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Strom aus Abwasser – Wie Mikroben ein Energieproblem lösen

Aus dem Waschraum in die Forschung: Diese Anlage im südafrikanischen Durban zeigt, dass Abwasser mehr ist als Abfall.
Pilotanlage in Durban: Dieses System in Südafrika sammelt Urin und Grauwasser aus einem Gemeinschaftswaschraum – und macht daraus Energie. © Uwe Schröder
Von: Wissensland
Abwasser als Energiequelle? Forschende aus Leipzig und Greifswald zeigen, dass in unserem täglichen Abwasser so viel Energie steckt wie in 100 Kernkraftwerken – und erklären, wie winzige Bakterien daraus Strom machen können.

Jedes Mal, wenn wir die Toilette spülen oder duschen, fließt etwas Wertvolles davon: Energie und Nährstoffe. Weltweit entstehen jährlich rund 359 Milliarden Kubikmeter Abwasser. Das ist viermal so viel, wie der Genfersee fasst. Darin steckt mehr als nur Schmutz: organische Stoffe und damit chemische Energie. „Darin stecken über 800.000 GWh chemische Energie, vergleichbar mit der Jahresproduktion von 100 Kernkraftwerken“, sagt Prof. Dr. Uwe Schröder von der Universität Greifswald.

Gemeinsam mit Kollegen des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ) in Leipzig untersucht er Technologien, die diese Energie nutzbar machen. Das wäre besonders für Kläranlagen interessant, denn sie gehören zu den großen Energieverbrauchern der kommunalen Infrastruktur. Ihr Forschungsüberblick erschien im Fachjournal Frontiers in Science. 

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Bakterien, die Strom erzeugen

Die Lösung könnten Mikroben sein. Bestimmte Bakterien im Abwasser geben Elektronen an Elektroden ab und erzeugen so Strom. Diese Verfahren heißen mikrobielle elektrochemische Technologien (MET). Im Labor konnten bereits bis zu 35 Prozent der im Abwasser enthaltenen Energie in Strom umgewandelt werden, während das Wasser gleichzeitig gereinigt wird. Anders als bei heutigen Kläranlagen, die Energie vor allem aus Faulgas gewinnen, entsteht der Strom hier direkt im Reinigungsprozess.

Dass das auch praktisch funktioniert, zeigen Pilotprojekte. So versorgte eine Anlage namens „Pee Power®“ 2015 die Toilettenbeleuchtung des Glastonbury Festivals mit Strom aus Urin. Studien in Uganda, Kenia und Südafrika zeigen zudem, dass solche Systeme zuverlässig arbeiten und etwa beleuchtete Sanitäranlagen ermöglichen können.

Nährstoffe zurückgewinnen

Neben Energie enthält Abwasser auch wertvolle Nährstoffe. Phosphor und Stickstoff werden heute mit hohem Energieaufwand gewonnen, obwohl sie im Abwasser reichlich vorhanden sind. "Bis zu sieben Prozent des weltweiten Phosphatbedarfs und elf Prozent des Bedarfs an Ammoniumstickstoff ließen sich aus Abwasser gewinnen“, sagt Schröder. Phosphor gilt als kritischer Rohstoff, weil er für Düngemittel unverzichtbar und nur begrenzt verfügbar ist. Co-Autor Prof. Dr. Falk Harnisch vom UFZ betont deshalb das globale Potenzial der Technologie, besonders für Regionen mit stark belastetem Abwasser oder unzureichender Infrastruktur. Weltweit haben rund 3,5 Milliarden Menschen keinen Zugang zu sicheren Sanitäranlagen.

Noch befindet sich die Technologie überwiegend im Forschungs- und Pilotstadium. Damit sie breiter eingesetzt werden kann, müssen die Systeme robuster, günstiger und energieeffizienter werden. Daran arbeiten die Teams in Greifswald und Leipzig gemeinsam mit internationalen Partnern.


Publikation:
Schröder, U., Harnisch F., Heidrich E., Ieropoulos I. A., Logan, B.E., Nath, D., Pant D., Patil, S.A., Puig S., Ren J., Rossi R., Rotaru A.-E., ter Heijne, A (2026). Waste to value: microbial electrochemical technologies for sustainable water, material and energy cycles. Frontiers in Science.

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