Lebenswichtige Ressource Wasser
„Athene Young Investigator“ Stephan Schulz arbeitet an Konzepten zur Grundwasserbewirtschaftung
23.04.2021 von Astrid Ludwig
Angeheizt vom Klimawandel ist Wasser weltweit eine immer knapper werdende Ressource. Wie lässt sich in den Trockengebieten der Erde das Grundwasser besser und nachhaltiger nutzen? Der Geoökologe Dr. Stephan Schulz, neuer „Athene Young Investigator“ der TU Darmstadt, will hydrodynamische Prozesse nicht nur besser verstehen, er forscht auch an neuen, intelligenten Konzepten für ein optimales Grundwassermanagement.
Die Wüste zieht Stephan Schulz an. Vielleicht weil er aus einer Region stammt, die so ganz gegensätzlich ist. Schulz wurde in Berlin geboren. Ein Teil seiner Familie lebt in Mecklenburg-Vorpommern, wo es Wasser im Überfluss gibt und sich ein See an den anderen reiht. Seine Masterarbeit schrieb der 37-Jährige über ein Grundwasserprojekt in Jordanien, seine Promotion befasste sich mit Grundwasserleitern in Saudi-Arabien, eine Summer School führte ihn in den Irak und Forschungsaufenthalte in den Iran und nach Pakistan. Schulz ist seit 2016 wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Angewandte Geowissenschaften der TU und ein leidenschaftlicher Naturwissenschaftler. „Mit dem Drang, Neues, in unbekannten Gebieten zu erkunden“, sagt er.
Dabei geht es dem neuen „Athene Young Investigator“ (AYI) um die Frage, wie sich die begrenzten Wasservorräte der Erde in Zukunft nachhaltiger nutzen lassen – für die Versorgung der Bevölkerung mit Trinkwasser, zur Bewässerung der Landwirtschaft und Sicherung der Lebensmittelproduktion. „Klimawandel und Bevölkerungsanstieg erhöhen enorm den Druck auf die Ressource Wasser“, so Stephan Schulz. Vor allem in den ohnehin schon trockenen, sogenannten ariden Regionen der Welt und dort, wo durch die Klimaveränderungen weitere hinzukommen werden – etwa im Mittelmeerraum. Heute schon machen aride Gebiete rund 30 Prozent der weltweiten Landfläche aus. In den Wüsten- und Savannenregionen erleben die Wasserbestände bereits eine „dramatische Übernutzung“.
Klimawandel und Bevölkerungsanstieg erhöhen enorm den Druck auf die Ressource Wasser.
Immer mehr Menschen sind künftig von eher schrumpfenden Wasserreserven abhängig. „Um die Ressource mit dem größtmöglichen Nutzen für die Allgemeinheit zu bewirtschaften“, arbeitet der Postdoc an innovativen Konzepten. Dafür brauche es ein grundlegendes Verständnis der hydrodynamischen Prozesse und der lokalen und regionalen hydrogeologischen Verhältnisse, erklärt der 37-Jährige, der an der Technischen Universität in Freiberg Geoökologie studiert hat. So erforscht Stephan Schulz etwa, wie Wasser in Sand infiltriert und wieder verdunstet oder wie der Tag-Nacht-Zyklus die Gasaustauschprozesse im Boden trockener Regionen beeinflusst. Die Verdunstung ist in ariden Gegenden höher als der Niederschlag. Wichtig ist es daher, die Wasserbilanz genau zu ermitteln und zu wissen, wie sich Grundwasser neu bildet, wie es sich verteilt und gespeichert wird.
Krisenpotenzial Wasserknappheit
Ein Blick in die Erdgeschichte lohnt: Vor über 10.000 Jahren erlebten Teile des Planeten sehr niederschlagsreiche Zeiten. Fossile Wasserressourcen entstanden, die sich ähnlich wie Erdöl in großen Tiefen einlagerten. Diese Speicher könnten genutzt werden. Wirtschaftlich wären Bohrungen bis zu einer Tiefe von 2000 Metern möglich. Aber ist das auch eine nachhaltige Lösung? „Viele Länder sind für ihre Lebensmittelproduktion darauf angewiesen“, sagt der Naturwissenschaftler, der zugleich Sprecher der AG „Hydrogeologie arider Gebiete“ der Fachsektion Hydrogeologie der Deutschen Geologischen Gesellschaft ist. Wasserknappheit, der Kampf um die natürliche Ressource, birgt Krisenpotenzial. „Das erfordert einfach die Anpassung des Wassermanagements“, ist Stephan Schulz überzeugt.
Im nördlichen Afrika, der Arabischen Halbinsel oder in weiten Teilen Australiens lagert Grundwasser in großen regionalen, sogenannten Aquifersystemen. Für ein optimales Grundwassermanagement ließen sich diese Systeme anzapfen, aber auch künstlich wieder anreichern. „Über Schluckbrunnen, die bei starken Regenfällen das Wasser auffangen, das der Boden nicht aufnehmen kann und das sonst ungenutzt ins Meer rauscht“, nennt der Geoökologe ein Beispiel. Zum Auffüllen dieser Wasserleiter könnte auch gereinigtes Abwasser eingeleitet werden. Wie das Grundwasser dabei gleichzeitig vor Verunreinigungen geschützt werden kann, will er in Experimenten erkunden. Untersuchen will er etwa, wie mögliche im Abwasser verbliebene Schadstoffe durch den Sandboden herausgefiltert werden und welche Vorgänge sich beim Eintrag und der Passage des Wassers im Untergrund abspielen.
Berufswunsch Professor
Langfristig strebt Stephan Schulz, der am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung in Leipzig-Halle und an der TU Darmstadt promoviert hat, eine Professur an. Die Aufnahme in das „Athene Young Investigator“-Förderprogramm der Universität ist ein Schritt auf dem Weg dorthin.
Die TU Darmstadt hat im April erneut fünf exzellente junge Forschende der TU als „Athene Young Investigator“ ausgezeichnet. Wir stellen sie in einer kleinen Serie vor.
Bisher erschienen:
Mit Bioabfällen zu neuen Ressourcen – Dr. Vanessa Zeller ist Expertin für Nachhaltigkeitsbewertung
