Urbaner Metabolismus

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Berlin, Deutschlands größte Stadt hat in dieser Entwicklung Standards gesetzt. Hat sie aber die Abwasserproblematik ausreichend geklärt? Diese Frage ist nicht mit einer klaren Antwort zu belegen. Auf der einen Seite verschwanden Dreck und die Fäkalien von den Wegen, weil das Abwasser auf den Rieselfeldern geklärt wurde. Schon zu damaliger Zeit versuchte man, modernste Lösungen für die Problematik zu entwickeln, um bei der Reinigung und dem Transport von Schmutzwasser optimale und längerfristig wirksame Erfolge zu erzielen. Auf der anderen Seite sehen wir uns heute mit immer weitgreifenderen Fragen zur Thematik der ökologischen Bilanzierung konfrontiert. Unter Berücksichtigung aller fachthematischen ineinandergreifenden Bereiche der Trinkwasserver- und entsorgung sowie der Einbeziehung aller involvierten Stoffe in den einzelnen Prozessen, möchten wir durch unseren Referatsbeitrag einen tieferen Einblick in diese komplexe Thematik vermitteln.<br> <b>2. Historischer Hintergrund in Europa</b><br> Während des industriellen Aufblühens der Städte Ende des 19. Jahrhunderts verschärfte sich die hygienische Situation immer mehr. Wissenschaft, Technik und Künste erblühten, Eisenbahnen fuhren, die Elektrizität wurde genutzt, die Telephonie begann ihren Siegeszug, aber im Bereich der infrastrukturellen Entwicklung auf dem Gebiet der Abwasserentsorgung gab es nur sehr wenige fortschrittliche Maßnahmen. <br> Erst die Folgen der Pestilenz in den immer rascher wachsenden Industriestädten, die hohe Krankenzahl und Sterblichkeit, beschleunigten die Entwicklung von Stadtentwässerungssystemen. Im Laufe der Zeit wuchsen die Ansprüche und Anforderungen an ein Kanalisationssystem. Die primäre Aufgabe der hygienischen Bewältigung von Missständen wurde stetig erweitert, um den Ansprüchen der Zeit genüge zu leisten. Heute verlangen die aktuellen Fragen nach wohlüberlegten Lösungsansätzen zur Schonung von Ressourcen, der optimalen Nutzung bzw. Abwandlung verschiedener Prozesse, sowie der Nachhaltigkeit und Zukunftssicherung des Abwassersystems.<br> Erst um die Mitte des 19. Jahrhunderts beginnt in Europa nahezu gleichzeitig die Entwicklung einer Stadtentwässerung mit Abwasserableitung und Entsorgung im heutigen Verständnis. An ihrem Anfang stand die Einführung der Schwemmkanalisation für ganze Städte oder einzelne Stadtteile.<br> Diese Entwicklung ist eng verbunden mit der Einführung der Wasserversorgung für Industrie und Wohnbauten. Da ab einer gewissen Zeit jede Wohnung mit Trink- und Brauchwasserversorgung ausgestattet wurde, entstand die Notwendigkeit, auch das Abwasser einschließlich aller abschwemmbaren Stoffe abzuleiten. Dies erfolgte zunächst in zentralen, geschlossenen Kanal- oder Rohrsystemen, durch die das Abwasser unbehandelt in den nächsten Wasserlauf gelangte. Durch die direkte Einleitung des Unrates in die natürlichen Wasserläufe der Stadt, wurden diese stark verschmutzt und gestalteten dadurch das Stadtbild negativ. Die schnell anwachsenden Abwassermengen verschärften die Situation weiter, so dass man sich innerhalb kurzer Zeit gezwungen sah, das Abwasser vor der Einleitung zu reinigen. Die erste Stadt, die mit dem Bau von Kanalisationen begann war London 1830. <br> <b>2.1 Historie in Berlin</b><br> Berlin befand sich seinerzeit am unteren Ende der international vergleichbaren Entwicklung. Der erste Spatenstich für den Bau der Berliner Kanalisation erfolgte am 14. August 1873; die bauliche Realisierung in den wesentlichen Teilen der Kernstadt fällt in den Zeitraum von 1873 bis 1893. Während dieser 20 Jahre ist Berlin allerdings ein Werk gelungen, welches in dieser Form noch kein Vorbild hatte, aber in der Folge Leitmodell für viele andere Städte werden sollte.<br> <b>Die Vorgeschichte der Berliner Kanalisation </b>Die Residenzstadt Berlin nahm 1850 eine Fläche von 3510 ha ein. Dies entspricht etwa der Größe der bis 2000 bestehenden Innenstadtbezirke Mitte, Kreuzberg und Schöneberg. Die Stadt war zwar im ihrem Kern noch von der alten 4,5 m hohen Zoll- oder Akzisemauer mit ihren 19 Stadttoren umschlossen, tatsächlich aber bereits weit darüber hinaus gewachsen. Die Zahl der Einwohner hatte die 400.000 überschritten. Berlin war Anziehungspunkt und Zuwanderungsziel vieler arbeitssuchender Menschen. So erlebte die Stadt bis 1861 pro Jahr Zuzüge von 10.000 bis 90.000 Personen, die in der Regel nur außerhalb der Stadtmauern eine Bleibe fanden.<br> In allen Straßen und Gossen befanden sich auf beiden Seiten zwischen den hoch liegenden Bürgersteigen und dem 20 bis 30 cm tiefer liegenden Fahrdammbreite - und tiefe, gewöhnlich mit kleinen Feldsteinen gepflastert, so genannte Rinnsteine. Die Auspflasterung war teilweise durch Reinigungsvorgänge oder auch durch Rattenlöcher schadhaft geworden. Die Rinnsteine waren in schmaleren Gassen 50 bis 60 cm in größeren Straßen bis zu einem Meter breit und gewöhnlich 40 bis 60 cm tief. Sie diente der Ableitung des häuslichen und gewerblichen Abwassers und wiesen nur ein geringes Gefälle auf. <br> Das Abwasser gelangte so über Hausgossen in den Rinnstein. Das Regenwasser floss aus den Fallrohren direkt über den Bürgersteig und bildete bei Frost oft gefährliche Eisschichten. Vor jeder Hauszufahrt gab es bis zu vier Meter breite Brücken über die Rinnsteine, bestehend aus starken Holzbohlen, die auf Eisenstangen lagerten.<br> Das geringe Gefälle der Rinnsteine verhinderte ein schnelles Abfließen und führte so zu starken Fäulnisherden. Wegen ihrer mangelhaften Auspflasterung gelangten auch Verunreinigungen in den sandigen Untergrund und durch die Versickerung ins Grundwasser. Das Entwässerungssystem der Rinnsteine funktionierte eigentlich nur dort, wo ein direkter Abfluss zur Spree oder ihren Seitenarmen bestand.<br> Es existierten auch einzelne unterirdische Kanäle, zu verschiedenen Zeiten und ohne Zusammenhang angelegt, in die die Abwasser aus den Rinnsteinen eingeleitet wurden. Da sie jedoch sehr große Querschnitte und nur ein geringes Gefälle hatten, konnten festere Substanzen nicht abgeschwemmt werden. Die Kanäle stellten regelrechte unterirdische Dunggruben dar. Kurz gesagt: Berlin stank und glich einer riesigen Unratdeponie. Unerträglich war es im Sommer, wenn bei hohen Temperaturen alles schnell faulte, gefährlich im Winter, wenn flüssige und feste Abfälle auf den Bürgersteigen festfroren, auf den Rinnsteinen sich aber wegen der Fäulnisvorgänge nur eine dünne Eisschicht bilden konnte.<br> Führt man sich diese Umstände vor Augen, wird verständlich, warum die ersten Vorschläge für eine Wasserversorgung von Berlin nicht etwa die Belieferung der Bevölkerung mit Trinkwasser zum Gegenstand hatten, sondern ausschließlich der Sorge um die Spülung und Reinigung der Rinnsteine galten.<br> <b>Systemanalyse</b><br> <b>8.1 Unterscheidung der Stoffströme</b><br> Es gibt zwei verschiedene Arten von Stoffströmen, die für die weitere Analyse und Bewertung der Abwasserreinigung betrachtet werden müssen.<br> Als erstes die Stoffströme, die im direkten Zusammenhang mit Abwasserbehandlung, also hier hauptsächlich der Reinigung des Abwassers, stehen. Diese lassen sich mit Zahlen relativ gut belegen und werden später anhand des Beispiels Klärwerk Ruhleben genau betrachtet.<br> Die zweite Art von Stoffströmen sind die sogenannten "Grauen Energien" bzw. "Ökologischen Rucksäcke", welche nicht direkt mit dem System in Verbindung gebracht werden.<br> <b>8.2 Ökologische Rucksäcke</b><br> Die Grauen Energien des Abwassersystems ergeben sich aus der Betrachtung der Lebenszyklen der baulichen und technischen Anlagen. Dabei werden diese Stoffströme analysiert und bewertet, welche zur Erstellung, Nutzung, Erneuerung und Entsorgung der Gebäude und Maschinen nötig sind.<br> Aufgrund der Tatsache, dass das Berliner Abwassersystem über nun mehr als hundert Jahre gewachsen ist, kann man keine genaue qualitative geschweige denn quantitative Betrachtung mehr vornehmen. Die meisten Daten der Kosten und Materialien, die zur Entstehung des heute existierenden Abwassersystems, bzw. hier des Klärwerks, benötigt wurden, lassen sich nicht mehr beschaffen. Außerdem wäre es schwierig, für den Vergleich der Daten von vor hundert Jahren mit den heutigen Zahlen einen sinnvollen Vergleichsmaßstab zu finden.<br> Auch die Analyse der heutigen Daten wirft enorme Schwierigkeiten auf, da sich für die Lebenszyklen der verschiedenen technischen und baulichen Anlagen völlig verschiedene Zeiträume ergeben, da Gebäude eine andere Nutzungsdauer haben als Maschinen.<br> Auch wird die Frage aufgeworfen, welche Zeitspanne für die einzelnen Anlagen in die Bewertung eingebracht wird, weil man das genaue Datum der Entsorgung jetzt noch nicht hervorsehen kann. Man kann also erst einmal nur den Abschreibezeitraum oder die vorgesehene Laufzeit betrachten, wird jedoch die tatsächliche Lebensdauer nicht berücksichtigen können.<br> Aufgrund dieser Problematik haben wir die ökologischen Rucksäcke nur als einfaches Schema dargestellt, ohne eine qualitative bzw. quantitative Bewertung vorzunehmen.<br> <b>Systemanalyse Klärwerk Ruhleben</b><br> Für die Darstellung des Metabolismus der Stadt Berlin im Versorgungssektor Abwasserbehandlung wurde hier als Systemgrenze das Klärwerk Ruhleben ausgewählt. In der Systemanalyse wird gezeigt, welche Stoffflüsse bewegt werden, von wo nach wo sie fließen und wie sie sich im Laufe der Behandlung verändern. <br> Das System Klärwerk Ruhleben teilt sich in drei Subsysteme, in die Abwasserbehandlung, in die Schlammbehandlung und die Rauchgasbehandlung.<br> <b> Abwasserbehandlung</b><br> Das verschmutzte Abwasser geht als Input in die Abwasserbehandlung. Es ist das größte Inputgut des gesamten Systems. Im Jahr 2003 wurden durchschnittlich 212.000 cbm Abwasser pro Tag gereinigt. Da die Menge des Wassers bei der Behandlung nicht beeinflusst wird, ist die Outputgröße des gereinigten Wassers gleich der Inputgröße des verschmutzten Abwassers. Das gereinigte Abwasser entspricht keiner Badequalität und wird aus diesem Grund in den Monaten von April bis September über lange Druckrohre in das Oberflächenwasser des Teltowkanals abgeleitet. In den Monaten von Oktober bis März sind kürzere Wege, über die Einleitung in die Spree möglich.<br> Der Input von Energie kann leider nur als eine Gesamtgröße angegeben werden, da nur Angaben für das gesamte Klärwerk erhältlich waren. Der Energiebedarf liegt bei maximal 7.000 kW. Für die Belebung ist ein weiteres Inputgut, das Fällmittel Eisensulfat, notwendig. Im Jahr 2003 wurden 809 Tonnen Eisen(II)-Chlorid verwendet bzw. verarbeitet. Bei der Abwasserbehandlung entstehen verschiedene Outputs. Der Überschussschlamm aus der Belebung und Nachklärung wird wieder zum Input für die Belebung und für die Einlaufanlage. In die Belebung werden 95 % wieder eingeleitet und 5 % gehen als Eigenabwasser in die Einlaufanlage zurück. Der aus der Vorklärung entstandene Mischschlamm wird in der Schlammbehandlung weiterverarbeitet. Im Jahr 2003 waren dies 2.300 cbm pro Tag. Der in der Sandfanganlage gesammelte Sand wird gewaschen und weitgehend von organischen Bestandteilen getrennt. Der so gereinigte Sand, etwa 2-3 t pro Tag, wird in Containern gesammelt und per LKW-Transport zur Müllkippe Groß-Ziethen gefahren. Es wird an einer Möglichkeit gearbeitet, den Sand ab 2005/2006 in einer Bodenwaschanlage zu reinigen, um ihn im Straßenbau verwenden zu können. Somit würde das Outputgut Sand zu einem Input für einen weiteren Stoffkreislauf. In der Rechenanlage wird das sogenannte Rechengut zurückgehalten, wozu Schmutzstoffe wie Papier, Textilien, Holz und Plastik zählen. Die täglich anfallende Menge von 5-6 t wird gepresst, in offenen Containern gesammelt und anschließend mit dem LKW zur Kompostieranlage nach Hannover transportiert. Durch diese Kompostierung werden die Stoffe wieder in den Stoffkreislauf zurückgegeben.<br> <a href="bedarfsfeld/index.html">Lebensstil - Bedarfsfelder</a>, <a href="bedarfsfeld.html">Die moderne Konsumgesellschaft,</a> <a href="bedarfsfeld/index.html">Der westliche Lebensstil</a> 1, Das Konzept Lebensstil, Allgemeiner Begriff, Der soziologische Begriff - moderne Lebensstilforschung, Systematische Einordnung, Das <a href="bedarfsfeld/index.html">Konzept der Bedarfsfelder</a>, Auswirkung des <a href="bedarfsfeld.html">Lebensstil auf Konsumentscheidungen</a>, Notwendigkeit der Operationalisierung, Bedarfs- oder Handlungs- oder Bedürfnisfelder , Anwendungsstudien im Überblick, Quellen, <a href="bedarfsfeld/index.html">Projektstudie Rommelmühle:</a> Nachhaltiger <a href="bedarfsfeld.html">Konsum im Spannungsfeld zwischen Modellprojekt und Verallgemeinerbarkeit</a>, Gebhardt et al. , <a href="bedarfsfeld/index.html">Ökobilanzierung von Siedlungen</a>, Holger Wolpensinger, <a href="kurokawa/index.html">Kisho Kurokawa - Begründer des Metabolismus </a><a href="kurokawa.html">Kisho Kurokawa </a>, <a href="kurokawa/index.html">Manifest der Symbiosis,</a> Gesellschaften, Philosophien, Architekturen der Moderne, Natur, <a href="kurokawa/index.html">Architekturen des symbiotischen Denkens</a>, <a href="kurokawa/index.html">Abstract Sybolism</a>, <a href="kurokawa/index.html">Nara City Museum</a> of Photography, <a href="kurokawa.html">Wüstenstadt in As-Sarir</a>, Lybien, Internationaler Flughafen Kuala Lumpur, Ganzheitliche Architektur, Quellen , <a href="mips/index.html">MIPS - Material Input Pro Serviceeinheit </a><a href="mips/index.html">Entstehung des MIPS</a>, <a href="mips/index.html">MIPS Einführung</a>, Faktor 10, Ökosphäre - <a href="mips.html">Technosphäre</a>, <a href="mips/index.html">MIPS</a>, MI Faktoren, Berechnung, <a href="mips/index.html">Der Ökologische Rucksack</a>, MIPS Berechnung - Praxisleitfaden, Möglichkeiten - Defizite des MIPS, <a href="mips/mips_2.html#mips_31" target="text">Was kann der MIPS? 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<a href="oekosystem.html">Effizienzrevolution</a><a href="#oekosystem_65" target="text">, </a><a href="oekosystem/index.html">Suffizienzrevolution</a>, <a href="wachstum/index.html">Grenzen des Wachstums Nachhaltigkeit und Ressourcenmanagement, </a><a href="wachstum.html">Club of Rome</a>, Donella und <a href="wachstum.html">Dennis Meadows</a>, <a href="wachstum/index.html">Grenzen des Wachstums 1972, </a>Die neuen Grenzen des Wachstums 1992, <a href="wachstum/index.html">The limits to growth, the 30 year update 2004, </a><a href="wachstum/wachstum_1.html#wachstum7" target="text">Weltmodelle, </a><a href="wachstum/wachstum_1.html#wachstum8" target="text">Kritik an den Weltmodellen, </a><a href="wachstum/wachstum_2.html#wachstum9" target="text">Allgemeine Kritik an den "Grenzen des Wachstums", </a><a href="wachstum/wachstum_2.html#wachstum10" target="text">Aktueller Umgang mit den "Grenzen des Wachstums", </a><a href="wachstum/wachstum_2.html#wachstum11" target="text">Kyoto-Protokoll, </a><a href="wachstum/wachstum_2.html#wachstum12" target="text">Charta von Athen 2003, </a><br> <b>8.3.2 Schlammbehandlung</b><br> Für die Schlammbehandlung wird ein aufwendiges Verfahren verwendet. Dabei wird das Inputgut Mischschlamm mit Hilfe von weiteren Inputs verarbeitet. Wie bei den Ausführungen zur Abwasserbehandlung bereits erwähnt, ist nur der gesamte Energiebedarf des Klärwerkes bekannt. Eine detaillierte Darstellung ist leider nicht möglich. Insgesamt 384 t Flockungsmittel, ein kationisches Polyacrylamid in 40%-iger Lösung, wurden 2003 für die Schlammentwässerung verwendet. Um dem Mischschlamm das Wasser, dessen Anteil 95 % beträgt, zu entziehen, ist der Einsatz von Flockungsmittel notwendig. Es handelt sich dabei um ein kationisches Polyacrylamid in 40%-iger Lösung. Im Jahr 2003 wurden im Klärwerk Ruhleben davon insgesamt 384 t eingesetzt. Das Eigenabwasser geht als Input in die Einlaufanlage der Abwasserbehandlung ein. Im Wirbelschichtofen, für den große Mengen Heizöl notwendig sind, werden die verbleibenden 5 % Trockenstoff verbrannt. In 2003 wurden so 87 t davon behandelt, wofür 10.000 l Heizöl verbraucht wurden. Bei dieser Verwertung entsteht als Output Asche und Rauchgas. Das Rauchgas wird einer Elektrogasreinigung, wo ebenfalls Asche entsteht, unterzogen. Anschließend gelangt ein Teil des Gases über einen Schornstein in die Atmosphäre. Der übrige Teil wird einer Rauchgasbehandlung zugeführt. Die im Rauchgas enthaltene Wärmeenergie wird vorrangig für die Dampferzeugung sowie zur Vorwärmung der Verbrennungsluft und des Kesselspeisewassers genutzt. Überschüssiger Dampf wird in einem Turbinengeneratoraggregat in Elektroenergie umgewandelt. Entsprechendes Zahlenmaterial konnte durch das Klärwerk Ruhleben leider nicht zur Verfügung gestellt werden. Die bei der Schlammbehandlung anfallende Asche, in 2003 betrug dieser Anteil ca. 20-25 t, besitzt einen Phosphatanteil von 10-13 % und einen Eisenanteil von 13-14 %. Sie wird als Verfüllmaterial im Bergbauversatz eingesetzt.<br> <b>Rauchgasbehandlung</b><br> Seit 1989 wird Klärwerk Ruhleben das Rauchgas, welches nach der Elektrogasreinigung nicht in die Atmosphäre gelangt ist, einer Rauchgaswäsche unterzogen. Dabei wird es im Sprühturm durch die Zugabe von Kalk und Zusatzwasser gewaschen. Dabei entsteht eine Art Gips-Wassergemisch, welches anschließend entwässert wird. Nach der Gipsentwässerung entsteht ein Gips mit einer Restfeuchte von weniger als 10 % und Mischschlamm. Bei einem Input von etwa 2 t Kalk pro Tag entstehen ca. 6 t Gips, der als Output der Bau- und Zementindustrie als Wirtschaftsgut zur Verfügung gestellt wird. Der Mischschlamm wird einer weiteren Aufbereitung zugeführt. Dabei wird ein Fäll- und Flockmittel zugegeben. Das dabei entstehende Eigenabwasser geht wieder als Input in die Einlaufanlage der Abwasserbehandlung ein. Ein Problem ist, dass der Schlamm sehr viele Schwermetalle enthält und somit Sondermüll darstellt. Bislang wurde kein Verfahren entwickelt und eingesetzt, um diese Metalle zu trennen und einer Wiederverwertung zuzuführen. Er wird derzeit lediglich in Fässer gefüllt und in ehemalige Salzbergwerke eingelagert.<br> <b>10. Quellen</b><br> Baccini, P / Bader, H.-P.: Regionaler Stoffhaushalt. Erfassung, Bewertung und Steuerung. Heidelberg / Berlin / Oxford 1996<br> Bärthel, Hilmar: Gerklärt. Berliner Wasserbetriebe<br> Bringezu, Stefan: Erdlandung. Navigation zu den Ressourcen der Zukunft, Stuttgart 2004<br> Berliner Wasserbetriebe (BWB): Informationsbroschüre zum Klärwerk Ruhleben<br> Tepasse, Heinrich: Stadttechnik im Städtebau Berlins - 19.Jahrhundert, Berlin 2001<br> Tepasse, Heinrich: Stadttechnik im Städtebau Berlins - 1945-1999, Berlin 2001<br> Süddeutsche Zeitung: Scharfe Schüsse gegen die Abwasserwirtschaft, 30.04.1999<br> <b>Internet:</b><br> <a title="www.bwb.de" href="http://www.bwb.de" target="_blank">www.bwb.de</a><br> <a href="glossar/index.html" target="_top">urbane Metabolismus</a><br> <a href="glossar/index.html" target="_top">urbane metabolism<br> </a><a href="glossar/index.html" target="_top">urban metabolism<br> </a><a href="glossar/index.html" target="_top">urban Metabolismus</a><br> </p> </body>