Flüssiges Kapital: Treffen Sie die Akteure hinter der nachhaltigen industriellen Wasserwirtschaft

Von Walt Kozlowski
Senior Director Client Sustainability Solutions, Xylem

Die immer extremeren Auswirkungen des Klimawandels, eine alternde Infrastruktur und das Bevölkerungswachstum rücken die weltweiten Wasserprobleme ins Zentrum der Aufmerksamkeit. Schaut man sich das Verhältnis von Angebot und Nachfrage an, zeigt sich, dass es einfach nicht genug Wasser für alle gibt. Das Problem ist so allgegenwärtig, dass jüngsten Berichten zufolge die weltweite Nachfrage nach Süßwasser das Angebot in den nächsten fünf Jahren um bis zu 56 % übersteigen könnte.

Dies stellt eine große Herausforderung für wasserintensive Industrien dar. Die richtige Menge Wasser in der richtigen Qualität und zum richtigen Zeitpunkt ist entscheidend für einen kontinuierlichen Geschäftsbetrieb – eine nachhaltige Wasserwirtschaft war jedoch noch nie so komplex wie heute. Schwankungen in der Versorgung können die Lieferketten gefährden, und neue Verunreinigungen erschweren die Wassernutzung und -aufbereitung.

Einfach ausgedrückt: Wasser ist nicht länger ein Gut, das wir als selbstverständlich betrachten können. Der Klimawandel hat das Risikoprofil dieser lebenswichtigen Ressource verändert und unterstreicht die dringende Notwendigkeit für Unternehmen, einen widerstandsfähigeren und nachhaltigeren Weg in die Zukunft zu finden.

Gleichzeitig hat die Überalterung der Belegschaft im Wassersektor erhebliche Auswirkungen auf die Unternehmen, da eine Welle von Pensionierungen zu Problemen in Bezug auf institutionelles Wissen und Spezialkenntnisse führt.

Diese Herausforderungen sind zwar gewaltig, aber nicht unüberwindbar. Unternehmen werden aktiv.

Auf der ganzen Welt zeigen Unternehmen, dass mit digitalen Technologien, fortschrittlichen Aufbereitungslösungen und neuen Geschäftsmodellen die zunehmenden Herausforderungen im Hinblick auf Wasserknappheit, Wasserqualität und Erschwinglichkeit bewältigt und gleichzeitig Gemeinschaften und Volkswirtschaften in die Lage versetzt werden können, ihre Wasserversorgung zu sichern. Außerdem lösen Unternehmen das Problem des Personalmangels, indem sie Lösungsanbieter mit der Bereitstellung von Ausrüstung sowie dem Betrieb und der Wartung von Systemen beauftragen, damit sich die Anlagenbetreiber auf ihr Kerngeschäft konzentrieren können.

Wassermanagementprogramme in der Mikroelektronik-, Pharma-, Lebensmittel- und Getränkeindustrie zeigen, dass Unternehmen mit dem richtigen Ansatz Risiken minimieren und das Wachstum für eine nachhaltigere Zukunft maximieren können.

Mikroelektronik – Präzises Wassermanagement

Unabhängig vom Klimaszenario – von „Business as usual“ bis hin zum pessimistischsten – werden sich Hersteller von Halbleitern mit großer Wahrscheinlich mit Wasserrisikofaktoren auseinandersetzen müssen. Viele Anlagen liegen in Gebieten, in denen Wassermangel herrscht. Da die USA und Europa ihre Produktion steigern, müssen die Halbleiterfabriken die Wasserversorgung sicherstellen, um den wachsenden Bedarf zu decken.

Die Herstellung von Halbleitern und elektronischen Komponenten ist sehr wasserintensiv. Ultrareines Wasser (UPW) ist für das Spülen und Reinigen von Silizium Wafern während der Herstellung unerlässlich. Die Herstellung von UPW erfordert erhebliche Mengen an Wasser und Energie, während die Abwässer aus den Herstellungsprozessen Schadstoffe wie Schwermetalle enthalten, die auf ein umweltverträgliches Niveau gebracht werden müssen.

Die Mikroelektronikindustrie setzt fortschrittliche Wasseraufbereitungs- und -recyclingtechnologien ein, darunter Umkehrosmose und Membranfiltration, um ultrareines Wasser zu erzeugen, ohne auf die kommunale Versorgung angewiesen zu sein.

Digital gestützte Wasserrückgewinnungssysteme können zudem die Aufbereitung und Wiederverwendung von Abwasser optimieren und so die Umweltbelastung minimieren.

Silfex, ein Unternehmen von Lam Research und führender Anbieter von Präzisionskomponenten für die Halbleiterfertigung, hat beispielsweise erfolgreich ein System implementiert, das bis zu 80 % des Abwassers aus Reinräumen zurückgewinnt. Die Lösung war so erfolgreich, dass das Unternehmen jährlich Millionen von Litern Wasser einsparen, die Betriebskosten senken und Produktionsunterbrechungen vermeiden konnte.

Pharmazeutika – Sicherstellung von Qualität und Compliance

Die Entwicklung von Pharma 4.0 ermöglicht mit Hilfe fortschrittlicher digitaler und automatisierter Lösungen eine schnellere Bereitstellung neuer Medikamente und medizinischer Technologien für Patienten, und die Branche übernimmt auch beim Wassermanagement einen ähnlich flexiblen, innovativen und personalisierten Ansatz.

Die Pharmaindustrie ist in hohem Maße auf Wasser für Forschung und Tests, Arzneimittelformulierung, chemische Reaktionen, Gerätereinigung und Sterilisation angewiesen. Die Wasserqualität ist von größter Bedeutung, da minderwertiges Wasser die Produktsicherheit und -wirksamkeit beeinträchtigen kann. Pharmazeutische Abwässer enthalten häufig pharmazeutische Wirkstoffe (APIs) und andere Chemikalien, die eine spezielle Aufbereitung erfordern, um eine Verunreinigung der Umwelt zu verhindern.

Durch die Kombination von Sensoren, Datenanalyse und künstlicher Intelligenz (KI) zur Überwachung und Kontrolle der Wasserqualität und -nutzung verändern Pharmaunternehmen das Wassermanagement, um Qualität und Compliance zu gewährleisten.

Neue, komplexe Aufbereitungsmethoden wie biologische Prozesse, fortschrittliche Oxidation und Membranfiltration werden ebenfalls eingesetzt, um die komplexe Zusammensetzung pharmazeutischer Abwässer aufbereiten zu können.

Darüber hinaus helfen prädiktive Analysen den Wasserbetreibern, Systemausfälle vorherzusehen und zu verhindern. Diese Technologien ermöglichen es Pharmaunternehmen, die Einhaltung von Vorschriften zu gewährleisten, Ausfallzeiten zu reduzieren und den Wasserverbrauch zu optimieren – vor allem in den Phasen der Umstellung, wenn Prozesse mit hoher Geschwindigkeit voranschreiten.

Durch die Einführung digitaler Technologien kann Industrie mithilfe nachhaltiger Wassermanagementpraktiken erhebliche Kosteneinsparungen erzielen, die betriebliche Effizienz steigern und ihren ökologischen Fußabdruck verbessern. Durch den Einsatz eines intelligenten Wassermanagementsystems, das vernetzte Produkte mit Fernüberwachung kombiniert, konnte ein führendes MedTech-Unternehmen das Risiko von Betriebsausfällen drastisch senken.

Durch die verbesserte Kontrolle der Temperatur und des Ozongehalts konnte das Unternehmen die Zahl der Alarme um 99 % senken und die Betriebszeit auf fast 100 % erhöhen.

Lebensmittel- und Getränkeindustrie – Vom Abfall zur Ressource

Da die Lebensmittel- und Getränkeindustrie auf Wasser angewiesen ist, unternimmt sie bedeutende Schritte zur Einführung nachhaltiger Praktiken. Branchenführer setzen sich ehrgeizige Ziele für die Wassereinsparung und implementieren fortschrittliche Aufbereitungstechnologien, um die gesetzlichen Vorschriften einzuhalten und die Ressourcenrückgewinnung zu verbessern. Außerdem steht die Branche vor der Herausforderung, dass organische Abwässer eine komplexe Aufbereitung erfordern.

Einem kürzlich erschienenen Bericht von Bluefield Research zufolge könnte die Branche bis 2030 mehr als 112 Milliarden Dollar in die Wasser- und Abwasserwirtschaft investieren, da die Nachhaltigkeit immer mehr an Bedeutung gewinnt. Dieser erneute Fokus auf die unternehmerische Verantwortung kann ein Wettbewerbsvorteil sein, insbesondere für Verbrauchermarken, bei denen die Kundenwahrnehmung einen zentralen Aspekt für die Vertrauensbildung darstellt.

In der gesamten Lebensmittel- und Getränkeindustrie werden fortschrittliche Aufbereitungssysteme wie die anaerobe Vergärung und aerobe Verfahren eingesetzt, um hochbelastete organische Abwässer aufzubereiten.

Bei der anaeroben Vergärung werden organische Abfälle in Biogas umgewandelt, das zur Erzeugung erneuerbarer Energie geeignet ist, während die aerobe Aufbereitung ein weiterer Reinigungsschrift des Abwassers für die Einleitung oder Wiederverwendung ist.

Lebensmittel- und Getränkehersteller können durch die Aufbereitung und Wiederverwendung von Abwasser erhebliche Kosteneinsparungen erzielen, Treibhausgasemissionen reduzieren und ihr Nachhaltigkeitsprofil verbessern. In Argentinien beispielsweise verwendet das weltweit führende Hefe- und Bäckereiunternehmen AB Mauri einen anaeroben Reaktor und ein Biogas-Rückgewinnungssystem zur Abwasseraufbereitung und Dampferzeugung.

Mit diesem System konnte AB Mauri die Umweltvorschriften einhalten, indem es die organische Belastung seines Abwassers reduzierte, Betriebskosten einsparte und seine CO2-Emissionen deutlich verringerte.