Das Ziel des Projektes SCOUT besteht darin, für eine breitere Gruppe von Wasserversorgern konkrete technische Lösungsmöglichkeiten zu spezifischen Einzelthemen zu identifizieren. Zielgruppe sind innovative Wasserversorgungsunternehmen, die für konkret anstehende Aufgabenstellungen moderne Lösungen suchen. Die vorliegende Studie befasst sich mit Sensortechnologien zur Qualitätsüberwachung in der Wasserversorgung. Diese enthält einen aktuellen Überblick aktueller Entwicklungen einschließlich einer Einschätzung des technischen Reifegrades. Die Studie untergliedert sich in die Bereiche online-Sensoren und Schnelltests für mikrobiologische und chemisch-physikalische Parameter. Hierzu wurden aktuelle Produktentwicklungen im Sensorbereich diskutiert und nach der TRL-Kategorisierung (Technology-Readiness-Level) bewertet. Angrenzende Anwendungsbereiche wurden ebenfalls berücksichtigt.

Das Ziel des DVGW-Innovations-Scouting Wasser besteht darin, für eine breitere Gruppe von Wasserversorgern konkrete technische Lösungsmöglichkeiten zu spezifischen Einzelthemen zu identifizieren. Zielgruppe sind innovative Wasserversorgungsunternehmen, die für konkret anstehende Aufgabenstellungen moderne Lösungen suchen. Ziel der vorliegenden Studie war es, aktuelle internationale Aktivitäten in der Wasserforschung zu beobachten und auszuwerten, um einen Überblick über die Forschungsaktivitäten im Bereich Trinkwasser zu erhalten. Dabei waren Forschungsthemen zu erfassen, die sich aktuell stark entwickeln. Zusätzlich wurden Fragestellungen identifiziert, die in der Forschung bisher unterrepräsentiert sind.

Das Ziel des Projektes SCOUT besteht darin, für eine breitere Gruppe von Wasserversorgern konkrete technische Lösungsmöglichkeiten zu spezifischen Einzelthemen zu identifizieren. Zielgruppe sind innovative Wasserversorgungsunternehmen, die für konkret anstehende Aufgabenstellungen moderne Lösungen suchen. Die vorliegende Studie befasst sich mit der Verwertung von Reststoffen aus der Wasseraufbereitung. Die Verwertung wird in Deutschland maßgeblich durch das Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz sowie das Bodenschutzgesetz bestimmt. Dementsprechend wird eine Umstellung der Deponierung auf Verwertung gefordert, was entsprechende Handlungsmaßnahmen seitens der Wasserversorgungsunternehmen erfordert. Aus Sicht der Wasserversorger besteht insbesondere ein Bedarf für Lösungen mit Umgang aus den Rückständen der Flockung. Hierfür bestehen bereits Lösungsansätze in den Niederlanden. Diese werden in der vorliegen-den Studie betrachtet und Handlungsoptionen für Deutschland diskutiert.

Das Gasversorgungssystem kann auch in der Zukunft dem gesamten Energiesystem bei der Erreichung der Klimaziele dienen. Zum Einen eignet es sich kurz- bis mittelfristig als Brückentechnologie für den Übergang von fossilen zu erneuerbaren Energieträgern und durch die zunehmende Bereitstellung von klimaneutralen Gasen (Dekarbonisierung der Gasversorgung) mittels Nutzung der Potenziale erneuerbarer Gase (Biomethan und SNG - Methan aus vergaster, ligninreicher Biomasse). Zum Anderen bietet Power-to-Gas langfristig die Möglichkeit, große Mengen an erneuerbaren Strom durch Umwandlung in EE-Wasserstoff oder EE-Methan in die Gasnetze zu integrieren, zu speichern und die Energie aus Erneuerbaren Energien bedarfsgerecht sektorenübergreifend zur Verfügung zu stellen. Während die Fernleitungsnetzbetreiber auf zwei getrennte Gasnetze setzen: ein Methan- und ein Wasserstoffsystem, reichen die Planungen der Verteilnetzbetreiber, z. B. in H2vorOrt, von Methansystemen mit Wasserstoffzumischung über Biomethannetze bis hin zu reinen Wasserstoffnetzen – u.a. je nach regionaler Verfügbarkeit erneuerbarer Gase und Planungen vorgelagerter Netzbetreiber. Ziel dieses DVGW-Forschungsberichtes G 201824 ist die Identifizierung von Regionen, in denen die Integration von erneuerbaren Gasen (EE-Wasserstoff, EE-Methan, Biomethan und SNG) in den Verteilnetzen aufgrund von vorhandener Nachfrage, Erzeugung und Infrastruktur (Verfügbarkeit) für erneuerbare Gase, insbesondere Wasserstoff frühzeitig erfolgen sollte. Diese Regionen werden im Folgenden als Regionen mit Standortvorteilen für die Implementierung von Verteilnetzen für erneuerbare Gase (kurz: Regionen für EE-Gase) bezeichnet. Darüber hinaus erfolgt die Ableitung der zu bevorzugenden Art der EE-Gas-Implementierung: Eine Umstellung der öffentlichen Gasversorgung (der bisher auf Erdgas optimierten Gasnetze) oder ein Neubau von Ver-teilnetzen (für z.B. Biomethan oder Wasserstoff). Darüber hinaus sind Zumischungen von erneuerbaren Gasen in den Grenzen des DVGW-Regelwerks nahezu in ganz Deutschland möglich – das liegt allerdings nicht im Fokus dieses Deliverables. Die kurz-, mittel- und langfristige Entwicklung wird durch die zeitliche Auflösung mittels Stützjahre 2030, 2040 und 2050 abgebildet. Die Basis bilden öffentlich verfügbare Daten sowie vorliegenden Projektergebnissen des DVGW-Projekts Roadmap Gas 2050.

Der DVGW-Forschungsbericht G 202022 befasst sich mit sicherheitstechnischen Aspekten von Wasserstoff in erdverlegten Leitungen. Im DVGW-Forschungsvorhaben H2-BoMess  sollte die Wissenslücke bezüglich der Ausbreitungscharakteristik von Wasserstoff im Boden und die sich entwickelnde Austrittsfläche geschlossen werden. Hierzu wurden Gaskonzentrationsmessgeräte zur oberirdischen Überprüfung gemäß DVGW-Arbeitsblatt G 465-1 eingesetzt. Damit konnte auch die Eignung dieser Messgeräte zur oberirdischen Detektion von Wasserstoff geprüft werden. Dieses Forschungsvorhaben sollte einen Erkenntnisgewinn zur Ausbreitungscharakteristik von Wasserstoff im Boden und dessen Austritt an der Oberfläche liefern. Des Weiteren wurde die oberirdische Detektion von Wasserstoffleckagen mit am Markt verfügbaren Messgeräten untersucht. Um in den nächsten Jahren eine signifikante Einspeisung von Wasserstoff aus klimaneutralen Quellen zu ermöglichen, ist es erklärter Wille der Gaswirtschaft, die Wasserstoffverträglichkeit der gesamten Gasinfrastruktur deutlich zu erhöhen. Dabei werden sowohl die Zumischung von Wasserstoff zu Erdgas oder Biogas als auch der Betrieb von Wasserstoffnetzen (> 98 Vol.-%) in Betracht gezogen. Der Sicherheitsaspekt bei einem möglichen Gasaustritt durch eine Leckage in den erdverlegten wasserstoffführenden Leitungen muss hierbei auch betrachtet werden. Während es bereits Erkenntnisse zum Ausbreitungsverhalten von methanhaltigen Gasen im Boden und zur entstehenden Austrittsfläche gibt, sind derzeit keine entsprechenden Forschungsergebnisse zu wasserstoffhaltigen Gasen bekannt. Ein zentrales Sicherheitselement für den Integritätsnachweis von Gasverteilnetzen ist die Rohrnetzüberprüfung. Die Durchführung der oberirdischen Überprüfung und die Anforderungen an Messverfahren sind in den DVGW-Arbeitsblättern G 465-1 und G 468-1 sowie in verschiedenen zugeordneten Merkblättern beschrieben. Auch bei wasserstoffführenden erdverlegten Leitungen ist sicherzustellen, dass der Gasaustritt mithilfe einer oberirdischen Detektionstechnik ermittelt werden kann. Die hierfür einzusetzenden Messgeräte müssen empfindlich gegenüber Wasserstoff sein. Wasserstoff detektierende Messverfahren sollten das derzeitig erreichbare Sicherheitsniveau erreichen. Das Projekt untergliederte sich hierbei in vier Arbeitspakete. Im Arbeitspaket 1 (AP 1) wurden die derzeitigen Anforderungen des DVGW-Regelwerks zur Rohrnetzüberprüfung zusammen-gefasst und hinsichtlich der Detektion von Wasserstoff geprüft. Dies umfasste die DVGW-Arbeitsblätter G 465-1 „Überprüfung von Gasrohrnetzen mit einem Betriebsdruck bis 16 bar“, G 468-1 „Qualifikationskriterien für Gasrohrnetz-Überprüfungsunternehmen“ und die zugehörigen Merkblätter. Hieraus wurden spezifische Anforderungen an Messgeräte zur oberirdischen Wasserstoffdetektion abgeleitet. Im zweiten Arbeitspaket (AP 2) wurde eine Analyse von prinzipiell geeigneten und kommerziell verfügbaren Messprinzipien zur Detektion von Wasserstoff im Rahmen der oberirdischen Leitungsüberprüfung durchgeführt. Hier fand auch eine Beschreibung von bereits vorhandenen Messgeräten statt. Im Rahmen des dritten Arbeitspakets (AP 3) wurden Messkampagnen zur praktischen Untersuchung bereits vorhandener Wasserstoffdetektionsverfahren durchgeführt. Im Arbeitspaket 4 (AP 4) wurden die Ergebnisse und Erkenntnisse im vorliegenden Abschlussbericht zusammengefasst und erste Handlungsempfehlungen erarbeitet.

Inhalte DVGW-Forschungsbericht W 201917: Mit der Novellierung der Düngeverordnung wird der Einsatz stabilisierter Harnstoffdünger als übergeordnete Maßnahme für einen effizienten Düngemitteleinsatz erstmals im gesetzlichen Rahmen festgeschrieben. Nach § 6 Abs. 2 DüV darf Harnstoff als Düngemittel ab dem 01.02.2020 nur noch ausgebracht werden, soweit ihm ein Ureasehemmstoff zugegeben ist oder dieser unverzüglich, jedoch spätestens innerhalb von 4 Std. nach der Aufbringung eingearbeitet wird. Da Harnstoff nach wie vor der preisgünstigste mineralische Stickstoffdünger ist, ist davon auszugehen, dass dadurch die Anwendung von Ureasehemmstoffen in Mineraldüngern spürbar zugenommen hat. In dem Forschungsvorhaben INHIBIT wurde das Verhalten dieser in der Landwirtschaft eingesetzten Düngemittelzusatzstoffe in der Umwelt näher betrachten. Im Hinblick auf den Grundwasserschutz und die Belange der Wasserversorgungswirtschaft war es ein Untersuchungsziel, die Chancen für eine Verminderung der Nitrateinträge in das Grundwasser, aber auch Risiken durch den Eintrag dieser Wirkstoffe für den Gewässerschutz, darzustellen. Dabei standen vorrangig die möglichen Eintragspfade über die (ungesättigte) Bodenzone und die (gesättigte) Uferfiltration im Fokus. Der Einsatz dieser Wirkstoffe in der Landwirtschaft kann potenziell zu einem flächenhaften Eintrag dieser Stoffe ins Grund- und Oberflächengewässer führen. So ist das Umweltverhalten der eingesetzten Wirkstoffe einerseits bislang nur unzureichend bis nicht dokumentiert. Ge-rade bei den stärker polaren und wasserlöslichen Vertretern dieser Gruppen ist – bei ausreichender Persistenz und durch ihre potenzielle Mobilität im Wasserkreislauf – eine Trinkwasserrelevanz nicht auszuschließen. Bisherige Nachweise einzelner Wirkstoffe auch in deutschen Oberflächengewässern und im Grundwasser unterstreichen dies. Mögliche Metaboliten sind (noch) nicht bekannt bzw. es ist zu erwarten, dass diese analytisch nicht oder nur schwer erfassbar sind. Die bisher vorliegenden wenigen Studien weisen auch hier auf eine mögliche Belastungssituation hin. Andererseits zeigen Studien zur Düngewirksamkeit von Nitrifikations- und Ureasehemmern und der Verminderung der Nitratauswaschung eine große Spannbreite von keinen messbaren Wirkungen bis zu einer Minderung der Stickstoffverluste von bis zu 50% auf. Gesichert dagegen ist allein die Verminderung der gasförmigen N-Verluste bei der Anwendung von Harnstoff und Gülle beim Einsatz von Nitrifikations- und Ureasehemmern. In dem Forschungsvorhaben wird das Verhalten dieser in der Landwirtschaft perspektiv zu-nehmend eingesetzten und teils neuartigen Stoffen in der Umwelt näher betrachtet, um die Risiken im Hinblick auf den Grundwasserschutz und auf die Belange der Wasserversorgungs-wirtschaft abzuschätzen. Neben der Schaffung einer einheitlichen und konsistenten Datenbasis zur Beschreibung der Ausgangslage und des Wissensstandes anhand von verfügbarer Literatur, wurden die methodischen Grundlagen zur Untersuchung der Stoffe in Bodeneluaten weiterentwickelt. Ziel war es hierbei, eine erste Bewertung des Verlagerungsverhaltens der Wirkstoffe zu ermöglichen. Die im Forschungsvorhaben durchgeführten Experimente auf unterschiedlichen Größenskalen bilden zudem eine wichtige Grundlage, um Wissenslücken zum Umweltverhalten der Wirkstoffe, die sich aus der Literaturrecherche ergeben haben, zu schließen und eine weiterführende Datenbasis zu erarbeiten. Darüber hinaus erwies sich der rechtliche Rahmen (Zulassung und Zuständigkeiten) als wesentlicher Baustein bei der wasserwirtschaftlichen Einordnung der Inhibitoren. So ist derzeit das EU-weite Zulassungsverfahren im Umbruch. Mit Inkrafttreten der neuen EU-Verordnung sollen harmonisierte Anforderungen an Sicherheit, Qualität und Kennzeichnung erreicht werden. In diesem Zusammenhang wurde durch das UBA 2021 eine „Fachtagung zur Umweltbewertung von Düngemittelzusatzstoffen“ veranstaltet. Wesentliche Schwerpunkte der Fachtagung waren: Gefährdungspotenziale, Risikoabschätzung, Regulierungsmöglichkeiten und Überwachungskonzepte. Wichtige Ergebnisse dazu wurden von der Fachtagung übernommen und im Kontext des Forschungsvorhabens diskutiert. Eine generalisierte Empfehlung für oder gegen den Einsatz von Stickstoffinhibitoren in Verbindung mit Düngeanwendungen ist nach dem Ergebnis dieser DVGW-Forschungsberichtes W 201830 weder auf Grundlage der im Projekt durchgeführten Untersuchungen noch auf Basis der Erkenntnisse aus der Literaturrecherche uneingeschränkt möglich. Die Ergebnisse zeigen, dass mögliche Risiken und Chancen, die sich aus ihrer Nutzung für die Wasserversorgung ergeben können, wirkstoffspezifisch und in Abhängigkeit von den Bedingungen vor Ort abgewogen werden müssen.

Im Rahmen des Projektes des DVGW-Forschungsberichts W 210830 wurde die Nachweismethodik für Antibiotikaresistenzen weiterentwickelt. Die derzeitigen Kulturverfahren aus dem klinischen Bereich erfassen Bakterien, die unter Nährstoffreichen Bedingungen wachsen. Es konnte erfolgreich ein Kulturverfahren zur Erfassung von antibiotikaresistenten Umweltbakterien etabliert werden. Mit diesem Verfahren können Cephalosporin-resistente und Carbapenemase-bildende oligotrophe Bakterien in Wasserproben erfasst werden. Diese Resistenzen sind im klinischen Bereich weltweit von hoher Relevanz, da sie die Wirksamkeit der Reserve-Antibiotika einschränken. Durch die weiterführende Untersuchung der gewonnenen Isolate konnten die Bakteriengattungen identifiziert und die Expression von β-Laktamasen belegt werden. Auch die PCR-Methodik zum Nachweis von Antibiotikaresistenzgenen wurde weiterentwickelt. Bei der konventionellen quantitativen PCR (qPCR) werden bislang 100-300 Basenpaar lange Fragmente der Antibiotikaresistenzgene nachgewiesen. Im Rahmen des Vorhabens wurde die Methodik der Long Amplicon (LA)-qPCR weiterentwickelt. Da nur vollständige Gene mit ca. 800-2000 Basenpaaren zur Entwicklung von Resistenzen führen, können somit falsch-positive Befunde minimiert werden. Insbesondere nach der Wasseraufbereitung mittels reaktiver Verfahren wie Ozonung oder UV-Behandlung entstehen kleine Genfragmente. Die Versuche zeigten, dass mittels der LA-qPCR nach der Behandlung deutlich weniger Gene erfasst werden als mit der herkömmlichen Methode. Im Projekt wurde auch der Einsatz der Propidium-Monoazid (PMA)-qPCR zur Erfassung geschädigter Zellen geprüft. Es zeigte sich allerdings, dass die benötigte PMA-Konzentration und die optimalen Inkubationsbedingungen zwischen den Umweltbakterien stark variieren und nicht vereinheitlicht werden können. Daher kann keine Standard-Methode der PMA-qPCR für die Untersuchung von Umweltproben empfohlen werden. Mit den zur Verfügung stehenden Methoden wurde das Vorkommen von antibiotikaresistenten Bakterien und Antibiotikaresistenzgenen im Rohwasser erfasst sowie das Verhalten von Antibiotikaresistenzen bei der Trinkwasseraufbereitung mittels naturnaher/ mikrobiologischer Verfahren, Filtrationsschritten und Desinfektionsverfahren untersucht. Die Untersuchungen zeigten, dass die Aufbereitung zu einer deutlichen Reduktion der antibiotikaresistenten Bakterien und Antibiotikaresistenzgene führt. Daher ist eine Gefährdung des Trinkwassers derzeit nicht zu erwarten, wenn die anerkannten Regeln der Technik eingehalten werden und das Trinkwasser den gesetzlichen hygienisch-mikrobiologischen Anforderungen entspricht. Zur Erfassung des aktuellen Ist-Zustandes und der zeitlichen Entwicklungen sowie für eine abgesicherte Bewertung der Situation wird die zukünftige Durchführung von Monitoring-Programmen mit den etablierten Methoden empfohlen. Eine Verbesserung der Methodik für den Nachweis von Antibiotikaresistenzen in der Umwelt ist notwendig, um den tatsächlichen Grad an Belastung sicher erfassen zu können. Mit den verbesserten Verfahren wurde die Datenbasis in Bezug auf das Vorkommen von Antibiotikaresistenzen im Rohwasser und ihrem Verhalten bei der Trinkwasseraufbereitung ausgebaut. Die Untersuchungen erfolgten im Labor sowie in Proben von mehreren Wasserversorgungsunternehmen, die das Vorhaben aktiv unterstützten.

Das Forschungsprojekt G 201812 soll die aktuelle mit der erforderlichen Datenlage abgleichen, die für eine transparente, konsistente und ausreichend genaue Abschätzung der Methanemissionen aus dem Gasverteilnetz erforderlich ist. Die erforderliche Datenlage geben die Leitlinien von Oil and Gas Methane Partnership (OGMP) (8), die EU‑Methanverordnung (4) und das Europäische Komitee für Normung (CEN) (9) vor. An diesen Vorgaben orientiert sich das vorliegende Projekt hinsichtlich der verwendeten Definitionen und Begriffe.Die Ziele des Projektes ME DSO lauten wie folgt: Es sollen aktuelle nationale Emissionsfaktoren (EF) für das deutsche Gasverteilnetz ermittelt werden. Da die EF quellspezifisch sind und auf Messungen basieren, entsprechen sie einem OGMP Level 3. Für fehlende Emissionsraten ist ein geeignetes Messprogramm zu entwickeln und die Durchführung einer zielgerichteten Messkampagne an ausgewählten Assets zu ermöglichen. Hierbei sollen auch Messprotokolle entwickelt werden, welche als Grundlage für zukünftige Messungen dienen können.Der Fokus des Projekts liegt auf erdverlegten Rohrleitungen Versorgungsleitungen (VL) und Netzanschlussleitungen (NAL) sowie Gas‑Druckregel‑ und Messanlagen (GDRMA). Diese Assets wurden bei bisherigen Messungen als Hauptemissionsquellen identifiziert.

Forschungsbericht G 201824 D 3.4 03/2022 ‑PDF‑Datei‑

Forschungsbericht W 201722 01/2022 ‑PDF‑Datei‑

Forschungsbericht W 202121 12/2021 ‑PDF‑Datei‑

Forschungsbericht W 201906 11/2021

Forschungsbericht W 201712 10/2021

Forschungsbericht W 201720 10/2021

In diesem Bericht G 201824 D 1.2 werden die EE-Gaspotenziale (Biomethan, SNG, EE-CH4, EE-H2) in Europa (EU-27 + UK) ermittelt und mögliche Transportrouten nach Deutschland analysiert. Im ersten Schritt werden die europäischen EE-Erzeugungspotenziale länderspezifisch ermittelt und ein technisch umsetzbarer Markthochlauf definiert. Unter Berücksichtigung der energiepolitischen Ziele und des Eigenbedarfs der Erzeugungs- und Transitländer werden dann mögliche EE-Gas-Exportmengen ausgewiesen. Die im Rahmen von Roadmap Gas 2050 bereits durchgeführte technoökonomische Bewertung verschiedener Wasserstoffherstellungsverfahren hat gezeigt, dass die Produktion von grünem Wasserstoff in der MENA-Region und der Transport nach Deutschland eine viel versprechende Alternative darstellt [2]. Die Erzeugungspotenziale in dieser Region übersteigen den erwarteten europäischen Bedarf um ein Vielfaches. Allerdings fallen höhere Transport-kosten im Vergleich zur innereuropäischen Erzeugung an und die politische Lage in der Region lassen hohe Risikoaufschläge bei potenziellen Investoren erwarten. In diesem Bericht wurde der Import von EE-Methan aus der MENA-Region mit dem Import von grünem Wasser-stoff anhand einer technoökonomischen Analyse verglichen.

Forschungsbericht G 201821 09/2021