Strom aus Abwasser – was die Forschung zeigt

Eine aktuelle Auswertung von Wissenschaftlern der Universität Greifswald und des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung in Leipzig beziffert erstmals das weltweite Potenzial sogenannter mikrobieller Stromerzeugung aus Abwasser. Demnach ließen sich aus den global anfallenden rund 359 Milliarden Kubikmetern Abwasser theoretisch etwa 800.000 Gigawattstunden Strom pro Jahr gewinnen – das entspricht grob der Jahresproduktion von rund 100 kleineren Kernkraftwerken.

Die Grundlage dieser Idee sind spezielle elektroaktive Bakterien, deren besondere Eigenschaften erst vor gut 20 Jahren entdeckt wurden. Diese Mikroorganismen siedeln sich auf leitfähigen Oberflächen an und übertragen beim Abbau organischer Stoffe Elektronen direkt auf Elektroden. Statt wie in konventionellen Systemen organischen Kohlenstoff mit Sauerstoff zu CO₂ „wegzuatmen“, kann ein Teil der im Abwasser gebundenen Energie so unmittelbar als elektrische Energie genutzt werden.

Warum das Thema für Kläranlagenbetreiber relevant ist?

Konventionelle Klärwerke zählen heute zu den größten kommunalen Energieverbrauchern. Allein in Deutschland benötigen rund 10.000 Abwasserreinigungsanlagen mehrere Tausend Gigawattstunden Strom pro Jahr; in manchen Gemeinden entfallen bis zu 40 Prozent der kommunalen Stromrechnung auf die Abwasseraufbereitung. Vor diesem Hintergrund ist jede Technologie interessant, die dazu beiträgt, den Energiebedarf zu senken oder sogar eigene Energiequellen zu erschließen.
Bioelektrochemische Konzepte zielen genau darauf: Sie versuchen, den klassischen aeroben Abbau teilweise durch Systeme zu ersetzen, in denen Bakterien auf Elektroden Biofilme bilden, den organischen Kohlenstoff verwerten und die dabei entstehenden Elektronen in einen Stromkreis einspeisen. Im Idealfall könnte eine Kläranlage ihren eigenen Energiebedarf zu einem großen Teil aus dem Abwasser decken und so deutlich energiepositiver arbeiten als heute.

Mehr als Strom: Wasserstoff und Wertstoffe

Die Vision der Forschung geht jedoch über die reine Stromerzeugung hinaus. Mit ähnlichen bioelektrochemischen Ansätzen lassen sich auch Wasserstoff und andere Wertstoffe aus Abwasser generieren. Schätzungen zufolge könnten allein deutsche Kläranlagen mehrere Hundert Tonnen Wasserstoff pro Tag erzeugen, der in Kombination mit aus Abwasser gewonnenem CO₂ als Ausgangsstoff für die Synthese von Chemikalien genutzt werden kann – etwa für Bausteine von Biokunststoffen. Kläranlagen würden sich damit von reinen „Abfallbehandlern“ zu integrierten Energie- und Rohstoffknotenpunkten einer Kreislaufwirtschaft entwickeln.

Zwischen Vision und Praxis

So groß das technische Potenzial ist – die Forschenden betonen, dass diese Verfahren heute noch weit von einem breiten Praxiseinsatz entfernt sind. Viele Anlagenkonzepte befinden sich im Labor- oder Pilotmaßstab, und Fragen zu Investkosten, Betriebssicherheit, Skalierbarkeit und Integration in bestehende Klärwerksstrukturen sind noch nicht abschließend beantwortet. Klar ist jedoch: Die Richtung der Entwicklung geht weg von der reinen Schadstoffentfernung hin zu klugen Konzepten, die Energieeffizienz, Nährstoffrückgewinnung und Klimaschutz zusammen denken.

Für Betreiber bedeutet das: Wer seine Kläranlage schon heute energetisch und verfahrenstechnisch optimiert, schafft eine solide Basis, um solche Technologien künftig sinnvoll einsetzen zu können – vom stabilen, energieoptimierten Biologie-Betrieb bis hin zur gezielten Nährstoffeliminierung und -rückgewinnung.