Was hat Produktdesign mit Wassernutzung zu tun?
Der Schutz der Ressource Wasser ist für Designer:innen bereits während der Gestaltungsphase eines neuen Produktes eine wichtige Aufgabe, denn sie beeinflussen den Wasserverbrauch in der Herstellungs- und Nutzungsphase. In vielen Verarbeitungsschritten entlang des Lebensweges eines Produktes wird Wasser benötigt. Dieser Lebensweg umfasst nicht nur die direkten Bearbeitungsschritte am Produkt, sondern auch alle Vorketten der Hilfsmittel. Um diesen Wasserverbrauch entlang des Lebensweges zu analysieren, werden sogenannte Water Footprints erstellt. Ein Beschreibung der unterschiedlichen Methoden finden Sie im Kapitel Eindimensionale Methoden oder auf der Themenseite des UBA zum Wasserfußabdruck.
Wassernutzung
Wasser bewegt sich im Wechselspiel von Verdunstung und Niederschlag in einem natürlichen Kreislauf und stellt somit eine regenerierbare abiotische Ressource dar. Von wenigen Prozessen abgesehen (z.B. Betonherstellung aus Zement), wird es bei der Nutzung nicht irreversibel verbraucht. Wasser wird auf viele unterschiedliche Arten genutzt: als Ernährungs- und Hygienegrundlage, in der Landwirtschaft zur Bewässerung, in industriellen Prozessen als Lösungsmittel, Reagens oder Kühlung und in Wasserkraftwerken wird die enthaltene Energie in elektrische Energie umgewandelt. Wasser ist auch wesentlicher Gestalter von Lebensräumen. So bieten die Seen und Fließgewässer verschiedenen pflanzlichen und tierischen Lebensgemeinschaften sehr unterschiedliche Lebensräume. Bei der Nutzung von Süßwasser gilt es daher auch, die potenziellen quantitativen und qualitativen Veränderungen der Gewässer (z.B. durch Uferbefestigung, Wasserstandschwankungen, Schad- und Nährstoffeinträge) zu beachten. Aber auch Grundwasser ist von zahlreichen angepassten Organismen besiedelt, deren Lebensräume erhalten werden müssen.
Für die Nutzung kann Wasser aus Ökosystemen entnommen, erwärmt oder verschmutzt werden. Dies kann negative Effekte auf Ökosysteme haben: Durch Erwärmung sinkt bspw. die Sauerstoffbindungskapazität von Wasser; in der Folge können Arten, die auf einen hohen Sauerstoffgehalt angewiesen sind, verdrängt werden oder sterben. Durch die Entnahme von Wasser aus Ökosystemen können diese teils unwiederbringlich geschädigt werden (bspw. Feuchtgebiete). Schadstoffeinträge in Wasserkörper hingegen haben negative Auswirkungen auf Arten und Ökosysteme (z.B. Vergiftungen, hormonelle Veränderungen). Die Nutzung von Wasser als Transportmedium und zur Energiegewinnung bedeutet zumeist eine aktive Veränderung von Wasserökosystemen (z.B. Begradigung von Flussläufen, Befestigung von Uferböschungen, Staudämme) mit entsprechenden ökologischen Auswirkungen.
Wasserverfügbarkeit
Nur ca. 2,5% des globalen Wassers ist Süßwasser, der Rest ist Salzwasser. Von diesem Süßwasseranteil sind wiederum knapp 70% in Eis und Schnee, gebunden. So steht nur weniger als 1% der Gesamtwassermenge dem Menschen in nutzbarer Form als Oberflächen- und Grundwasser zur Verfügung (Statista; Wasservorkommen, 2024).
Wasser unterliegt einem ständigen globalen Kreislauf, der durch gasförmige und flüssige Stoffströme gespeist wird. Aus Oberflächenwasser (Ozeane, Seen, Flüsse etc.) verdunstet Wasser. Grundwasser wird durch Kapillarkräfte in den Wasserkreislauf der Oberfläche befördert. Atmosphärisches Wasser gelangt in Form von Regen, Schnee, Hagel oder Tau auf die Erdoberfläche und so in Oberflächengewässer, das Grundwasser und die Ozeane zurück. Der Wasserkreislauf ist in seinem globalen Stofffluss weitgehend konstant. Eingriffe durch den Menschen können dies insbesondere regional verändern.
Die Verfügbarkeit von Wasser ist lokal und regional sehr unterschiedlich und kann auch zeitlich sehr variieren, z.B. durch unterschiedlich hohe Niederschläge zwischen den Jahreszeiten oder ausgesprochenen Regenzeiten und Trockenperioden. Bereits innerhalb eines Wirtschaftsraums (z.B. Deutschland, Europa) gibt es große Unterschiede. Folglich muss eine Bewertung der Wassernutzung die lokalen Bedingungen berücksichtigen. Dementsprechend ist eine Nutzung in Gebieten mit Wassermangel – insbesondere auch Knappheit an sauberem Trinkwasser – kritisch zu hinterfragen.
Um zu erkennen, ob eine Region unter Wassermangel leidet, gibt es verschiedene Indikatoren, die sogenannte Wasserknappheitsindikatoren im Kapitel zu eindimensionalen Methoden.
Durch das starke Wachstum der Weltbevölkerung steigt der globale Wasserbedarf – v.a. für die Energieerzeugung und Nahrungsmittelproduktion. Dadurch verschärft sich die Konkurrenz des Menschen mit den Ökosystemen um das Süßwasserangebot. Es zeichnet sich ab, dass zunehmender Wasserbedarf kombiniert mit klimatischen Veränderungen, zunehmend zu akuter Wasserknappheit führt.
In vielen Gebieten Europas herrscht bereits heute Wassermangel. Dies beruht z.T. auf dem Klimawandel, ist aber teilweise auch auf Übernutzung der Wasserressourcen zurückzuführen. Im Osten Deutschlands kommt es durch die Klimaänderungen zu häufigerer Trockenheit und saisonal eingeschränkter Wasserverfügbarkeit, da in Modellrechnungen die sommerlichen Niederschlagsabnahmen nicht durch eine künftige Zunahme der winterlichen Niederschläge kompensiert werden.
Besorgniserregend ist zudem, dass in vielen Regionen der Welt die Grundwasservorräte schneller aufgebraucht als wieder aufgefüllt und zunehmend auch verschmutzt werden.
Das World Water Assessment Programme der UNESCO (WWAP) erwartet eine Ära, in der zukünftiges wirtschaftliches Wachstum und Entwicklung durch Wasserengpässe beschränkt wird. Wasserknappheit ist bereits jetzt Anlass zahlreicher Konflikte in wasserarmen Gebieten. Diese könnten sich angesichts der absehbaren Entwicklungen verschärfen.
Wasserqualität
Schadstoffe können über verschiedene Pfade in die Gewässer gelangen. Industrieanlagen und kommunale Kläranlagen entledigen sich ihrer Abwässer in Seen und Flüsse. Aus landwirtschaftlich genutzten Flächen spülen Niederschläge Nährstoffe, herausgelöste Schadstoffe (z.B. Schwermetalle) und Pflanzenschutzmittel in die Oberflächengewässer. Auch über den Luftpfad schlagen sich Schadstoffe nieder, die an anderer Stelle emittiert wurden (z.B. Ammoniak aus der Tierhaltung. Dies wird ausführlich im Kapitel Versauerung beschrieben.
Die eingebrachten Schadstoffe folgen dem natürlichen Wasserkreislauf und gelangen so auch in entfernte oder durch Barrieren abgetrennte Wasserkörper z.B. ins Grundwasser. Die Schadstoffe können sich massiv auf Ökosysteme auswirken und deren Funktionsweise nachhaltig negativ beeinflussen.
Die zunehmende Konkurrenz der Wassernutzung limitiert nicht nur den Zugang zu ausreichend nutzbaren Wassermengen, sondern auch zu ausreichend Wasser in guter Qualität.
Zwar verbessert sich in den OECD-Ländern tendenziell die Qualität der Oberflächengewässer. Außerhalb der OECD-Länder zeichnet sich aber eine deutliche Verschlechterung der Gewässerqualität ab. Wesentlich sind die Nährstoffeinträge aus der Landwirtschaft und unzureichend geklärte Abwässer (OECD 2012).
In Schwellen- und Entwicklungsländern weisen Gewässer in Regionen mit industrieller und städtischer Nutzung oftmals eine besonders hohe Belastung durch Schad- und Nährstoffe auf. Als Konsequenzen drohen u.a. eine deutliche Abnahme der Biodiversität sowie das vermehrte Auftreten von toxischen Algenblüten.
Mit Einführung der Wasserrahmenrichtlinie wurde europaweit angestrebt, alle Flüsse, Seen, Grundwasser und Küstengewässer bis spätestens 2027 in einen "guten Zustand" zu überführen. Als Kriterien dienen biologische Parameter, die Hydromorphologie sowie der physikalisch-chemische Zustand des Gewässers.
Die Bedeutung von Mikroschadstoffen hat sich – ermöglicht durch Fortschritte in der Wasseranalytik – in jüngerer Vergangenheit erhöht. Unter Mikroschadstoffen werden Substanzen wie Arzneimittel und Hormone, Kosmetikprodukte und Körperpflegemittel, Reinigungsmittel, Biozide und Nanomaterialien subsummiert. In den üblichen Abwasserbehandlungsanlagen werden diese nicht oder nur unvollständig abgebaut. Auch können die entstandenen Abbauprodukte (Metabolite) sogar schädlicher sein als die Ausgangsstoffe. Für eine große Zahl der Stoffe, die mittlerweile in geringen Konzentrationen im Wasserkreislauf nachgewiesen wurden, sind die potenziellen Auswirkungen auf den Menschen sowie die aquatische Umwelt nicht hinreichend bekannt.