Stell Dir ein Gebäude vor, das keinen Anschluss an die öffentliche Kanalisation benötigt, seinen Trinkwasserbedarf weitgehend selbst deckt und sein Abwasser nicht einfach entsorgt. Stattdessen wird jeder Tropfen gesammelt, aufbereitet und wiederverwendet. Regenwasser wird zur Ressource, Wasch- und Duschwasser durchläuft biologische Reinigungsprozesse und selbst menschliche Ausscheidungen können in getrennten Kreisläufen behandelt und verwertet werden.

Was zunächst nach einer Zukunftsvision klingt, ist teilweise längst Realität. Es gibt Bürogebäude, Forschungsgebäude und Wohnprojekte, die Wasser vor Ort aufbereiten, Pflanzenkläranlagen in ihre Architektur integrieren und natürliche Wasserkreisläufe nachbilden.

Besonders interessant daran: Pflanzen sind nicht bloß dekorative Elemente dieser Gebäude. Zusammen mit Mikroorganismen, Substraten und technischen Filtersystemen übernehmen sie wichtige Aufgaben bei der Wasserreinigung.

Die dahinterstehende Idee geht weit über das Aufstellen einer Regenwasserzisterne oder die Nutzung von Grauwasser für die Toilettenspülung hinaus. Es geht um eine Architektur, die Wasser nicht mehr als Einwegprodukt betrachtet, sondern als Bestandteil eines möglichst geschlossenen lokalen Kreislaufs.

Und genau hier treffen Architektur, Wassertechnik, Pflanzenwissenschaft und ökologische Systemgestaltung aufeinander.

Was bedeutet Null-Emissions-Architektur eigentlich?

Der Begriff Null-Emissions-Architektur wird häufig mit Gebäuden verbunden, die im Betrieb keine Treibhausgasemissionen verursachen oder ihre verbleibenden Emissionen ausgleichen. Das betrifft in erster Linie Energieversorgung, Heizung, Kühlung und Baustoffe.

Die vollständige Wasseraufbereitung innerhalb eines Gebäudes ist eine verwandte, aber eigenständige Disziplin. Dafür werden Begriffe wie Net-Zero Water, Water Autonomy, Onsite Water Reuse oder Net Positive Water verwendet.

Die Unterscheidung ist wichtig: Ein Gebäude kann energetisch emissionsfrei betrieben werden und trotzdem große Mengen Trinkwasser verbrauchen und Abwasser in die Kanalisation leiten. Umgekehrt kann ein Gebäude seinen Wasserhaushalt weitgehend selbst organisieren, aber noch Energie aus dem öffentlichen Netz beziehen.

Eine wirklich regenerative Architektur versucht, beide Bereiche zusammenzuführen.

Drei unterschiedliche Zielsetzungen lassen sich unterscheiden:

• Wasserautarkie: Das Gebäude gewinnt seinen Wasserbedarf möglichst vollständig aus eigenen Quellen und ist nicht dauerhaft auf eine externe Wasserversorgung angewiesen.
• Net-Zero Water: Der Wasserverbrauch und die Rückführung von Wasser werden so bilanziert, dass das Gebäude seine Wasserressourcen langfristig nicht netto belastet. Je nach Definition und Zertifizierung gelten unterschiedliche Bilanzgrenzen.
• Net Positive Water: Das Gebäude gibt dem lokalen Wasserkreislauf mehr zurück, als es ihm entzieht, beispielsweise durch Versickerung, Grundwasserneubildung und die Verbesserung des Regenwasserrückhalts.

Ein Gebäude kann durchaus Net Positive Water erreichen, obwohl es noch Trinkwasser aus dem öffentlichen Netz bezieht. Entscheidend ist dann die Wasserbilanz des gesamten Standorts und nicht allein die Frage, ob ein Wasseranschluss vorhanden ist.

Der Living Building Challenge des International Living Future Institute gehört zu den bekanntesten Gebäudestandards, die solche Anforderungen an den Wasserhaushalt stellen. Dabei geht es nicht nur um sparsamen Verbrauch, sondern um die Wiederherstellung natürlicher Wasserflüsse am Standort.

Der geschlossene Wasserkreislauf: Woher kommt das Wasser?

Ein Gebäude, das seinen Wasserbedarf weitgehend selbst decken soll, benötigt zunächst eine durchdachte Strategie zur Wassergewinnung.

Dafür kommen mehrere Quellen infrage. Welche davon sinnvoll ist, hängt von Niederschlagsmengen, Grundstücksgröße, Gebäudenutzung, Klima und Wasserbedarf ab.

Regenwasser: Die wichtigste dezentrale Wasserquelle

Dachflächen sind besonders interessante Sammelflächen. Sie können Niederschläge aufnehmen, ohne dass dafür zusätzliche Grundstücksflächen versiegelt werden müssen.

Das Wasser wird über Dachrinnen und Fallrohre in einen Speicher geleitet. Davor befinden sich üblicherweise Vorfilter, die Laub, Äste, grobe Schmutzpartikel und andere Verunreinigungen zurückhalten.

Je nach gewünschter Verwendung folgen weitere Aufbereitungsschritte.

Für die Gartenbewässerung kann eine vergleichsweise einfache Aufbereitung genügen. Für die Toilettenspülung sind zusätzliche Anforderungen zu berücksichtigen. Soll Regenwasser als Trinkwasser verwendet werden, ist eine wesentlich anspruchsvollere Aufbereitung einschließlich geeigneter Desinfektion und regelmäßiger Qualitätskontrolle erforderlich.

Wie viel Regenwasser lässt sich tatsächlich gewinnen?

Eine einfache Berechnung zeigt, welches Potenzial in einer Dachfläche steckt:

V=A * N * C

Dabei gilt:

• V = nutzbares Regenwasservolumen in Litern
• A = Dachfläche in Quadratmetern
• N = Niederschlag in Millimetern
• C = Abflussbeiwert

Ein Beispiel:

Ein Gebäude besitzt eine Dachfläche von 1.000 m². Bei einem angenommenen Jahresniederschlag von 600 mm und einem Abflussbeiwert von 0,8 ergibt sich:

1.000 * 600 * 0,8 =480.000 Liter

Das entspricht 480 m³ Regenwasser pro Jahr.

Das ist eine beträchtliche Menge. Allerdings bedeutet es nicht, dass tatsächlich alle 480.000 Liter genutzt werden können. Filterverluste, Überläufe, Speichergröße und zeitliche Verteilung der Niederschläge müssen berücksichtigt werden.

Gerade der letzte Punkt wird bei der Planung gerne unterschätzt: Ein Gebäude kann im Jahresmittel genügend Regenwasser erhalten und trotzdem während längerer Trockenperioden zu wenig Wasser zur Verfügung haben.

Ein großer Speicher löst dieses Problem nur teilweise. Er muss wirtschaftlich und statisch sinnvoll dimensioniert sein und kann keine unbegrenzte Trockenperiode überbrücken.

Grauwasser: Wasser, das bereits einmal verwendet wurde

Grauwasser ist häusliches Abwasser, das beispielsweise beim Duschen, Baden oder Händewaschen entsteht.

Es enthält Seifen, Tenside, Hautpartikel, Haare, Fette und Mikroorganismen, aber normalerweise keine Toilettenfäkalien. Seine Zusammensetzung hängt stark von den verwendeten Körperpflege- und Reinigungsmitteln ab.

In vielen Gebäuden wird Grauwasser noch immer gemeinsam mit dem übrigen Abwasser abgeleitet. Dabei geht eine wertvolle Ressource verloren.

Grauwasser lässt sich separat sammeln und aufbereiten. Anschließend kann es beispielsweise für folgende Anwendungen eingesetzt werden:

• Toilettenspülung
• Garten- und Grünflächenbewässerung
• Reinigungszwecke
• bestimmte technische Anwendungen und Kühlprozesse

Ein wesentlicher Vorteil ist, dass Grauwasser regelmäßig anfällt. Anders als Regenwasser ist seine Verfügbarkeit nicht unmittelbar vom Wetter abhängig.

Allerdings ist Grauwasser nicht automatisch hygienisch unbedenklich. Insbesondere warmes, längere Zeit gespeichertes Wasser kann ein günstiges Milieu für das Wachstum von Mikroorganismen bilden. Deshalb sind kurze Speicherzeiten, geeignete Aufbereitung und hygienisch sichere Leitungsführung wichtig.

Schwarzwasser: Auch Toilettenabwasser wird zur Ressource

Schwarzwasser bezeichnet Abwasser aus Toiletten, das Fäkalien und Urin enthält. Es besitzt eine deutlich höhere organische und mikrobiologische Belastung als Grauwasser.

Die Aufbereitung ist deshalb wesentlich anspruchsvoller.

Trotzdem muss Schwarzwasser nicht zwangsläufig als wertloser Reststoff betrachtet werden. Es enthält Wasser, organische Substanz und Nährstoffe, insbesondere Stickstoff und Phosphor.

Moderne Konzepte versuchen, diese Bestandteile möglichst getrennt zu erfassen und gezielt zu verwerten.

Dazu gehören beispielsweise:

• Membranbioreaktoren zur biologischen Abwasserbehandlung
• anaerobe Vergärung zur Gewinnung von Biogas
• Trockentoiletten mit getrennter Sammlung von Urin und Feststoffen
• spezielle Sanitärsysteme zur Rückgewinnung von Nährstoffen

Die getrennte Erfassung ist dabei besonders interessant: Werden Urin, Fäkalien und Grauwasser von Anfang an separat behandelt, lassen sich die unterschiedlichen Stoffströme gezielter aufbereiten.

Weitere Wasserquellen: Kondenswasser und gespeichertes Niederschlagswasser

Eine häufig übersehene Wasserquelle entsteht in Klimaanlagen und Lüftungssystemen.

Wird warme, feuchte Raumluft abgekühlt, kondensiert Wasserdampf an den entsprechenden Oberflächen. Dieses Kondensat kann gesammelt und beispielsweise für Bewässerung oder technische Anwendungen genutzt werden.

Besonders in größeren Gebäuden mit Klimatisierung können relevante Mengen zusammenkommen.

Auch Drainagewasser, aufbereitetes Oberflächenwasser und Wasser aus bestimmten technischen Prozessen können in ein integriertes Wassermanagement einbezogen werden.

Allerdings muss jede Quelle hinsichtlich ihrer Zusammensetzung und möglichen Verunreinigungen separat bewertet werden.

3. Wie wird das Wasser im Gebäude gereinigt?

Die eigentliche Herausforderung besteht nicht darin, Wasser zu sammeln, sondern es so aufzubereiten, dass es für den nächsten Verwendungszweck geeignet ist.

Dabei gibt es nicht das eine universelle Reinigungssystem. Stattdessen werden mehrere Verfahren kombiniert. Fachleute sprechen von einer Behandlungskette oder einem Treatment Train.

Jeder Schritt erfüllt eine bestimmte Aufgabe.

Mechanische Vorreinigung: Grobe Verunreinigungen entfernen

Am Anfang steht normalerweise eine mechanische Behandlung.

Sie entfernt beispielsweise:

• Haare und Fasern
• Sand und mineralische Partikel
• Laub und Pflanzenreste
• größere organische Bestandteile
• Schwimmstoffe und Fette

Dafür kommen Siebe, Rechen, Sandfänge, Absetzbecken und spezielle Filter zum Einsatz.

Dieser Schritt ist wichtig, weil nachfolgende biologische und technische Komponenten empfindlich auf grobe Verschmutzungen reagieren können.

Bei Regenwasseranlagen werden außerdem häufig sogenannte First-Flush-Systeme eingesetzt. Sie leiten den ersten Niederschlagsabfluss nach einer längeren Trockenperiode gesondert ab, da dieser besonders viele Ablagerungen vom Dach mitführen kann.

Biologische Reinigung: Mikroorganismen übernehmen die Arbeit

Der wichtigste Teil vieler dezentraler Abwasseranlagen ist die biologische Behandlung.

Hier arbeiten Bakterien und andere Mikroorganismen daran, gelöste und fein verteilte organische Stoffe abzubauen.

Sie nutzen diese Stoffe als Energie- und Kohlenstoffquelle. Dabei werden organische Verbindungen unter geeigneten Bedingungen in einfachere Substanzen umgewandelt.

Bei aeroben Verfahren benötigen die Mikroorganismen Sauerstoff. Dieser wird beispielsweise über Belüfter oder durch geeignete Anlagenkonstruktionen eingebracht.

In anderen Systemen kommen anaerobe Prozesse zum Einsatz. Hier findet der Abbau ohne Sauerstoff statt. Dabei können unter anderem Methan und Kohlendioxid entstehen.

Die biologische Reinigung ist besonders interessant, weil sie natürliche Selbstreinigungsprozesse nachbildet, die auch in Böden, Gewässern und Feuchtgebieten vorkommen.

Allerdings ist sie kein unbegrenzt leistungsfähiger Naturfilter. Temperatur, Sauerstoffversorgung, pH-Wert, Belastung und Aufenthaltszeit beeinflussen die Reinigungsleistung erheblich.

Membranfiltration: Wenn biologische Reinigung allein nicht ausreicht

Eine technisch besonders interessante Lösung sind Membranbioreaktoren (MBR).

Sie kombinieren biologische Abwasserbehandlung mit einer physikalischen Membranfiltration.

Zunächst bauen Mikroorganismen einen großen Teil der organischen Belastung ab. Anschließend trennen Membranen die verbleibenden Schwebstoffe und einen Großteil der Bakterien vom gereinigten Wasser.

Die Porengröße der Membran bestimmt, welche Partikel zurückgehalten werden können.

Membranbioreaktoren können sehr hohe Ablaufqualitäten erreichen und benötigen im Vergleich zu klassischen Klärbecken häufig weniger Platz.

Sie eignen sich deshalb auch für Gebäude, in denen nur begrenzte Technikflächen vorhanden sind.

Allerdings haben sie Nachteile: Sie benötigen Energie, müssen regelmäßig gereinigt werden und können durch Ablagerungen auf der Membranoberfläche an Leistung verlieren. Außerdem entfernen sie nicht automatisch alle gelösten Salze, Arzneimittelrückstände oder andere Spurenstoffe.

Desinfektion: Krankheitserreger gezielt reduzieren

Nach der biologischen und mechanischen Behandlung kann eine zusätzliche Desinfektion notwendig sein.

Dafür kommen beispielsweise folgende Verfahren infrage:

UV-Desinfektion: Ultraviolette Strahlung schädigt das Erbgut von Mikroorganismen und verhindert dadurch deren Vermehrung. Das Verfahren hinterlässt keine klassischen chemischen Desinfektionsmittelrückstände. Allerdings bietet es keinen dauerhaften Schutz vor einer erneuten Verkeimung im Speicher oder Leitungsnetz.

Chlorung: Chlorverbindungen können Krankheitserreger inaktivieren und im Wasser eine gewisse Desinfektionswirkung aufrechterhalten. Die Dosierung muss kontrolliert werden, da auch unerwünschte Reaktionsprodukte entstehen können.

Ozonierung: Ozon ist ein starkes Oxidationsmittel. Es kann Mikroorganismen inaktivieren und bestimmte organische Spurenstoffe verändern oder abbauen. Allerdings entstehen abhängig von der Wasserzusammensetzung auch Reaktionsprodukte, die berücksichtigt werden müssen.

Welche Kombination sinnvoll ist, hängt vom Ausgangswasser und der vorgesehenen Nutzung ab.

Wichtig: Eine optisch klare Wasserprobe ist kein Nachweis für hygienische Sicherheit.

Weitergehende Aufbereitung: Spurenstoffe und gelöste Verbindungen

Eine besondere Herausforderung sind Stoffe, die sich durch einfache Filter oder biologische Verfahren nicht vollständig entfernen lassen.

Dazu gehören unter anderem:

• Arzneimittelrückstände
• bestimmte Hormone
• PFAS
• Reinigungs- und Pflegechemikalien
• gelöste Salze
• bestimmte Industriechemikalien

Hier können zusätzliche Verfahren erforderlich werden.

Aktivkohle bindet zahlreiche organische Verbindungen an ihrer großen inneren Oberfläche. Umkehrosmose kann einen großen Teil gelöster Stoffe und Salze zurückhalten. Oxidationsverfahren können bestimmte schwer abbaubare Substanzen chemisch verändern.

Keine dieser Technologien ist allerdings ein universeller Schadstoffentferner. Auch bei einer Kombination mehrerer Verfahren müssen die verbleibenden Stoffe und möglichen Nebenprodukte überprüft werden.

Das ist insbesondere dann wichtig, wenn Wasser wieder als Trinkwasser verwendet werden soll.

Pflanzenkläranlagen: Wenn Architektur und Ökosystem zusammenarbeiten

Hier wird es besonders spannend für alle, die sich für Pflanzen, ökologische Kreisläufe und innovative Begrünung interessieren.

Pflanzenkläranlagen sind keine gewöhnlichen bepflanzten Wasserbecken. Sie sind technisch geplante biologische Reinigungssysteme, in denen Pflanzen, Mikroorganismen, Substrate und hydraulische Prozesse zusammenwirken.

Ihr Prinzip orientiert sich an natürlichen Feuchtgebieten. Dort wird Wasser beim Durchströmen von Böden, Sedimenten und Pflanzenbeständen durch biologische, chemische und physikalische Prozesse verändert und gereinigt.

Die technische Umsetzung nutzt diese Vorgänge gezielt.

Das eigentliche Reinigungssystem sitzt nicht in den Blättern

Ein weit verbreiteter Irrtum ist, dass die Pflanzen selbst das Abwasser hauptsächlich reinigen.

Tatsächlich findet ein wesentlicher Teil der Reinigungsleistung im sogenannten Rhizosphärenbereich statt. Das ist der Bereich unmittelbar um die Pflanzenwurzeln.

Dort treffen mehrere Prozesse aufeinander:

1. Mikrobielle Aktivität: Bakterien und andere Mikroorganismen besiedeln die Wurzeloberflächen und das umgebende Substrat. Sie bauen organische Stoffe ab und wandeln bestimmte Stickstoffverbindungen um.
2. Sauerstofftransport: Bestimmte Sumpfpflanzen können Sauerstoff aus ihren oberirdischen Pflanzenteilen über spezielle Gewebe bis in den Wurzelraum transportieren. Ein Teil davon gelangt in das umgebende Substrat und schafft lokal sauerstoffhaltige Bereiche.
3. Nährstoffaufnahme: Pflanzen nehmen Stickstoff, Phosphor und andere Nährstoffe für ihr Wachstum auf. Die tatsächliche Bedeutung dieser Aufnahme hängt unter anderem von Pflanzenart, Ernte und Jahreszeit ab.
4. Physikalische Filterung: Das Substrat hält Schwebstoffe zurück und bietet eine große Oberfläche für die Besiedlung durch Mikroorganismen.
5. Chemische Prozesse: Je nach Substrat und Wasserzusammensetzung können Stoffe gebunden, ausgefällt oder durch mikrobielle Reaktionen umgewandelt werden.

Besonders interessant ist, dass innerhalb eines Pflanzenklärsystems unterschiedliche Sauerstoffverhältnisse entstehen können.

Während direkt an bestimmten Wurzelbereichen Sauerstoff vorhanden ist, können wenige Zentimeter entfernt sauerstoffarme Bedingungen herrschen. Dadurch können verschiedene mikrobielle Prozesse parallel stattfinden.

Ein Beispiel ist die Stickstoffumwandlung.

Bei der Nitrifikation oxidieren bestimmte Mikroorganismen Ammonium zunächst zu Nitrit und anschließend zu Nitrat. Dieser Vorgang benötigt Sauerstoff.

Bei der Denitrifikation nutzen andere Mikroorganismen Nitrat unter sauerstoffarmen Bedingungen als Elektronenakzeptor und wandeln es letztlich zu gasförmigem Stickstoff um.

So kann Stickstoff aus dem Abwasser entfernt werden, statt lediglich in eine andere chemische Form überführt zu werden.

Das zeigt, warum eine Pflanzenkläranlage nicht einfach mit einem bepflanzten Aquarium oder einem Teich vergleichbar ist. Ihre Leistung beruht auf einem komplexen Zusammenspiel von Pflanzenphysiologie, Mikrobiologie, Chemie und Wasserführung.

Welche Pflanzen eignen sich?

Die Auswahl hängt von der Bauweise, dem Klima, der Wasserbelastung und den hydraulischen Bedingungen ab.

Besonders häufig werden Pflanzen verwendet, die an feuchte oder zeitweise überstaute Standorte angepasst sind.

Schilf (Phragmites australis)

Einer der bekanntesten Vertreter in Pflanzenkläranlagen. Schilf besitzt ein leistungsfähiges unterirdisches Rhizomsystem, verträgt wechselnde Wasserstände und bildet ausgedehnte Wurzel- und Rhizombereiche. Es schafft Lebensraum für mikrobielle Biofilme und ist für verschiedene Bauformen geeignet.

Rohrkolben (Typha latifolia, Typha angustifolia)

Rohrkolben entwickeln kräftige Rhizome und sind an nährstoffreiche, feuchte Standorte angepasst. Sie können erhebliche Biomasse produzieren und Nährstoffe aufnehmen. Bei der Auswahl muss allerdings berücksichtigt werden, dass sie sich stark ausbreiten können.

Gelbe Schwertlilie (Iris pseudacorus)

Sie ist eine typische Sumpfpflanze und kann in bestimmten bepflanzten Filteranlagen eingesetzt werden. Ihre dekorative Wirkung macht sie auch für gestalterisch integrierte Feuchtbereiche interessant. Ihre Eignung hängt jedoch von der konkreten hydraulischen Konstruktion ab.

Flatterbinse (Juncus effusus)

Die Flatterbinse ist eine robuste heimische Feuchtgebietspflanze. Sie kann in bepflanzten Filtern eingesetzt werden und eignet sich aufgrund ihres Wuchsverhaltens auch für kleinere, gestalterisch integrierte Feuchtbereiche.

Sumpf-Seggen (Carex-Arten)

Verschiedene Seggenarten können als Bestandteil von Pflanzenkläranlagen dienen. Sie bilden dichte Wurzelbereiche und eignen sich insbesondere für standortangepasste Bepflanzungen.

Die Pflanzenarten sind nicht beliebig austauschbar. Ein System muss so dimensioniert werden, dass Pflanzen, Substrat, Wasserbelastung und Durchströmung zusammenpassen.

Auch die Nährstoffaufnahme durch Pflanzen sollte realistisch eingeschätzt werden: Werden die oberirdischen Pflanzenteile nicht geerntet, gelangen viele der aufgenommenen Nährstoffe beim Absterben und Verrotten wieder in das System zurück.

Unterschiedliche Bauformen von Pflanzenkläranlagen

Nicht jede Pflanzenkläranlage funktioniert gleich. Besonders wichtig sind die Wasserführung und die Art des Substrats.

Horizontal durchströmte Pflanzenkläranlagen

Das Wasser wird seitlich in ein bepflanztes Filterbett eingeleitet und fließt überwiegend horizontal durch das Substrat.

Die Oberfläche bleibt normalerweise trocken. Dadurch entstehen weniger Geruchsbelästigungen und die Anlage lässt sich gut in die Landschaft integrieren.

Je nach Betriebsweise entstehen sauerstoffarme Bereiche, in denen beispielsweise Denitrifikationsprozesse stattfinden können.

Vertikal durchströmte Pflanzenkläranlagen

Hier wird das Abwasser von oben auf das bepflanzte Filterbett verteilt. Es durchströmt die verschiedenen Substratschichten überwiegend vertikal.

Zwischen den einzelnen Beschickungsphasen kann Luft in die Porenräume gelangen. Das unterstützt die Sauerstoffversorgung und damit insbesondere aerobe Reinigungsprozesse.

Vertikale Systeme können deshalb bei geeigneter Auslegung eine gute biologische Reinigungsleistung erreichen.

Hybride Pflanzenkläranlagen

Eine besonders interessante Variante ist die Kombination beider Bauformen.

Das Wasser durchläuft beispielsweise zunächst ein vertikales Filterbett, in dem organische Stoffe abgebaut und Ammonium nitrifiziert wird. Anschließend gelangt es in einen horizontal durchströmten Bereich, in dem unter sauerstoffarmen Bedingungen eine Denitrifikation stattfinden kann.

Durch diese Kombination lassen sich unterschiedliche biologische Prozesse gezielt hintereinander schalten.

Für anspruchsvollere Wasserqualitäten kann anschließend noch eine zusätzliche Filtration oder Desinfektion erforderlich sein.

Welche Rolle spielen die Substrate?

Neben den Pflanzen ist das Filtermaterial entscheidend.

Verwendet werden beispielsweise:

• gewaschener Kies unterschiedlicher Körnung
• Sand
• spezielle Filtergemische
• Blähton und andere mineralische Substrate
• ausgewählte Materialien mit besonderen Bindungseigenschaften

Das Substrat erfüllt mehrere Funktionen gleichzeitig. Es stabilisiert die Pflanzen, ermöglicht die Wasserströmung, hält Feststoffe zurück und stellt Besiedlungsflächen für Mikroorganismen bereit.

Bei bestimmten Materialien können zusätzlich chemische Bindungs- und Fällungsprozesse stattfinden.

Ein Beispiel ist die Phosphorentfernung. Speziell ausgewählte eisen- oder aluminiumhaltige Materialien können Phosphat binden. Auch calciumreiche Substrate können unter geeigneten Bedingungen zur Phosphatfällung beitragen.

Allerdings besitzt jedes Material eine begrenzte Aufnahmefähigkeit. Ist diese erschöpft, nimmt die Reinigungsleistung ab. Deshalb muss die Auswahl des Substrats bereits bei der Planung auf die erwartete Belastung abgestimmt werden.

Eine wichtige Erkenntnis: Eine Pflanzenkläranlage ist nicht automatisch wartungsfrei, nur weil sie mit natürlichen Prozessen arbeitet. Filtermaterialien können verstopfen, Pflanzenbestände müssen gepflegt und die Wasserqualität muss kontrolliert werden.

Living Machines: Wenn die Kläranlage Teil des Gebäudes wird

Besonders faszinierend sind sogenannte Living Machines.

Dabei handelt es sich um technisch gestaltete biologische Abwasseraufbereitungssysteme, die natürliche Ökosysteme nachbilden. Sie können beispielsweise bepflanzte Becken, Filterbereiche, mikrobielle Reaktoren und weitere Aufbereitungsstufen miteinander kombinieren.

Anders als klassische Pflanzenkläranlagen, die häufig außerhalb eines Gebäudes angelegt werden, können Living Machines direkt in die Gebäudearchitektur integriert werden.

Das kann in einem Gewächshaus, einem Atrium, einem Innenhof oder in einem eigens dafür vorgesehenen Technikbereich geschehen.

Die Pflanzen übernehmen dabei nicht einfach die Rolle einer grünen Dekoration. Sie sind Teil eines funktionierenden biologischen Aufbereitungssystems.

Je nach Konstruktion durchläuft das Wasser verschiedene Behandlungsstufen:

1. Grobe Feststoffe werden abgetrennt.
2. Mikroorganismen bauen organische Belastungen ab.
3. Das Wasser durchläuft bepflanzte Filter- und Reinigungsbereiche.
4. Weitere biologische oder technische Aufbereitungsstufen reduzieren verbleibende Belastungen.
5. Eine abschließende Desinfektion kann das Wasser für die vorgesehene Wiederverwendung hygienisch absichern.

Solche Systeme haben neben der Wasseraufbereitung einen weiteren Vorteil: Sie machen ökologische Prozesse sichtbar.

Statt eine Kläranlage vollständig hinter Technikräumen zu verstecken, wird die Wasserreinigung zu einem Bestandteil der Gebäudeerfahrung. Bewohner und Besucher können nachvollziehen, woher das Wasser kommt und was mit ihm geschieht.

Allerdings darf die gestalterische Attraktivität nicht mit einer automatisch hohen Reinigungsleistung verwechselt werden. Auch eine beeindruckende Living Machine benötigt eine fachgerechte Dimensionierung, technische Kontrolle und ein durchdachtes Betriebskonzept.

Reale Gebäude, die den Wasserkreislauf neu denken

Die Konzepte sind nicht mehr nur theoretische Entwürfe. Mehrere international bekannte Gebäude zeigen, was mit integrierten Wassersystemen bereits heute möglich ist.

Bullitt Center – Seattle, USA

Das Bullitt Center gilt als eines der bekanntesten Beispiele für regenerative Büroarchitektur.

Das Gebäude wurde so konzipiert, dass es seinen Wasserbedarf mit aufgefangenem Regenwasser deckt.

Das Dach sammelt Niederschläge, die über ein Filtersystem in einen unterirdischen Speicher mit einem Fassungsvermögen von rund 212.000 Litern geleitet werden.

Für die Trinkwasseraufbereitung kommen mehrere Filterstufen, Aktivkohlefilter und UV-Behandlung zum Einsatz. Zusätzlich wird eine geringe Menge Chlor verwendet.

Auch das Abwasser wird nicht einfach als Reststoff betrachtet. Grauwasser wird gesammelt, aufbereitet und über ein bepflanztes Feuchtgebiet behandelt. Das gereinigte Wasser kann anschließend zur Grundwasseranreicherung beitragen.

Besonders bemerkenswert ist die Integration der Wassertechnik in das gesamte Gebäudekonzept. Regenwassersammlung, Trinkwasseraufbereitung, Abwasserbehandlung und Versickerung bilden einen zusammenhängenden Kreislauf.

Das Projekt zeigt allerdings auch, dass solche Systeme eine sorgfältige Planung und behördliche Genehmigung benötigen.

Quelle: Bullitt Center – Rainwater Harvesting.

Kendeda Building – Atlanta, USA

Das Kendeda Building for Innovative Sustainable Design auf dem Campus des Georgia Institute of Technology verfolgt einen besonders konsequenten Ansatz.

Das Gebäude sammelt Regenwasser, behandelt es vor Ort und orientiert seine Wasserbewirtschaftung an den natürlichen hydrologischen Verhältnissen des Standorts.

Ein Teil des Regenwassers wird in einer Zisterne mit rund 189.000 Litern Fassungsvermögen gespeichert. Der übrige Niederschlag wird über verschiedene Versickerungs- und Regenwassermanagementsysteme dem Boden zugeführt.

Auch Grauwasser wird vor Ort behandelt. Dafür kommt unter anderem ein bepflanztes Feuchtgebiet zum Einsatz, in dem Pflanzen, Substrate und Mikroorganismen zusammenarbeiten.

Eine weitere Besonderheit ist die Sanitärtechnik: Statt einer herkömmlichen Toilettenspülung mit zentraler Abwasserableitung werden Komposttoiletten und wasserlose Urinale eingesetzt. Flüssige und feste Ausscheidungen werden getrennt erfasst.

Das Projekt macht deutlich, dass Wasserautarkie nicht allein durch bessere Filter erreicht wird. Auch die Art der Toiletten, die Sanitärplanung und die Trennung von Stoffströmen können entscheidend sein.

Interessant ist außerdem eine wichtige Unterscheidung: Das Kendeda Building bezieht zusätzlich kommunales Trinkwasser als Reserve. Dennoch erreicht der Standort nach seiner Wasserbilanz Net Positive Water, weil mehr Regenwasser zurückgeführt wird, als er verbraucht.

Quelle: Georgia Tech – Water Petal.

Was passiert mit den Nährstoffen aus dem Abwasser?

Wasserrecycling ist nur ein Teil der Geschichte. Mindestens ebenso interessant ist die Frage, was mit den im Abwasser enthaltenen Nährstoffen geschieht.

In herkömmlichen Abwassersystemen werden organische Stoffe und Nährstoffe in zentralen Kläranlagen behandelt. Dabei wird ein Teil des Stickstoffs in gasförmige Verbindungen umgewandelt und Phosphor beispielsweise im Klärschlamm gebunden.

Für eine echte Kreislaufwirtschaft ist es jedoch interessant, diese Stoffe möglichst gezielt zurückzugewinnen.

Urin als wertvolle Nährstoffquelle

Urin enthält einen großen Teil der Nährstoffe, die Menschen über ihre Ausscheidungen abgeben. Besonders relevant sind Stickstoff, Phosphor und Kalium.

Wird Urin bereits an der Toilette getrennt gesammelt, kann er separat aufbereitet werden.

Ein bekanntes Verfahren ist die Stabilisierung durch Zugabe von Magnesiumverbindungen oder durch andere chemische und technische Verfahren. Unter geeigneten Bedingungen lässt sich dabei Struvit bilden.

Struvit ist ein kristalliner Stoff.

Er enthält Magnesium, Ammonium und Phosphat und kann als Ausgangsstoff für die Herstellung von Düngemitteln dienen.

Die gezielte Rückgewinnung von Phosphor ist besonders interessant, weil Phosphatgestein eine endliche Ressource ist und die Herstellung mineralischer Phosphordünger mit erheblichen Umweltwirkungen verbunden sein kann.

Feststoffe und organische Reststoffe verwerten

Auch die festen Bestandteile des Abwassers können grundsätzlich energetisch oder stofflich genutzt werden.

Bei der anaeroben Vergärung bauen Mikroorganismen organische Substanzen unter Sauerstoffausschluss ab. Dabei entsteht Biogas, das hauptsächlich aus Methan und Kohlendioxid besteht.

Das Methan kann nach entsprechender Aufbereitung energetisch genutzt werden.

Die verbleibenden Gärreste enthalten weiterhin Nährstoffe. Ihre Verwendung hängt allerdings von ihrer hygienischen und chemischen Qualität ab.

Gerade bei häuslichen Abfällen müssen mögliche Krankheitserreger, Arzneimittelrückstände und andere Schadstoffe berücksichtigt werden. Nicht jeder aufbereitete Reststoff ist automatisch für die Verwendung im Garten oder auf landwirtschaftlichen Flächen geeignet.

Der entscheidende Gedanke: Ein Gebäude kann nicht nur Wasser im Kreislauf führen, sondern auch Teile der darin enthaltenen Nährstoffströme zurückgewinnen. Damit wird aus einer Abwasseranlage zunehmend ein kleines Ressourcenmanagementsystem.

Die technische Herausforderung: Ein Gebäude braucht zwei Wassernetze

Ein häufig unterschätzter Punkt bei der Planung ist die Verteilung des aufbereiteten Wassers.

Trinkwasser und aufbereitetes Betriebswasser dürfen nicht unkontrolliert miteinander vermischt werden.

Dafür werden sogenannte duale Leitungssysteme benötigt.

Das Prinzip ist einfach:

Leitungssystem 1: Trinkwasser

Hier fließt Wasser, das die Anforderungen an Trinkwasser erfüllt. Es wird für Duschen, Waschbecken, Küchen und andere Anwendungen mit direktem menschlichem Kontakt verwendet.

Leitungssystem 2: Betriebswasser

Dieses Wasser stammt beispielsweise aus aufbereitetem Grauwasser oder Regenwasser. Es wird für Anwendungen eingesetzt, für die keine Trinkwasserqualität erforderlich ist.

Dazu gehören insbesondere Toilettenspülungen, bestimmte Reinigungsarbeiten und geeignete Bewässerungsanwendungen.

Die beiden Netze müssen eindeutig voneinander getrennt sein. Rückflussverhinderer, Sicherungseinrichtungen, Kennzeichnungen und regelmäßige Kontrollen verhindern, dass Betriebswasser in das Trinkwassernetz gelangt.

Auch die Speicherung ist ein wichtiger Faktor.

Aufbereitetes Wasser sollte nicht unnötig lange stehen. Lange Aufenthaltszeiten können die Wasserqualität verschlechtern und die Vermehrung von Mikroorganismen begünstigen.

Eine gute Anlage muss deshalb nicht nur reinigen, sondern auch den Verbrauch, die Speichergröße und die Wasserproduktion aufeinander abstimmen.

Warum vollständig geschlossene Wasserkreisläufe schwieriger sind, als sie zunächst erscheinen

Die Vorstellung eines Gebäudes, das jeden Tropfen Wasser selbst reinigt und immer wieder verwendet, klingt überzeugend. Technisch ist das jedoch anspruchsvoller, als es die Bezeichnung Wasserautarkie vermuten lässt.

Es gibt mehrere grundlegende Grenzen.

Wasser verschwindet nicht, aber es verteilt sich

Ein Gebäude verliert Wasser durch verschiedene Prozesse:

• Verdunstung über Pflanzen und offene Wasserflächen
• Transpiration der Pflanzen
• Verdunstung bei der Nutzung von Wasser
• Wasserverluste bei der Aufbereitung
• Feuchtigkeit, die mit Produkten oder Abfällen das Gebäude verlässt

Dazu kommt, dass Wasser nicht in jeder Form zurückgewonnen werden kann.

Bei der Umkehrosmose entsteht beispielsweise neben dem aufbereiteten Wasser ein Konzentrat, in dem zurückgehaltene Salze und andere Stoffe angereichert sind.

Bei der biologischen Abwasserbehandlung fällt überschüssiger Klärschlamm an, der ebenfalls behandelt werden muss.

Ein wirklich geschlossenes System benötigt daher immer auch Lösungen für die verbleibenden Stoffströme.

Der Wasserbedarf und das Wasserangebot passen zeitlich nicht immer zusammen

Regenwasser steht nicht gleichmäßig zur Verfügung. Auch die Menge des erzeugten Grauwassers hängt von der Nutzung des Gebäudes ab.

Ein Bürogebäude hat beispielsweise am Wochenende einen wesentlich geringeren Wasserverbrauch als während der Arbeitswoche.

Ein Wohngebäude besitzt dagegen ein anderes Nutzungsprofil.

Wenn die Bewohner mehrere Wochen verreisen, fällt deutlich weniger Grauwasser an. Gleichzeitig kann der Bedarf an Bewässerungswasser während einer Hitzeperiode steigen.

Das erfordert eine abgestimmte Planung von Wassergewinnung, Aufbereitung, Speicherung und Verbrauch.

Wasserreinigung benötigt Energie

Auch wenn Pflanzen und Mikroorganismen einen großen Teil der Arbeit übernehmen, sind technische Anlagen nicht energiefrei.

Pumpen, Belüftung, UV-Desinfektion, Membranfiltration und Steuerungssysteme benötigen Strom.

Gerade Membranbioreaktoren können einen erheblichen Energiebedarf verursachen.

Deshalb ist die Frage nicht nur, wie viel Wasser wiederverwendet wird, sondern auch, wie viel Energie dafür benötigt wird.

Eine 2021 veröffentlichte Untersuchung in der Fachzeitschrift Water Research verglich verschiedene dezentrale Wasserrecyclingsysteme für größere Gebäude. Sie zeigte, dass die Umwelt- und Kostenvorteile stark von Gebäudetyp, Standort, Klima und gewählter Technologie abhängen.

Regenwassersammlung und die Nutzung von Klimaanlagenkondensat können unter geeigneten klimatischen Bedingungen sinnvoll sein. Membranbioreaktoren können einen größeren Teil des Betriebswasserbedarfs decken, benötigen dafür aber mehr elektrische Energie.

Quelle: Arden et al. (2021), Onsite Non-potable Reuse for Large Buildings: Environmental and Economic Suitability as a Function of Building Characteristics and Location.

Dezentral bedeutet nicht automatisch umweltfreundlicher

Das ist eine besonders wichtige Erkenntnis aus der Forschung.

Es liegt nahe anzunehmen, dass eine kleine biologische Kläranlage direkt im Gebäude grundsätzlich umweltfreundlicher ist als eine große kommunale Kläranlage.

Das stimmt nicht automatisch.

Zentrale Anlagen können aufgrund ihrer Größe, der gleichmäßigen Auslastung und ihrer technischen Effizienz Vorteile besitzen. Kleine Anlagen benötigen unter Umständen mehr Energie pro behandeltem Kubikmeter Wasser.

Eine Lebenszyklusanalyse eines dezentralen Living-Machine-Systems in einem Bürogebäude zeigte beispielsweise, dass die untersuchte kommunale Kläranlage pro behandeltem Wasservolumen 79 Prozent weniger Energie und 98 Prozent weniger Treibhausgasemissionen verursachte.

Das bedeutet allerdings nicht, dass dezentrale Systeme generell schlechter abschneiden. Die Ergebnisse hängen von der konkreten Vergleichsbasis ab. Wenn beispielsweise auch die Aufbereitung und Wiederverwendung des Wassers berücksichtigt werden, kann sich das Ergebnis verändern.

Die Studie zeigt vor allem, warum pauschale Nachhaltigkeitsversprechen problematisch sind.

Quelle: Life-Cycle Energy Use and Greenhouse Gas Emissions of a Building-Scale Wastewater Treatment and Nonpotable Reuse System.

Was bedeutet das für Architektur und Städtebau der Zukunft?

Die interessantesten Entwicklungen entstehen dort, wo Wassertechnik nicht erst nachträglich in ein Gebäude eingebaut wird, sondern von Beginn an Teil des architektonischen Entwurfs ist.

Das verändert nicht nur die technische Ausstattung, sondern auch die Gestaltung von Gebäuden und Grundstücken.

Grüne Innenhöfe werden zu biologischen Reinigungsräumen

Ein bepflanzter Innenhof kann mehr sein als ein Ort der Erholung.

Mit entsprechender Planung lassen sich dort bepflanzte Filterbeete, Regenwassergärten und biologische Wasseraufbereitungssysteme integrieren.

Das Wasser kann über verschiedene Substratschichten geleitet werden, während Pflanzen und Mikroorganismen zur Reinigung beitragen.

Solche Bereiche können gleichzeitig das Mikroklima verbessern, Lebensräume schaffen und die Aufenthaltsqualität erhöhen.

Wichtig ist allerdings die Trennung zwischen gestalterischen Wasserflächen und hygienisch sicheren Aufbereitungssystemen.

Fassaden und Dächer als Bestandteile des Wasserkreislaufs

Begrünte Dächer und Fassaden können Niederschläge zurückhalten, den Abfluss verzögern und durch Verdunstung zur Kühlung beitragen.

Ein Gründach funktioniert dabei nicht wie eine Trinkwasserzisterne. Es speichert Wasser in seinem Substrat und gibt einen Teil davon durch Verdunstung und Pflanzenaufnahme wieder an die Atmosphäre ab.

Überschüssiges Wasser kann gesammelt und für andere Zwecke genutzt werden, sofern die Konstruktion dafür ausgelegt ist.

Auch vertikale Begrünungssysteme können in ein umfassendes Regenwassermanagement eingebunden werden. Sie benötigen allerdings eine bedarfsgerechte Bewässerung und müssen hinsichtlich Gewicht, Wasserführung und Gebäudeschutz sorgfältig geplant werden.

Gebäude werden zu kleinen Wasserlandschaften

Ein weiterer Ansatz ist die Verbindung von Wasseraufbereitung und naturnaher Landschaftsgestaltung.

Statt Regenwasser möglichst schnell in die Kanalisation abzuleiten, wird es auf dem Grundstück zurückgehalten, gereinigt und kontrolliert versickert.

Dafür können folgende Elemente kombiniert werden:

• bepflanzte Versickerungsmulden
• Regengärten
• offene Wasserläufe
• bepflanzte Filterbecken
• unterirdische Speicher
• durchlässige Bodenbeläge
• Feuchtbiotope
• bepflanzte Dachflächen

Besonders in dicht bebauten Gebieten kann das helfen, die Belastung der Kanalisation bei Starkregen zu reduzieren.

Gleichzeitig wird der natürliche Wasserkreislauf des Standorts stärker berücksichtigt.

Vom einzelnen Gebäude zum Quartier

Nicht jedes Gebäude muss sämtliche Wasseraufbereitungsprozesse selbst übernehmen.

Gerade bei größeren Wohnanlagen kann es sinnvoll sein, mehrere Gebäude über ein gemeinsames dezentrales Wassersystem zu verbinden.

Beispielsweise könnten mehrere Wohnhäuser Grauwasser sammeln und in einer gemeinsamen biologischen Anlage aufbereiten. Das gereinigte Wasser wird anschließend für Toilettenspülungen oder die Bewässerung gemeinsamer Grünflächen verwendet.

Ein solches Konzept kann wirtschaftlicher sein als viele kleine Einzelanlagen, weil Technik, Wartung und Überwachung gemeinsam organisiert werden.

Die EPA beschreibt solche Ansätze auch für größere Gebäudekomplexe. Ein Beispiel ist die Entwicklung des ehemaligen Domino-Fabrikgeländes in Brooklyn, wo Abwasser aus mehreren Neubauten gesammelt, behandelt und teilweise wiederverwendet werden soll.

Quelle: US Environmental Protection Agency – Onsite Non-Potable Water Reuse.

Welche Voraussetzungen braucht ein Gebäude für echte Wasserautarkie?

Ein Gebäude, das seinen Wasserbedarf möglichst vollständig selbst decken soll, benötigt mehr als eine Regenwasserzisterne und eine Pflanzenkläranlage.

Entscheidend ist das Zusammenspiel mehrerer Komponenten.

Bereich	Erforderliche Lösung
Wassergewinnung	Regenwassersammlung, gegebenenfalls weitere lokale Quellen
Speicherung	Zisternen und geeignete Pufferspeicher
Wasserverbrauch	Wassersparende Armaturen, effiziente Sanitärtechnik
Trennung	Separate Erfassung unterschiedlicher Abwasserströme
Aufbereitung	Mechanische, biologische und gegebenenfalls technische Reinigung
Pflanzenbasierte Systeme	Geeignete Pflanzenkläranlagen und Substrate
Hygiene	Desinfektion, Qualitätskontrollen und sichere Leitungsführung
Reststoffe	Behandlung und gegebenenfalls Rückgewinnung von Nährstoffen
Steuerung	Sensorik, Überwachung und automatische Regelung
Versorgungssicherheit	Notversorgung bei Trockenperioden oder Anlagenausfällen

Besonders wichtig ist eine realistische Wasserbilanz.

Ein Gebäude kann nur dann dauerhaft wasserautark sein, wenn die verfügbare Wassermenge auch unter ungünstigen Bedingungen ausreicht.

Das bedeutet, dass Niederschlagsdaten, saisonale Schwankungen, Bewohnerzahl, Nutzungsintensität und mögliche Ausfälle berücksichtigt werden müssen.

Auch in einem weitgehend autarken Gebäude kann eine Notverbindung zur öffentlichen Trinkwasserversorgung sinnvoll oder erforderlich sein.

Rechtliche und hygienische Grenzen

Die technische Machbarkeit bedeutet nicht automatisch, dass jede Form der Wasserwiederverwendung überall erlaubt ist.

Insbesondere bei der Verwendung von aufbereitetem Abwasser als Trinkwasser gelten hohe Anforderungen an die hygienische Sicherheit, die Aufbereitung und die Überwachung.

Auch die Nutzung von Betriebswasser innerhalb eines Gebäudes ist an technische und rechtliche Vorgaben gebunden.

In Österreich sind unter anderem das Wasserrechtsgesetz, die Trinkwasserverordnung, bautechnische Vorschriften und einschlägige technische Normen zu berücksichtigen. Je nach Anlage und geplanter Verwendung können weitere wasserrechtliche oder baurechtliche Genehmigungen erforderlich sein.

Für ein konkretes Bauprojekt müssen die zuständigen Behörden und Fachplaner frühzeitig einbezogen werden.

Besonders wichtig ist die Unterscheidung zwischen:

• Wasser, das für technische Zwecke wiederverwendet wird,
• Wasser, das für die Bewässerung eingesetzt wird,
• Wasser, das mit Menschen in Kontakt kommen kann,
• Wasser, das tatsächlich als Trinkwasser verwendet werden soll.

Die Anforderungen unterscheiden sich erheblich. Eine Anlage, die Wasser für die Toilettenspülung aufbereitet, ist nicht automatisch für die Trinkwasserversorgung geeignet.

Die EPA-Ressourcen zur dezentralen Wasserwiederverwendung und die wissenschaftliche Fachliteratur zur risikobasierten Aufbereitung bieten hierzu weiterführende Grundlagen.

Die Zukunft: Gebäude als regenerative Wassersysteme

Die nächste Entwicklungsstufe geht noch einen Schritt weiter. Gebäude sollen nicht mehr nur möglichst wenig Wasser verbrauchen oder Abwasser aufbereiten. Sie sollen aktiv dazu beitragen, lokale Wasserhaushalte zu stabilisieren.

Dazu gehört beispielsweise, Regenwasser nicht ausschließlich zu speichern, sondern auch die natürliche Versickerung zu fördern. Pflanzenkläranlagen können mit begrünten Dachflächen, Fassaden, Regenwassergärten und natürlichen Feuchtgebieten kombiniert werden.

Gleichzeitig entstehen neue technische Möglichkeiten:

• Intelligente Wassersensorik: Sensoren erfassen Wasserstände, Durchflussmengen, Trübungen und weitere Qualitätsparameter. Steuerungssysteme können die Aufbereitung und Verteilung bedarfsgerecht regulieren.
• Neue Membrantechnologien: Verbesserte Filter können bei geringerem Energiebedarf eine hohe Wasserqualität erreichen.
• Rückgewinnung von Nährstoffen: Phosphor und Stickstoff werden gezielter aus getrennten Abwasserströmen zurückgewonnen.
• Fortschrittliche Oxidationsverfahren: Sie ermöglichen die Behandlung bestimmter schwer abbaubarer organischer Spurenstoffe.
• Pflanzenbasierte Hybridanlagen: Biologische Reinigungsprozesse werden mit technischen Filtern und Desinfektionsstufen kombiniert.
• Quartierslösungen: Mehrere Gebäude teilen sich Wasseraufbereitung, Speicher und technische Infrastruktur.

Eine besonders interessante Forschungsrichtung ist die Entwicklung von Sanitärsystemen, die menschliche Ausscheidungen mit möglichst geringem Wasserverbrauch behandeln und gleichzeitig verwertbare Ressourcen zurückgewinnen.

Das langfristige Ziel ist eine Architektur, die sich stärker an natürlichen Stoffkreisläufen orientiert: Wasser wird gesammelt, gereinigt und wiederverwendet, Nährstoffe werden zurückgewonnen und überschüssiges Wasser wird möglichst standortgerecht an die Umwelt zurückgegeben.

Allerdings wird es auch in Zukunft nicht für jeden Standort sinnvoll sein, sämtliche Wasseraufbereitungsprozesse innerhalb eines einzelnen Gebäudes abzuwickeln. Die optimale Lösung kann eine Kombination aus dezentraler und zentraler Infrastruktur sein.

Fazit: Wenn Gebäude lernen, wie natürliche Ökosysteme funktionieren

Null-Emissions-Architektur im Zusammenhang mit Wasser ist weit mehr als eine technische Spielerei für besonders ambitionierte Bauprojekte.

Sie stellt eine grundlegende Frage: Warum betrachten wir Wasser in Gebäuden eigentlich noch immer als Einwegprodukt?

Regenwasser, Grauwasser und sogar Toilettenabwasser enthalten Ressourcen, die sich unter geeigneten Bedingungen zurückgewinnen lassen. Pflanzenkläranlagen zeigen, dass biologische Prozesse dabei eine wichtige Rolle übernehmen können. Mikroorganismen bauen organische Stoffe ab, Pflanzen schaffen Lebensräume für diese Mikroorganismen und nehmen Nährstoffe auf, während mineralische Substrate die Reinigung unterstützen.

Die Verbindung dieser natürlichen Prozesse mit moderner Wassertechnik eröffnet Möglichkeiten, die weit über klassische Gebäudebegrünung hinausgehen.

Besonders bemerkenswert ist dabei der Perspektivenwechsel: Ein Gebäude wird nicht mehr ausschließlich als Verbraucher von Ressourcen betrachtet, sondern als aktiver Bestandteil eines lokalen Ökosystems.

Es sammelt Wasser, verändert dessen Qualität, nutzt es mehrfach und gibt es möglichst kontrolliert an seine Umgebung zurück.

Vollständige Wasserautarkie ist dabei kein Selbstläufer. Sie verlangt eine sorgfältige Wasserbilanz, hygienisch sichere Aufbereitung, eine durchdachte technische Infrastruktur und eine realistische Bewertung des Energie- und Ressourcenverbrauchs.

Doch die Richtung ist klar: Die Architektur der Zukunft wird Wasser nicht nur effizienter nutzen müssen. Sie wird lernen müssen, mit Wasser zu leben – und natürliche Kreisläufe wieder stärker in ihre Gestaltung einzubeziehen.

Redaktioneller Hinweis: Die Begriffe Wasserautarkie, Net-Zero Water und Null-Emissions-Architektur bezeichnen unterschiedliche Konzepte. Die tatsächliche Umweltleistung eines Gebäudes muss anhand seiner Wasser- und Energiebilanz sowie der gesamten Lebenszykluswirkungen bewertet werden. Technische und rechtliche Anforderungen sind standortabhängig.