Sauberes Trinkwasser ist keine Selbstverständlichkeit, auch wenn wir es im Alltag oft so behandeln. Einer der Gründe dafür ist Nitrat, eine Verbindung, ohne die die moderne Landwirtschaft nicht denkbar wäre und die zugleich in vielen Regionen zu einem Problem für Umwelt und Gesundheit wird.

„Konventionelle Verfahren wie Ionentausch, Osmose oder klassische Filtration dienen zwar als Ausgangspunkt für die Entfernung von Nitrat aus dem Wasser, führen jedoch meist nur zu einer Verlagerung der Schadstoffe in konzentrierte Nebenströme“, erläutert Markus Gallei, Professor für Polymerchemie an der Universität des Saarlandes, den Status quo.

Nicht nur aus dem Wasser entfernen

Gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen der Universität Graz (federführend: Prof. Jörg Schachner, Institut für Chemie) verfolgen er und sein Team nun einen neuartigen Ansatz, um das Nitrat nicht nur aus dem Wasser zu entfernen, sondern es gleich ganz aus der Welt zu schaffen: In Graz wurde im Rahmen eines ersten vom Österreichischen Wissenschaftsfonds FWF geförderten Projekts „Catalytic reduction of nitrate and beyond with non-biological Oxidorhenium(V) complexes“ bereits in den vergangenen Jahren gezeigt, dass sich mit einer besonderen Klasse von Rhenium-Metallkomplexen Perchlorat selektiv zu harmloseren Produkten wie Chlorid und auch Nitrat reduzieren lassen, idealerweise sogar zu Stickstoff.

„Besonders interessant ist dabei, dass diese Katalysatoren gegenüber Luft und Wasser stabil bleiben und damit für diese Reaktion ein ungewöhnlich robustes Profil aufweisen“, erklärt Markus Gallei.

Schadstoffe in unbedenkliche Substanzen überführen

In einem zweiten, aktuell geförderten Projekt mit der Bezeichnung „Aqueous catalysis with Oxidorhenium(V) Complexes“ wird diese Chemie gezielt weiterentwickelt, so dass sie letztendlich auch in wässrigen Systemen funktionieren kann.

„Während diese neuen vielversprechenden Verbindungen in Graz weiterentwickelt werden, entwickeln wir in der Polymerchemie an der Universität des Saarlandes poröse Membranen, die als Durchflussreaktoren in Wasser zum Einsatz kommen“, so Professor Gallei über das Ziel des saarländischen Projektteils.

Ziel ist es, die chemischen Katalysatoren so in die Membranen zu integrieren, dass die Reaktion direkt im Material und unter kontinuierlichen Strömungsbedingungen abläuft, so dass sich die Schadstoffe im Wasser in unbedenkliche Substanzen überführen lassen.

„Hinter all dem steht letztlich eine einzige Frage: Kann das Material mehr leisten als trennen? Wir denken: ja – und arbeiten daran, es zu zeigen“, erklärt Professor Gallei.

Das Projekt „Aqueous catalysis with Oxidorhenium(V) Complexes“ läuft seit Anfang März 2026. Es wird bis Anfang März 2029 mit 444.500 Euro vom Österreichischen Wissenschaftsfonds (FWF) gefördert.

Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Prof. Dr.-Ing. Markus Gallei, markus.gallei@uni-saarland.de

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Herr Dr. Waider, 2016 sagten Sie in einem Interview mit uns, das Thema Digitalisierung sei in der klassischen Wasserwirtschaft noch nicht wirklich angekommen. Heute, zehn Jahre später, wirkt die Lage deutlich anders. Wie angekommen ist die Digitalisierung inzwischen – gerade vor dem Hintergrund von KI?

Digitalisierung ist in der Wasserwirtschaft heute eindeutig angekommen, aber anders, als man das aus klassischen Industrie-4.0-Umfeldern kennt. Bei uns verläuft diese Entwicklung eher evolutionär als disruptiv. Sie ist stark sicherheits-, prozessund gemeinwohlgetrieben. Das heißt: Es geht weniger um maximale Automatisierung oder Time-to-Market, sondern um Versorgungssicherheit, Resilienz und nachhaltige Betriebsführung. Bei Gelsenwasser sehen wir das ganz konkret an der Digitalisierung interner Verwaltungs- und Instandhaltungsprozesse, an datenbasierten Assistenzsystemen im Wasserwerksbetrieb und an einer deutlich intensiveren OT- und IT-Überwachung als Teil unserer KRITIS-Resilienz. Künstliche Intelligenz spielt dabei eine wichtige Rolle. Nicht nur Chatmodelle, die sehr gut darin sind Text und Sprache zu analysieren und aufzubereiten, auch die Analyse von großen Datenmengen zur Bestimmung von Mustern und Ableitung von Handlungsempfehlungen ist ein Bereich, in dem KI große Vorteile ausspielen kann. KI wird bei Gelsenwasser aber nicht als Autopilot für die Versorgung genutzt, sondern als Werkzeug zur Entscheidungsunterstützung und Effizienzsteigerung.

Sie haben schon vor zehn Jahren betont, dass Gelsenwasser Daten- und Netzstrukturen im Zweifel komplett entkoppeln kann. Ist das in einer heute viel stärker vernetzten Infrastruktur überhaupt noch realistisch?

Ja, absolut. Eine konsequente Trennung beziehungsweise Entkopplung ist in der Wasserversorgung auch heute weiterhin realistisch und sinnvoll – allerdings nicht mehr als starres Alles-oder-nichts-Prinzip. Moderne Infrastrukturen sind heute viel stärker vernetzt, aber genau deshalb ist die saubere Trennung von Bereichen so wichtig. Wir teilen Netze bewusst in klar abgegrenzte Segmente auf, um Risiken einzudämmen.

Welche Segmente sind das?

Besonders schützenswert sind die operativen Systeme unserer Wasserwerke und Netze. Diese OT-Netze sind vom restlichen IT-Umfeld weitgehend abgeschottet und unterliegen den höchsten Sicherheitsanforderungen. Informationen werden dort in der Regel nur nach außen gespiegelt, etwa für Überwachung oder Auswertung. Eine Rückübertragung zur direkten Steuerung aus anderen Netzen ist grundsätzlich nicht vorgesehen. Zusätzlich halten wir die Fähigkeit vor, Verbindungen gezielt zu unterbrechen und Anlagen isoliert weiterzufahren – und das wird aktiv geübt. Für KRITIS-Betreiber bleibt diese Architektur zentral: Sie begrenzt mögliche Auswirkungen von Störungen oder Angriffen und stellt sicher, dass die Versorgung auch bei IT-Problemen stabil aufrechterhalten werden kann.

Wie real ist aus Ihrer Sicht das Szenario eines gezielten Cyberangriffs auf die Wasserversorgung in Deutschland?

Sehr real. Wir nehmen diese Gefahr sehr ernst. Unsere Systeme zur Angriffserkennung registrieren täglich Angriffsversuche auf unsere IT- und OT-Infrastrukturen. Im IT-Umfeld sehen wir vor allem Bedrohungen wie Ransomware, also Versuche, Systeme zu verschlüsseln, Lösegeld zu erpressen oder gezielt den Ruf eines Versorgers zu beschädigen. Im OT-Umfeld ist das Lagebild noch einmal anders. Dort gehen wir eher von staatlichen oder staatlich unterstützten Akteuren aus, die sich langfristig in Systeme einnisten, Informationen sammeln und im Ernstfall gezielt ausnutzen wollen. Dabei stehen nicht nur technische Systeme im Fokus, sondern ebenso Menschen, Dienstleister und Lieferketten. Genau deshalb ist für uns ein tiefes Prozessverständnis im eigenen Haus so wichtig.

Wie reagieren Sie auf die zunehmende Bedrohung, um weiterhin Ihre kritische Infrastruktur bestmöglich zu schützen?

Mit einem ganzheitlichen Sicherheitsansatz. Bei Gelsenwasser tragen eigene spezialisierte Expertinnen und Experten Verantwortung für Governance, Standards, technische Schutzmaßnahmen, Angriffserkennung, Incident Response und regelmäßige Übungen. Prävention hat einen sehr hohen Stellenwert. In internen Risikoworkshops identifizieren wir systematisch Schwachstellen und schließen blinde Flecken. Gleichzeitig bereiten wir uns bewusst auf den Ernstfall vor – mit Wiederanlaufkonzepten,…

>> Lesen Sie das komplette Interview in der Maiausgabe der gwf Wasser+Abwasser (ET: 22. Mai 2026)

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Wasser ist das wohl wichtigste Molekül auf der Erde. Grenzflächen von Wasser spielen eine entscheidende Rolle bei zahlreichen Prozessen in der Physiologie, an der Meeresoberfläche und in der Atmosphäre. Bei diesen Prozessen bestimmt vor allem der unglaublich dünne Wasserbereich direkt an der Grenze ihr Verhalten. Entscheidend ist, dass allein die Existenz der Grenzfläche die Molekülstruktur des Wassers stört und spezifische Anordnungen sowie ein verändertes Netzwerk aus Wasserstoffbrücken erzeugt, was zu grundlegend geänderten Eigenschaften des Wassers in dieser Schicht führt. Obwohl diese einzigartigen Strukturen den Kern vieler Grenzflächenphänomene bilden, ist ihre Charakterisierung enorm schwierig.

Die extrem dünne Grenzflächenbereich des Wassers

Der Grenzflächenbereich des Wassers ist unglaublich dünn (~8 Angström) und besteht nur aus etwa vier Schichten von Wassermolekülen. Unterhalb dieser Grenzschicht nimmt das Wasser seine regulären Eigenschaften an. Um Einzelheiten über die molekulare Struktur des Wassers in der Grenzschicht herauszufinden, müssen Forschende genau diese ersten vier Wasserschichten untersuchen und Informationen über die molekulare Anordnung in jeder einzelnen davon gewinnen. Bislang war die Realisierung entsprechender Experimente jedoch nicht möglich, sodass die genaue molekulare Struktur des Wassers in der Grenzschicht trotz jahrzehntelanger intensiver Forschung unbekannt bleibt.

Tiefenaufgelöste Schwingungsspektroskopie in Kombination mit Simulationen

Das Forschungsteam am Fritz-Haber-Institut meisterte diese Herausforderung mithilfe seiner kürzlich entwickelten tiefenaufgelösten Schwingungsspektroskopie, bei der die Wasseroberfläche mit einer Kombination aus Infrarot- und sichtbaren Lasern bestrahlt wird, um nichtlineare Schwingungen in den Wassermolekülen anzuregen. Dabei entstehen zwei neue Laserstrahlen mit unterschiedlichen Frequenzen im sichtbaren Bereich, die sogenannten Summen- und Differenzfrequenzsignale.

Durch die Ausnutzung kleiner Unterschiede in der Phase und Amplitude dieser Signale gelang es dem Team, präzise Tiefeninformationen zu gewinnen und die Schwingungssignale aus dem Grenzflächenbereich des Wassers zu isolieren. Die resultierenden Spektren wurden anschließend mit umfangreichen Computersimulationen des Teams der FU Berlin kombiniert, um ein klares Bild der Ausrichtungen der Wassermoleküle im Grenzflächenbereich zu erhalten.

Mithilfe dieses kombinierten Ansatzes und ihrer neuartigen experimentellen Technik konnten die Forschenden zeigen, dass die Wassermoleküle in den ersten vier Schichten eine sehr klar definierte Anordnung annehmen, bei der sich die Kipp- und Twistwinkel der Moleküle von Schicht zu Schicht abwechseln. Der Kippwinkel ist dabei als Winkel zwischen dem Wasserdipol und der Oberflächennormalen definiert, während der molekulare Twistwinkel eine Drehung um die Dipolachse beschreibt.

Auf der Grundlage dieser Erkenntnisse konnte das Forschungsteam zeigen, dass die gängige Strukturanalyse von Grenzflächenwasser, in der die Moleküle als „nach oben oder unten“ gerichtet beschrieben werden, weitgehend unzureichend ist. Sie heben die Bedeutung der bislang vernachlässigten, tiefenabhängigen Verteilung des molekularen Twistwinkels an der Grenzfläche zur Luft hervor. Dies führt zu einem revidierten Bild von der Struktur des Wassers an Grenzflächen, was wichtige Auswirkungen auf unser Verständnis der Vorgänge an wässrigen Grenzflächen hat.

Zusammenarbeit zwischen FHI und FU Berlin

Diese Studie belegt die sehr ergiebige Zusammenarbeit zwischen verschiedenen wissenschaftlichen Institutionen in Berlin (FHI und der FU Berlin), bei der theoretisches und experimentelles Fachwissen gebündelt wird, um lange bestehende Forschungsfragen zu klären. Die Autoren planen, ihre Untersuchungen auf ein breiteres Spektrum wässriger Grenzflächen auszuweiten, darunter auch solche in elektrochemischen Bauelementen wie Batterien.

Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Dr. Martin Thämer, thaemer@fhi-berlin.mpg.de

Originalpublikation:
Alexander P. Fellows et al., The importance of layer-dependent molecular twisting for the structural anisotropy of interfacial water.Sci. Adv.12,eadz5505(2026).DOI:10.1126/sciadv.adz5505

Quelle: Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft

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Das Team vom Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung (Leibniz-IZW) und vom Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (Leibniz-IGB) untersuchte gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen aus Potsdam und Wien Wasser- und Sedimentproben aus dem Weißen See und dem Müggelsee in Berlin, dem Stechlinsee und dem Dagowsee in Brandenburg, dem Haussee in Mecklenburg-Vorpommern, aus einem Teich inmitten von Feldern in Brandenburg sowie aus dem Zu- und Abfluss einer großen Wasseraufbereitungsanlage in Berlin. Anschließend wurde die DNA der in den Proben vorhandenen Bakterien untersucht. Die dabei entdeckten Antibiotika-Resistenzgene (ARG) wurden sogenannten Resistenzgen-Klassen zugeordnet. Dafür setzten die Forschenden unterschiedliche bioinformatische Methoden und genetische Datenbanken ein.

„Dieser breite methodische Ansatz erlaubte es uns, im Erbgut der in den Proben vorkommenden Bakterienarten jene Gene zu identifizieren, die für Antibiotikaresistenzen verantwortlich sind“, erklärt Pau de Yebra Rodó, Erstautor der Studie und Doktorand am Leibniz-IZW und am Leibniz-IGB. „Die nachgewiesenen Resistenzgene gekörten zu insgesamt 18 Klassen dieser Resistenzgene – in unterschiedlicher Vielfalt und Häufigkeit an den verschiedenen Standorten.“

Spur der bakteriellen Antibiotika-Resistenzgene auch nach Wasseraufbereitung noch überdeutlich

Im Zufluss der Wasseraufbereitungsanlage kamen Antibiotika-Resistenzgene aller 18 Resistenzgen-Klassen vor, im Abfluss immerhin noch 16, wenngleich auch in etwas reduzierter Häufigkeit. Die Aufbereitung konnte offenkundig nur die ARGs zweier Resistenzgen-Klassen entfernen oder ausreichend stark verdünnen (ARGs gegen Glykopeptid-Antibiotika und gegen Nitroimidazole), alle anderen Resistenzgen-Klassen waren im aufbereiteten Wasser weiterhin vertreten. An zweiter Stelle im Ranking rangieren die städtischen Gewässer: im Oberflächenwasser des Müggelsees wurden neun Klassen von antibiotikaresistenten Genen nachgewiesen, im Sediment des Weißen Sees – also Bodenschichten, die Oberflächen- und Grundwasser filtern – waren es noch neun. Hingegen waren die Oberflächenwasser des Haussees, des Stechlinsees und des Dagowsees frei von nachweisbaren ARGs.

„Interessant und besorgniserregend ist hingegen der Nachweis von bakteriellen Resistenzgenen in Sedimentproben der Seen im ländlichen Raum“, sagt Prof. Alex Greenwood, Leiter der Abteilung für Wildtierkrankheiten am Leibniz-IZW und Seniorautor der Studie. „Wassernahe Bodenschichten speichern offenbar Belastungen mit antibiotikaresistenten Bakterien und halten diese in der Umwelt vor, auch wenn das Oberflächenwasser keine nachweisbare Belastung (mehr) aufweist.“

Insbesondere Vertreter der gegen Aminoglykosid-Antibiotika gerichteten Resistenzgen-Klasse waren in den Sedimenten in höherer Gesamtlast präsent als im Wasser.

Teiche im ländlichen Raum sind ebenfalls stark belastet

In den Wasserproben des inmitten von Feldern im westlichen Brandenburg gelegenen Teiches wurden mit lediglich sechs zwar weniger unterschiedliche Resistenzgen-Klassen nachgewiesen als im Müggelsee-Wasser und in den Zu- und Abflüssen der Aufbereitungsanlage, es waren aber mehr als im Wasser von Stechlinsee, Haussee oder Dagowsee. Die Resistenzgen-Klassen der Teichbakterien deckten sich größtenteils mit jenen, die auch in den städtischen Gewässern nachgewiesen wurden: Aminoglykoside, Phenicole and Tetracycline. Dies sind Antibiotika, die sowohl beim Menschen als auch in der Nutztierhaltung eingesetzt und durch menschliche und landwirtschaftliche Abwässer in die Umwelt eingetragen werden.

Dass bei städtischen Gewässern nicht nur deren unmittelbare Nähe zu menschlichen Siedlungen für den Eintrag antibiotika-resistenter Bakterien entscheidend ist (in dieser Hinsicht sind sich Müggelsee, Weißer See und Haussee relativ ähnlich), sondern auch die Intensität der Gewässernutzung, berichtet Prof. Hans-Peter Grossart, Leiter der Abteilung für Plankton- und Mikrobielle Ökologie am Leibniz-IGB. „Im Wasser des Müggelsees wurden erheblich mehr Resistenzgen-Klassen nachgewiesen als in den beiden anderen städtischen Seen, was sehr wahrscheinlich an der intensiveren Nutzung durch die Fischerei, den Schifffahrtsbetrieb und viele Badende liegt.“

Weitere Studien sind erforderlich

Antibiotikaresistente Bakterien werden in medizinischen Fachkreisen als große globale gesundheitliche Herausforderung angesehen.

„Mit unserer Forschung versuchen wir zu verstehen, wie sich antibiotikaresistente Bakterien in der Umwelt verbreiten und dort möglicherweise auch längerfristig überdauern“, fasst de Yebra Rodó zusammen. „Der Eintrag durch menschliche Aktivitäten ist sicher die Hauptquelle für ARG-tragenden Bakterien in der Umwelt. Dies geschieht vor allem über das Abwasser von Krankhäusern, landwirtschaftlichen Betrieben und privaten Haushalten.“

In ihrer Studie sahen sich die Forschenden mit großen methodischen Herausforderungen konfrontiert. So konnten sie im Vergleichen zwischen Wasserproben, Proben aus Sedimenten und Proben aus der Wasseraufbereitungsanlage unterschiedliche Sequenzierungstiefen (ein Gütegrad der DNA-Analyse) erzielen. Die gefundenen Unterschiede in der Vielfalt und Häufigkeit der Resistenzgene in den Bakteriengenomen waren jedoch groß genug, um belastbare Aussagen zuzulassen. Weitere Studien, die ein breiteres Spektrum an Gewässern, mehr Proben pro Gewässer und einen längeren Zeitraum umfassen, seien jedoch erforderlich, um Unterschiede in den bakteriellen Antibiotikaresistenzprofilen städtischer und ländlicher Süßwasserökosystemen genauer charakterisieren zu können.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Pau de Yebra Rodó
Doktorand in der Abteilung für Wildtierkrankheiten
rodoizwpau@gmail.com

Prof. Dr. Alex D. Greenwood
Leiter der Abteilung für Wildtierkrankheiten
Telefon: +49(0)30 5168255
greenwood@izw-berlin.de

Originalpublikation:
De Yebra P, Zoccarato L, Galdindo JA, Numberger D, Abdulkadir N, Grossart HP, Greenwood AD (2026): Diversity of antibiotic resistance genes increases in urbanized lakes: a multi-tool screening. iScience 115892. DOI: 10.1016/j.isci.2026.115892

Quelle: Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung (IZW) im Forschungsverbund Berlin e.V.

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Besonders deutlich wurde auf der IFAT 2026, dass die Wasserwirtschaft zunehmend als strategischer Standortfaktor verstanden wird. In der Welcome Lounge von DVGW und DWA diskutierten Vertreterinnen und Vertreter aus Politik und Wasserwirtschaft darüber, wie Versorgungssicherheit, Klimaanpassung und wirtschaftliche Stabilität künftig zusammengedacht werden müssen. Die Botschaft der technisch-wissenschaftlichen Spitzenverbände war klar: Eine resiliente Wasserwirtschaft braucht nicht nur Innovationen, sondern auch verlässliche politische Rahmenbedingungen, langfristige Finanzierung und beschleunigte Planungs- und Genehmigungsverfahren.

Der bayerische Umweltminister Thorsten Glauber verwies auf das novellierte Wassergesetz und den Wassercent als Instrumente, um der Ressource Wasser einen klareren Wert zu geben.

Nordrhein-Westfalens Umweltminister Oliver Krischer betonte: „Wir haben Wasser zu lange als selbstverständlich betrachtet. Dabei ist es eine unverzichtbare Lebensgrundlage und eine begrenzte Ressource. Eine leistungsfähige Wasserwirtschaft ist entscheidend, um diese Ressource nachhaltig zu sichern. Nur so können wir unsere Gesellschaft, Umwelt und Wirtschaft resilient und zukunftsfähig aufstellen. In Nordrhein-Westfalen verankern wir diesen Anspruch in der Zukunftsstrategie Wasser NRW vorausschauend und langfristig.“

Auch Dunja Kreiser, wasserpolitische Sprecherin der SPD-Bundestagsfraktion, hob hervor, dass resiliente Wasserinfrastruktur Grundlage für Versorgungssicherheit, Klimaanpassung und wirtschaftliche Stabilität sei.

DWA-Präsident Prof. Uli Paetzel brachte die strategische Bedeutung der Branche auf den Punkt: „Nur eine resiliente Wasserwirtschaft schafft Handlungssicherheit für Gesellschaft, Umwelt und Wirtschaft. Wasser ist ein Stabilitäts- und Zukunftsfaktor unseres Landes, Wasser muss bei politischen Entscheidungen zentral mitgedacht werden.“

Dr. Dirk Waider, DVGW-Vizepräsident Wasser, warnte zugleich vor künftigen Nutzungskonkurrenzen, wenn angesichts des Klimawandels und wachsender Regionen nicht rechtzeitig politische Vorsorge getroffen werde. Damit wurde auf der IFAT deutlich: Die Wasserwirtschaft ist nicht nur technischer Dienstleister, sondern Kern kritischer Infrastruktur.

Interview mit Dirk Waider

Auch die Messe München zog eine positive Bilanz. Stefan Rummel, CEO der Messe München, bezeichnete Kreislauf- und Wasserwirtschaft als systemrelevante Zukunftsbranchen. Die IFAT habe gezeigt, wie wichtig der Wissenstransfer zwischen Unternehmen, Politik, Kommunen und Verbänden sei. Bundesumweltminister Carsten Schneider unterstrich auf der Messe, Umwelttechnologien seien eine Voraussetzung für Souveränität, Sicherheit und Wohlstand.

Branchenüberblick

Die Branchenzahlen des VDMA zeigten parallel ein differenziertes wirtschaftliches Bild. Während einzelne Weltmärkte schwächeln, gewinnt Europa als Absatz- und Wachstumstreiber an Bedeutung. In der Abfall- und Recyclingtechnik erwarten die Hersteller für 2026 ein nominales Umsatzwachstum von 2,3 Prozent und einen Orderzuwachs von 4,5 Prozent. Rund 60 Prozent der Exporte dieser Branche sollen 2026 auf EU-Staaten entfallen.

Für die Wasser- und Abwassertechnik, eine Teilbranche der Verfahrenstechnik, meldete der VDMA für 2025 ein Exportplus von 5,6 Prozent auf 1,37 Milliarden Euro. Gleichzeitig gingen die Ausfuhren in den ersten beiden Monaten 2026 um 5,3 Prozent zurück; besonders schwach entwickelte sich der US-Markt mit einem Exportrückgang von 17,9 Prozent. Diese Zahlen machen deutlich: Die Umwelttechnik bleibt ein Wachstumsfeld, ist aber nicht immun gegen geopolitische Unsicherheiten, hohe Energiepreise, Investitionszurückhaltung und schwierige Standortbedingungen.

Kreislaufwirtschaft und Resilienz

Messe München CEO Stefan Rummel begrüßte rund 3.400 Aussteller in München. Sein Fazit: „Die Rekordbeteiligung auf der IFAT Munich 2026 zeigt deutlich: Kreislauf- und Wasserwirtschaft hat Systemrelevanz und ist die nächste globale Schlüsselindustrie.“ (Quelle: Messe München GmbH)

Ein zentrales Thema der IFAT war die Kreislaufwirtschaft. Eine auf der Messe vorgestellte Studie der Boston Consulting Group im Auftrag des BDI beziffert das Potenzial der zirkulären Bruttowertschöpfung in Deutschland auf bis zu 125 Milliarden Euro im Jahr 2045 — gegenüber heute rund 60 Milliarden Euro. Kumuliert könnten sich zusätzliche Wertschöpfungseffekte bis 2045 auf bis zu 880 Milliarden Euro summieren.

Gleichzeitig wurde in München sichtbar, dass Resilienz nicht allein eine Frage der Technik ist. Wasser- und Abwassersysteme müssen künftig sowohl gegen Extremwetter wie Starkregen, Überschwemmungen, Hitze und Wassermangel als auch gegen gezielte Eingriffe, Sabotage oder Cyberangriffe geschützt werden. Die IFAT rückte damit die Frage in den Vordergrund, wie Infrastrukturen nicht nur effizienter, sondern auch widerstandsfähiger werden können.

Für DVGW und DWA ergibt sich daraus ein klarer Auftrag an die Politik: Die Nationale Wasserstrategie müsse nun zügig und praxisnah umgesetzt werden. Bereits mit ihrer Roadmap 2030 hatten die Verbände einen Fahrplan für die Zukunft der Wasserwirtschaft vorgelegt. Entscheidend seien nun modernisierungsfreundliche Rahmenbedingungen, eine gesicherte Finanzierung sowie gezielte Forschungs- und Fördermaßnahmen.

Die IFAT Munich 2026 hat damit mehr gezeigt als neue Maschinen, Verfahren und digitale Lösungen. Sie war ein politisches und wirtschaftliches Stimmungsbild einer Branche, deren Bedeutung wächst. Wasser, Abwasser, Recycling und Kreislaufwirtschaft sind Schlüsselbereiche für Klimaanpassung, Ressourcensicherheit und Wettbewerbsfähigkeit. Die nächste IFAT Munich findet vom 29. Mai bis 1. Juni 2028 statt.

Quellen: DVGW, VDMA, DWA, IFAT

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Allein in NRW gibt es rund 1.500 Regenklärbecken. Diese werden beispielsweise zur Behandlung von verschmutztem Niederschlagswasser von Straßen eingesetzt. Sie speichern und reinigen Niederschlagswasser bei Regen und geben es in angeschlossene Gewässer ab. Das Niederschlagswasser führt jedoch auch jede Menge Feinpartikel wie Mikroplastik mit sich, das in erster Linie durch den Abrieb von Autoreifen entsteht und sich von den Regenklärbecken aus in andere Gewässer weiter verteilen kann: Etwa ein Drittel des Mikroplastiks im Meer stammt heute von Reifen.

„Ein wichtiger Schritt wäre es deshalb, das Mikroplastik schon früh im Wasserkreislauf, beispielsweise in den Regenklärbecken, aus dem Wasser zu entfernen, bevor es in die Gewässer gelangt. In klassischen Regenklärbecken, deren Wirkung auf der Sedimentation beruht, funktioniert der Rückhalt dieser feinen und leichten Partikel jedoch nur sehr eingeschränkt “, erklärt Professor Dr. Nina Altensell, Expertin für Siedlungswasser- und Kreislaufwirtschaft an der Hochschule Bielefeld (HSBI).

Genau hierfür hat das Start-up MicroBubbles eine neuartige Behandlungsidee entwickelt. Diese hat sich Altensell im Wintersemester gemeinsam mit Studierenden des Bachelorstudiengangs Bauingenieurwesen, ihrem Kollegen Michael Koltermann und dem Physiker Tim Robertino Baumann aus dem Projekt InCamS@BI von HSBI und Universität Bielefeld angeschaut. Auch Baumann arbeitet bereits seit mehreren Jahren an einem Filter für Mikroplastik.

Die Technologie

Seit 2021 wird das Start-up MicroBubbles von der Bundesagentur für Sprunginnovationen (SPRIND) gefördert. Bis zum kommenden Mai hat MicroBubbles das Ziel, mit seinem Verfahren die Marktreife zu erlangen. Das steckt hinter ihrer Idee: Zur Entfernung des Mikroplastiks aus dem Wasser in Regenwasserbehandlungsanlagen wie Regenklärbecken nutzt MicroBubbles Milliarden winziger Blasen, die im Becken freigesetzt werden. Die Blasen bilden eine wolkenähnliche Struktur mit einer extrem hohen Dichte. Sie steigen im Wasser auf und ziehen dabei feinste Mikroplastikpartikel an. Diese werden gemeinsam mit den Blasen an die Wasseroberfläche transportiert.

„Dort können wir dann alle Verunreinigungen mit einer Art Skimmer entfernen, wie er für die Reinigung von Swimmingpools eingesetzt wird. Die einzelnen Partikel untersuchen wir dann im Nachgang im Labor“, erklärt Phillip Traphöner, Technischer Leiter bei MicroBubbles, seinen Gästen.

Die MicroBubbles im Einsatz

Die Studierenden des Bachelorstudiengangs Bauingenieurwesen schauten sich mit ihren Lehrenden während einer Exkursion im Wintersemester das Start-up MicroBubbles an.

Auch in Aktion können sich die Studierenden, Tim Robertino Baumann und Prof. Dr. Altensell das Verfahren anschauen: In einem Labor des Start-ups gibt es ein Modell eines Regenklärbeckens im Maßstab 1:10. Dieses ähnelt einem Aquarium mit Wänden aus Plexiglas. So kann von außen gut beobachtet werden, wie die kleinen Blasen im Wasser aufsteigen und dabei hydrophobe Schwebstoffe nach oben transportieren. Nach der Betrachtung im Labor fährt die Gruppe gemeinsam mit dem MicroBubbles-Team zu einem Regenklärbecken an der Mastbruchstraße in Paderborn. Dort führt Phillip Traphöner die Technologie vor und erklärt die technische Anlage.

„Durch unseren Besuch haben sich heute spannende Einblicke ergeben“, resümiert Nina Altensell. „MicroBubbles verfolgt einen Ansatz mit hohem Potential für den Schutz der Gewässer. Zudem könnte das Start-up künftig für unsere Studierenden ein spannender Arbeitgeber sein.“

Ein Filtersystem für das Abwasser von Haushalten

Auch an anderer Stelle im Wasserkreislauf, beispielsweise beim Abwasser von Haushalten, gibt es Ideen und Ansätze, um Mikroplastik auszufiltern. Tim Robertino Baumann ist Technologiescout im Transferprojekt InCamS@BI von HSBI und Universität Bielefeld – die Abkürzung steht für Innovation Campus für Sustainable Solutions. Der Biophysiker arbeitet seit mehr als drei Jahren an einem Filtersystem, das sich beispielsweise in Waschmaschinen einsetzen ließe. Denn insbesondere bei den ersten Waschgängen synthetischer Kleidungsstücke lösen sich viele Kunststoffpartikel und gelangen ins Abwasser – neben dem Abrieb von Autoreifen ein zweiter riesiger Verursacher von Mikroplastik. Diese Partikel könnte Baumanns Filtersystem auffangen. Inspiriert wurde der Wissenschaftler zu seiner Idee vom Riesenmanta: Der Fisch ernährt sich von Zooplankton und filtert die Kleinstlebewesen beim Schwimmen direkt aus dem Wasser.

„Könnte man das Abwasser von Waschmaschinen filtern, wäre das ein großer Stellhebel für die Verringerung des Mikroplastiks in unseren Gewässern“, erklärt Baumann das Ziel seines Ansatzes.

Zukünftige Zusammenarbeit

Den Besuch bei MicroBubbles nutzen Baumann und das Team des Start-ups zum fachlichen Austausch. Gemeinsam werden Pläne für eine weitere Zusammenarbeit festgelegt: Der Wissenschaftler will das Start-up beispielsweise bei der Suche nach einer Sensorik unterstützen. Mit dieser ließen sich die verschiedenen Bestandteile der ausgefilterten Partikel noch genauer erkennen und so möglicherweise auch gezielt entfernen. Auch weitere längerfristige Kooperationen etwa in Form von Abschlussarbeiten oder gemeinsamen Forschungsanträgen zwischen der HSBI und MicroBubbles sind denkbar.

Quelle: Hochschule Bielefeld

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Tagespolitik und Krisen binden viel Aufmerksamkeit – doch der Klimawandel bleibt eine der zentralen Herausforderungen unserer Zeit. Extremwetter, Dürren, Waldbrände, schmelzende Eisschilde und Gletscher, tauende Permafrostböden und steigender Meeresspiegel: Die Folgen des Klimawandels sind längst sichtbar und bedrohen zunehmend auch unseren Lebensraum als Menschen. Im Jahr 2025 erreichten die weltweiten CO2-Emissionen, als eine der Hauptursachen des Klimawandels, einen neuen Höchstwert. Eine Umkehr dieses Trends ist trotz internationaler Bemühungen bislang nicht absehbar.

Der neue „Atlas der Klimaextreme“, machr die Klimaentwicklung seit 1881 in Deutschland und auf Bundeslandebene auf Basis von Daten des Deutschen Wetterdienstes sichtbar. (Quelle: Alfred-Wegener-Institut / REKLIM)

Aber was bedeutet das für Deutschland? Und wie lässt sich die Entwicklung des Klimas hierzulande verlässlich einordnen? Orientierung bietet der neue „Atlas der Klimaextreme“ des Helmholtz-Forschungsverbunds Regionale Klimaänderungen und Mensch (REKLIM) mit Sitz am Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI). Auf Basis der seit dem Jahr 1881 erhobenen und frei zugänglichen Daten des Deutschen Wetterdienstes zeichnet der Atlas die Entwicklung des Klimas in Deutschland systematisch nach. Die Autor:innen haben die stationsbasierten, öffentlich zugänglichen Messdaten umfassend ausgewertet und in Karten, Grafiken und Analysen detailliert aufbereitet. So werden Klimaveränderungen über lange Zeiträume hinweg für Gesamtdeutschland und die Bundesländer sichtbar und als Grundlage für konkrete Entscheidungen vor Ort nutzbar.

Dr. Klaus Grosfeld, Leiter des Forschungsverbundes REKLIM, fügt hinzu: „Für uns ist der Atlas ein Werkzeug, um Wissen in die Gesellschaft zu bringen und Veränderungen sichtbar zu machen. Mir ist wichtig, dass nachvollziehbar wird: Wer die Entwicklungen vor Ort erkennt, entwickelt auch ein Bewusstsein für Verantwortung – und die Bereitschaft zu handeln.“

Dr. Monica Ionita, Meteorologin, AWI-Klimawissenschaftlerin und Erstautorin, beschreibt die Intention den Atlas zu erstellen: „Wetter und Klima in Deutschland haben sich in den letzten 50 Jahren deutlich verändert – und diese Veränderungen verlaufen nicht einheitlich. Sie variieren von Region zu Region, und um sie zu verstehen, muss man über nationale Durchschnittswerte hinausblicken und die lokale und regionale Ebene betrachten. Dieser Atlas wurde mit diesem Ziel entwickelt.“

Komplexe Daten verständlich aufbereitet

Durch die Darstellung von Klimadaten auf Ebene der einzelnen Bundesländer vermittelt der Atlas ein klareres Bild davon, wie sich die Bedingungen im ganzen Land verändert haben – von Temperaturtrends und Niederschlagsmustern bis hin zur Häufigkeit extremer Wetterereignisse. Jedes Bundesland erzählt seine eigene Geschichte, geprägt von Geografie, Landnutzung und lokaler Klimadynamik. Im Saarland ist beispielsweise die Jahresmitteltemperatur im Zeitraum 1881–2024 gegenüber der Referenzperiode 1971–2000 von allen Bundesländern am stärksten gestiegen, um 2,1 °C, gefolgt von den Bundesländern Bayern und Rheinland-Pfalz mit 2,0 °C.

Für Monica Ionita und ihre Mit-Autor:innen ist klar: „Wissenschaftliche Erkenntnisse zum Klimawandel sollten für alle zugänglich sein, nicht nur für Fachleute. Die Übersetzung komplexer Daten in verständliche, regional spezifische Informationen ermöglicht es politischen Entscheidungsträgern, Planern und der breiten Öffentlichkeit gleichermaßen, die Situation in ihrem Teil des Landes besser zu verstehen und darauf basierend fundierte Entscheidungen zu treffen. Dieser Atlas ist ein Beitrag zu diesem Vorhaben – ein Nachschlagewerk für alle, die den aktuellen Zustand unseres Klimas verstehen möchten, datenbasiert und verständlich präsentiert.“

Monica Ionita ist zudem eine der Leitautorinnen des neuen IPCC-Berichts, der 2028 erscheinen wird und den aktuellen globalen Stand der Forschung zum Klimawandel zusammenfasst.

Henrike Müller, Senatorin für Umwelt, Klima und Wissenschaft des Landes Bremen: „Die Autor:innen haben die Daten verständlich aufbereitet – mit Karten, Grafiken und klaren Analysen. So wird sichtbar, wie sich das Klima über viele Jahre hinweg in Deutschland und den Bundesländern verändert hat. Die Fakten sind eindeutig und lassen sich nicht schönreden. Eine wichtige Grundlage für Entscheidungen vor Ort. Ein wirklich gelungener Atlas der Klimaextreme. Was man nicht außer Acht lassen sollte: Obwohl Klima natürlich ein globales Thema ist, können wir vor Ort viel tun. Mehr Bäume, mehr Grünflächen und bessere Regenwasserspeicherung helfen, unsere Städte lebenswerter zu machen und die Folgen abzumildern – ganz konkret hier vor der eigenen Haustür.“

Der ‚Atlas der Klimaextreme‘ kann beim Helmholtz-Forschungsverbund REKLIM kostenlos bestellt werden und ist zudem auch als interaktives PDF abrufbar. Karten und Grafiken stehen außerdem online zur Verfügung.

Quelle: Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung

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Wie gut moderne KI-Wettermodelle extreme Hitze-, Kälte- und Windereignisse vorhersagen, die bisherige historische Rekorde übertreffen, haben Forschende um Dr. Zhongwei Zhang am Institut für Statistik des KIT untersucht. Das Ergebnis: Bei diesen außergewöhnlichen Wetterbedingungen ist das physikbasierte hochauflösende Modell HRES des Europäischen Zentrums für mittelfristige Wettervorhersage den derzeit führenden KI-Modellen durchweg überlegen.

KI unterschätzt Rekorde systematisch

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verglichen mehrere etablierte KI-Modelle – darunter GraphCast, Pangu Weather und Fuxi – mit dem numerischen, physikbasierten Referenzmodell HRES. Während KI-Modelle bei der Gesamtbewertung aller Wetterlagen gut abschneiden, zeigen sie bei Rekordereignissen durchweg größere Prognosefehler auf. Insbesondere unterschätzen sie sowohl die Intensität als auch die Häufigkeit extremer Ereignisse.

„Unsere Analysen zeigen, dass KI-Modelle die Intensität von Hitze-, Kälte- und Windrekorden generell unterschätzen“, erklärt Zhang. „Je stärker ein Rekord vorherige Extremwerte übertrifft, desto größer ist die Unterschätzung.“

Grenzen neuronaler Netze

Die Ursache sehen die Forschenden in einer grundsätzlichen Einschränkung datengetriebener Modelle: KI-Systeme lernen aus historischen Daten und sind besonders gut darin, Wettermuster vorherzusagen, die bereits beobachteten Situationen ähneln. Rekordereignisse liegen jedoch per Definition außerhalb der bisherigen Beobachtungen.

„Neuronale Netze haben Schwierigkeiten, verlässlich über ihren Trainingsbereich hinaus zu extrapolieren – also Vorhersagen jenseits der bisher beobachteten Werte zu treffen“, sagt Professor Sebastian Engelke, von der Universität Genf und der frühere Betreuer von Zhongwei Zhang. „Physikalische Modelle wie HRES basieren dagegen auf grundlegenden Gesetzen der Physik. Dies stellt sicher, dass ihre Vorhersagen auch dann noch zuverlässig sind, wenn die Atmosphäre in Zustände übergeht, die noch nicht beobachtet wurden.“

Gerade in einem sich rasch erwärmenden Klima treten solche rekordverdächtigen Wetterlagen immer häufiger auf – mit teils schwerwiegenden Folgen für Gesundheit, Infrastruktur und Wirtschaft.

Bedeutung für Frühwarnsysteme

Die Ergebnisse sind insbesondere für Frühwarnsysteme und das Katastrophenmanagement relevant. Eine systematische Unterschätzung extremer Ereignisse kann dazu führen, dass Warnungen zu spät oder gar nicht ausgesprochen werden. Die Autorinnen und Autoren der Studie betonen daher, dass KI-Wettermodelle derzeit klassische numerische Vorhersagen nicht ersetzen können.

„Für risikoreiche Anwendungen sollte man sich nicht ausschließlich auf KI verlassen“, stellt Zhang fest.

Stattdessen empfehlen die Forschenden einen parallelen Einsatz beider Ansätze sowie weitere Forschung an hybriden Modellen und physikinformierten neuronalen Netzen, die physikalisches Wissen mit KI-Methoden kombinieren.

Perspektiven für verbesserte KI-Modelle

Die Studie zeigt zugleich Wege auf, wie KI-Wettervorhersagen künftig robuster werden könnten. Dazu zählen unter anderem eine gezielte Anreicherung der Trainingsdaten mit simulierten Extremereignissen, neue Trainingsmethoden aus der Extremwertstatistik sowie hybride Modellansätze. Bis dahin bleibt die zentrale Botschaft:

„KI ist ein leistungsstarkes Werkzeug für die Wettervorhersage – bei den extremsten und potenziell gefährlichsten Ereignissen sind physikalische Modelle jedoch weiterhin unverzichtbar“, so Engelke.

An der Studie waren auch Forschende der ETH Zürich, des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung, der Technischen Universität Dresden und der Universität Genf beteiligt.

Originalpublikation
Zhongwei Zhang, Erich Fischer, Jakob Zscheischler and Sebastian Engelke: Physics-based models outperform AI weather forecasts of record-breaking extremes. Science Advances, 2026. DOI: 10.1126/sciadv.aec1433.

Quelle: KIT

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Die Wasserwirtschaft steht vor tiefgreifenden Veränderungen: Klimawandel, steigende Anforderungen an Resilienz und IT-Sicherheit, Fachkräftemangel sowie neue nationale und europäische Vorgaben erhöhen den Handlungsdruck. Digitale Anwendungen können dabei helfen, Prozesse effizienter zu gestalten, Anlagen sicherer zu betreiben und die Versorgung langfristig leistungsfähig zu halten. Voraussetzung dafür ist, dass Digitalisierung von Beginn an sicher, praxisnah und branchengerecht umgesetzt wird.

„Die Kooperation mit dem DVGW ist für uns ein wichtiger Schritt, um digitale Transformation noch stärker aus der Praxis der Wasserwirtschaft heraus zu gestalten. KDW und DVGW bringen unterschiedliche, sich sehr gut ergänzende Perspektiven ein: technologische und sicherheitsbezogene Expertise auf der einen, wasserfachliche Kompetenz und Technische Regelsetzung auf der anderen Seite. Genau daraus entsteht ein Mehrwert für die Branche“, sagt Ronald Derler, Geschäftsführer des KDW.

Im Mittelpunkt der Zusammenarbeit stehen der fachliche Austausch, gemeinsame Veranstaltungen und Seminare sowie die Mitwirkung an Technischen Regelwerken. Das KDW bringt seine Kompetenzen in den Bereichen IT-Sicherheit, Cybersecurity Services und digitale Transformation der Wasserwirtschaft ein. Der DVGW steuert seine wasserfachliche Expertise, sein Netzwerk sowie seine Erfahrung in Regelsetzung, Forschung, Bildung und Zertifizierung ein.

„Die Digitalisierung stellt hohe Anforderungen an Wasserversorgungsunternehmen. Mit der Kooperation stärken wir den praxisnahen und sicheren Einsatz digitaler Lösungen in der Wasserwirtschaft. Wir schaffen eine Brücke zwischen IT Sicherheit, Digitalisierung und Technischen Regeln, indem wir zentrale Aspekte daraus in die Regelsetzungsarbeit einfließen lassen. Das erhöht die Orientierung und Planungssicherheit für die Branche“, erklärt Dr. Wolf Merkel, Vorstand des DVGW.

Beide Organisationen verfolgen mit der Vereinbarung das Ziel, Synergien zu nutzen und die Wasserwirtschaft bei der Bewältigung digitaler und sicherheitsrelevanter Anforderungen zu unterstützen.

>> Lesen Sie mehr zu den Themen Digitalisierung und Cybersecurity in der Wasserwirtschaft in der Maiausgabe 2026 (Erscheinungsdatum: 22.5.2026).

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Der riesige menschenleere Südpazifik gilt als unberührte Natur. Doch so unberührt, wie wir gern glauben, ist dieser Ozean nicht. Das zeigt eine neue Studie einer Gruppe von Forschenden der ETH Zürich und des Geomar Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung in Kiel.

Die Forschenden weisen nämlich nach, dass Zink, das beim Verbrennen von fossilen Brennstoffen und durch Industrieabgase freigesetzt wird, die entlegensten Winkel des Meeres erreicht hat. Das Zink aus menschlichen Quellen ist in diesen Gewässern mittlerweile viel häufiger als das aus natürlichen Quellen.

„Es gibt keine unberührte Natur mehr, nicht mal mehr im Südpazifik, der so weit entfernt von der nächsten Zivilisation ist wie die Astronauten der Internationalen Raumstation“, sagt Tal Ben Altabet, der Erstautor der Studie, die soeben in der Fachzeitschrift Nature Communications Earth and Environment erschienen ist. Ben Altabet ist Postdoc in der Gruppe von Derek Vance, Professor für Geochemie an der ETH Zürich.

Zink und andere Metalle gelangen bei der Verbrennung von Öl und Kohle sowie bei der Metallverhüttung in die Atmosphäre. Dabei heften sich die ausgestossenen Metalle an winzige Aerosole in der Luft. Die Partikel können Tausende von Kilometern zurücklegen, ehe sie sich auf der Oberfläche des offenen Ozeans absetzen. Auf diesem Weg können atmosphärische Aerosole Metalle aus Industriegebieten bis in die entlegensten Meere transportieren.

Plankton braucht Zink

Zink und andere Spurenelemente wie Eisen und Kupfer sind für das Leben im Meer essenziell. Insbesondere brauchen mikroskopisch kleine Algen, das Phytoplankton, Zink bei der Photosynthese. Durch diesen Prozess nimmt das Phytoplankton Kohlendioxid auf und produziert daraus organische Substanzen und Sauerstoff. Somit spielen die winzigen grünen Algen eine zentrale Rolle bei der Regulierung des Erdklimas.

In den letzten Jahren haben Wissenschaftler:innen begonnen, nicht nur die Konzentrationen der Spurenmetalle im Meerwasser zu messen, sondern auch deren Isotopenzusammensetzung.

Isotope sind Varianten eines Elements, die unterschiedlich schwer sind. Ihr Verhältnis bildet einen chemischen Fingerabdruck. Die Isotopen-Fingerabdrücke helfen, Metallquellen zu identifizieren und den Prozess, den sie im Meer durchlaufen, nachzuverfolgen. Meerwasser ist natürlicherweise relativ stark mit schwereren Isotopen wie Zink-66 angereichert, während Emissionen aus menschlichen Quellen typischerweise reich an leichteren Isotopen wie Zink-64 sind.

In den letzten zehn Jahren haben sich Meeresgeochemiker:innen intensiv mit einem ungewöhnlichen Isotopen-Fingerabdruck in der oberen Meeresschicht befasst. Einige Forschende schrieben diese Anomalien natürlichen Prozessen im Ozean zu, wie beispielsweise die Anlagerung von Zink an Partikel im Meerwasser. Vor kurzem vermuteten andere, dass die Anomalien den Eintrag von Zink aus menschlichen Quellen durch Aerosole widerspiegeln.

Aerosole transportieren Zink zum Südpazifik

Um diese Fragen zu klären, untersuchten die ETH-Forschenden um Ben Altabet eine der abgelegensten Meeresregionen der Erde, den Südpazifik. Würde man die Signatur von Zink aus menschlichen Emissionen feststellen, würde dies verdeutlichen, wie weit die Umweltverschmutzung durch den Menschen fortgeschritten ist.

Das Team verfolgte dabei einen neuartigen Ansatz: Anstatt nur das im Meerwasser gelöste Zink zu analysieren, untersuchten sie auch die Isotopenzusammensetzung von Zink in Meerespartikeln sowie in atmosphärischen Aerosolen. Um menschliche Quellen besser zu identifizieren, massen die Forschenden zusätzlich die Isotopenzusammensetzung von Blei – einem etablierten Indikator für Umweltverschmutzung.

Fast nur Zink aus menschlichen Quellen nachweisbar

Die Ergebnisse der Studie waren eindeutig: Die Forschenden fanden in den oberen Wasserschichten des Südpazifiks, dass Zink aus menschlichen Emissionen stammt und mittels Aerosolen hierhergelangt. Spuren von Zink aus natürlichen Quellen waren hingegen fast nicht nachweisbar.

„Praktisch das gesamte Zink in den Partikeln aus den Oberflächengewässern des Südpazifik ist unnatürlich. Diese Ergebnisse zeigen, dass selbst Elemente, die bisher als nicht stark von menschlichen Aktivitäten beeinflusst galten, mittlerweile von industrieller Verschmutzung dominiert werden, die die abgelegensten Teile des offenen Ozeans erreicht hat“, sagt Ben Altabet

Kreislauf aus der Balance?

Natürlicherweise ist die oberste Meeresschicht eher arm an Zink und anderen Spurenmetallen, da diese durch das Phytoplankton aufgezehrt werden. Damit das Phytoplankton gedeihen kann, müssen diese Mikronährstoffe im passenden Verhältnis im Meerwasser vorhanden sein.

Die Forschenden rechnen damit, dass die stetige Zunahme von menschgemachten Metall-Emissionen das sensible Nährstoffgleichgewicht stören könnte. Wie das Phytoplankton darauf reagieren wird, ist jedoch schwierig vorherzusagen. Werden zusätzliche Metalle wie Zink, Eisen, Kupfer und Cadmium – alle zeigen Anzeichen einer Anreicherung im Meerwasser aufgrund menschlicher Aktivitäten – in die Meere eingetragen, könnte sich die Verfügbarkeit der Nährstoffe verändern, was sich auf die gesamte Meeresnahrungskette auswirken könnte.

Andere Meere auf Zink-Isotope untersuchen

Mit weiteren Studien wollen die Forschenden nun herausfinden, wie die Isotopen-Zusammensetzung von Zink und weiteren biologisch essenziellen Metallen wie Eisen und Kupfer in marinen Partikeln aus anderen Meeren ist.

„Nur wenn wir verschiedene Meeressysteme untersucht haben, werden wir verstehen, wie sich Spurenmetalle über den gesamten Ozean betrachtet verhalten und wie Meeresorganismen auf Verschiebungen des Nährstoffgleichgewichts reagieren“, erklärt Ben Altabet.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. Tal Ben Altabet, ETH Zürich, tal.benaltabet@eaps.ethz.ch

Originalpublikation:
Benaltabet T, Gosnell KJ, de Souza GF et al. Pervasive contamination of the remote open ocean with anthropogenic zinc. Commun Earth Environ 7, 373, 25. März 2026, DOI: 10.1038/s43247-026-03425-y

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Beispielsweise im Gewässermonitoring zeigt sich, wie stark sich die Branche verändert. Sensorik, Fernerkundung und digitale Plattformen ermöglichen heute eine erheblich dichtere Beobachtung von Wasserständen, Stofffrachten, Temperaturentwicklungen oder mikrobiologischen Belastungen. Europäische und internationale Programme stützen diese Entwicklung zunehmend mit risikobasierten Ansätzen in Überwachung und Vorsorge.

Die WHO betont, dass Water Safety Plans auf einer Risikoanalyse und einem Risikomanagement entlang der gesamten Versorgungskette beruhen müssen und nach ihren Leitlinien das wirksamste Mittel sind, um die Sicherheit und Akzeptanz der Trinkwasserversorgung dauerhaft zu gewährleisten. [1] Parallel wächst mit Copernicus und anderen Erdbeobachtungsdiensten die Fähigkeit, Gewässerzustände großräumig und zeitnah zu erfassen; Copernicus stellt etwa globale Lake-Water-Quality-Produkte auf Basis von Sentinel-3-Daten mit regelmäßiger, zeitnaher Bereitstellung bereit. [2]

Der Einsatz künstlicher Intelligenz

Der nächste Entwicklungsschritt ist der gezielte Einsatz künstlicher Intelligenz. UNESCO beschreibt KI und Machine Learning inzwischen ausdrücklich als Technologien, die das Wassermanagement transformieren können – von Monitoring-Systemen bis zu Fragen einer ethisch verantwortungsvollen Einführung. [3] In der Praxis können solche Systeme historische und Echtzeitdaten zusammenführen, Anomalien früher sichtbar machen, Prognosen unterstützen und damit den Übergang von reaktiver zu proaktiver Betriebsführung beschleunigen.

Mehr Digitalisierung eröffnet mehr Angriffsmöglichkeiten

Doch jeder Fortschritt in der Digitalisierung erweitert auch die Angriffsfläche. Die NIS2-Richtlinie schafft einen EU-weiten Rahmen für Cybersicherheit in kritischen Sektoren. In Deutschland trat die NIS2-Umsetzungsrichtlinie im Dezember 2025 in Kraft. Trinkwasser- und Abwasserbereiche fallen dabei unter die relevanten kritischen Sektoren. [4] Die ENISA (European Union Agency for Cybersecurity) weist zugleich auf Nachholbedarf im Wassersektor hin: Trinkwasser- und Abwassersektor zeigen im Vergleich zu anderen NIS2-Sektoren eine eher niedrige Cybersicherheitsreife; zudem nehmen Cloud-, IoT- und vernetzte Technologien zu, wodurch die Exposition gegenüber Cyberrisiken steigt. Das ist ein Warnsignal, denn ein Cybervorfall in der Wasserwirtschaft ist nie nur ein IT-Problem: ENISA hält fest, dass ein Vorfall im Trinkwassersektor zu Versorgungsunterbrechungen oder beeinträchtigter Wasserqualität führen kann, mit spürbaren Auswirkungen innerhalb weniger Stunden. [5]

Verantwortungsvoller Umgang mit Daten und Technologien

Damit wird deutlich: Die Zukunft der Wasserwirtschaft liegt nicht allein in mehr Daten, mehr Sensorik oder mehr Automatisierung. Entscheidend ist, diese Technologien verantwortungsvoll, sicher und resilient einzusetzen. KI kann helfen, Risiken früher zu erkennen und Entscheidungen besser abzusichern – sie darf aber nicht als isolierte Effizienztechnologie verstanden werden.

Gerade weil Wasserver- und Abwasserentsorgung kritische Infrastrukturen sind, müssen Digitalisierung, Cybersicherheit, organisatorische Vorsorge und regulatorische Anforderungen von Anfang an zusammengedacht werden. Nur so kann der Schritt von reaktiver Krisenbewältigung zu vorausschauender, robuster und vertrauenswürdiger Wasserbewirtschaftung gelingen.

>> Lesen Sie mehr zu den Themen Digitalisierung, KI und Cybersicherheit in der Maiausgabe 2026 der gwf Wasser/Abwasser (ET: 22.5.2026).

[1] https://www.who.int/teams/environment-climate-change-and-health/water-sanitation-and-health/water-safety-and-quality/water-safety-planning
[2] https://land.copernicus.eu/en/products/water-bodies/lake-water-quality-near-real-time-v2-1-300m
[3] https://www.unesco.org/en/articles/applications-artificial-intelligence-water-management
[4] https://digital-strategy.ec.europa.eu/en/policies/nis2-directive?utm_source=chatgpt.com
[5] https://www.enisa.europa.eu/sites/default/files/2025-03/ENISA%20-%20NIS360%20-%202024_0.pdf

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Die Wasserwirtschaft hat in den vergangenen Jahren große Fortschritte bei Digitalisierung und Automatisierung gemacht. Sensoren erfassen Pegelstände, Modelle prognostizieren Abflüsse – alles funktioniert einwandfrei, solange Normalbetrieb herrscht. Doch historische Daten spiegeln Extremereignisse wie Starkregen nur selten wider. Messkampagnen sind kostspielig, die Ergebnisse oft nicht öffentlich zugänglich. So manövrieren Kommunen im Blindflug durch wachsende Klimarisiken – und tragen die Konsequenzen.

Generative KI-Modelle lösen dieses Datenrätsel. Sie lernen reale Verteilungen und generieren synthetische Zeitreihen, die auch seltene Extreme plausibel abbilden. Forschungsergebnisse zeigen: Solche Daten steigern die Präzision von Vorhersagemodellen deutlich. Manche erreichen mit ausschließlich KI-generierten Daten gar die Qualität realer Messreihen. Für Städte bedeutet das: Zuverlässigere Vorsorge.
DFKI-Forschung unter Prof. Dengel: Praxis statt Theorie

Am DFKI in Kaiserslautern treibt Prof. Andreas Dengel als Geschäftsführender Direktor und Leiter des Bereichs „Smarte Daten & Wissensdienste“ diese Ansätze voran, gemeinsam mit den anderen ansässigen Forschungsbereichen. So testen Forschende KI-Systeme direkt am Abwassersystem der Stadt und knüpfen Kooperationen mit bundesweiten Institutionen.

„Infrastrukturen werden für Extreme gebaut, aber mit Durchschnittsdaten betrieben. KI ermöglicht die Simulation solcher Ereignisse vorab – ein entscheidender Schritt zu klimaresistenten Städten.“
Prof. Andreas Dengel, Geschäftsführender Direktor DFKI Kaiserslautern

Dies stärkt nicht nur Hydrologie und Gewässergüte, sondern liefert auch Politik und Verwaltung handfeste Handlungsoptionen.

Von Technik zu verantwortungsvoller Politik

KI ersetzt keine Ingenieure, wohl aber fehlende Daten. Sie macht digitale Zwillinge resilienter gegen Klimastress. Die eigentliche Frage ist politischer Natur: Sollen Städte reaktiv aus Schaden lernen – oder vorausschauend aus simulierten Szenarien planen? Synthetische Daten rüsten Kommunen auch bei knappen Budgets besser aus. Im Klimawandel ist das keine Option, sondern Pflicht.

Quelle: DFKI

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Frau Kommissarin Roswall, die IFAT München 2026 bringt politische Entscheidungsträger, Industrie und kommunale Wasserversorger zusammen. Welche Rolle spielen Plattformen wie diese bei der Förderung der europäischen Umwelt- und Wasserpolitik?

In der EU haben wir einige der höchsten Qualitätsstandards für die Wasseraufbereitung. Um diese Standards zu erreichen, sind viel Aufwand, Investitionen, Innovation und Entschlossenheit erforderlich. Das bedeutet, dass wir über Wasserversorger von Weltklasse verfügen. Dies hat dazu beigetragen, dass die Wasserwirtschaft in der EU sehr wettbewerbsfähig ist. Ich gehe davon aus, dass sich dieser Trend fortsetzen wird, da politische Maßnahmen dazu beitragen, Innovationen voranzutreiben. Alle an einen Tisch zu bringen, um zu lernen, sich inspirieren zu lassen und Veränderungen voranzutreiben, ist der Weg in die Zukunft, um die Wasserresilienz vor Ort zu stärken.

Europa gilt als weltweit führend im Bereich der Umwelttechnologien. Welche Innovationen aus dem Wassersektor interessieren Sie auf der IFAT am meisten?

Die Hälfte der 15 führenden Unternehmen im Wasserbereich hat ihren Sitz in der EU, und 40 % aller weltweiten Wasserpatente stammen aus Europa. Wir müssen Innovationen vorantreiben und die Einführung neuer technologischer Lösungen beschleunigen, um die Herausforderungen im Bereich Wasser zu bewältigen und wirklich widerstandsfähig zu werden. Europa hat dieses Potenzial, aber wir müssen es erschließen. Viele der wassersparenden Praktiken, die auf der IFAT vorgestellt werden, sind Teil der Chancen, die wir in Europa nutzen und ausbauen können.

Welche Botschaft möchten Sie hier in München an den europäischen Wassersektor richten?

Ich hoffe, die EU zu einer wassersparenden Wirtschaft zu machen, die Wasser bei jeder Gelegenheit schätzt, wiederverwendet und schützt. Dies ist entscheidend für unsere Wettbewerbsfähigkeit, Vorsorge und Widerstandsfähigkeit. Wir wollen die Wasserkrise zu einer Chance für die europäische Wasserwirtschaft machen, die bereits jetzt weltweit wettbewerbsfähig ist. Ohne eine sichere Wasserversorgung, wie sie in vielen Teilen Europas bereits fehlt, leiden unsere Volkswirtschaften und Gemeinden.

Die Europäische Kommission hat eine EU-Strategie zur Wasserresilienz vorgelegt. Was sind Ihrer Meinung nach die drei Hauptziele dieser Initiative?

Wir müssen unseren gestörten Wasserkreislauf wiederherstellen, eine wassersparende Wirtschaft und eine wettbewerbsfähige EU-Wasserwirtschaft aufbauen und den Zugang zu sauberem, erschwinglichem Wasser und sanitären Einrichtungen für alle gewährleisten. Wir legen den Schwerpunkt auf Maßnahmen zur effizienteren Wassernutzung, zur Modernisierung der Wasserinfrastruktur, zur Förderung von Innovation, zur Ausbildung von Arbeitskräften und zum Einsatz digitaler Instrumente, zur verstärkten Nutzung öffentlicher und privater Mittel und zur Unterstützung der Mitgliedstaaten bei der Umsetzung. Das ist unser Instrumentarium zur Schaffung von Wasserresilienz.

Europa ist zunehmend von Dürren und starken Regenfällen betroffen. Wie kann eine europäische Strategie dazu beitragen, diese Extreme besser zu bewältigen?

Wasser steht unter enormem Druck, weil wir es zu lange als selbstverständlich angesehen haben. Wir alle brauchen Wasser, um zu gedeihen: Menschen, Landwirte, Unternehmen Europa ist anfällig für zunehmend extreme Wetterrisiken wie Überschwemmungen und Dürren, aber wir sind….

Lesen Sie das komplette Interview in der gwf Wasser/Abwasser 4-2026. Holen Sie sich Ihr Exemplar auf der IFAT am Fachpressestand oder in Halle B2, Stand 300. Wir freuen uns auf Sie!

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Die Herausforderungen für Kommunen, Versorger und Industrie wachsen: Starkregen und Trockenperioden, alternde Infrastrukturen, steigende Anforderungen an Trinkwasserversorgung und Abwasserbehandlung sowie neue regulatorische Vorgaben verlangen nach robusten, effizienten und zukunftsfähigen Systemen. Besonders im kommunalen Wassersektor rücken Themen wie PFAS, die neue EU-Kommunalabwasserrichtlinie, Phosphorrückgewinnung und klimaresiliente Infrastrukturen in den Mittelpunkt. Im Folgenden ein Auszug aus dem Programm der Blue Stage:

Zur Blue Stage

Auf der IFAT Munich 2026 zeigt die Branche, wie moderne Wasserwirtschaft künftig aussehen kann: von energieeffizienten Kläranlagen über Verfahren zur Spurenstoffelimination bis hin zu digitaler Netzüberwachung, Wasserwiederverwendung und vorausschauendem Infrastrukturmanagement. Das Fachprogramm legt dabei einen starken Schwerpunkt auf nachhaltige und klimaangepasste Wasserwirtschaft, Wasserreuse und energieeffiziente Abwasserbehandlung. Auch die Digitalisierung der Wasserwirtschaft wird in eigenen Formaten adressiert. Leitmotiv der Messe ist „Circularity is a must“.

Philipp Eisenmann, Exhibition Director IFAT Munich, erklärt dazu: „Für die Wasserwirtschaft bedeutet dies, Stoff- und Energiekreisläufe konsequenter zu schließen und Abwasser zunehmend als Ressource zu verstehen – sei es als Quelle für Energie, Nährstoffe oder wiederverwendbares Wasser.“

Ein besonderes Augenmerk gilt innovativen Ansätzen für die Praxis: Digitale Systeme ermöglichen eine präzisere Überwachung von Netzen und Anlagen, KI-gestützte Prognosen unterstützen beim Umgang mit Extremwetter, und neue Aufbereitungsverfahren helfen, Schadstoffe wirksamer aus dem Wasserkreislauf zu entfernen. Forschungseinrichtungen und Unternehmen präsentieren zudem Lösungen für die vierte Reinigungsstufe und die effiziente Entfernung von Spurenstoffen.

Geöffnet hat die IFAT an allen vier Tagen von 9 bis 18 Uhr.

Das Team der gwf Wasser+Abwasser freut sich auf Ihren Besuch in Halle B2, Stand 300. Stöbern Sie in den aktuellen Ausgaben, den Fachbuchklassikern und unseren Neuheiten! Und holen Sie sich ein Exemplar unserer Messe-Ausgabe!

Zur Buchauswahl

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Grundwasser nahe der Küste ist in vielen Regionen der Erde eine zentrale Trinkwasserquelle. Allerdings ist diese Quelle durch Überentnahme und die daraus folgende potenzielle Versalzung bedroht – und der Anstieg des Meeresspiegels verschlimmert die Situation weiter. Das zeigt die aktuelle Studie eines Forschungsteams um Prof. Dr. Robert Reinecke vom Institut für Geographie der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) und Annika Nolte vom Climate Service Center Germany (GERICS) in Hamburg, die heute in der Fachzeitschrift Nature Water veröffentlicht wurde.

„Im Zeitraum von 1990 bis 2024 zeigen mehr als 20 Prozent der von uns untersuchten Küstengebiete signifikante Veränderungen des Grundwasserspiegels, teilweise ist er um mehr als 50 Zentimeter pro Jahr gesunken. Das weist auf eine Überentnahme und damit das potenzielle Eindringen von Meerwasser und eine damit einhergehende Versalzung hin“, erklärt Prof. Dr. Robert Reinecke. Dabei sei vor allem das Zusammenspiel von Überentnahme und dem durch die Erderwärmung weltweit steigenden Meeresspiegel gefährlich: „Denn sinkt das Grundwasser, kann das Meerwasser leichter eindringen.“

Daten zu 480.000 Brunnen verknüpft

Grundlage der Studie sind Daten zu rund 480.000 Brunnen in verschiedenen Ländern, die die Forschenden zusammengetragen haben – den bislang größten globalen Datensatz zu Küstengrundwasser-Messungen.

„Unsere Studie leistet drei wesentliche Beiträge: Erstens übersetzt sie die verfügbaren Messdaten von den verschiedenen Orten in global vergleichbare Größen, anhand derer sich die Lage erstmals großflächig bewerten lässt. Zweitens weist sie auf Gebiete, die besonders gefährdet sind, und die dortigen Veränderungen hin. Und drittens liefert sie Indikatoren, mit denen die Entwicklung an bislang nicht beobachteten Küsten simuliert werden kann“, so Reinecke.

Wie sich der Grundwasserspiegel in den betroffenen Gebieten verändert hat, ist sehr unterschiedlich – teilweise ist er gestiegen, teilweise gesunken. Allerdings registrieren die Forschenden seit 2016 zunehmend sinkende Pegel. Die Grundwasserspiegel können je nach Region – auch sehr kleinräumig – stark variieren. Sinkende Pegel zeigten sich vor allem an Küsten der USA und Zentralamerikas, im Mittelmeerraum, in Südafrika, in Indien sowie im Süden Australiens.

Im Mittelpunkt der jetzt vorgelegten Studie stand die Frage, wo Küstengrundwasser besonders anfällig für eindringendes Salzwasser ist.

„Besonders gefährdet sind Küstengebiete, in denen das Grundwasser in der Nähe des Meeresspiegels liegt, sowie generell trockene Gebiete, in denen die Bevölkerung sich besonders auf Grundwasser verlassen muss. Unsere Studie liefert weltweite Belege, dass das küstennahe Grundwasser von Versalzung bedroht ist und priorisiert überwacht und gemanagt werden muss“, so Reinecke. „In den kommenden 50 Jahren kann es in allen Küstengebieten der Welt zu Trinkwasserproblemen kommen.“

Das sei nicht nur problematisch für die Trinkwasserversorgung der dort lebenden Menschen und damit mehr als 30 Prozent der Weltbevölkerung, sondern auch für die dortige Lebensmittelerzeugung und die dortigen Ökosysteme.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Prof. Dr. Robert Reinecke
Erdsystemmodellierung
Geographisches Institut
Johannes Gutenberg-Universität Mainz
reinecke@uni-mainz.de

Originalpublikation:
A. Nolte et al., Coastal groundwater-level trends reveal global susceptibility to seawater intrusion, Nature Water, 14. April 2026, 10.1038/s44221-026-00619-8

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Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Günthert prägt unsere Gewässer und Umwelt seit Jahrzehnten nachhaltig durch sein unermüdliches Engagement und seine tiefgreifende Fachkenntnis. Wie Bayerns Umweltminister Thorsten Glauber in der Laudatio betonte:

„Mit Ihrem Netzwerk zwischen Kommunen, Verbänden und politischen Entscheidungsträgern haben Sie komplexe, oft „ungeliebte“ wasserwirtschaftliche Maßnahmen erfolgreich vermittelt – von der Sanierung von Abwasserkanälen über Benchmarking-Prozesse bis hin zur Einführung von Starkregengefahrenkarten.“

Ein zentraler Fokus von Prof. Güntherts Lebenswerks liegt in der nachhaltigen Wasserwirtschaft und im Umgang mit den Folgen des Klimawandels. Als Lehrstuhlinhaber an der Universität der Bundeswehr München hat er Generationen junger Ingenieurinnen und Ingenieure sowohl Fachwissen vermittelt als auch Verantwortungsbewusstsein nahegebracht. Er engagiert sich zudem seit vielen Jahren in führenden Fachgremien auf nationaler und europäischer Ebene.

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Sabesp erbringt Wasser- und Abwasserdienstleistungen für 375 Gemeinden im Bundesstaat São Paulo, in dem mehr als 45 Millionen Menschen leben. Das Unternehmen versorgt rund 28 Millionen Kunden. Im Rahmen der nationalen Bemühungen Brasiliens, die Wasserinfrastruktur auszubauen und zu modernisieren sowie bis 2033 einen universellen Zugang zu Wasser und Sanitäreinrichtungen zu erreichen, investiert das Unternehmen in die Erneuerung seiner Verteilnetze. Im Rahmen des Vertrags wird GF Polyethylenrohre liefern, um Sabesp bei der Verbesserung kommunaler Wassersysteme zu unterstützen.

„Wasserversorger weltweit stehen unter wachsendem Druck, Verluste zu reduzieren und alternde Infrastrukturen zu modernisieren. Unsere Zusammenarbeit mit Sabesp zeigt, wie wir zur Bewältigung dieser Herausforderungen beitragen“, sagte Andreas Müller, GF CEO. „Sie spiegelt zudem unsere Strategie 2030 wider, unsere Führungsposition im Infrastrukturbereich durch innovative End-to-End-Lösungen für Versorgungsunternehmen und Infrastrukturkunden weiter zu stärken.“

Langjährige Zusammenarbeit

Die Vereinbarung baut auf einer langjährigen Zusammenarbeit zwischen GF und Sabesp auf. Zuletzt lieferte GF im Jahr 2025 eine Pilotlösung der NeoFlow Druckmanagement-Kammer, die verschiedene Technologien von GF, VAG und Uponor in einer kompakten und einfach zu installierenden Lösung integriert.

„Nach der erfolgreichen Einführung der Druckmanagement-Kammer von GF bauen wir unsere Zusammenarbeit nun weiter aus, um die Modernisierung unserer Wasserverteilinfrastruktur voranzutreiben“, sagte Gustavo do Valle Fehlberg, Einkaufsdirektor bei Sabesp. „Diese nächste Phase wird die Erneuerung kritischer Netze in der Region beschleunigen und Millionen von Menschen mit sicherem Wasser versorgen.“

Quelle: GF

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Ziel des Projekts „DMeStHyA“ (Entwicklung eines digitalen Mess- und Steuerungssystems für hydrometeorologische Anwendungen, anwendungsbezogenes Upscaling mit Praxistest im Feld) ist die Modernisierung, Standardisierung und Digitalisierung eines bestehenden hydrometeorologischen Messnetzes, wie sie am Beispiel des Messnetzes des Landesamtes für Natur, Umwelt und Klima Nordrhein-Westfalen (LANUK NRW) umgesetzt wurde.

Im Mittelpunkt stehen die technische Erneuerung der Messeinrichtungen, ein standardisiertes Stationsdesign sowie die Digitalisierung der Betriebsprozesse. Dazu gehören standardisierte Schaltschranklösungen, moderne Kommunikationsstrukturen und die Integration der Stationen in digitale Systeme zur Überwachung und zum Management des Messnetzbetriebs. Die Messstationen werden dadurch technisch vereinheitlicht und digital vernetzt. Das erleichtert Wartung und Betrieb, verbessert die Datenverfügbarkeit und ermöglicht es, Störungen frühzeitig zu erkennen.

Das Institut für nachhaltige Wassersysteme der Hochschule Hof (inwa) begleitet das Projekt wissenschaftlich. Zu den Aufgaben gehören die Analyse der Projektumsetzung, die Auswertung von Befragungen und Interviews mit Mitarbeitenden des Messnetzbetriebs sowie der Transfer der Ergebnisse in Forschung und Praxis.

„Die zuverlässige Erfassung und Bewertung hydrometeorologischer Daten wird mit Blick auf Klimawandel, Extremwetter und den Schutz kritischer Infrastrukturen immer wichtiger. Gerade deshalb ist die Beteiligung der Hochschule Hof in solchen Projekten von besonderer Bedeutung: Wir bringen wissenschaftliche Analyse, Praxisnähe und den Transfer der Ergebnisse zusammen“, sagt Günter Müller-Czygan, Professor an der Hochschule Hof und wissenschaftlicher Leiter der Projekte.

Durch die Modernisierung können Störungen schneller erkannt, Daten zügiger verarbeitet und Betriebsabläufe effizienter gestaltet werden. Ein besonderer Schwerpunkt der wissenschaftlichen Begleitung liegt auf der Frage, wie die Digitalisierung im praktischen Betrieb angenommen wird. Dazu wurden Mitarbeitende des LANUK befragt, um Erfahrungen aus dem Arbeitsalltag systematisch auszuwerten und in die Weiterentwicklung der Systeme einfließen zu lassen.

„Unsere Beteiligung an beiden Projekten von Beginn an ermöglicht es uns, die Entwicklung der Digitalisierung im Messnetzbetrieb kontinuierlich zu begleiten“, sagt Dr. Viktoriya Tarasyuk vom inwa. „Dabei wird sichtbar, wie sich die Rolle der Mitarbeitenden an den hydrometeorologischen Stationen verändert und wie sie zunehmend in digitale Prozesse eingebunden werden.“

Plausibilisierung von Niederschlagsdaten mit KI

Auf dieser Grundlage setzt das Folgeprojekt NIQKI (Niederschlagsdaten-Qualitätskontrolle mit Künstlicher Intelligenz) auf. Im Mittelpunkt steht die automatisierte Plausibilisierung von Niederschlagsdaten mit KI. Das bedeutet, dass automatisch überprüft wird, ob Messdaten realistisch und vollständig sind. Ein Beispiel: Wenn in der Zeitreihe einer Messstation plötzlich ein Abschnitt ohne Daten oder mit auffälligen Werten erscheint, prüft das System automatisch, ob es sich um eine technische Störung, einen Übertragungsfehler oder um ein reales Ereignis handelt.

Ziel ist es, Verfahren zu entwickeln, mit denen Messdaten schneller und zuverlässiger bewertet werden können. Für die Plausibilisierung werden physikalische Grenzwerte, heuristische Prüfregeln aus der Betriebserfahrung sowie Methoden der künstlichen Intelligenz kombiniert. So lassen sich Messfehler, Sensorausfälle oder Übertragungsprobleme frühzeitig identifizieren und die Qualität der Daten systematisch bewerten.

Das Institut für nachhaltige Wassersysteme der Hochschule Hof (inwa) begleitet das Projekt wissenschaftlich. Zu den Aufgaben gehören die Analyse des aktuellen Stands von Forschung und Technik, die Unterstützung bei der Evaluation der entwickelten Verfahren sowie die Bewertung möglicher Anwendungsfelder.

„Wir kombinieren physikalische Grenzen, Erfahrungswerte und KI, um Messfehler, Sensorausfälle oder Übertragungsprobleme frühzeitig zu erkennen“, sagt Günter Müller-Czygan. „So können wir die Qualität der Daten deutlich verbessern.“

Eine Lösung mit Wirkung über die Region hinaus

Beide Projekte greifen eng ineinander: Während DMeStHyA die technische Grundlage durch ein modernisiertes und standardisiertes Messnetz schafft, ermöglicht NIQKI die systematische Bewertung der Datenqualität durch automatisierte Plausibilisierung. Gemeinsam verbessern sie damit die Verlässlichkeit hydrometeorologischer Daten und deren Nutzbarkeit für operative Anwendungen.

„Unsere Beteiligung an beiden Projekten ermöglicht es uns, die Entwicklung von Anfang an wissenschaftlich zu begleiten und Erkenntnisse direkt in die Praxis zu übertragen“, betont Günter Müller-Czygan.

Die Bedeutung dieser Arbeit reicht dabei weit über die Region hinaus. Verlässliche hydrometeorologische Umweltdaten sind nicht nur lokal wichtig, sondern gewinnen auch im internationalen Kontext zunehmend an Bedeutung – etwa bei der Vorhersage von Hochwasser oder im Katastrophenschutz.

Zusammenarbeit als Grundlage der Projektumsetzung

Beide Projekte werden in enger Zusammenarbeit zwischen Forschung, öffentlicher Verwaltung und Unternehmen umgesetzt. Im Projekt DMeStHyA sind unter anderem das Landesamt für Natur, Umwelt und Klima Nordrhein-Westfalen (LANUK) sowie die HST Systemtechnik GmbH & Co. KG beteiligt. Das Folgeprojekt NIQKI wird von der Technischen Hochschule Köln koordiniert; weitere Partner sind unter anderem LANUK NRW, hydro & meteo GmbH sowie HST Systemtechnik GmbH & Co. KG.

Das Institut für nachhaltige Wassersysteme der Hochschule Hof (inwa) übernimmt in beiden Projekten die wissenschaftliche Begleitung und trägt dazu bei, die Ergebnisse systematisch auszuwerten und für weitere Anwendungen nutzbar zu machen.

Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Prof. Günter Müller-Czygan
+49 9281 409 – 4683
guenter.mueller-czygan(at)hof-university.de

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Öffentlich zugängliche Infrastrukturinformationen können gezielt für Angriffe missbraucht werden. Gleichzeitig erleichtern neue technologische Entwicklungen, insbesondere digitale Kartendienste und Anwendungen künstlicher Intelligenz, die systematische Auswertung solcher Daten erheblich. Der BDEW sieht daher dringenden Handlungsbedarf, um Transparenzanforderungen und Sicherheitsinteressen neu zu justieren. Dabei geht es nicht um generelle Abschaffung, sondern um eine Überprüfung und Abwägung.

Das Papier identifiziert zentrale Risikobereiche in bestehenden und geplanten Rechtsgrundlagen, darunter den Infrastrukturatlas, Kapazitätskarten, Netzentwicklungspläne sowie Informationszugangsrechte und Vergabeverfahren. Zudem hat der BDEW konkrete Lösungsvorschläge erarbeitet, wie die Transparenzpflichten an die veränderten Sicherheitsanforderungen angepasst werden sollten. Kerstin Andreae, Vorsitzende der BDEW-Hauptgeschäftsführung, kommentiert:

„Grundsätzlich bestehen gesetzliche beziehungsweise behördliche Regelungen, die Strom- und Gasnetzbetreiber rechtlich verpflichten, ihre Infrastruktur in der Öffentlichkeit für jedermann offenlegen zu müssen. Dies kann unbeabsichtigt neue Angriffsflächen schaffen. Es geht nicht darum, Transparenz grundsätzlich infrage zu stellen, sondern sie klug und verantwortungsvoll auszugestalten. Wir brauchen eine konsequente Neubewertung aller relevanten Regelungen mit einem klaren Fokus auf den Schutz kritischer Infrastrukturen. Nur so können wir Versorgungssicherheit auch in einem zunehmend komplexen Sicherheitsumfeld gewährleisten.“

Auszug: Genehmigungs- und Zulassungsrechte von Energie- und Wasserinfrastrukturen

Rechtsgrundlage

• § 71 EnWG (Energiewirtschaftsgesetz), § 30a NABEG (Netzausbaubeschleunigungsgesetz Übertragungsnetz) – Regelungen zum Schutz von Betriebs- oder Geschäftsgeheimnissen im Planfeststellungsverfahren im Bereich Energieleitungen sowie Anlagen wie Umspann- und Schaltanlagen.
• § 10 BImSchG (Bundes-Immissionsschutzgesetz), §§ 4, 10, 11a der 9. BImSchV (Verordnung über das Genehmigungsverfahren) – Veröffentlichungspflichten und Schutz von Betriebs- und Geschäftsgeheimnissen in immissionsschutzrechtlichen Genehmigungsverfahren unter anderem für Anlagen der Energiewirtschaft.
• §§ 19, 23 UVPG (Gesetz über die Umweltverträglichkeitsprüfung) – Aufnahme/Schärfung eines eigenständigen Geheimnisschutzes für UVP-relevante Unterlagen und Beteiligungsunterlagen.
• § 15 Abs. 3 ROG (Raumordnungsgesetz) – Erweiterung des Schutzes von Betriebs- und Geschäftsgeheimnissen um den Schutz kritischer Infrastrukturen

Inhalt/Risiko

Zum Schutz Kritischer Infrastrukturen (KRITIS) ist ein wirksamer und praxistauglicher Geheimnisschutz in Genehmigungs-, Planfeststellungs- und sonstigen Zulassungsverfahren dringend erforderlich. In diesen Verfahren werden regelmäßig Unterlagen mit hohem Detailgrad offengelegt (insbesondere im Rahmen öffentlicher Auslegung und Anhörungen, zunehmend über Internetportale). Soweit Informationen die physische oder IT-bezogene Sicherheit gefährden und insbesondere die Planung oder Durchführung von Angriffen erleichtern können, müssen sie von Auslegungs- und Veröffentlichungspflichten ausgenommen bzw. nur in sicherheitsverträglicher Form zugänglich gemacht werden. Ziel ist es, operative Angriffsflächen zu vermeiden, ohne den Kern der Öffentlichkeitsbeteiligung und Verfahrensfairness auszuhöhlen. Bei der Ausgestaltung der Regelungen muss zudem darauf geachtet werden, dass der Schutz nicht durch überzogene Darlegungs- oder Nachweisanforderungen faktisch leerlaufen darf. Zudem muss klargestellt sein, dass auch die sicherheitsbezogene Begründung und etwaige Nachweise selbst dem Geheimnisschutz unterfallen können, um nicht über eine Begründungspflicht indirekt zur Preisgabe sensibler Details zu
verpflichten.

Lösungsvorschlag

Damit der Geheimnisschutz in Genehmigungsverfahren rechtssicher und bundeseinheitlich wirkt, sind neben der Neuregelung im Verwaltungsverfahrensgesetz insbesondere die oben genannten genehmigungsrechtlichen Vorschriften anzupassen bzw. zu ergänzen, um sicherheitsrelevante KRITIS-Informationen von Auslegung, Anhörung und Internetveröffentlichung auszunehmen oder abgestuft zu behandeln.

Quelle: BDEW

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