Wasser - die knappe Ressource. Wolfgang Kinzelbach Institut für Umweltingenieurwissenschaften ETH Zürich, Schweiz

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1 Wasser - die knappe Ressource Wolfgang Kinzelbach Institut für Umweltingenieurwissenschaften ETH Zürich, Schweiz

2 Inhalt Begriffe Wasserknappheit Nachhaltigkeit Optionen

3 Ein falscher Slogan Source: dropshipabc.com Um 1 l Wein zu produzieren braucht man etwa 900 l Wasser

4 Vier wichtige Begriffspaare Volumen und Erneuerungsrate Blaues und Grünes Wasser Konsumtiver und nicht-konsumtiver Verbrauch Virtuelles Wasser und reales Wasser

5 Globale Süsswasserressourcen Zwei Typen von Ressourcen Oberflächenwasser (Seen und Flüsse): Volumen 104,000 km 3 Erneuerungsrate 37,000 km 3 /a Grundwasser (inklusive Bodenwasser): Volumen 10,000,000 km 3 Erneuerungsrate 3,000 km 3 /a Umsatz Vorrat Die Erneuerungsraten müssen Grundlage für das Wirtschaften sein

6 Blaues und grünes Wasser Begriffe geprägt von Malin Falkenmark Grünes Wasser ist Regenwasser, das in der Wurzelzone der Pflanzen gespeichert ist Blaues Wasser ist der Abfluss Trockenfeldbau zählt zu grünem Wasserverbrauch Bewässerungsfeldbau zählt zu blauem Wasserverbrauch Nur blaues Wasser kann verteilt werden

7 Wasserverbrauch Nicht-konsumtiver Wasserverbrauch Nutzt Wasser als Lösemittel, Kühlmittel oder Transportmittel Konsumtiver Wasserverbrauch Verdunstung (vor allem in der Landwirtschaft)

8 Wo verwenden wir Wasser? Trinkwasser Verschwindend gering (<1 %) Landwirtschaft 70% Haushalt 5% Industrie 25% Bewässerungswasser Über 70% des Verbrauchs

9 Virtuelles Wasser Virtuelles Wasser = Wasser, das zur Erzeugung eines Produkts aufgewendet wird. Begriff geprägt von John Anthony Allan um 1995 ( Stockholmer Wasserpreis 2008) Wasser wird virtuell genannt, weil es nach Herstellung des Produkts nicht mehr im Produkt enthalten ist

10 Wasser für Nahrung Tägl. Trinkwasser Tägl. Haushaltsverbrauch 2-5 Liter/Tag Liter/Tag 1 kg Getreide Liter ET 1 kg Tierprodukte (Fleisch, Milch) Liter ET Ist Rindfleischproduktion in den Alpen verwerflich?

11 Kritik am Konzept Annahme, dass alle Arten von Wasserressourcen (Regen oder künstliche Bewässerung) gleichwertig sind Annahme, dass Reduktion einer wasseraktiven Nutzung notwendig zur Verfügbarkeit des eingesparten Wassers für eine weniger wasserintensive Nutzung führt (Beispiel: Wasser in Rindfleisch aus Weidehaltung) Ungeeignet als Indikator für Umweltverträglichkeit, Nachhaltigkeit und ökonomische Effizienz. Der Begriff liefert damit keine Anleitung für die Umweltpolitik

12 Globale Wasserbilanz in 1000 km 3 /a Niederschlag auf den Kontinenten 110 Verdunstung durch natürliche Ökosysteme 50 Verdunstung aus Trockenfeldbau und Weiden 18 Zu bewirtschaften Zugänglicher Abfluss 13 Nicht zugänglicher Abfluss 29 Entnahmen durch Menschen 4 Bewässerungslandwirtschaft 3 Trinkwasser < 0.01 Restabfluss ins Meer 39 Quantitätsproblem Qualitätsproblem 1000 km 3 /a ist etwa 30 mal der Rhein bei Maxau oder ¼ des Amazonas

13 Dargebot und Entnahmen Zugänglicher Abfluss km 3 /a Entnahme 4000 km 3 /a davon 70% konsumtiv 30% nicht-konsumtiv Wo ist die Knappheit? Vorsicht: Mittelung

14 Mittelung ist Im Mittel ist es angenehm irreführend... Trockenheit kann nicht gegen Überschwemmung aufgerechnet werden 0 o 70 o

15 Wird Wasser knapp? Wasser ist in vielen Regionen schon lange knapp und die Knappheit nimmt zu Definition von Mangel (UNO): < 1000 m 3 /a/p Mio. Menschen Mrd. Menschen

16 Indikator für Wasserknappheit α = Entnahme verfügbare erneuerbare Ressource Knappheit beginnt bereits bei α<1 wegen der ungleichförmigen Verteilung in Raum und Zeit Milde Wasserknappheit: α = Ernste Wasserknappheit: α > 0.4 Globales Mittel heute: α = 4000/13000 = 0.31

17 Wasserverfügbarkeit pro Kopf 2000 Source: WaterGAP 2.1, 2000

18 Zukünftige Wasserknappheit Knappheit nimmt zu wegen - Bevölkerungswachstum (auf 9 Mrd. in 2050) - Zunahme des Lebensstandards (letzte Verdopplung der Bevölkerung war mit Verdreifachung des Wasserbedarfs verbunden) - Wasserbedarf für Biotreibstoffe - Klimawandel Wasserknappheit ist im Prinzip ein lokales Problem, aber es gibt Fernwirkungen

19 Fernwirkung Agrarmarkt 70% des Süsswasserbedarfs entfallen auf die Landwirtschaft Bewässerungslandwirtschaft ist mehr als doppelt so produktiv wie regenabhängige Landwirtschaft 1 t Getreide benötigt t Wasser Es gibt einen Weltmarkt für Getreide Falls es ein globales Wasserproblem gibt, so tritt es in Form eines globalen Ernährungsproblems und eines globalen Migrationsproblems auf

20 Fernwirkung Klima Gesamtniederschlag nimmt leicht zu aber Verteilung in Raum und Zeit ändert sich Zu erwarten: Stärkere Extreme Verschiebung von Klimazonen Systematische Verlierer Z. B. Australien, Südafrika, Nordbrasilien, Mittelmeerraum

21 Klimawandel und Wasserverfügbarkeit HadCM3 (2070s) Source: WaterGAP 2.1, 2001

22 Herausforderung bis 2050 Weltbevölkerungszuwachs um 3 Milliarden Mehrheit in ariden und semi-ariden Gebieten ohne die Möglichkeit, die regenbasierte Landwirtschaft auszuweiten Mehrheit der für die Landwirtschaft geeigneten Böden wird bereits genutzt Faktoren wie Dünger, Saatgut, Pestizide wirken erst wenn das Wasserproblem gelöst ist Bei gegenwärtiger Technologie ist ein Zuwachs des Bewässerungswassers um 60% notwendig, um die zusätzliche Weltbevölkerung zu ernähren

23 Dazu kommt das versteckte Wasserproblem: Raubbau oder nicht-nachhaltige Nutzung der Wasserressourcen

24 Was heisst nicht-nachhaltig im Kontext der Wasserressourcen? Nicht-nachhaltig ist eine Praxis, für die es keine Alternative gibt und die auf Dauer in eine Krise führt Nicht-Nachhaltigkeit zeigt sich in - Erschöpfung einer endlichen Ressource, die nicht substituiert werden kann (z. B. Grundwasser, Boden, Biodiversität) - Akkumulation von Substanzen auf gefährliche Konzentrationen (z. B. Salze, Nutrienten, Schwermetalle) - unfaire Allokation einer Ressource die zu Konflikt führt (z. B. Oberlieger-Unterlieger Problem) - Versagen von Institutionen - Kostenexplosion

25 Die wichtigsten globalen Nachhaltigkeitsprobleme im Wassersektor:

26 Übernutzung von Grundwasservorkommen 1/4 der globalen Entnahmen sind nicht erneuerbar 40% der Bewässerungslandwirtschaft sind durch fallende Grundwasserspiegel betroffen Source: Millennium Ecosystem Assessment

27 Abnahme der Niedrigwasserabflüsse Sogar grosse Flüsse werden saisonal, Seen trocknen aus, Oberlieger-Unterlieger Konflikte nehmen zu. Tragischstes Beispiel: Aralsee

28 Trockenlegung von Feuchtgebieten Fläche seit 1900 halbiert Konkurrent: Landwirtschaft

29 Bodenversalzung 80 Mio. von 260 Mio. ha Bewässerungsfläche betroffen

30 Verschmutzung von Wasserkörpern mit grosser Aufenthaltszeit (z. B. Grundwasser) mit persistenten oder rezyklierbaren Schadstoffen Für alle gilt: Verschärfung durch Klimawandel Source: Monterey County Water Resources Agency

31 Einige Optionen (Potential in km 3 /a) Wassersparende Bewässerungsmethoden und Bedarfsmanagement über Preis (1000) Biotechnologie und höhere Erträge im Trockenfeldbau (1000) Änderung der ökonomischen Aktivitäten und Essgewohnheiten und Import von virtuellem Wasser (derzeit 1000) Meerwasserentsalzung und Abwasserrecycling (100) Dezentrale Regenwasserspeicherung und neue Dämme (100) Transfer zwischen Flusseinzugsgebieten (100) Umsiedlung von Menschen und Bevölkerungspolitik (derzeit 20)

32 Virtuelle Wasserhandelsbilanz Nur landwirtschaftliche Produkte Hoekstra, 2003

33 Virtuelle Wasserhandelsbilanz Landwirtschaftliche und industrielle Produkte Hoekstra, 2003

34 Virtuelle Wasserhandelsbilanz Nur landwirtschaftliche Produkte Hoekstra et al., 2009

35 Schlussbemerkungen Ernste regionale Wasserprobleme existieren bereits heute und nehmen an Intensität zu Viele Regionen sind nicht nachhaltig mit Wasser versorgt Die Lösung der Wasserprobleme erfordert die Anwendung eines breiten Spektrums von Optionen, 3 Hauptoptionen Generell wird die Menschheit in der Zukunft einen grösseren Anteil des Einkommens als heute für die Bereitstellung von Wasser und Nahrung aufbringen müssen Klimawandel kompliziert das Wasserproblem weiter Die meisten regionalen Wasserprobleme haben einen internationalen Aspekt und bergen Konfliktpotential Die sozio-ökonomischen Hindernisse bei der Problemlösung sind in der Regel grösser als die technischen Hindernisse