, ermöglichen eine Wiederverwendung des Produktionsabwassers und verhindern damit Wasserverschmutzungen.
© H2O GmbH

Die erste Maßnahme gegen Wasserverschmutzung und zur Umsetzung einer solchen Kreislaufführung ist es, die in der Produktion anfallenden Wasserströme zu identifizieren und durch ein professionelles Labor zu analysieren. Wo kann Abwasser vermieden werden, welche Ströme lassen sich mit welchen Technologien aufbereiten? Welche Qualitätsanforderungen für das gereinigte Abwasser gibt es? Angestrebt wird dabei eine Lösung, die sich nahtlos in die Produktion des Unternehmens einfügt, damit das gereinigte Abwasser als sauberes Wasser wieder in die Produktion zurückgeführt werden kann. Oft hat dieses Recycling des Industrieabwassers nicht nur nachhaltige, sondern mittelfristig auch wirtschaftliche Vorteile: Erstens durch die Einsparung von Frischwasser und zweitens durch die Einsparung von Entsorgungskosten des belasteten Abwassers.

Zudem entfallen die Behördenkontrollen – denn wer kein Abwasser in öffentliche Gewässer einleitet, muss auch keine Umweltgrenzwerte einhalten. Und je weniger Schadstoffe in der Umwelt landen, desto gesünder bleiben unsere Gewässer, unsere Tiere und auch wir selbst.

Quellen

1. Webseite Bundeszentrale für politische Bildung
https://www.bpb.de/nachschlagen/zahlen-und-fakten/globalisierung/52730/wasserverbrauch

2. PDF Greenpeace-Studie „Chlor macht krank“
https://www.oekorecherche.de/sites/default/files/publikationen/vollchlor.pdf

3. Webseite Umweltbundesamt
https://www.umweltbundesamt.de/daten/umwelt-wirtschaft/industrie/wassereinsatz-des-verarbeitenden-gewerbes

4. „Die Zeit“: PDF-Infografik zu virtuellem Wasser
https://www.zeit.de/bilder/2009/26/wissen/wasserverbrauch.pdf