In dem Verbundprojekt PU2R (Point-of-Use Re-Use: Dezentrale landwirtschaftliche Wiederverwendung von häuslichem Abwasser zur Verringerung von Nutzungskonkurrenzen) untersuchten sieben Forschungsinstitute und Unternehmen gemeinsam mit dem Umweltbundesamt die Aufbereitung und Nutzung von Abwasser zur Bewässerung von Nutzpflanzen im Labor und Freiland.
Klimatische Veränderungen führen regional vermehrt zu akuter Wasserknappheit, wodurch Nutzungskonkurrenzen, beispielsweise zwischen Trinkwasserversorgung und landwirtschaftlicher Bewässerung, entstehen können. In dünnbesiedelten Regionen Deutschlands und der Welt, die über keine zentrale Abwasserinfrastruktur verfügen, kann eine dezentrale Wasserwiederverwendung zu einem resilienteren Wassermanagement beitragen.
Das PU2R-Projekt verfolgte den Ansatz häusliches Abwasser aus abflusslosen Sammelgruben mit einer mobilen Aufbereitungsanlage auf einem LKW einzusammeln, vor Ort bedarfsorientiert (mit Erhalt der Pflanzennährstoffe Stickstoff und Phosphor) zu behandeln und als Bewässerungswasser für die Landwirtschaft bereitzustellen. An einem Modellstandort in Brandenburg sollte der Ansatz erprobt und unter Einhaltung der EU-Verordnung (2020/741) zu Mindestanforderungen an die Wasserwiederverwendung, umgesetzt werden. Entsprechend wurde das Rohabwasser am Modellstandort umfassend analysiert und ein ausführlicher Risikomanagementplan zur sicheren Umsetzung des Vorhabens erstellt. Für eine bodennahe und sparsame Bewässerung kam eine energieautarke Tropfbewässerungsanlage zum Einsatz.
Für die Wasseraufbereitung wurden unterstützt durch einen digitalen Zwilling zwei Pilotanlagen, die aus einem Membranbelebungsreaktor (MBR) mit Pulveraktivkohledosierung bestehen, entworfen und gebaut. Für den Winterbetrieb ist eine Phosphatfällung und zur sicheren Virendeaktivierung eine nachgeschaltete UV-Desinfektion vorgesehen. Mit der Anlage konnte Bewässerungswasser der Güteklasse A nach EU-Verordnung (2020/741) produziert werden. Unter Verwendung regenerativer Stromquellen und im angepassten Sommerbetrieb mit alleiniger Kohlenstoffelimination arbeitet die Pilotanlage voraussichtlich ökologisch verträglicher und ökonomisch zu vergleichbaren Kosten wie die aktuelle Leerung der abflusslosen Sammelgruben mit dieselbetriebenen Saugwagen und mehreren Kilometern Abwassertransport zur nächsten Kläranlage.
Obwohl das Bewässerungswasser hygienisch eiwandfrei hergestellt werden kann, werden bei der Aufbereitung nicht alle Substanzen, wie Medikamentenrückstände und Haushaltschemikalien, vollständig entfernt. Einige organische Spurenstoffe verbleiben im Bewässerungswasser und stellen eine potenzielle Gefahr für Pflanzen, Boden und Grundwasser dar. Um dieses Risiko bewerten zu können wurden modernste Analysemethoden entwickelt. So konnten Verbleib, Transport, Akkumulation und Abbau der Spurenstoffe unter Berücksichtigung aller technischen und natürlichen Barrieren in Labor-, Gewächshaus- und Lysimeterstudien stoffspezifisch beschrieben werden. Auswirkungen auf Pflanzen wurden für Rucola, Sommergerste und Weidelgras untersucht. Für die Risikobewertung des Grundwasserschutzes wurden Simulationsergebnisse validiert und in einem einfach zu bedienenden Excel-Tool zusammengefasst. Dieses ist frei zugänglich und kann von alle Interessensgruppen (z.B. Genehmigungsbehörden) genutzt werden oder als Hilfestellung bei der Erstellung von Risikomanagementplänen dienen.
Die Ergebnisse des PU2R-Projekts wurden bei der Entwicklung nationaler Regelungen zur Umsetzung der EU-Verordnung (2020/741) berücksichtigt.
Förderung: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt
Laufzeit: Februar 2021 bis September 2024
Abschlussbericht:
Dittmann, D.; Görnt, A.; Bauer, A.; Seelig, A.; Thalmann, M.; Hasselder, P.; Wilkes, T.; Thor, J.; Förster, C.; Helmecke, M.; Klitzke, S.; Pfeifer, S.; Reynaert, E.; Fidan, G.; Fischer, A.; Matthies, L.; Werner, M.; Harnisch, S.; Johne, S.; Meyer, A.; Junghans, V.; Borsdorff, D.; Borsdorff, E.; Zahn, D.; Peters, A.; Engels, C.; Reemtsma, T.; Haberkamp, J.; Ruhl, A. S. Point-of-Use Re-Use: Dezentrale landwirtschaftliche Wiederverwendung von häuslichem Abwasser zur Verringerung von Nutzungskonkurrenzen; TEXTE; Umweltbundesamt, 2026; Vol. 129/2026. https://doi.org/10.60810/openumwelt-8693
Veröffentlichungen:
Bauer, A.; Bahrs, C.; Saal, L.; Ruhl, A. S.; Reynaert, E. Treatment Train Synergies to Increase Organic Micropollutant Removal in Membrane bioreactor + UV/H2O2 Treatment for Water Reuse. Journal of Environmental Chemical Engineering2026, 14 (6), 125657. https://doi.org/10.1016/j.jece.2026.125657.
Bauer, A.; Haberkamp, J.; Häusler, J.; Pfeifer, S.; Bartz, J.; Xu, Y.; Förster, C.; Krause, S.; Ruhl, A. S. Treatment of Municipal Wastewater by a Pilot Membrane Bioreactor with Powdered Activated Carbon Dosage for Agricultural Water Reuse. Water Reuse 2025, jwrd2025016. https://doi.org/10.2166/wrd.2025.016.
Dittmann, D.; Görnt, A.; Bauer, A.; Seelig, A. H.; Thalmann, M.; Helmecke, M.; Thor, J. H.; Reynaert, E.; Wilkes, T.; Silalahi, J.; Junghans, V.; Zahn, D.; Klitzke, S.; Peters, A.; Pfeifer, S.; Förster, C.; Hübner, N.; Jekel, M.; Reemtsma, T.; Haberkamp, J.; Ruhl, A. S. Point-of-Use Re-Use (PU2R): A Viable Approach for Sustainable Decentralized Reuse of Water from Single-Household Cesspits for Agricultural Irrigation. Water Reuse 2025, 15 (3), 458–474. https://doi.org/10.2166/wrd.2025.029.
Dittmann, D.; Seelig, A. H.; Thalmann, M.; Wilkes, T.; Junghans, V.; Zahn, D.; Klitzke, S.; Peters, A.; Haberkamp, J.; Reemtsma, T.; Ruhl, A. S. Potential and Risks of Water Reuse in Brandenburg (Germany) – an Interdisciplinary Case Study. Water Reuse 2024, 14 (1), 1–15. https://doi.org/10.2166/wrd.2024.081.
Görnt, A.; Klitzke, S.; Bauer, A.; Dittmann, D.; Ruhl, A. S. Impacts of Irrigation with Reclaimed Water on Soil and Groundwater: Vegetation- and Season-Dependent Patterns from a Lysimeter Study. Water Air Soil Pollut 2026, 237 (21), 1240. https://doi.org/10.1007/s11270-026-09901-7.
Görnt, A.; Wilkes, T.; Seelig, A.; Sempert, T.; Brasse, G.; Maier, R.; Zahn, D.; Chang, H.-D.; Reemtsma, T.; Dittmann, D.; Haberkamp, J.; Reynaert, E.; Ruhl, A. S. Chemical and Microbial Similarities and Heterogeneities of Wastewater from Single-Household Cesspits for Decentralised Water Reuse. Water Reuse 2025, 15 (2), 255–270. https://doi.org/10.2166/wrd.2025.011.
Hasselder, P.; Helmecke, M.; Tiehm, A.; Aumeier, B. M.; Förster, C.; Zahn, D.; Ho, J.; Stapf, M.; Zacharias, N.; Dockhorn, T.; Miehe, U.; Ruhl, A. S. Complexity and Challenges in Agricultural Water Reuse Monitoring from a German Perspective. Water Reuse 2025. https://doi.org/10.2166/wrd.2025.026.
Seelig, A. H.; Junghans, V.; Reemtsma, T.; Zahn, D. Plant Uptake of Persistent and Mobile Chemicals in Rocket (Eruca Sativa)─A Greenhouse Study on Agricultural Wastewater Reuse. Environ. Sci. Technol. 2025, 59 (18), 9265–9274. https://doi.org/10.1021/acs.est.5c02379.
Seelig, A. H.; Zahn, D.; Reemtsma, T. Sources of Persistent and Mobile Chemicals in Municipal Wastewater: A Sewer Perspective in Leipzig, Germany. Environ Sci Pollut Res2024. https://doi.org/10.1007/s11356-024-33259-0.
Thalmann, M.; Klitzke, S.; Lange, A.; Ruhl, A. S.; Peters, A. Modeling the Fate of Organic Micropollutants in Agricultural Soils: Laboratory Parameterization and Field-Scale Implications. Journal of Contaminant Hydrology 2026, 276, 104779. https://doi.org/10.1016/j.jconhyd.2025.104779.
Thalmann, M.; Neubert, L.; Klitzke, S.; Ruhl, A. S.; Peters, A. Sorption of Organic Micropollutants to an Agricultural Soil: Effect of Ionic Strength, Cation Valence and pH. Water Air Soil Pollut 2025, 236 (4), 253. https://doi.org/10.1007/s11270-025-07885-4.
Thalmann, M.; Klitzke, S.; Ruhl, A. S.; Peters, A. Leaching of Organic Micropollutants in an Arable Sandy Soil Irrigated with Reclaimed Water: A Lysimeter Study. Water Reuse 2025, 15 (2), 271–288. https://doi.org/10.2166/wrd.2025.014.
Thor, J.; Dittmann, D.; Meyer, A.; Zeeshan, M.; Johne, S.; Reynaert, E.; Ruhl, A. S. Transformation of Persistent Organic Micropollutants by UV and UV/H2O2 in Wastewater Treatment Plant Effluent. Water Supply 2024, 25 (1), 65–82. https://doi.org/10.2166/ws.2024.261.
Verbundpartner:
- Fachhochschule Münster, Institut für Infrastruktur, Wasser, Ressourcen, Umwelt (IWARU), Ansprechpartner: Prof. Dr. Jens Haberkamp (haberkamp@fh-muenster.de)
- Humboldt Universität Berlin, Pflanzenernährung und Düngung, Ansprechpartner: Prof. Dr. Christof Engels (christof.engels@agrar.hu-berlin.de)
- Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH – UFZ, Department Analytik, Ansprechpartner: Prof. Dr. Thorsten Reemtsma (thorsten.reemtsma@ufz.de)
- Technische Universität Braunschweig, Bodenkunde und Bodenphysik, Ansprechpartner: Dr. Andre Peters (a.peters@tu-braunschweig.de)
- Ingenieurbüro Irriproject, Ansprechpartner: Dirk Borsdorff (iww@irriproject.com)
- MANN+HUMMEL Water & Fluid Solutions GmbH, Ansprechpartner: Maximilian Werner (maximilian.werner2@mann-hummel.com)
- UV-EL GmbH & Co. KG, Ansprechpartner: Dr. Andreas Meyer (ame@uv-el.de)
Assoziierte Partner:
- Technische Universität Berlin, Fachgebiet Wasserreinhaltung, Ansprechpartner: Prof. em. Dr. Martin Jekel (martin.jekel@tu-berlin.de)
- Berliner Wasserbetriebe, F&E, Ansprechpartner: Dr. Alexander Sperlich
