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Wiederverwenden & Produzieren
Zirkuläre Sanitärsysteme ermöglichen das Nutzen von Ressourcen aus Abwasser. Dieses enthält Nährstoffe, organische Materialien, Energie und natürlich Wasser – ausser es handelt sich um eine Trockentoilette. Rezykliertes Wasser kann lokal für die Bewässerung oder als Betriebswasser verwendet werden und bietet sich insbesondere bei der Pflege von Grünflächen oder in der Landwirtschaft an. Die Landwirtschaft kann jedoch auch stark von den im Abwasser enthaltenen Nährstoffen profitieren: Durch die gezielte Zuführung der Nährstoffe in Form von Düngemitteln werden Kreisläufe geschlossen und die Abhängigkeit von Importdüngern reduziert.
Wertvolle Nährstoffe
Nährstoffe wie Stickstoff, Phosphor oder Kalium sind unerlässlich für das Wachstum von Kulturpflanzen und elementarer Bestandteil von Düngemitteln. Mineralische Düngemittel werden in der Schweiz zu 100 Prozent importiert: Rund 45'800 Tonnen Stickstoff und 4200 Tonnen Phosphor jährlich [1]! Die Herstellung von Düngemitteln ist problematisch und hat einen grossen Einfluss auf unsere Umwelt. Während die Herstellung von synthetischem Stickstoff verantwortlich für ein Prozent des weltweiten Energieverbrauchs ist [2], handelt es sich bei Phosphor hingegen um eine begrenzte Ressource, welche unter grossem Energieaufwand aus kritischen Quellen gewonnen wird [3]. Darüber hinaus ist Phosphorgestein zunehmend mit Kadmium oder Uran belastet [4].
Das Problem mit der Schwemmkanalisation
Nährstoffe und organisches Material in unseren Ausscheidungen werden aktuell mit Abwasser verdünnt, über die Schwemmkanalisation zur Kläranlage transportiert und vermischt mit Verschmutzungen aus Industrie und Strassenabwasser. Durch die Verdünnung bedürfen die Nährstoffrückgewinnung und Schafstoffeliminierung viel Energie. Während der Grossteil des Stickstoffs ungenutzt in die Atmosphäre entweicht, wird der Phosphor im Klärschlamm gebunden. Von Klärschlamm gehen verschiedene Umwelt- und Gesundheitsrisiken aus (Schwermetalle, Mikroverunreinigungen), weshalb die landwirtschaftliche Nutzung seit 2006 schweizweit untersagt ist (AS 2003 940, A 2.6 Ziff 2.1 Abs 3 ChemRRV; SR 814.81). Heute wird Klärschlamm vergärt (Produktion von Biogas), anschliessend getrocknet und verbrennt. Aus der Asche soll ab 2026 Phosphor rückgewonnen und stofflich verwertet werden (Art. 51 VVEA , Art. 15 VVEA). Zudem landen trotz Kläranlagen landen immer noch 1000 t Phosphor [4] und Schadstoffe mit dem behandelten Abwasser in den Gewässern.
Kreislaufwirtschaft mit Nährstoffen aus Abwasser
Durch die lokale Wiederverwertung von Nährstoffen wird das ökologische Gleichgewicht stabilisiert. Zudem wirkt sich die Reduktion von Düngemittelimporten bei Düngerengpässen positiv auf die Versorgungssicherheit aus. Die Schweizer Bevölkerung produziert durch ihre Ausscheidungen nämlich 80% des Stickstoffs und 110% des Phosphors, die aktuell als mineralische Dünger importiert werden. Die Zusammensetzung von Urin deckt den Nährstoffbedarf von Pflanzen besonders gut. Urin ist vor allem reich an Stickstoff und Kalium und enthält auch Spuren von Metallen wie Bor, Zink und Eisen. Kot enthält Nährstoffe wie Phosphor, Kalzium und Magnesium und kann wertvolles organisches Material für die Böden liefern [5, 6]. So kann zum Beispiel Kompost aus Kot die Bodenfruchtbarkeit erhöhen, CO2 speichern und Nährstoff- und Wasserspeicherkapazität des Bodens verbessern.2, and improve soil nutrient and water holding capacity.
Due to the fact that almost one third of Swiss farms are located in agglomerations [7], extracting nutrients and organic matter from our excreta and water from used water through “urban mining” is particularly suitable for agriculture and contributes to a sustainable regional circular economy. However, there are significant health risks from human excreta and domestic wastewater such as pathogens and pharmaceutical residues. For this reason, appropriate treatment is essential, whereby pollutants and pathogens are removed. This guarantees the quality of the resource [6, 8].
Düngemittel und Zulassung
Aufgrund der wertvollen Nährstoffe und dem organischen Material, sollten menschliche Ausscheidungen stofflich verwertet werden können. Es gibt verschiedene Verfahren, um solche Recyclingdüngemittel herzustellen aus Urin, aus Kot mit oder ohne Urinanteil, aus Trockentoiletteninhalten oder aus weiteren neuartigen Sanitärsystemen. Ziel der Behandlung ist es, Schadstoffe auszuschleusen und Krankheitserreger zu deaktivieren. So werden stabile und lagerfähige Düngemittel hergestellt, welche nur geringfügige Umweltverluste durch Ausgasung, Versickerung oder Erosion verursachen. Dementsprechend haben diese Vorteile gegenüber herkömmlichen Düngern wie mineralischen Düngern oder tierische Gülle. In der Schweiz fehlt es derzeit noch an einer eindeutigen Rechtslage, die das Inverkehrbringen solcher Recyclingdünger regeln. VaLoo setzt sich aktiv dafür ein, befähigende Rechtslage zu schaffen. In 2018 erhielt Aurin®, ein Flüssigdünger aus Urin die erste Zulassung für die Düngung von Nutz- und Zierpflanzen und ist auf dem Markt erhältlich.
Wasserwiederverwertung
Aufbereitetes Abwasser kann auch zur Bewässerung genutzt werden, was gerade in Zeiten von anhaltender Trockenheit grosses Potenzial birgt. Wasserwiederverwertung kann die Regenwasserbewirtschaftung ergänzen und dazu beitragen, die Stadt als Schwammstadt zu entwickeln. Derzeit ist es jedoch vorgesehen, dass anfallendes Abwasser an der Kanalisation angeschlossen sein muss (GschG, Art. 11 WPA). Das geklärte Wasser aus der Kläranlage enthält zum Teil noch Nährstoffe und könnte für die gezielte Bewässerung genutzt werden. Laut Gesetz muss der Abfluss jedoch in ein Gewässer eingeleitet werden (GschV, Art. 6-9 WPO). Da die Kantone für den Vollzug zuständig sind, können Ausnahmen bewilligt werden (Equilibre, KREIShaus). Dabei ist empfohlen, dass sich Projektinitiant:innen und der Kanton auf ein Monitoring einigen, wodurch die Qualität gesichert wird.
Text: Louise Carpentier
Überarbeitung: Dorothee Spuhler, Gina Marti
ReadingsNährstoffwende – Discussion paper and examplesP2Green (EU, since 2022) Closing the gap between fork and farm for circular nutrient flows Ocapi (France, since 2015) Organisation des cycles Carbone, Azote, Phosphore dans les territoireszirkulierBAR (Germany, since 2021) Nährstoffe aus verzehrten Lebensmitteln zurückgewinnen und diese im Sinne einer nachhaltigen regionalen Kreislaufwirtschaft wieder der Landwirtschaft zuführen
Referenzen
[2]: Patil, B. S., et al. “Plasma N2-Fixation: 1900–2014.” Catalysis Today, vol. 256, 2015, pp. 49–66, https://doi.org/10.1016/j.cattod.2015.05.005.[3]: SRF Treffpunkt (Audio) [4]: Binder C. R., de Baan L., Wittmer D. (2009); Phosphorflüsse in der Schweiz. Stand, Risiken und Handlungsoptionen. Abschlussbericht. Umwelt-Wissen Nr. 0928. Bundesamt für Umwelt, Bern. 161 S. https://www.infothek-biomasse.ch/images//203_2009_BAFU_Phosphorfluesse_in_der_Schweiz.pdf.