Weltweit sind Kläranlagen für etwa 3 % des Stromverbrauchs und 2 % der Treibhausgasemissionen verantwortlich, vor allem aufgrund ihrer starken Abhängigkeit von fossilen Energieträgern und Chemikalien. In China ging der rasante Ausbau der Kläranlagenkapazitäten seit 2015 mit einem steigenden Energie- und Chemikalienverbrauch einher. Strengere Einleitungsstandards verbesserten zwar die Wasserqualität, führten aber zu abnehmenden Erträgen, da zusätzliche Modernisierungen oft höhere Emissionen als Umweltvorteile mit sich brachten. Bisherige Forschungsarbeiten haben Emissionsquellen aufgezeigt, die Synergie zwischen Schadstoffbekämpfung und CO?-Reduktion jedoch kaum thematisiert. Angesichts dieser Herausforderungen besteht ein dringender Bedarf an integrierten Strategien, die Schadstoffbelastung und CO?-Emissionen in Kläranlagen gleichzeitig reduzieren.
Forscher der Tsinghua-Universität, der Chinesischen Akademie für Umweltplanung und des Nationalen Umweltüberwachungszentrums Chinas haben ein gestuftes Benchmarking-System entwickelt, um sowohl die Schadstoffbekämpfung als auch die CO?-Reduktion in der Abwasserbehandlung zu optimieren. Ihre Ergebnisse, veröffentlicht am 20. Mai 2025 in Eco-Environment & Health (DOI: 10.1016/j.eehl.2025.100155) , basieren auf Betriebsdaten von 2.232 Kläranlagen in ganz China. Die Studie hebt Referenzanlagen hervor, die optimale Synergien erzielen, und gibt gezielte politische Empfehlungen. Sie bietet einen wissenschaftlich fundierten Fahrplan für umweltfreundlichere städtische Abwassersysteme.
Die Studie führte eine Treibhausgasbilanzierung und Faktorenanalyse anhand von über 247.000 monatlichen Datensätzen von Kläranlagen landesweit durch. Die jährlichen Emissionen im Jahr 2019 wurden auf 34,8 Millionen Tonnen CO? geschätzt.2Die indirekten Emissionen aus Stromerzeugung und Chemikalien machten fast 60 % der Gesamtemissionen aus. Allein der Stromverbrauch trug mehr als die Hälfte zu den Gesamtemissionen bei und verdeutlichte damit Chinas Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen für die Stromerzeugung. Forscher identifizierten sechs kritische Faktoren, die die Emissionsintensität beeinflussen: Anlagengröße, Aufbereitungsverfahren, Standort, Betriebslast, Stromintensität und Zulaufqualität.
Eine neue, gestaffelte Bewertung klassifizierte Kläranlagen in drei Gruppen: 861 prioritäre Anlagen, 730 allgemeine Anlagen und 641 Anlagen zur Instandhaltung. Zusätzlich wurden 222 Anlagen als Referenzanlagen mit optimaler Synergie identifiziert. Deren Kohlenstoffintensität lag zwischen 0,258 und 0,482 kg CO?.2Die Anlagen verbrauchten 30 % pro Tonne Wasser, und die Betriebslast lag nahe der Vollauslastung. Modellrechnungen zeigten, dass die Angleichung aller Anlagen an die Benchmark-Leistung die nationalen Kläranlagenemissionen um 30 % senken könnte. Die Studie ergab außerdem, dass Oxidationsgraben- und A2/O-Verfahren deutlich weniger Emissionen verursachen als sequentielle Batch-Systeme. Dies unterstreicht die Bedeutung der Technologiewahl für zukünftige Modernisierungen.
