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Nachhaltige Wasserkreisläufe

Nachhaltige Wasserkreisläufe umfassen Ansätze zur nachhaltigen Stärkung des Wasserhaushalts, die in Ernährungssysteme integriert werden können. Dazu zählen Wasserfilterung, Wasseraufbereitung, Meerwasserentsalzung, Regenwassergewinnung (auf Englisch ›Water-Harvesting‹), Wasser-Retentionsräume und Gestaltungsentwürfe wie das Keyline-Design. Es werden Elemente aus holistischen Konzepten wie der Permakultur und der Regenerativen Landwirtschaft aufgefasst.

Ziel und Innovation

Die Maßnahmen zielen darauf ab, die Resilienz von natürlichen Wasserkreisläufen und Ernährungssystemengegenüber Dürren und Trockenheitsperioden zu stärken. Dadurch soll entgegen der weltweiten Wasserverknappung mehr Wasser für die Produktion von Lebensmitteln zur Verfügung stehen.

In vielen Ländern wird viel dazu geforscht, wie die Frischwasserversorgung durch Maßnahmen wie Entsalzung und Wasser-Recycling verbessert werden kann. Ein Ansatz, der viele Ideen zu einem Nutzungssystem vereint, ist das sogenannte Seawater-Greenhouse (übersetzt: ›Meerwasser-Gewächshaus‹). Dabei handelt es sich um ein Gewächshaus-System, bei dem Nutzpflanzen mit Meerwasser bewässert werden, das nachhaltig mit Solarenergie entsalzen wird[1]. Das Konzept kann in heißen und trockenen Regionen mit Zugang zu Salzwasser oder verschmutztem Grundwasser verwendet werden[2]. Eine positive Begleiterscheinung der Innovation ist ein durch die Verdunstung von Salzwasser entstehender kühlender und feuchtigkeitsspendender Effekt von Wasserdampf auf das Mikroklima und somit auf die Pflanzen[3]. Das Konzept führt zu deutlich reduzierten Bewässerungsansprüchen und somit gesenkten Betriebskosten gegenüber herkömmlichen Treibhaus-Systemen[4].

Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen arbeiten ebenfalls an Techniken, mit denen Wasser aus der Atmosphäre geerntet und verfügbar gemacht werden kann. Kondensatoren, Nebelfänger (›Fog-Catchers‹) und Luftfeuchtigkeits-Kollektoren (›Humidity-Harvesting‹) sind Beispiele für nachhaltige Ansätze, die auf erschwingliche, simple Ausrüstung und Materialien vertrauen[5]. Das Einfangen von Nebel ist eine simple Methode, um eine nachhaltige Frischwasserquelle für die Aufforstung, den Gartenbau und als Trinkwasser für Menschen und Tiere zu erschließen[6]. Die Methode hat während der letzten Jahrzehnte zunehmend Aufmerksamkeit erlangt und wird seitdem stetig weiterentwickelt[7]. In ariden und semi-ariden Regionen, in denen Frischwasser rar ist, Nebel jedoch regelmäßig auftritt, ist es möglich, ein passives Netzsystem für die Nebelwasser-Sammlung zu installieren[8]. Die neblige Luft wird mit dem Wind durch das Gewebe des Netzes gedrückt, wo sich feine Tröpfchen sammeln und sich zu größeren Tropfen vereinen. Diese fließen in einen Sammeltank. Die Sammelrate an Nebel variiert stark von Standpunkt zu Standpunkt, doch Raten von 3 bis 10 Liter/pro m2 Gewebe sind typisch[9].

Ein ganzheitliches Gestaltungssystem zur Verbesserung des Wasserhaushalts in Landschaften und Agrarsystemen ist das Keyline-Design. Es basiert auf den topographischen Eigenschaften und dem natürlichen Verhalten von Wasser[10], und wird häufig mit Permakultur kombiniert[11]. Der Grundgedanke des Keyline-Designs besteht darin, den Wasserfluss in Agrarlandschaften gezielt zu nutzen und gleichmäßig zu verteilen. Erreicht wird dies durch systematische Planung und Tiefenlockerung in einem von der Topografie der Anbauflächen abhängigen Kultivierungsmuster[12]. In das Konzept werden Terrassen, Teiche, Baumreihen und spezielle Bodenbearbeitungswerkzeuge wie der Keyline-Pflug integriert, um Wasser effizient in den Boden zu infiltrieren und so lange wie möglich dort zu halten[13].

Für die Regeneration von Wasserkreisläufen wurden Wasser-Retentionsräume entwickelt. Sie halten das Wasser möglichst langfristig dort zurück (lat. retendere), wo es auf das Land herabregnet. Retentionsräume treten als Gewässer verschiedener Größen von Teichen bis kleinen Seen in Erscheinung, die nicht mit Beton oder Folie abgedichtet werden, sondern nur mit Naturmaterialien ausgekleidet sind, damit das Wasser langsam in die Erde einsickern kann. Die Gewässer können miteinander zu ganzen Wasserretentionslandschaften vernetzt werden[14]. Ein bekanntes Beispiel für Retentionslandschaften wurde vom Permakultur-Pionier Sepp Holzer inspiriert und ist in der portugiesischen Gemeinde Tamera zu finden, wo die Umsetzung einen bemerkenswerten Einfluss auf die Ernährungssouveränität und Wasserautarkie bewies.

Beispiele

Epicuro, Seawater-Greenhouse, Warka Water

Kategorie

Vorleistung, Produktion

Akteur*innen

Landwirte und Landwirtinnen, Unternehmen, Vereine, Verbände

Entwicklungsstand und -dynamik


Initiativen und die Entwicklung von Technologien zu nachhaltigen Wasserkreisläufen nehmen parallel zur Wassserverknappung stark zu. Die Nonprofit-Organisation ›Warka Water‹ hat es sich zum Ziel gemacht, in trockenen Regionen Nebelfänger zu bauen[22]. Weitere Seawater-Greenhouse-Systeme wurden in trockenen Regionen wie den Vereinigten Arabischen Emiraten, Oman und Israel gegründet und werden kontinuierlich weiterentwickelt[23].

Nachhaltigkeitspotenzial

Ökologisch

  • Biodiversität/Artenvielfalt (indirekt)
  • Boden
  • Wasser
  • Klima (indirekt)
  • Luft (indirekt)
  • Ressourceneffizienz in Produktion und Konsum
  • Förderung von regionalen, geschlossenen Nährstoffkreisläufen

Ökonomisch

  • Erhöhung der Ernährungssicherheit
  • Förderung der Kreislaufwirtschaft

Sozial

  • Gesundheit: Zugang zu gesunder Ernährung (indirekt)

Risiken / Nachteile

Die Entwicklung des Seawater Greenhouses ist ein rein technologischer Lösungsansatz. Abgesehen von der Zielgruppe größerer Produzenten und Produzentinnen in windreicher Küstennähe, ist der Ansatz zum einen weniger gut für die Produktion landeinwärts geeignet, da mit zunehmender Entfernung zur Küste die Pumpkosten für den Meereswassertransport zu dem Seawater Greenhouse steigt. Zum anderen ist das Seawater Greenhouse für die kleinbäuerliche Produktion nicht anwendbar, da die Kondensatorvorrichtung einen hohen Investitionsaufwand bedeutet[24], der staatliche Unterstützung erfordern würde oder eine Produktweiterentwicklung kostengünstiger Alternativen[25].

Fog Catcher und Humidity Harvesting setzten eine hohe Luftfeuchtigkeit in den Regionen für die Anwendung voraus. Sie sind im Gegensatz zum Seawater-Greenhouse deutlich simpler und kostengünstiger in der Anschaffung und Anwendung. Ein kleiner Nachteil des Keyline Designs ist die weniger effiziente Bodenbearbeitung mit Traktoren oder größeren Maschinen aufgrund der Gräben und Wälle.


[1] Davies, P. und Paton, C. (2004): The Seawater Greenhouse and the Watermaker Condenser

[2] Al-Ismaili, A., & Bait Suwailam, T. (2018): Simulation Models of the Seawater Greenhouse. International Journal of Engineering & Technology, 7, 90. https://doi.org/10.14419/ijet.v7i3.4.16190

[3] Seawater Greenhouse (o. J.): Technology Web, 14.10.2019https://seawatergreenhouse.com/technology

[4] Seawater Greenhouse (o. J.): Technology Web, 14.10.2019https://seawatergreenhouse.com/technology

[5] Ferwati, M. S. (2019): Water harvesting cube. SN Applied Sciences, 1(7),779.https://doi.org/10.1007/s42452-019-0730-y

[6] Batisha, A. F. (2015): Feasibility and sustainability of fog harvesting. Sustainability of Water Quality and Ecology, 6, 1–10.https://doi.org/10.1016/j.swaqe.2015.01.002

[7] ebd.

[8] Ebd.

[9] Klemm, O. et al. (2012): Fog as a Fresh-Water Resource: Overview and Perspectives. Ambio, 41(3), 221–234.https://doi.org/10.1007/s13280-012-0247-8

[10] Kullik, N. (2016): Entwicklungsszenario der landwirtschaftlichen Flächennutzung durch ein Keyline Kultivierungsmuster: Die Gemeinschaft Schloss Tempelhof in Deutschland.

[11] ebd.

[12] ebd.

[13] Ridgedale Farm AB. (2019). Keyline Design—Ridgedale PERMACULTURE. Web, 13.10.2019.http://www.ridgedalepermaculture.com/keyline-design.html

[14] Tamera (2018): Global Ecology Institute – decentralized ecological solutions. Web, 13.10.2019./global-ecology-institute/ ; Living Gaia e.V. (2019): Naturheilung durch Retentionslandschaften—Living Gaia—Ein holistisches Heilungsbiotop in Alto Paraíso, Brasilien. Web, 13.10.2019. https://www.living-gaia.org/wasser-retentionslandschaft.html

[15] Yazar, A., & Ali, A. (2016): Water Harvesting in Dry Environments.https://doi.org/10.1007/978-3-319-47928-6_3

[16] ebd.

[17] ebd.

[18] Oweis, T. et al. (2001): Water harvesting: Indigenous knowledge for the future of the drier environments.

[19] González, J. I. B. (2006): La captación del agua de la niebla en la isla de Tenerife. Servicio de Publicaciones de la Caja General de Ahorros de Canarias. Las Palmas de Gran Canaria. S.220  Investigaciones Geográficas (41), S.176-178. Spanien.

[20] Ridgedale Farm AB. (2019). Keyline Design—Ridgedale PERMACULTURE. Web, 13.10.2019.http://www.ridgedalepermaculture.com/keyline-design.html

[21] Gioda, E. et al. (1993): Fog collectors in tropical areas. In: Becker, A., Sevruk, B. & Lapin, M.: Proceedings of the Symposium on Precipitation and Evaporation, Vol. 3 Bratislava, Slovakia, 20 - 24 September 1993; S.273–278.

[22] Warka Water Inc. (2018): Warka Water – Every Drop Counts. Web, 14.10.2019. http://www.warkawater.org/

[23] Davies, P., & Paton, C. (2006): The Seawater Greenhouse: Background, theory and current status. International Journal of Low-carbon Technologies, 1, 183–190.https://doi.org/10.1093/ijlct/1.2.183

[24] Davies, P. und Paton, C. (2004): The Seawater Greenhouse and the Watermaker Condenser. S.6

[25] S. N. Kang’au et al. (2011): Farm water use efficiency assessment for smallholder pumped irrigation systems in the arid and semi-arid areas of Kenya. Agricultural Engineering International: CIGR Journal. Vol.13, No.4, 2011. Manuscript No. 1672.