Mensch und Umwelt: Material- und Stoffflüsse
Einstieg
Die Welt steht vor einer strukturellen Energiekrise und dem Klimawandel. Energieeffizienz, Energiesparen und erneuerbare Energien sind die Werkzeuge im Kampf des 21. Jahrhunderts.
Europa könnte bis 2050 komplett mit Strom aus erneuerbaren Quellen versorgt werden (Studie des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung).
Ein Umdenken in der Energieversorgung ist notwendig, um Ressourcen schonend für kommende Generationen zu nutzen.
Lernziele und Schlüsselbegriffe
Nach der Bearbeitung dieses Kapitels können Sie:
den Ablauf von Sauerstoff- und Kohlenstoffkreislauf erklären und deren Zusammenhänge darlegen.
die materiellen Komponenten, die die Erde uns zur Verfügung stellt, in Stocks, Ressourcen und Reserven einteilen.
den steigenden Rohstoffbedarf der Menschen an Beispielen erklären.
die Notwendigkeit zur nachhaltigen Entwicklung an den drei Dimensionen der Nachhaltigkeit erfassen.
den Kreislauf der Rohstoffe über Recycling und Cradle to Cradle schliessen.
Schlüsselbegriffe: Bergbau im Tage- und Untertagebau, Cradle to Cradle, Downcycling, Kohlenstoffkreislauf, Material- und Stoffflüsse, Recycling, Reserven, Ressourcen, Sauerstoffkreislauf, Stocks, Upcycling
6 Material- und Stoffflüsse
Neben Energieflüssen sind Stoffflüsse und Stoffkreisläufe wesentlich für Ökosysteme.
Es gibt Austauschvorgänge zwischen Ökosystemen, Atmosphäre, Boden und Gesteinsschichten.
Jedes Element in Lebewesen durchläuft einen Kreislauf: Aufnahme aus unbelebter Natur, Abgabe zurück.
Globale Transporte von Stoffen durch menschliche Einwirkung (z.B. DDT, PCB) treten auf.
Wichtige Stoffkreisläufe: Wasserkreislauf, Sauerstoffkreislauf, Kohlenstoffkreislauf.
6.1 Sauerstoffkreislauf
Sauerstoff ist das häufigste Element in der Erdrinde (ca. 50% Massenanteil).
Bestandteil der meisten Mineralien.
Kommt elementar als Gas in der Luft (21%) und gelöst im Wasser vor.
Entstehung von elementarem Sauerstoff durch Fotosynthese.
Verbrauch durch energieliefernden Abbau organischen Materials (Atmung, Verbrennung) und Verwitterungsprozesse.
Der elementare Sauerstoff in der Luft entstand durch die Fotosynthese-Tätigkeit der Pflanzen.
Seit Hunderten von Millionen Jahren besteht ein Gleichgewicht zwischen Sauerstoff-Produktion und -Verbrauch.
Dieses Gleichgewicht wurde durch menschliche wirtschaftliche Tätigkeit gestört.
Verbrennung fossiler Brennstoffe hat den Sauerstoffverbrauch markant ansteigen lassen.
Es wird heute mehr Sauerstoff verbraucht, als durch Fotosynthese nachgeliefert wird.
Der Sauerstoffgehalt in der Luft ist mit 21% sehr hoch, daher fällt die langsame Abnahme kaum ins Gewicht.
Anders beim Kohlenstoffdioxid (CO2): Entsteht durch Atmungs-, Verbrennungs- und Verwitterungsprozesse.
Der Sauerstoffkreislauf ist eng mit dem Kohlenstoffkreislauf verbunden.
6.2 Kohlenstoffkreislauf
Kohlenstoff ist Bestandteil aller organischen Verbindungen.
Kohlenstoff kommt in der Natur hauptsächlich in folgenden Formen vor:
In den organischen Verbindungen der Lebewesen und ihrer Reste.
Als Kohlenstoffdioxid () in der Luft und im Wasser gelöst.
In Karbonaten wie Kalk im Boden und aufgelöst im Wasser, in den Mineralien der Gesteine.
In fossilen organischen Kohlenstoffverbindungen in Kohle, Erdöl und Erdgas.
Im Kohlenstoffkreislauf nutzen grüne Pflanzen Kohlenstoffdioxid und Wasser für die Fotosynthese (Assimilation).
Dabei bilden sie organische Verbindungen.
Diese organischen Verbindungen werden durch Atmung und Verbrennungsvorgänge unter Bildung von Kohlenstoffdioxid wieder zersetzt (Dissimilation).
Kohlenstoffdioxid kehrt in den Kreislauf zurück und kann erneut für die Fotosynthese verwendet werden.
Zum Kohlenstoffkreislauf gehört auch der Anteil des Kohlenstoffdioxids, der im Wasser von Flüssen, Seen und im Meer gelöst ist und von dort auch wieder freigesetzt werden kann.
Kohlenstoff wird in Karbonaten (Kalk) gebunden, die sich als Sedimente ablagern. Lebewesen tragen durch die Bildung von Schalen und Kalkgehäusen dazu bei.
Die Ablagerung von Karbonaten geschieht sehr langsam, hat aber während Millionen von Jahren zu gewaltigen Karbonatschichten in der Erdrinde (Lithosphäre) geführt. Durch die Bildung von Karbonaten wird Kohlenstoff langsam und über einen sehr langen Zeitraum dem Kreislauf entzogen.
Die Bildung fossiler organischer Kohlenstoffverbindungen hat die gleiche Wirkung.
In früheren erdgeschichtlichen Zeiten wurde abgestorbenes organisches Material unter Sauerstoffausschluss in Sedimenten vergraben und bildete über Jahrmillionen fossile organische Kohlenstoffverbindungen wie Kohle, Erdöl und Erdgas.
Die beschriebenen Prozesse laufen alle so langsam ab, dass der Kohlenstoffkreislauf dadurch nicht aus seinem Gleichgewicht gebracht wird.
Mit der industriellen Revolution ändert sich das drastisch: Die Menschen verbrennen Kohle, Erdöl und Erdgas in kürzester Zeit.
An- und Abbau organischen Materials halten sich nicht mehr die Waage.
Der Gehalt an Kohlenstoffdioxid in der Luft steigt stark an.
Der seit 1750 beobachtete Anstieg des Kohlenstoffdioxid-Gehalts der Luft von 0.028 Vol.-% auf heute 0.041 Vol.-% entspricht einer Zunahme von 42%!
Gleichzeitig sinkt der Sauerstoffgehalt der Luft von 20.95 Vol.-% 1750 auf 20.94 Vol.-% heute, dies entspricht jedoch nur einer Abnahme von 0.05%.
6.3 Stocks, Ressourcen und Reserven
Durch die wirtschaftliche Tätigkeit der Menschen werden Stoffkreisläufe vermehrt unterbrochen, d. h., die verwendeten Elemente kehren nicht innerhalb einer menschlichen Generation in die unbelebte Natur zurück, wo sie wieder verwendet werden können.
Es ist wichtig, sich einen Überblick darüber zu verschaffen, wie gross weltweit die Rohstoffvorräte sind.
Gebräuchlich ist die dreistufige Einteilung der Rohstoffe in Stocks, Ressourcen und Reserven.
Stocks: Gesamtheit aller Materialkomponenten der Natur - Masse und Energie, belebte und unbelebte Materie.
Ressourcen: Teil der Stocks, der für die Bedürfnisbefriedigung der Menschen zur Ernährung, Bekleidung, Behausung oder Fortbewegung genutzt werden kann. Die Auswahl ist abhängig von der wirtschaftlichen und der technologischen Entwicklung der vorherrschenden Kultur.
Reserven: Die Reserven sind die Ressourcen, die nachgewiesen und derzeit technisch und wirtschaftlich nutzbar sind. Ihre Nutzung ist ökonomisch. Ein grösserer Teil der Ressourcen besteht aus nachgewiesenen, derzeit technisch und wirtschaftlich aber nicht gewinnbaren Vorkommen. Ihre Nutzung wäre subökonomisch, d. h. nicht wirtschaftlich nutzbar, und bleibt vorläufig aus. Von unbekannter Grösse sind nicht nachgewiesene, jedoch geologisch mögliche Vorkommen.
Grundsätzlich gilt, dass der Aufwand und die damit verbundenen Kosten für die Erschliessung und den Abbau weiterer Rohstoffe in Zukunft steigen werden.
Im Wesentlichen können erneuerbare und nicht erneuerbare Ressourcen unterschieden werden:
Erneuerbare Ressourcen: Ersetzen sich durch natürliche Prozesse in von Menschen absehbaren Zeiträumen. Die Nutzung verringert den Bestand gegenüber dem Zustand des natürlichen ökologischen Gleichgewichts. Wichtige Energiequellen sind Sonne und Magmaströme im Erdinnern. Wichtige regenerierbare Ressourcen sind Meeres- und Landtiere, Pflanzen, Holz und Wasser. Sie spielen eine wichtige Rolle für die menschliche Ernährung. Produkte wie Trinkwasser und saubere Luft werden durch natürliche Prozesse laufend erneuert (Regenerierzeit: Jahre bis Jahrzehnte). Um die Versorgung langfristig zu gewährleisten, müssen sie nachhaltig genutzt werden.
Nicht erneuerbare Ressourcen: Einmaliges Geschenk aus der Erdgeschichte. Für ihre Bildung sind spezielle geologische Bedingungen und viel Zeit erforderlich. Es können zwei Typen unterschieden werden: Ressourcen, die bei ihrer Nutzung nicht völlig verändert werden (z. B. Eisen, Kupfer, Chrom), und Energieressourcen, die in grossen Mengen verbrannt werden (Öl, Erdgas, Kohle).
Auch die Schweiz hat Bodenschätze, die abgebaut werden (z.B. Salzvorkommen im Jura, Rohstoffe für Zementherstellung in Untervaz).
Bei vielen abbauwürdigen Vorkommen ist der Abbau wegen schlechter Erreichbarkeit, komplizierter geologischer Situation und hoher gesetzlicher Hürden nicht rentabel.
Rohstoffe wie Erdöl oder Uran müssen importiert werden, was die Schweizer Wirtschaft in ausgewählten Bereichen von Importen abhängig macht.
Diesen Mangel an Ressourcen macht die Schweiz mit einem guten Bildungswesen und dem daraus resultierenden Reservoir an hoch qualifizierten Arbeitskräften wett.
Das Wissens- und Spezialisierungsniveau der Schweizer Bevölkerung kann als «menschliche Ressource» betrachtet werden.
Ressourcen sind über teilweise lange Zeiträume entstanden und stehen daher aus menschlicher Sicht nicht grenzenlos zur Verfügung.
Erhalten zentrale Umweltgüter einen angemessenen Preis, erreicht man, dass mit den begrenzten und damit kostbaren Umweltgütern haushälterisch umgegangen wird genauso wie mit anderen Wertgegenständen auch.
Höhere Preise für Umweltgüter wie z. B. das Wasser sind eine relativ einfach durchführbare Massnahme gegen den kurzfristigen Ausverkauf der Natur.
6.4 Rohstoffhunger der Menschheit
Seit Langem schon ist der wirtschaftenden Menschheit bewusst, dass viele Rohstoffe begrenzt sind.
Gleichwohl werden sie weiter unvermindert beansprucht und verbraucht.
In den letzten hundert Jahren ist der Bedarf an Rohstoffen (Biomasse, fossilen Energieträgern, Erzen und Baurohstoffen) von etwa 8 Milliarden Tonnen im Jahr auf rund 70 Milliarden Tonnen im Jahr gestiegen.
Im Laufe ihres oder seines Lebens nutzt eine Bewohnerin oder ein Bewohner eines Industrielands durchschnittlich 574 Tonnen mineralischer Rohstoffe.
6.4.1 Umweltzerstörung durch den Bergbau
Bergbau: Gewinnung von Rohstoffen mineralischen und fossilen Ursprungs aus der oberen Erdkruste.
Die Art des Abbaus hängt von der Lage des Rohstoffs in der Erdkruste und von den technologischen Möglichkeiten des Landes ab.
Oberflächennahe Rohstoffe werden durch Tagebau gewonnen.
Vorteile des Tagebaus: Kostengünstiger als Untertagebau.
Nachteile des Tagebaus: Grossräumige Zerstörung der Landschaft und ihrer Ökosysteme, Veränderungen im Wasserhaushalt der betroffenen Regionen. Umsiedlung ganzer Dörfer kann erforderlich sein.
In Industrieländern sind Bergbaubetriebe hoch technisiert, in Entwicklungsländern findet man jedoch häufig den sogenannten «handwerklichen Kleinbergbau».
Im handwerklichen Kleinbergbau werden mit einfachen Mitteln und oft unter prekären Arbeitsbedingungen (auch von Kindern) hochwertige Rohstoffe wie Gold, Diamanten oder andere Edelsteine abgebaut.
Wo die staatliche Kontrolle fehlt, blühen Schmuggel und Bandenwesen, die einen grossen Teil der Erträge einstreichen.
Bei sehr wertvollen Rohstoffen (z.B. Gold, Kupfer, Uran) kann sich der Abbau auch lohnen, wenn das Erz in so geringen Mengen im umgebenden Gestein vorkommt, dass es nicht mehr manuell eingesammelt werden kann. In solchen Fällen muss der begehrte Rohstoff mithilfe von giftigen Chemikalien aus dem Gestein herausgelöst werden.
Goldgewinnung durch Amalgam-Verfahren (seit der Antike):
Sand oder Schlamm wird intensiv mit Quecksilber vermischt, sodass sich das Gold im Quecksilber lösen kann.
Die Legierung wird erhitzt, bis das Quecksilber verdampft.
Zurück bleibt das reine Gold.
Nachteil: Es entstehen giftige Quecksilberdämpfe, die Böden und Gewässer stark belasten.
Cyanid-Laugung (seit dem 19. Jahrhundert): Gewinnung von Gold aus Lagerstätten, in denen es nur in wenigen Gramm pro Tonne Gestein vorkommt.
Das giftige Natriumcyanid wird verwendet, um Gold aufzulösen.
Das abgebaute Gestein wird mit einer Cyanid-haltigen Lösung behandelt.
Durch weitere chemische Prozesse wird das Gold aus dieser Lösung wieder ausgefällt.
Nachteil: Es entweichen immer wieder grössere Mengen Cyanid in die Umwelt und richten dort grossen Schaden an (Beispiel: Goldmine in Rumänien, 2000).
Weniger umweltschädlich ist die Gewinnung fein verteilter Erze durch Ausschmelzung mithilfe eines Flussmittels, das den Schmelzpunkt des umgebenden Steins herabsetzt (häufig wird Borax verwendet).
Seltene Erden:
Eine immer grössere werdende Palette von Rohstoffen für neue Technologien.
Zu den Metallen der «seltenen Erden» zählen Stoffe wie Scandium, Yttrium, Lanthan, Cer, Neodym.
Der Name «seltene Erden» rührt daher, dass die Oxide (= die «Erden») dieser Metalle früher nur in relativ seltenen Mineralien gefunden wurden.
So selten sind sie aber gar nicht! Sie sind häufiger als das bekannte Blei, Kupfer, ja sogar als Gold oder Platin.
Die weltweit grössten momentan bekannten Vorkommen von seltenen Erden befinden sich in China und in Australien.
Sie werden in vielen sogenannten Schlüsseltechnologien wie Leuchtdioden (LEDs), Plasmabildschirmen, Brennstoffzellen, in Akkus von Elektroautos und als Magnete in Elektromotoren von beispielsweise Windkraftanlagen eingesetzt.
Grössere Lagerstätten der Erze, die seltene Erden enthalten, sind rar. Und nur bei grösseren Lagerstätten ist der Abbau rentabel.
China deckt 60% bis 90% des weltweiten Bedarfs an seltenen Erden.
Das führt zu einer weltweit grossen Abhängigkeit, die sich auch politisch auswirken könnte.
Angesichts der Vormachtstellung von China im Bereich der seltenen Erden wird ein immer grösseres Augenmerk auf das Recycling dieser Rohstoffe gelegt.
Seltene Erden liessen sich auch auf Schrottplätzen oder Müllhalden fördern, 53.6 Millionen Tonnen Elektroschrott landen jedes Jahr auf dem Müll. Die enthaltenen seltenen Erden kann man rückgewinnen.
Die Verfahren sind zwar sehr aufwendig, werden jedoch laufend verbessert.
Einige wenige Unternehmen in Europa haben sich auf das Recycling von Elektroschrott und Batterien spezialisiert und gewinnen daraus jährlich bereits mehrere Hundert Tonnen Elemente der seltenen Erden zurück.
Das Problem lässt sich auch durch den Verzicht auf die Verwendung von seltenen Erden entschärfen. Ob dieser Weg gangbar ist, erforschen weltweit mehrere Firmen - beispielsweise durch die Entwicklung von Motoren und Antriebssystemen, die ohne seltene Erden funktionieren.
Aufhorchen liess auch die Ankündigung des schwedischen Bergbaukonzerns LKAB Anfang 2023, dass in der Nähe einer bestehenden Eisenerzmine im nordschwedischen Kiruna ein grösseres Vorkommen von Erzen der seltenen Erden gefunden wurde.
Lithium-lonen:
Ein wichtiger Bestandteil von Lithium-lonen-Akkumulatoren, die viele kabellose Elektrogeräte mit Energie versorgen und die Elektromobilität ermöglichen.
Wirtschaftlich bedeutende Quellen von Lithium-lonen sind Lithium-haltige Mineralien und stark konzentrierte Salzlösungen (Solen).
Lithium-haltige Mineralien werden hauptsächlich in Australien im Tagebau gewonnen. Dabei werden grosse Mengen an Gestein abgebaut und zu Pulver zermahlen, um die Mineralien daraus zu gewinnen. Australien gehört zu den wichtigsten Lieferanten des Rohstoffs, der Abbau ist jedoch sehr kostenintensiv, starke Schäden an der Umwelt sind die Folgen.
Viel weniger Kosten verursacht der Abbau in Chile und Argentinien, die den Rohstoff aus Salzseen, sogenannten Salaren, gewinnen.
Salzseen entstehen aus abflusslosen Seen in Becken oder Senken in Trockengebieten und Wüsten. Durch die starke Verdunstung erhöht sich der Salzgehalt in diesen Seen laufend. Die Sole wird abgepumpt und in gesonderten Becken wird das Wasser mithilfe der Sonnenstrahlung verdunstet. Zurück bleiben verschiedene Salze, die unter anderem auch Lithium-lonen enthalten. Aber auch in diesen Ländern bleibt die Gewinnung des begehrten Rohstoffs nicht ohne Folgen: Durch das Abpumpen des Wassers verändern sich das Volumen und die Form des Salzsees, was Auswirkungen auf eine an diese Umweltbedingungen angepasste einzigartige Tier- und Pflanzenwelt hat.
Als neuen Weg sehen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auch die Gewinnung von Lithium direkt aus dem Meerwasser. Der Bedarf an diesem Rohstoff wird in Zukunft weiterhin stark zunehmen und das Recycling der Akkumulatoren steht noch am Anfang.
6.4.2 Bedrohung der tropischen Regenwälder
28% der weltweiten Waldbestände machen die tropischen Regenwälder aus.
Ein enorm artenreicher Lebensraum.
Die tropischen Regenwälder enthalten mehr Arten als alle anderen Ökosysteme der Erde zusammen.
Sie sind ein bedeutender Genpool und bergen ein grosses Potenzial zukünftiger Heilmittel.
Sie sind eine wichtige -Senke; etwa ein Viertel des gesamten Kohlenstoffs ist in den tropischen Regenwäldern gespeichert.
Sie leisten einen wesentlichen Beitrag zum Wasserkreislauf (Forscher/innen gehen von einer Abnahme der Niederschlagsmenge für die Region um etwa 20% aus, sollten die Wälder einmal fehlen).
Trotzdem nimmt die Zerstörung dieser wertvollen Ökosysteme immer mehr zu.
Die Waldflächenverluste erreichten im Jahr 2020 etwa 42 100 , ein wenig mehr als die Fläche der Schweiz.
Die Hauptgründe für den Waldrückgang sind Landgewinnung für die landwirtschaftliche Produktion, Gewinnung von Feuerholz und Gewinnung von Nutz- oder Edelholz.
Agrarkolonisation in Rondônia, Brasilien:
Brasilien verabschiedete Ende der 1960er-Jahre ein Programm, das der Erschliessung und wirtschaftlichen Förderung Amazoniens dienen sollte.
Entlang des grossen Transportwegs, der Transamazônica, wurden in einem rechtwinkligen Muster weitere Hauptstrassen und Nebenstrassen in den Regenwald geschlagen.
An diesen Strassen wurden dann kleine Parzellen zur landwirtschaftlichen Nutzung an die Bevölkerung vergeben.
Die Böden waren nur wenig fruchtbar, die Nährstoffe befanden sich in der lebenden Biomasse.
Entsprechend liessen die Böden nur für wenige Jahre eine Bewirtschaftung zu, dann waren sie erschöpft, die Kolonistinnen und Kolonisten zogen weiter und der Boden war der Erosion ausgesetzt, der Regenwald zerstört.
Ölpalmenanbau in Indonesien und Malaysia:
Die Ölpalme ist eine der bedeutendsten Ölpflanzen. Das Öl aus ihren Früchten ist seit einigen Jahren zum wichtigsten Pflanzenöl geworden.
Etwa 76 Mio. Tonnen Palmöl werden jedes Jahr produziert, Tendenz steigend.
Aus Indonesien und Malaysia stammen rund 84% der weltweiten Palmölproduktion.
Die stetige Ausweitung der legal und illegal erschlossenen Anbauflächen ist besorgniserregend.
Der Anbau von Ölpalmen verdrängt den Anbau von Grundnahrungsmitteln, was zu steigenden Lebensmittelpreisen und Versorgungsengpässen führt.
Auch beim Anbau von Ölpalmen ist der wenig fruchtbare tropische Boden ein Problem. Immer neue Flächen müssen urbar gemacht werden, die ansässige indigene Bevölkerung wird zum Teil mit brutaler Gewalt vertrieben.
Auf der anderen Seite ist die Ölpalme ganz klar ein nachwachsender Rohstoff und der Anbau führt zur Schaffung neuer Arbeitsplätze.
Um diesen wichtigen Rohstoff weiterhin möglichst umweltschonend anbauen zu können, haben sich Produzentinnen und Produzenten zu einer Vereinigung für nachhaltiges Palmöl zusammengeschlossen.
Noch sind die Resultate gering, aber es ist ein Schritt in die richtige Richtung. Auf der anderen Seite gibt es auch bei den Konsumentinnen und Konsumenten Bestrebungen, das Palmöl durch nachhaltigere Produkte zu ersetzen.
6.4.3 Globale Wasserknappheit
Wasser ist ein Schlüsselfaktor für das Leben auf unserem Planeten.
Es ist Grundlage für die Entwicklung und den Wohlstand von Staaten.
Ausreichender Zugang zu sauberem Wasser und Hygiene ist für die Grundversorgung der Menschen wichtig.
«Wasser und Sanitärversorgung für alle» lautet eines der Ziele für nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationen.
Wasser wird in fast allen Wirtschaftszweigen benötigt.
Der Wasserverbrauch steigt mit dem Bevölkerungswachstum und wachsenden Lebensansprüchen.
Wasser als Ressource ist aber limitiert.
Seine mangelnde Verfügbarkeit ist zunehmend existenzgefährdend für viele Menschen.
Gegenwärtig leiden bereits über 2 Milliarden Menschen an ungenügender Wasserversorgung.
Mit der globalen Klimaveränderung wird sich das Problem der Wasserversorgung weiter akzentuieren.
Konflikte um das blaue Gold werden in Gebieten mit Wasserknappheit zunehmen.
<> - der Tag, an dem kein Wasser mehr aus der Leitung fliesst: Ab dem Jahr 2015 war die Provinz Westkap in Südafrika von einer schweren Dürre betroffen, die vor allem den Grossraum Kapstadt stark in Mitleidenschaft zog. 96% des Wassers von Kapstadt kommen aus Stauseen, und diese enthielten wegen der Dürre kaum noch Wasser. Im Jahr 2018 sank die Füllmenge der Stauseen auf 12% und die Behörden von Kapstadt mussten sich schliesslich auf einen <> vorbereiten, auf den Tag, an dem die Wasserversorgung der Stadt zusammenbricht. Kapstadt wäre weltweit die erste Grossstadt gewesen, die ihren Wasserbedarf nicht mehr decken kann. So weit kam es zum Glück nicht. Den Behörden gelang es, durch starke Restriktionen, den Wasserverbrauch so weit zu beschränken, dass die Katastrophe vorerst ausblieb. Konkret bedeutete das, dass jede Einwohnerin und jeder Einwohner von Kapstadt während der kritischen Zeit pro Tag maximal 50 Liter Wasser verbrauchen durfte. (Zum Vergleich: Der Wasserverbrauch der Schweiz liegt bei rund 142 Liter pro Person und Tag.) Überstieg der Wasserverbrauch eines Haushalts die Vorgaben, drohten hohe Strafen.
Die Wasserkrise hatte Folgen:
Auch die Wirtschaft musste ihren Wasserverbrauch stark einschränken, das traf vor allem die Landwirtschaft und den Tourismus stark. Dadurch gingen viele Arbeitsplätze verloren und Nahrungsmittel mussten importiert werden. Wer noch Wasser hatte, hortete es oder verkaufte es zu stark überhöhten Preisen. Mehrere 100000 Menschen fielen, wegen fehlenden Einkommens und stark steigender Nahrungsmittelpreise, neu unter die Armutsgrenze. Es entstand eine neue, schwere Art von Armut, es gab Menschen, die sich nicht nur die Grundnahrungsmittel, sondern auch das Trinkwasser kaum noch leisten konnten.
Händewaschen und Duschen musste eingeschränkt werden. Toiletten durften nur mit Regenwasser gespült werden, und dieses war knapp. Die Behörden verteilten zwar Desinfektionsmittel, aber die verringerte Hygiene leistet der Ausbreitung von Bakterien und Viren Vorschub.
Das Risiko für verheerende Brände stieg, da zu wenig Löschwasser zur Verfügung stand oder der Wasserdruck in den Sprinkleranlagen zu niedrig war.
6.5 Die Vision der Nachhaltigkeit
Langsam beginnt die Menschheit sich vermehrt der Endlichkeit der natürlichen Ressourcen bewusst zu werden.
Anstrengungen werden unternommen, die unterbrochenen Stoffflüsse wieder zu schliessen.
Nachhaltigkeit ersetzt Verschwendung.
Definition Nachhaltige Entwicklung: Eine Entwicklung, die gewährleistet, dass die Bedürfnisse der heutigen Generation befriedigt werden, ohne die Möglichkeiten künftiger Generationen zur Befriedigung ihrer eigenen Bedürfnisse zu beeinträchtigen.
Nachhaltigkeit ist ein vielschichtiger Begriff. Das Wort <> sagt selbst wenig über seinen Inhalt aus. Deshalb werden immer wieder neue Begriffe herangezogen, die anschaulicher sein sollen, aber den gleichen Inhalt haben. Darunter fallen z. B. die Begriffe <>, <>, <>, <<ökologisch tragfähig>> oder <>.
Alle Definitionen für Nachhaltigkeit lassen sich auf einen gleichen Nenner bringen: Es geht grundsätzlich um Regeln der Nutzung unserer Umwelt mit ihren Ressourcen, damit diese auch unseren Kindern und Kindeskindern in der gleichen Vielfalt und Fülle erhalten bleibt.
Oder vereinfacht ausgedrückt: Nachhaltigkeit ist nichts anderes, als von den Zinsen zu leben und nicht von der Substanz - von den Zinsen, die uns die Erde mit ihren reichhaltigen Schätzen zur Verfügung stellt.
6.5.1 Die drei Dimensionen der Nachhaltigkeit
Nachhaltigkeit beschränkt sich nicht ausschliesslich auf die ökologische Komponente. Massnahmen und Konzepte zur Lösung der weltweiten Umweltprobleme müssen ökonomische und soziale Fragestellungen ebenso miteinbeziehen.
Nur dadurch lassen sich Lösungsstrategien entwickeln, die von möglichst vielen Menschen getragen werden können und auch für unsere Nachkommen verträglich sind.
Mit dem Prinzip der Nachhaltigkeit ist also die Einsicht verbunden, dass die ökologischen Probleme nicht isoliert von der wirtschaftlichen und der sozialen Entwicklung betrachtet werden dürfen.
Nachhaltigkeit ist die Vision einer Balance zwischen Umwelteinflüssen, wirtschaftlichem Wachstum und sozialer Gerechtigkeit.
Umwelt, Wirtschaft und Gesellschaft bilden die drei Dimensionen der Nachhaltigkeit. Die drei Dimensionen sind gleichberechtigt, sie bilden die drei Ecken des Nachhaltigkeitsdreiecks:
Umweltziele: Die Hauptanliegen der ökologischen Dimension der Nachhaltigkeit sind die langfristige Erhaltung des Lebensraums für die Menschen, Tiere und Pflanzen sowie der schonende Umgang mit den Ressourcen. Im Detail zielt Nachhaltigkeit auf den Erhalt der Artenvielfalt, auf den vermehrten Einsatz erneuerbarer Ressourcen und die Abkehr vom kurzsichtigen Aufbrauchen nicht erneuerbarer Ressourcen zum Schutz des Klimas sowie auf eine Verminderung der Umweltschäden durch Schadstoffe und Abfälle.
Wirtschaftliche Ziele: In der ökonomischen Dimension bedeutet Nachhaltigkeit die Erhaltung des Wohlstands und der Entwicklungs- und Leistungsfähigkeit der Wirtschaft. Eine nachhaltige Wirtschaft ist darum besorgt, Einkommen und Beschäftigung zu erhalten. Sie soll wettbewerbsfähig und innovativ sein sowie die Benutzung und den Verbrauch der Umweltgüter selbst bezahlen.
Gesellschaftliche Ziele: Die soziale Dimension der Nachhaltigkeit sucht für alle Menschen ein Leben und eine Entwicklung in Solidarität und Wohlbefinden zu erreichen. Dazu gilt es, die Gesundheit und die Sicherheit eines jeden Menschen zu gewährleisten, Mann und Frau gleichzustellen, Minderheiten zu schützen sowie die Menschenrechte zu respektieren. Die Forderung nach gerechten Lebenschancen für alle beinhaltet auch den Zugang zu Bildung und Kultur für alle.
Für die Vision einer Balance zwischen ökologischer Verantwortung, wirtschaftlicher Leistungsfähigkeit und gesellschaftlicher Solidarität müssen die Anliegen aller drei Dimensionen in Einklang gebracht werden.
Grundsätzlich sind die drei Dimensionen Umwelt, Wirtschaft und Gesellschaft gleichberechtigt. Leider wurde aber die ökologische Komponente in den letzten Jahrzehnten stark vernachlässigt, weshalb heute ein grosser Nachholbedarf besteht.
Mit der Gleichberechtigung der drei Komponenten von Nachhaltigkeit ist das Prinzip, zunächst ökonomischen Wohlstand zu erreichen und die sozialen und ökologischen Probleme später anzugehen, hinfällig geworden. Das ganzheitliche Denken erfordert es, ökologische, soziale und ökonomische Probleme gleichzeitig und gleichberechtigt anzugehen.
Abwasserreinigung in der Kläranlage:
Belastungen der Gewässer durch Abwässer aus Industrie und Haushalten werden in vielen Ländern durch die Behandlung der Abwässer in Kläranlagen vermindert.
In der Kläranlage (Abwasserreinigungsanlage) wird das Abwasser in mehreren Stufen gereinigt, bevor es in ein natürliches Gewässer eingeleitet wird:
Mechanische Stufe: Grobe Verschmutzungen und unlösliche Stoffe werden mechanisch entfernt.
Biologische Stufe: Leicht abbaubare organische Stoffe werden durch Mikroorganismen entfernt.
Chemische Stufe: Phosphate werden durch Zusatz von Fällungsmitteln als schwer lösliche Salze ausgefällt.
Denitrifikation: Nitrate () werden unter anaeroben Bedingungen durch denitrifizierende Bakterien zu Stickstoff () reduziert.
Mikroverschmutzung: Mikroverunreinigungen wie beispielsweise Verunreinigungen durch Mikroplastik werden durch eine Filtration über Aktivkohle entfernt oder durch Ozonisierung oxidiert.
Eine moderne Abwasserreinigungsanlage (ARA) besitzt mindestens die ersten drei Stufen.
In der mechanischen Stufe werden grobe Verschmutzungen mechanisch entfernt. Grobe Teile wie WC-Papier, Windeln, Plastiksäcke, Karton etc. werden im Rechen zurückgehalten, Sand und Kies setzen sich im Sandfang ab, Öl schwimmt im Ölabscheider obenauf und Schlamm setzt sich im Vorklärbecken ab. Das entfernte Material wird in einer Kehrichtverbrennungsanlage verbrannt oder in einer Mülldeponie deponiert.
Die biologische Stufe besteht aus Belebtschlamm- und Nachklärbecken. Die Vorgänge in der biologischen Stufe entsprechen weitgehend der Selbstreinigung in einem natürlichen Fliessgewässer, müssen aber innerhalb der kurzen Verweilzeit des Wassers im Belebtschlammbecken ablaufen. Das setzt eine hohe Dichte der Mikroorganismen und eine gute Sauerstoffversorgung voraus. Deshalb wird das Wasser im Belebtschlammbecken durch Einblasen von Luft oder durch Bewegen mit grossen Propellern so durchlüftet, dass sich aerobe Mikroorganismen schnell vermehren. Sie nehmen organische Verbindungen auf und bauen etwa die Hälfte davon zur Energiebeschaffung zu Kohlenstoffdioxid und Wasser ab. Aus der anderen Hälfte bilden sie Biomasse: Sie wachsen und vermehren sich.
Die Mikroorganismen bilden Belebtschlammflocken, die sich im Nachklärbecken als Schlamm absetzen. Ein Teil davon wird ins Belebtschlammbecken zurückgepumpt, der Rest kommt zur Schlammbehandlung in den Faulturm, wo der Abbau durch anaerobe Mikroorganismen fortgesetzt wird. Toxische Stoffe im Abwasser können die Funktion der biologischen Stufe stören.
Im Fällungsbecken der chemischen Stufe werden die Phosphate (aus den Haushaltabwässern und aus der Landwirtschaft) durch Zugabe eines Fällungsmittels ausgefällt. Es entsteht ein schwer lösliches Salz, das sich am Beckenboden absetzt und von dort ebenfalls in den Faulturm gebracht werden kann.
Immer noch effizienter als die nachträgliche Entfernung ist die Vermeidung von Verschmutzungen:
Organische Reste, z. B. Speisereste, als Grüngut kompostieren.
Nicht abbaubare Stoffe wie Wattestäbchen gehören in den Abfallsack.
Medikamentenreste, Farben, Lösungsmittel, Öle usw. zur Sonderabfallsammlung bringen.
Reinigungs- und Putzmittel sparsam verwenden.
Autowaschen an dafür eingerichteten Orten mit Ölabscheider.
Trinkwasseraufbereitung:
In der Schweiz sind wir in der bevorzugten Situation, jederzeit nur den Wasserhahn betätigen zu müssen, um einwandfreies Trinkwasser zu haben.
Welche Anforderungen an die Qualität des Trinkwassers in der Schweiz gestellt werden, steht in den Artikeln 2 und 3 der Schweizer Trink-, Quell- und Mineralwasserverordnung. So muss Trinkwasser strenge hygienische und mikrobiologische Anforderungen erfüllen, darf nicht trübe und muss frei von Geschmack und Geruch sein.
Nicht alle Schweizer Trinkwasserquellen entsprechen diesen Vorschriften. Darum muss das Trinkwasser in vielen Fällen zusätzlich aufbereitet werden.
Trinkwasseraufbereitungsanlagen haben, je nach Herkunft des Wassers, verschiedene Stufen. Feste Partikel im Wasser werden durch Schnellsandfilter entfernt. Im nachfolgenden Langsamsandfilter werden organische Stoffe durch eine Bakteriengemeinschaft abgebaut. Je nach Belastungsgrad des Trinkwassers mit organischen Stoffen ist nach dem Langsamsandfilter noch eine chemische Stufe eingebaut, wo die verbliebenen Keime durch Ozon, UV-Strahlung oder Chlor zerstört werden.
Ressourcenpolitik Holz: vom Wald zum Wohnen zur Wärme:
Holz ist auch in der Schweiz eine wichtige natürliche Ressource. Es ist ein erneuerbarer und klimaneutraler Bau- und Werkstoff und Energieträger.
Die Nutzung des Holzes trägt dazu bei, die Wälder regelmässig zu verjüngen und damit zu stabilisieren.
Wälder haben nämlich vielfältige Aufgaben zu erfüllen: Sie sollen Lebens- und Erholungsraum sein, vor Lärm und Naturgefahren schützen und den Rohstoff Holz liefern.
Noch wird das Holz der Schweizer Wälder nicht in dem Umfang genutzt, wie es nachhaltig möglich wäre.
In den Schweizer Wäldern steht heute mehr Holz als in den letzten Jahrhunderten. In einigen Regionen, besonders in den Alpen, nimmt der Vorrat immer noch zu.
Die zunehmende Abkehr von der Verwendung fossiler Rohstoffe lässt die Nachfrage nach Holz jedoch erheblich steigen.
Der Gesamtvorrat