ELaN – Entwicklung eines integrierten Landmanagements durch nachhaltige Wasser- und Stoffnutzung in Nordostdeutschland | Umweltbundesamt

Hintergrund und Ziele

Ausgangspunkt für das Verbundprojekt ELaN ist die bisherige Praxis, gereinigtes Abwasser über Oberflächengewässer abzuleiten, womit es der Landschaft verloren geht. Angesichts zunehmender Trockenheit, sinkender Grundwasserstände und des Nährstoffbedarfs der Böden bietet sich die Nutzung von gereinigtem Abwasser als Bestandteil eines nachhaltigen Wasser- und Landmanagements in der Region Berlin-Brandenburg an. Dies stabilisiert den regionalen Wasserhaushalt und trägt zum Erhalt wertvoller Feuchtgebiete bei, auf denen ⁠Biomasse⁠ zur stofflichen und energetischen Verwertung erzeugt werden kann. Die aus den Nährstoffen des Abwassers gewinnbaren Dünger stehen wiederum der Landwirtschaft zur Verfügung.

Ziele:

Das Verbundvorhaben ELaN koppelt technologische Innovationen im Bereich Wasser- und Nährstoffmanagement mit organisatorischen Innovationen für ein nachhaltiges Landmanagement. Neben der Klärung der politisch-rechtlichen Voraussetzungen für die Ausbringung von gereinigtem Abwasser, liegt ein Schwerpunkt in der Stärkung regionaler Wertschöpfung.

Da Lösungen entwickelt werden, die ganz unterschiedliche Bereiche betreffen, ist das Zusammenwirken unterschiedlicher Disziplinen und Sichtweisen notwendig. Es werden Untersuchungen zu den Themenbereichen "Wasser- und Stoffströme", "⁠Landnutzung⁠" und "sozio-ökonomische Steuerung" durchgeführt und in den Themenbereich "Wissensintegration" eingebracht.

Im Themenbereich "Wasser- und Stoffströme" befassen sich Teilprojekte mit technologischen, hydrologischen, ökotoxikologischen und landwirtschaftlichen Aspekten der Nutzung gereinigten Abwassers (Klarwasser) und des Nährstoff-Recyclings. Auf Versuchsflächen wird Klarwasser (gereinigtes Abwasser nach dem Stand der Technik in der dritten Reinigungsstufe) ausgebracht mit dem Ziel, eine Nachreinigung zu erreichen und gleichzeitig den Wasserhaushalt sensibler Flächen zu stabilisieren und das Rückhaltevermögen für Nähr- und Schadstoff zu optimieren. Mit Hilfe eines intensiven Nähr- und Schadstoffmonitorings werden etwaige Kontaminationsrisiken erfasst. Ergänzend dazu erfolgt ein ⁠Monitoring⁠ prioritärer Stoffe nach ⁠Wasserrahmenrichtlinie⁠ und neuartiger anthropogener Spurenstoffe. Außerdem sollen bei der Abwasseraufbereitung Nährstoffe direkt recycled und der Landwirtschaft zur Verfügung gestellt werden.

Zentrale, übergreifende Untersuchungsfragen sind:

• Sind die untersuchten alternativen Verfahren der Abwassernutzung hygienisch und umwelttoxikologisch unbedenklich?
• Wie kann die Klarwasserausbringung technisch gesteuert werden, um hygienische und Umweltschäden zu vermeiden?
•  Führen die Modelllösungen langfristig zu einer Reduzierung der Nähr- und Schadstoffbelastung der Fließgewässer?

Im Themenbereich "Landnutzung" erarbeiten Teilprojekte zu nachhaltige Moornutzung, landwirtschaftlicher Energiepflanzenanbau und Energieholzanbau Formen nachhaltiger Landnutzung für vernässte, kontaminierte oder durch Klarwasseraufbringung genutzte Standorte, die anschlussfähig bzw. kompatibel sind mit den aus Themenbereich "Wasser- und Stoffströme" entwickelten Abwassernutzungstechnologien. Die Schwerpunkte liegen hier auf ökologischer und anbautechnischer Optimierung. So wird ein web-basierendes Expertensystem entwickelt und das Modelle REPRO weiterentwickelt und validiert. Als innovative und nachhaltige Form der Biomasseproduktion für die stoffliche und energetische Nutzung wird der Anbau schnellwachsender Baumarten im Kurzumtrieb untersucht und für die vernässten bzw. kontaminierten Standorte angepasst.

Wesentliche Fragestellungen des Themenbereichs sind:

•  Welche Formen nachhaltiger Landnutzung lassen sich an die im Themenbereich "Wasser- und Stoffströme" untersuchten Verfahren der Abwassernutzung anknüpfen?
• Welche Synergien mit Energieerzeugung, Produktion nachwachsender Rohstoffe, ⁠CO2⁠-Freisetzung und Speicherung (⁠CCS⁠), Naturschutz und touristischer Nutzung können besser als bisher genutzt werden?
•  Welche unterschiedlichen Nutzungsoptionen ergeben sich stadtnah und stadtfern?
•  Wie lassen sich Wasser-, Energie- und Warenströme zwischen Stadt und Land nachhaltiger entwickeln und Problemverschiebungen vermeiden?
•  Wie stabil sind die Modelllösungen hinsichtlich der zu erwartenden klimatischen und demographischen Veränderungen?

Der Themenbereich "Sozioökonomische Steuerung" stellt das sozial- und wirtschaftswissenschaftliche Fundament des Vorhabens dar. Die Teilprojekte Ökonomische Bewertung, Property Rights und Transaktionen, Regionale Infrastrukturpolitik sowie Regionalplanung und Governance-Strategien beschäftigen sich mit institutionellen Rahmenbedingungen und Steuerungsmöglichkeiten für eine integrierte, nachhaltige Nutzung von Abwasser, Nährstoffen und Böden auf den beiden Untersuchungsflächen sowie in der Region insgesamt. Die in den Modell- und Systemlösungen vorgeschlagenen Nutzungsänderungen aus Themenbereichen "Wasser- und Stoffströme" und "Landnutzung" werden im Hinblick auf ihre Wirtschaftlichkeit, rechtliche Realisierbarkeit, infrastrukturellen Anforderungen und politisch-planerische Umsetzung untersucht.

Fragestellungen des Themenbereiches sind:

• Mit welchen Organisationsformen (ökonomisch tragfähige Wertschöpfungsketten und betriebswirtschaftliche Betreibermodelle) kann mit den neuen Nutzungsformen rentabel gewirtschaftet werden?
•  Wie können die ökonomischen Anreize dafür verbessert werden?
•  Durch welche Rahmenbedingungen und Interventionen (Property Rights, Infrastruktur, Planung, Governance) kann die relative Vorzüglichkeit der alternativen Abwasser- und Landnutzungsformen gegenüber derzeitigen, weniger nachhaltigen Nutzungsformen und Betriebsmodellen verbessert werden?

Der Themenbereich "Wissensintegration" fungiert als inter- und transdisziplinäre Schnittstelle zwischen den Themenbereichen und Teilprojekten sowie zwischen Wissenschaft und Praxis, um eine Integration der sehr unterschiedlichen Wissens- und Kompetenzfelder zu ermöglichen. Die Teilprojekte zu Konstellationsanalyse, Szenarienentwicklung und Nachhaltigkeitsbewertung sowie 3D-Landschafts-Visualisierung integrieren die in den Teilprojekten erarbeiteten Ergebnisse zu flächenbezogenen Lösungsstrategien. Eine Verstetigung der Ergebnisse ist nur dann realisierbar, wenn Lösungsansätze von Anbeginn an gemeinsam mit regionalen Stakeholdern (Betroffene und Akteure) entwickelt und die wissenschaftlichen Erkenntnisse intensiv mit ihnen sowie weiteren Akteuren und Betroffenen diskutiert und abgestimmt werden.      

Zentrale Fragen sind:

•  Wie können durch den Einsatz von Methoden der interdisziplinären Wissensintegration und der Szenariomethode ausgewogene und praxisrelevante Lösungen entwickelt und unerwünschte Nebenfolgen identifiziert und vermieden werden?
•  Wie kann durch wissenschaftlich abgesicherte, partizipative Verfahren sichergestellt werden, dass die Modelllösungen sozial robust sind und großflächig angewendet werden? Welche Methoden sind jeweils geeignet bzw. müssen neu entwickelt werden?

Laufzeit

Untersuchungsregion/-raum

Wer war oder ist beteiligt?