Wasser für die Mongolei

In vie­len Län­dern in Zen­tralasien ist Wass­er ein rares Gut. Auch die Mon­golei ste­ht bei der Sicherung ihrer Frischwasser­res­sourcen vor enor­men Her­aus­forderun­gen. Fraun­hofer-Forsch­er bemühen sich seit 2006 mit großem Erfolg um eine nach­haltige Sied­lungswasser­wirtschaft in der Region Dark­han und Umge­bung, dem zweit­größten Indus­triege­bi­et des Step­pen- und Wüsten­staats. Unter anderem kon­nten sie die Wasserver­luste im Leitungsnetz der gle­ich­nami­gen Prov­inzs­tadt von 50 auf 25 Prozent senken. Derzeit wer­den neue Leitun­gen, Pumpen­sys­teme und Kläran­la­gen installiert.

Die Mon­golei hat große Prob­leme mit der Trinkwasserver­sorgung und der Abwasser­be­hand­lung. Ver­al­tete tech­nis­che Infra­struk­turen, mar­o­de Leitun­gen und Pumpen­sys­teme haben in den let­zten Jahren in vie­len Regio­nen des Lan­des die Lebens­be­din­gun­gen der Bevölkerung ver­schlechtert. Durch die zunehmende Indus­trieal­isierung und inten­sive Berg­bau- und Land­wirtschaft­sak­tiv­itäten sind Grund­wass­er und Flüsse ver­schmutzt. Extreme, jahreszeitliche Tem­per­atur­dif­feren­zen erschw­eren die Sit­u­a­tion zusät­zlich. Im Pro­jekt MoMo, kurz für »Inte­gri­ertes Wasser­res­sourcen-Man­age­ment in Zen­tralasien: Mod­ell­re­gion Mon­golei«, etabliert ein Team aus Natur- und Sozial­wis­senschaftlern, Inge­nieuren und Unternehmenspart­nern seit 2006 nach­haltige Maß­nah­men zum Schutz der knap­pen Wasser­res­sourcen. Der Insti­tut­steil Ange­wandte Sys­temtech­nik des Forschungsin­sti­tuts für Optron­ik, Sys­temtech­nik und Bil­dauswer­tung IOSB, koor­diniert das Arbeits­feld »Sied­lungswasser­wirtschaft« des Vorhabens. Derzeit läuft die Phase III des Pro­jek­ts, dessen Fraun­hofer-Anteil mit 2,9 Mil­lio­nen Euro vom Bun­desmin­is­teri­um für Bil­dung und Forschung BMBF gefördert wird.

Die aus­gewählte, beispiel­hafte Region, in der das Team Umwelt­mon­i­tor­ing und inno­v­a­tive Wassertech­nolo­gien instal­liert, ist das Einzugs­ge­bi­et des Flusses Kharaa und Dark­han, eine typ­is­che mon­golis­che Indus­tri­es­tadt: Rund die Hälfte der 100.000 Ein­wohn­er wohnt in fes­ten Häusern, die andere in Jurten am Stad­trand. Diese Ger-Sied­lun­gen sind ohne Trinkwasser­an­schluss. Hier beziehen die Bewohn­er ihr Trinkwass­er in der Regel über Wasserkioske. Eine Abwasserkanal­i­sa­tion fehlt ebenfalls.

Neue Trinkwasserleitungen und Kläranlagen

Dr. Buren Scharaw, Pro­jek­tleit­er und Wis­senschaftler am Fraun­hofer IOSB-AST, reist seit 2006 immer wieder in die Mon­golei, um die Trinkwasserver­sorgung vor Ort langfristig zu sich­ern. In Phase I des Vorhabens kon­nte der gebür­tige Mon­gole mith­il­fe von Mon­i­tor­ingsys­te­men Trinkwasserver­luste von über 50 Prozent im Wasserverteil­netz von Dark­han nach­weisen. »Große Men­gen des Trinkwassers ver­sick­ern ungenutzt im Boden. Wegen der extremen Minustem­per­a­turen im Win­ter befind­en sich die Leitun­gen in ein­er Tiefe von 4,5 bis 5 Meter. In diesen Tiefen Lecks zu orten, ist schwierig«, so Scharaw. Mith­il­fe der eigens entwick­el­ten Wasser­man­age­ment-Soft­ware Hydro­Dyn kon­nte das Verteil­netz mod­el­liert wer­den, hydraulis­ches Fließver­hal­ten, Wassergeschwindigkeit und ‑druck ließen sich simulieren. Das Sim­u­la­tion­s­mod­ell ermöglicht Ein­blicke in den Prozess an Stellen, für die keine Mess­werte vorhan­den sind. Mith­il­fe ver­schieden­er Meth­o­d­en wie Mess­wert-Mon­i­tor­ing, Vol­u­men- und Massen­bi­lanzen sowie Ver­gle­ichen zwis­chen gemesse­nen und simulierten Werten kon­nten Lecks erkan­nt wer­den. In Kom­bi­na­tion mit im Leitungsnetz instal­lierten Sen­soren waren der Forsch­er und seine Kol­le­gen in der Lage, die undicht­en Stellen aufzus­püren und die Trinkwasserver­luste von 50 Prozent auf 25 Prozent zu senken und somit die Betrieb­skosten zu min­imieren. »In Phase III wid­men wir uns jet­zt der Erneuerung der Leitun­gen und opti­mieren die energiein­ten­siv­en, mar­o­den Pumpen, deren Energie­ver­brauch dank des Mon­i­tor­ings ermit­telt wer­den kon­nte«, so der Inge­nieur. Da das Grund­wass­er die einzige nach­haltige Quelle für die Wasserver­sorgung in der Mon­golei ist, analysierten und kartierten der Forsch­er und sein Team darüber hin­aus die Grund­wasser­res­sourcen mit Angaben von Grund­wasser­menge und ‑qual­ität. »Das Grund­wass­er muss per­ma­nent überwacht wer­den, da sich der Sta­tus der Ver­schmutzung laufend ändert«.

Ein weit­er­er Meilen­stein: Der drin­gend erforder­liche Neubau der sanierungs­bedürfti­gen, zen­tralen Kläran­lage in Dark­han wurde mit deutschen Part­nern ges­tartet. Darüber hin­aus ist in der Mon­golei der Bau von 25 dezen­tralen Kläran­la­gen geplant.
Automa­tisierte Wasserkioske

Die Jurten­sied­lun­gen rund um Dark­han beziehen ihr Frischwass­er über drei Wasserkioske, die jedoch nur stun­den­weise geöffnet sind. Ein Angestell­ter öffnet und schließt den Hahn und ver­sorgt die Einkäufer – meist sind es Kinder, die mit ihren Wasserkanis­tern kom­men – mit sauberem Trinkwass­er. »Da das sehr unprak­tisch ist, haben wir die Kioske automa­tisiert: Jet­zt kann man rund um die Uhr per Knopf­druck ›tanken‹. Bezahlt wird mit aufge­lade­nen Pre­paid-Karten«, sagt Scharaw.

Die eigentliche Herkule­sauf­gabe ste­ht dem Mon­golen jedoch noch bevor: Die Phase III des MoMo-Pro­jek­ts endet am 31. Dezem­ber 2018, dann ziehen sich die Pro­jek­t­part­ner aus dem Step­pen­staat zurück. Sämtliche Anla­gen müssen durch lokale Mitar­beit­er betrieben wer­den. »Die sind natür­lich fach­lich nicht aus­ge­bildet. Das Train­ing und die Schu­lung der Mitar­beit­er muss noch erfol­gen, um eine nach­haltige Trinkwass­er- und Abwasserver­sorgung auch für die Zukun­ft zu gewährleis­ten. Das ist eine enorm sportliche Auf­gabe, die in der Hand von Fraun­hofer liegt«, so Scharaw. Im näch­sten Schritt möchte der Inge­nieur die Forschungsergeb­nisse auf ver­gle­ich­bare benach­barte Regio­nen über­tra­gen und damit einen Zugang zum zen­tralasi­atis­chen Markt im Bere­ich des Umwelt- und Wassersek­tors schaffen.