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Text: Brigitte JeckelmannBilder: Yann Staffelbach
Am 8. März war der Spatenstich für das neue Seewasserwerk in Ipsach. Es wird aus dem Wasser des Bielersees Trinkwasser für 70 000 Menschen aufbereiten, die in Biel und Nidau wohnen. Ihr Trinkwasser stammt zu über 90 Prozent aus dem See.
Das neue Seewasserwerk wird gegenüber dem alten technisch mächtig aufgerüstet unter anderem mit einer Umkehrosmoseanlage. Diese Filteranlage kann Spurenstoffe aus dem Wasser holen. Die so genannten Mikroverunreinigungen – Rückstände von Pestiziden, aber auch von einer breiten Palette an Medikamenten und Hormonen – werden zunehmend zum Problem (Siehe Text auf Seite xy). Sie gelangen mit der Aare durch den Hagneckkanal in den Bielersee. Die Menge der nachgewiesenen Stoffe steigt Aare abwärts an. Beim Einfluss Hagneckkanal hat das Kantonale Abwasseramt bereits elf verschiedene Stoffe nachgewiesen. Zwar bewegen sich die Konzentrationen in einem Bereich, der noch längst als unbedenklich gilt. Dennoch hatte der Energie Service Biel (ESB), der das Wasserwerk betreibt, auch schon mit Grenzwertüberschreitungen des umstrittenen Fungizids Chlorothalonil und dessen Abbauprodukten zu kämpfen. Die Filtration mittels Umkehrosmose ist bisher die einzige Methode, um Chlorothalonil zuverlässig zu entfernen.
Filteranlage für die Zukunft
Den Beschluss, die Filteranlage in das neue Werk einzubauen, hatten die Verantwortlichen des ESB aber bereits gefällt, noch bevor Chlorothalonil zum Thema wurde. Das sagt Andreas Hirt, Leiter Netzservice beim ESB: «Es war klar, dass es immer mehr solcher Stoffe im Wasser haben wird.» Um für die Zukunft gerüstet zu sein und um die Versorgungssicherheit mit Trinkwasser auch für die kommenden 50 Jahre gewährleisten zu können, habe man sich dafür entschieden.
Wenn Andreas Hirt über das neue Seewasserwerk spricht und dessen Funktionsweise erklärt, kommt er richtig in Fahrt. Vorgesehen sei eine Betriebsart ohne chemische Hilfsstoffe. Das sei in der Trinkwasseraufbereitung neu. Die Umkehrosmose – das ist ein Verfahren, bei dem Wasser mit Druck durch eine halbdurchlässige Membran gepresst wird - hatte der ESB zuvor in einer Pilotphase getestet.
Die zunehmende Menge an Rückständen ist aber nicht das einzige Problem. Miteingeflossen in den Entscheid für die Anlage sei die Annahme, dass wegen der Klimaveränderung auch extreme Wetterphänomene wie Dürre- und Regenperioden zunehmen. Bei Trockenheit steigen die Konzentrationen der Spurenstoffe, das hat der ESB gerade jüngst wieder erlebt: Die Rückstände von Chlorothalonil stiegen leicht über den Grenzwert.
Rohwasser in rauen Mengen
Der Vorteil der Gewinnung von Trinkwasser aus dem Bielersee ist, dass anders als beim Grundwasser, so genanntes Rohwasser in unerschöpflichen Mengen zur Verfügung steht. Doch dieses verlangt eine weit aufwändigere Aufbereitung. Wie Andreas Hirt erklärt, schwankt die Wasserqualität im Bielersee wegen der Zu- und Abflüsse durch die Juragewässerkorrektionen enorm. Das Wasser im See erneuert sich in 60 Tagen komplett. Zum Vergleich: Im Boden- und Neuenburgersee beträgt die Verweildauer mehrere Jahre. Die Wasserqualität ist dort immer etwa gleich.
Das neue Seewasserwerk in Ipsach enthält vier voneinander unabhängige Aufbereitungsstrassen. Diese sind mit einer Fabrikationskette vergleichbar. Sie sind zwar im selben Gebäude untergebracht, aber jede in einem separaten Sektor. «Wenn aus irgendeinem Grund eine der Strassen nicht zur Verfügung steht, können wir die Trinkwasserversorgung für Biel und Nidau dennoch sicherstellen», sagt Hirt. Doch wie genau wird eigentlich Seewasser zu Trinkwasser?
Die Aufbereitung erfolgt in mehreren Reinigungsstufen, die jeweils auf spezifische Stoffgruppen ausgelegt sind. Im Wasser hat es so genannte Partikel, zum Beispiel Sand oder vermodertes Laub. Diese Krümelchen werden in der ersten Stufe mit Ultrafiltration zurückbehalten. Man kann sich das wie ein sehr feines Sieb vorstellen. Die Poren sind so klein, dass auch Bakterien und der grösste Teil der Viren nicht hindurchkommen. Das heisst, es findet gleichzeitig eine mechanische Desinfektion des Wassers statt.
Die Porengrösse bewegt sich im Nanometerbereich. Ein Nanometer ist der millionste Teil eines Millimeters. Ultrafiltriertes Wasser ist also so rein, dass man es eigentlich schon trinken könnte. Allerdings passieren die gelösten Stoffe die Ultrafiltration. Das sind verschiedene Spurenstoffe wie eben Rückstände von Medikamenten und Pestiziden.
Nach der Ultrafiltration kommt das Wasser in die Ozonanlage. Das gasförmige Ozon ist ein starkes Oxidationsmittel. Es bricht die Moleküle der gelösten Stoffe auf. Dadurch werden über 95 Prozent der schädlichen Substanzen harmlos. Es kann aber auch das Umgekehrte geschehen: Das Ozon wandelt harmlose in schädliche Stoffe um. Damit dies nicht passiert, muss man das Rohwasser ständig im Auge behalten und nach jenen Stoffen absuchen, die durch Ozon schädlich werden. Hirt sagt, die Niederlande zum Beispiel bereiteten ihr Trinkwasser ohne Ozon auf, weil dort das Rohwasser viele solcher Stoffe enthält. Denselben Effekt wie mit Ozon könnte man auch mit Wasserstoffperoxyd erzielen. Es hat die chemische Formel H2O2 und ist bekannt als Bleichmittel für Haare. Je nachdem, welche Stoffe im Wasser sind, kann man abwechseln. Nach der Ozonstufe kommt eine weitere mit Aktivkohle hinzu.
Aufgebaut wie ein Schwamm
Aktivkohle ist ein sehr poröser Stoff, der ähnlich aufgebaut istwie ein Schwamm. Sie kann, vor allem in Kombination mit einer vorangehenden Ozon-Stufe sehr viele Stoffe bindenGleichzeitig ist Aktivkohle mit bestimmten Bakterien besiedelt, die biologisch abbaubare Stoffe aufnehmen und umwandeln. Diese Ausscheidungen bleiben an der Kohle hängen und werden mit einer Luft-Wasser-Spülung ausgespült.
Die Aktivkohle funktioniert, bis sie gesättigt ist also vollgesogen mit Stoffen. Dann muss man sie auswechseln. Der ESB entsorgt die Kohle, indem er sie an ein Zementwerk liefert. Das Werk nutzt sie noch als Brennstoff. So wird ein Teil der Energie aus der Herstellung zurückgewonnen. Aktivkohle wird aus Steinkohle hergestellt oder aus Kokosnussschalen. Letztere wäre zwar nachhaltiger als fossile Kohle, hat aber hat nicht dieselben Eigenschaften. Aktivkohle ist energieaufwändig in der Herstellung und demzufolge entsprechend teuer. «Wir nutzen sie, solange es geht», sagt Hirt. Das dauere im Schnitt etwa fünf Jahre. Im neuen Werk werde die Kohle länger halten, da das Wasser durch die vorangehenden Stufen sauberer sei als heute.
Wasser wird weicher
Nach der Aktivkohle folgt eine weitere Desinfektionsstufe, um unerwünschte Bakterien abzutöten. Im bestehenden Werk geschieht dies chemisch mit Chlordioxyd, im neuen dagegen mit ultraviolettem Licht. Dieses beschädigt die DNA, also das Erbgut der Bakterien. Dann können sie sich nicht mehr vermehren. Nur die Spurenstoffe, also Rückstände von Pestiziden, Medikamenten, Chemikalien, aber auch Kosmetika, Weichmacher und Süssstoffe, kann die Aktivkohle nicht ausreichend herausfiltern.
Hier kommt als einzige Waffe dagegen die Umkehrosmose ins Spiel.Der Nachteil: Sie entfernt auch Mineralstoffe wie Kalzium und Magnesium. Doch keine Sorge. Das Trinkwasser wird noch genügend Mineralien enthalten. Der ESB löst das Problem im neuen Werk, indem nur die Hälfte des vorgereinigten Wassers durch die Umkehrosmose läuft. Danach werden beide Teile wieder gemischt. Das funktioniert, weil unser Wasser hier sehr viel Kalk enthält. Laut Hirt wird deshalb das Trinkwasser immer noch mehr Mineralstoffe als das vorgeschriebene Minimum enthalten.
Zudem wird es weicher, was den Vorteil hat, dass man Haushaltsgeräte weniger oft entkalken muss. Gegen eine Remineralisierung durch zusätzliche Gabe von Mineralstoffen habe man sich bewusst entschieden. Dies aus mehreren Gründen, wie Hirt ausführt: Es müsste tonnenweise Material angekarrt werden, was teuer wird und die Umwelt belastet. Hinzu kommt: Man könne nicht sicher sein, dass darin nicht unerwünschte Stoffe drin stecken. «So sind wir auf der sicheren Seite.»
Die Rückstände aus der Umkehrosmose gehen zusammen mit einem Teil des bereits gereinigten Wassers zurück in den See. Hirt: «In der Summe ist das Wasser, das wir wieder in den See geben also sauberer als jenes, das wir entnommen haben.» Die Rückstände der anderen Reinigungsstufen – dabei handelt es sich um mehrere Tonnen wöchentlich – werden in der Abwasserreinigungsanlage Biel mit dem restlichen Klärschlamm getrocknet und verbrannt.
Die Larven verhungern
Ein weiteres Thema ist die Muschelproblematik. Vor allem die Quaggamuschel verbreitet sich seit einigen Jahren explosionsartig in Schweizer Seen. Die Larven befallen Leitungen und verstopfen sie. Derzeit hält sie der ESB mit Chlordioxid in Schach. Im neuen Werk wird dies dank der Filteranlage einfacher. Das Osmosewasser hilft, die Larven zu bekämpfen. Ein Teil davon werde durch die Leitungen gepresst. Da es keine Mineralstoffe enthält führt dies dazu, dass die Larven verhungern. Auch wenn sich bereits Schalen gebildet haben, entzieht das Wasser diesen den Kalk und verhindert so die Entwicklung der Muschel.
Ein anderes Verfahren braucht es bei der Leitung, die das Seewasser in die Anlage saugt. Um diese von den Muscheln frei zu halten, werde ein so genannter Molch durchgestossen. Das ist eine Art Stöpsel, wie man ihn auch benutzt, um Ablagerungen in Ölpipelines zu entfernen. Damit nicht etwa Fische durch den Sog in der Leitung landen, ist zudem ein spezieller Korb bei der Einsaugstelle angebracht. Dieser ist laut Hirt eine Eigenentwicklung des ESB und kann sich mechanisch von innen und von aussen von der Quaggamuschel befreien.
Auf der Website des ESB kann man sich via Webcam über den Stand der Dinge des neuen Seewasserwerks ins Bild setzen. Derzeit werden Spundwände eingeschlagen. Rund fünf Prozent der Arbeiten sind bisher gemacht. Der erste Teil soll in zwei Jahren in Betrieb gehen, das gesamte Werk Ende 2024.
Der Teufelskreis der Spurenstoffe
Medikamente, Rostschutz, Reinigungsmittel - alles, was Menschen täglich verwenden, landet letztlich in der Natur oder im Verbraucher selbst.
Brigitte Jeckelmann
Mikroverunreinigungen, auch Spurenstoffe genannt, gelangen zunehmend in Flüsse, Seen, ins Grundwasser und ins Trinkwasser. Diese Stoffe sind in vielen Produkten unseres täglichen Lebens enthalten: in Medikamenten, Kosmetika, Putzmitteln oder Lebensmittelzusätzen. Das ist einem kaum bewusst, wenn man zuhause die Toilettenspülung in Gang setzt.
Doch die Stoffe verschwinden nicht einfach in der Kanalisation, sondern gelangen mit dem Abwasser in die Abwasserreinigungsanlagen (Ara). Diese haben Mühe, die synthetischen Stoffe abzubauen. Deshalb werden sie nach der Reinigung in die Gewässer gespült. Substanzen, die dagegen direkt auf den Boden gelangen, verschmutzen Gewässer, wenn sie der Regen in eine Dole schwemmt, die nicht in eine Ara führen.
Oder sie können durch den Boden sickern und das Grundwasser auf diesem Weg verunreinigen. So etwa Pestizide aus der Landwirtschaft, aber auch aus privaten Gärten und Grünanlagen.
Substanzen kaum abbaubar
Unser Trinkwasser stammt zu 80 Prozent aus Grundwasservorkommen tief im Boden drin. Dort bauen sich künstliche Substanzen kaum ab. In der Gewässerschutzverordnung heisst es deshalb, dass Grundwasser keine künstlichen, langlebigen Stoffe enthalten soll. Der Bericht des Bundes über den Zustand des Grundwassers in der Schweiz aus dem Jahr 2019 hat gezeigt: Es hat immer mehr solcher Stoffe im Grundwasser. Am häufigsten wiesen die Forscher Nitrat aus der Landwirtschaft in hohen Konzentrationen nach. Nitrat gehört jedoch nicht zu den Spurenstoffen. Bei 15 bis 20 Prozent der Messstellen war der erlaubte Höchstwert überschritten.
Bei vier Prozent hatte es zu viele flüchtige Kohlenwasserstoffe. Diese stammen meist aus Altlasten, von Standorten von Industrie- und Gewerbebetrieben oder alten Deponien. Diese Stoffe setzte man früher als Lösungs- und Reinigungsmittel ein. Abbauprodukte von Pflanzenschutzmitteln waren an über der Hälfte der Stellen nachweisbar, allerdings wurden die Grenzwerte aber nur an zwei Prozent überschritten.
Eine Vielzahl Medikamente
Rückstände von Medikamenten, Rostschutzmitteln und künstliche Süssstoffe zählten im Bericht zu den sogenannten Abwasserindikatoren. Die Wissenschaftler haben sie an über einem Drittel der Messstellen gefunden.
Konkret fanden sie an jeder zehnten Stelle Arzneimittel wie Psychopharmaka, Antibiotika, Entzündungshemmer oder Antiepileptika. Jede vierte Stelle war mit Rostschutzmitteln belastet. Verbreitet nachweisbar waren ebenfalls künstliche Süssstoffe wie zum Beispiel Acesulfam, der als Lebensmittelzusatzstoff E 950 in Süssgetränken oder Zahnpasta steckt.
In der Schweiz sind mehr als 30000 solche synthetische Substanzen in Gebrauch, die als Mikroverunreinigungen in die Umwelt gelangen. Wie sie sich längerfristig auswirken, ist noch weitgehend unklar. Es ist aber bereits erwiesen, dass die Stoffe Pflanzen, Tieren und Mikroorganismen in Gewässern schaden. Wissenschaftler befürchten zudem, dass Mikroverunreinigungen auch die menschliche Gesundheit beeinträchtigen können.
Hohe Belastung im Bielersee
Der Bund hat deshalb beschlossen, ausgewählte Aras mit zusätzlichen Reinigungsstufen auszurüsten, um die Gewässer zu entlasten. Zugleich geht es darum, das Grundwasser zu schützen. Bis ins Jahr 2035 soll das Projekt abgeschlossen sein.
Das bernische Amt für Wasser und Abfall (Awa) hat in seinem letztjährigen Bericht die Situation im Kanton Bern zusammengefasst. Wie der Bericht aufzeigt, ist die Belastung der drei grossen Seen mit Spurenstoffen im Kanton im Bielersee am höchsten. Dies, wegen seines grossen Einzugsgebiets mit rund 750 000 Einwohnerinnen und Einwohnern.
Das Awa hat dies anhand von Messungen von künstlichen Süssstoffen gezeigt, die vermehrt im Bielersee nachgewiesen wurden. Im Thuner- und Brienzersee, dagegen waren die Konzentrationen sehr gering (siehe Infografik). Zum Vergleich: In deren Einzugsgebiet wohnen rund 90 000 Menschen. Die Umsetzung der Bundesbestimmungen über die Aufrüstung der Aras ist Sache der Kantone und kostet eine schöne Stange Geld: Gemäss Schätzungen des Awa belaufen sie sich im Kanton Bern auf insgesamt rund 220 Millionen Franken, wovon der Bund 75 Prozent übernimmt.
Belastung reduzieren
Durch die verbesserte Reinigung in den Aras verspricht sich der Kanton, dass die Spurenstoffe in Flüssen und Seen in den nächsten 20 Jahren um die Hälfte abnehmen soll. Im Bielersee soll die Belastung gar um 80 Prozent sinken.
In der Ara Thun sind solche zusätzlichen Reinigungsstufen seit 2018 in Betrieb. Dies mit durchschlagendem Erfolg. Laut dem Jahresbericht der Ara Thun, konnten die neuen Anlagen 88 Prozent von 12 getesteten Stoffen eliminieren. 210 Kilogramm davon habe man dem Abwasser entnommen. Unter den Stoffen waren 10 Wirkstoffe von Medikamenten und zwei Rostschutzmittel. «Insgesamt leiten wir mit dieser Anlage jährlich rund 90 bis 100 Tonnen weniger organische Stoffe in die Aare ein als bisher», heisst es im Jahresbericht.
Die Ara Region Biel ist eine der fünf Anlagen im Kanton, die mit zusätzlichen Reinigungsstufen ausgerüstet wird. Sie reinigt das Abwasser von rund 85 000 Menschen. Die zusätzliche Reinigungsstufe wird gemäss Awa-Bericht 12 Millionen Franken kosten und soll spätestens 2035 in Betrieb sein.
Liegen Trinkwasserfassungen nahe an Fliessgewässern, findet laut dem Awa ein Austausch zwischen diesen statt. So können Spurenstoffe auch ins Trinkwasser geraten. Für den Menschen stelle dies bisher zwar keine Gefahr dar. Doch der Kanton pocht darauf, «die wertvollen Trinkwasserreserven vorsorglich zu schützen».
Den ganzen Bericht des Amts für Wasser und Abwasser finden Sie unterwww.bielertagblatt.ch/wasser
Info: Quellen: Bafu, Amt für Wasser und Abfall Kanton Bern, www.energie-umwelt.ch
