Dschingis Khan, endlose Steppen, Jurten und Nomaden - dies macht für viele Menschen die Mongolei aus. Für mehr als 120 Forschende aus Deutschland war das zwischen Russland und China gelegene Land in den vergangenen Jahren dagegen vor allem eins: Schauplatz eines der spannendsten und komplexesten Forschungsvorhaben zum Integrierten Wasserressourcen-Management. Mehr als zwölf Jahre gingen sie unter Leitung des UFZ und in enger Kooperation mit mongolischen Partnern der Frage nach, wie die Mongolei ihren Umgang mit Wasser nachhaltig gestalten kann. Das Flussgebietssystem des Kharaa im Norden der Mongolei diente als Modellregion. Mit Abschluss des Projektes zum Jahresende steht fest: Es gilt als Blaupause dafür, wie der Dreiklang aus Wissenschaft, Erprobung technologischer Pilotverfahren und breiter Umsetzung in die Praxis glücken kann.

Es ist nur ein kleines unscheinbares, hellbraunes Flachgebäude entlang der Straße am Rand des Gorkhi Terelj Nationalparks, rund 25 Kilometer östlich der mongolischen Hauptstadt Ulan-Bator. Doch das Haus ist ein Symbol, inmitten der von Bergkämmen eingerahmten Weidelandschaft: Es beherbergt nämlich eine Kleinkläranlage, die sich ein privater Investor für ein Restaurant und eine Feriensiedlung zugelegt hat. Die biologische Abwasseranlage reinigt in einem dreistufigen Biofilm-Verfahren Schmutzwasser aus Küche, Toilette und Duschanlagen - und dies bei Temperaturen, die im Jahresverlauf zwischen plus 30 Grad Celsius im Sommer und minus 30 Grad Celsius im Winter schwanken. Bislang floss das Abwasser ungefiltert in den naheliegenden Kharaa-Fluss, künftig soll mit dem gereinigten Wasser der Garten bewässert werden.

Das Flussgebietssystem des Kharaa im Norden der Mongolei diente den MoMo-Wissenschaftlern als Modellregion.

Mehr als 20 solcher kleiner Kläranlagen hat das Familienunternehmen Bergmann Gruppe aus der Nähe von Chemnitz bislang in die Mongolei geliefert und in Kindergärten, Schulen oder in Privatunterkünften eingebaut. Sie setzte damit eine der Empfehlungen um, die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in dem seit dem Jahr 2006 laufenden Forschungsprojekt MoMo erarbeitet haben. MoMo steht als Akronym für "Integriertes Wasserressourcen-Management (IWRM) in Zentralasien: Modellregion Mongolei" und wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit insgesamt 15,3 Millionen Euro finanziert. Ende des Jahres läuft es aus. "Das Projekt MoMo hatte das ehrgeizige Ziel, in drei Projektphasen in der Mongolei wissenschaftsbasierte und nachhaltige Lösungen für den Umgang mit der Ressource Wasser zu entwickeln, zu erproben und umzusetzen", erklärt Prof. Dietrich Borchardt, der am UFZ den Themenbereich Wasserressourcen und Umwelt leitet und über die vergangenen zwölf Jahre für das Projekt mehr als 30 deutsche und mongolische Forschungseinrichtungen, Behörden und Unternehmen koordinierte.

Anfangs wurde das Verbundvorhaben eher skeptisch beäugt. Mehr als 7.000 Kilometer entfernt, ein Land rund viermal so groß wie Deutschland, jedoch mit nur drei Millionen Einwohnern, dafür mehr als 60 Millionen Nutztieren, kaum infrastrukturell erschlossen und ohne große Bedeutung in der wirtschaftlichen Zusammenarbeit. Dietrich Borchardt - Biologe, Gewässerexperte, Naturliebhaber, passionierter Fliegenfischer - war dagegen sofort angetan von der Mongolei als Forschungsstätte: "Es gibt hier Flusslandschaften, die sehen aus wie die in Mitteleuropa vor 2.000 Jahren: Nicht verbaut, zu weiten Teilen unbelastet mit Abwasser, ohne künstlichen Fischbesatz - kurzum, die Fließgewässer wurden im Laufe der Zeit nur minimal vom Menschen verändert." Zugleich steht die Mongolei beispielhaft für Schwellenländer, an denen sich die typischen Probleme der Globalisierung, des Klimawandels und der Transformation ablesen lassen: Veränderung der Wasservorräte durch Trockenheit und Dürre, starker Bevölkerungszuwachs in den Städten durch den Zuzug vom Land, Wasserverluste durch marode Wasserinfrastrukturen in den Städten, unkontrollierte Abwassereinleitungen aus Bergbau und Industrie, knappe Trinkwasservorräte durch hohen Wasserverbrauch in Wirtschaft und Landwirtschaft.

Zu den Regionen mit viel naturnaher Landschaft, die jedoch zunehmend intensiven menschlichen Einflüssen ausgesetzt ist, zählt das rund 15.000 km² große Flussgebietssystem des Kharaa im Norden der Mongolei. Es diente den MoMo-Wissenschaftlern als Modellregion, bot es doch ideale Bedingungen, die hoch dynamischen Veränderungen zu beobachten, zu analysieren und Konzepte zu deren Erhalt zu erarbeiten. "Die Oberläufe der Flüsse mit ihrer Wildnis sind paradiesisch", schwärmt Borchardt. "Sie haben einen Flächenanteil von nur 30 Prozent, liefern aber mehr als 90 Prozent des abfließenden Wassers." Damit sind sie die natürlichen Wassertürme der Landschaft und müssen großräumig vor übermäßiger Forstwirtschaft, Bergbau und Weidewirtschaft geschützt werden. Wissenschaftlich ebenso spannend für ihn waren die nutzungsbedingten markanten Veränderungen, die sich im Längsverlauf der Flüsse immer stärker bemerkbar machten, überlagerten und teilweise auch wieder abschwächten. Gleichzeitig war das Kharaa-Einzugsgebiet eine "Terra incognita". Der Grund: Es fehlten etliche qualifizierte wissenschaftliche Daten zum Wasser: Wie viel Wasser gibt es überhaupt? Wer nutzt welches Wasser? Welches Ausmaß hat die Wasserverschmutzung? Wie ist es um Trinkwasserversorgung und Abwasserreinigung bestellt? Wie sieht der Zustand der aquatischen Biodiversität aus? Andere Basisdaten lagen vor, waren jedoch oft schlecht dokumentiert oder unzureichend erfasst, etwa zur Neubildung von Grundwasser, zu Wasserabflüssen oder zu Niederschlagsmengen.

Städtische Siedlungen: Brennpunkte von Trinkwasserversorgung, sanitärer Entsorgung und Abwasserreinigung

Die urbanen Regionen der Mongolei haben trotz des vergleichsweise geringen Lebensstandards nicht nur einen sehr hohen Wasserverbrauch, sie sind auch Schwerpunkte der Einleitung von Abwasser in Flüsse und Seen. Verschärfend wirkt sich der schlechte Erhaltungszustand der zumeist aus den 1960er Jahren stammenden Trink- und Abwasserinfrastrukturen aus, Beispiel Darkhan. Die mit rund 80.000 Einwohnern drittgrößte Stadt der Mongolei liegt im Norden des Kharaa-Einzugsgebietes. Deren Probleme waren bei Projektbeginn exemplarisch für viele Städte in Zentralasien: Mit bis zu 300 Litern pro Tag und Einwohner hatte die Stadt einen Wasserverbrauch, der im Vergleich zu Deutschland um das bis zu Dreifache höher lag - verursacht durch undichte Wasserleitungen, schlampige Hausinstallationen, sorglosen Wassergebrauch sowie chronische Unterfinanzierung für Betrieb, Erhalt und Erneuerung der Wasserleitungen. Rund die Hälfte des Trinkwassers ging verloren. In den rapide gewachsenen Jurtenvierteln am Stadtrand, neue Heimat der ehemaligen Steppenbewohner, versickerten Abwässer oder gelangten ungereinigt in die Vorflutgewässer. Zudem waren in den Brunnen veraltete, nicht steuerbare Pumpen installiert, die rund um die Uhr in Betrieb waren, nicht bedarfsgerecht gesteuert wurden und hohe Stromkosten verursachten. In einem schlechten baulichen Zustand befand sich auch die aus den 1960er Jahren stammende Großkläranlage in Darkhan. In einem MoMo-Teilprojekt konnten Forschende des Fraunhofer-Anwendungszentrums für Systemtechnik in Ilmenau, Teil des Karlsruher Fraunhofer-Instituts für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung, über Sensoren und ein hydrologisches Simulationsmodell zahlreiche Lecks in den Wasserrohren aufspüren, die wegen des Schutzes vor Frost zum Teil in bis zu fünf Metern Tiefe liegen und deshalb bislang nicht zugänglich waren. Durch den Austausch dieser Wasserleitungen ließen sich die Trinkwasserverluste in kurzer Zeit von 50 auf 25 Prozent senken. Um den Bewohnern der Jurtensiedlungen den Zugang zu Frischwasser zu ermöglichen, entwickelten die Fraunhofer-Forscher einen Wasserkiosk. An diesem Wasserautomaten können Bewohner, die nicht an die zentrale Wasserversorgung angeschlossen sind, rund um die Uhr Trinkwasser anzapfen und mit einer Prepaid-Karte bezahlen.

Managementplan für Anwender und Entscheider

Doch die MoMo-Wissenschaftler erarbeiteten nicht nur technische Lösungen für die Probleme in der Projektregion. Um die wichtigsten Wissenslücken beim Wasserhaushalt, bei Wassernutzungen und beim Wassermanagement zu schließen, hatten sie in Phase eins des deutsch-mongolischen Kooperationsvorhabens zwischen 2006 und 2010 zunächst Grundlagendaten etwa zu Niederschlagsverteilungen, Grundwasserneubildung, Oberflächenabfluss, Wasserqualität und zum ökologischen Zustand erhoben und ein Messnetz zu Klima- und Wasserhaushalt sowie Biodiversität aufgebaut. Außerdem erfassten sie alle bedeutsamen Wassernutzungen im Flusseinzugssystem des Kharaa und analysierten die rechtlichen, ökonomischen und institutionellen Rahmenbedingungen im Wasser- und Ressourcenmanagement. Alle diese Informationen fanden Eingang in ein webbasiertes Geoinformationssystem, das auf Open-Source-Softwarelösungen beruht und damit Anwendern sowie Entscheidungsträgern in der Mongolei langfristig zur Verfügung steht. Damit diese auch nach Projektende damit umgehen können, bildeten MoMo-Wissenschaftler 12 Doktoranden und über 40 Bachelor-/Master-Studierende aus. Sie investierten im Zuge des Capacity Building in die Aus- und Weiterbildung von über 100 mongolischen Fachleuten, etwa im Bereich Technik und Verwaltung der Wasserwirtschaft.

Schließlich mündeten die vielen Daten, die die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Verlauf des Projektes zusammentrugen, in einem Managementplan für das Flussgebiet des Kharaa - und damit in einem konkreten Plan, wie künftig der Status der einzelnen Gewässerabschnitte bewertet werden kann, wie sich ein potenzieller Wassermangel verhindern lässt, wie Wasserressourcen geschützt und wie Wasser am effizientesten verteilt werden kann. Ausgangspunkt dafür war ein Beschluss der mongolischen Regierung, das Konzept des Integrierten Wasserressourcen-Managements zum Leitbild für die Bewirtschaftung der nationalen Wasserressourcen zu erklären. Für alle größeren Flusseinzugsgebiete sollten Bewirtschaftungspläne erarbeitet werden. Das MoMo-Projekt begleitete diesen Prozess. Dafür stand das MoMo-Team im stetigen Dialog mit dem mongolischen Umweltministerium, dem Nationalen Wasserkomitee sowie der für die Modellregion Kharaa zuständigen Flussgebietsbehörde und beriet diese bei ihren Planungen. "Unser Ziel waren von Anfang an diese Systemlösungen", sagt Dietrich Borchardt. Dies bedeute beispielsweise Wasserquantität und -qualität, Siedlungswasserwirtschaft oder Landnutzung nicht isoliert zu betrachten, sondern herauszufinden, was die maßgebenden Treiber für einen kritischen Zustand oder nachteilige Veränderungen in der Zukunft sind, wie sie voneinander abhängen und welche technisch, rechtlich und ökonomisch umsetzbaren Lösungsoptionen bereitstehen. Dem Anspruch zu genügen, für ein gesamtes Flussgebietssystem exzellente Wissenschaft mit innovativen nachhaltigen Lösungen für die Praxis zu verbinden, erfordere eine transdisziplinäre Arbeits- und Denkweise, so wie sie am UFZ gepflegt werde, ist Dietrich Borchardt überzeugt.

Man habe mit dem Integrierten Wasserressourcen-Management für das Flusseinzugsgebiet des Kharaa den Beweis angetreten, dass dieser besondere Forschungsansatz auch unter sehr schwierigen Randbedingungen funktionieren könne.

Deutsche Unternehmen profitieren von Wissenschaft

Das MoMo-Projekt war eines von insgesamt 16 IWRM-Projekten, die das BMBF seit 2006 förderte. Lediglich drei davon, darunter MoMo, unterstützte das Ministerium finanziell bis in die finale Praxisphase. Deswegen ist Christian Alecke, beim BMBF als Referent im Referat für Ressourcen und Nachhaltigkeit zuständig für das Thema Wasserforschung, voll des Lobes für das MoMo-Projekt. "MoMo hat mit einem integrierten Forschungsansatz Ergebnisse erzielt, die einmalig sind", sagt er. Die Aufnahme wissenschaftlicher Daten, die daraus folgende Umsetzung von technischen Pilotvorhaben und anschließend eine nachhaltige angewandte Fortführung dieser Technologien, dieser Dreiklang sei vorbildlich gelungen. "Dies könnte künftig auch Modell dafür sein, wie wir uns im BMBF internationale Forschungsförderung vorstellen", sagt er. Ein weiteres erfreuliches Ergebnis sei, dass die mongolische Regierung auf Basis der MoMo-Forschungsergebnisse in die Abwasserentsorgung investiere.

So lässt sie sich die Sanierung der Kläranlage in Darkhan mehr als 20 Millionen Euro kosten. Auch dass durch das MoMo-Projekt rund 25 Aufträge für Kleinkläranlagen an eine deutsche Firma gingen, hat das BMBF wohlwollend registriert. "Das, was die Bundesregierung in die Forschungsarbeit investiert hat, ernten deutsche Firmen nun an Marktanteilen", sagt Alecke. MoMo sei deswegen nicht nur wissenschaftlich ein großer Erfolg, sondern auch wirtschaftlich.

Auch die mongolischen Projektpartner zogen nach zwölf Jahren binationaler Forschung ein positives Fazit. "MoMo war für uns eine enorme Hilfe, weil die vielen Ergebnisse gezeigt haben, wie wichtig ein nachhaltiges Wasserressourcen-Management für das gesamte Land ist", sagt beispielsweise Tumendemberel Bulgan, Direktorin im Umweltministerium. Die Projektergebnisse würden in die Arbeit des Ministeriums und damit auch in die Politik des Landes einfließen. Von mongolischer Seite aus hatten sich 15 Wissenschaftsinstitutionen und Behörden beteiligt, darunter neben dem Ministerium für Umwelt und Tourismus das Finanzministerium, das Ministerium für Bildung und Wissenschaft sowie das Ministerium für Bauwirtschaft und städtische Entwicklung.

Ende des Jahres läuft die BMBF-Förderung für das Projekt MoMo aus. Zeit für einen Schlussstrich ist es damit jedoch noch nicht. Zum einen setzen mongolische Wissenschaftler das Umweltmonitoring, das MoMo einst startete, in einem eigenen Forschungsprojekt fort. Zum anderen präsentierten die MoMo-Forscher auf der Abschlusskonferenz im Mai dieses Jahres politische Empfehlungen für sechs Themenbereiche, auf die sich die Wissenschaftler mit Vertretern der mongolischen Ministerien sowie der National Academy of Governance geeinigt hatten. Diese Policy Briefs beschreiben etwa für die Bereiche urbanes Wassermanagement, Umweltmonitoring und Capacity Development, wie MoMo-Ergebnisse den Weg in die Politik und damit in Gesetze, Richtlinien oder konkrete Förderprogramme finden können. In zwei Jahren wollen die deutschen Forscher gemeinsam mit den mongolischen Kollegen evaluieren, welche der Empfehlungen umgesetzt wurden oder woran es noch hakt. Ein künftiges Thema wird weiterhin der Aspekt der Aus- und Fortbildung sein müssen. So wollen die am Projekt beteiligten mongolischen Ministerien weiterhin mit deutscher Hilfe Fachkräfte im Wasserbereich über Workshops, Sommerschulen und insbesondere die berufliche Bildung ausbilden lassen. Sie haben deswegen das Bundesforschungsministerium um Kooperation gebeten. "MoMo hat uns verdeutlicht, wie wichtig Capacity Building in den Partnerstaaten ist und dass dieses für die Nachhaltigkeit der Projekte künftig eine wichtigere Rolle in der BMBF-Förderung spielen sollte", sagt Alecke.

MoMo als Blaupause

Der Blick der MoMo-Forscher ist derweil schon über die Grenzen der Mongolei hinaus gerichtet. "Wir wissen, dass wir MoMo-Ergebnisse auch auf vergleichbare Regionen in Zentral-Asien wie etwa Kasachstan oder das Baikalsee-Einzugsgebiet übertragen können", sagt Dietrich Borchardt. Für in Umweltinformationssystemen zusammengezogene Messdaten, die in einer präzisen Auflösung für jeden Quadratkilometer eines Flusseinzugsgebiets Informationen bieten, mit denen sich Voraussagen treffen lassen, gebe es überall eine riesige Nachfrage. "Insbesondere in jenen Ländern, in denen wie in der Mongolei nur wenige wissen schaftliche Basisdaten vorliegen, kann man so vorgehen, wie wir das für MoMo gemacht haben." Dafür sei das Projekt eine perfekte Blaupause gewesen - auch weil es nicht nur naturwissenschaftlich ausgerichtet war, sondern die technologische Umsetzung, die Sozioökonomie, die staatliche Verwaltung sowie die rechtlichen Grundlagen berücksichtigte und obendrein vier Ministerien an einen Tisch brachte.

Um weltweit das Wasserqualitätsmanagement voranzu treiben, hat UFZ-Gewässerexperte Borchardt nun das Umweltprogramm der Vereinten Nationen (UNEP) als Kooperationspartner im Blick. "Die Vision wäre, in wenigen Jahren eine auf Monitoring, Fernerkundung und Modellierung basierende Plattform zu entwickeln, mit der man rund um den Globus die Wasserquantität und -qualität, die aquatische Biodiversität und menschliche Wassernutzungen für die Gegenwart und Zukunft nach vergleichbaren Maßstäben analysieren kann sowie Daten und Ergebnisse als Service für das Umweltmanagement bedarfsorientiert zur Verfügung stellt", sagt Borchardt. Dabei könne man auf viele Erfahrungen des MoMo-Projekts zurückgreifen.

Prof. Dr. Dietrich Borchardt - Leiter des Themenbereichs Wasserressourcen und Umwelt sowie des Departments Aquatische Ökosystemanalyse und Management

MoMo
Das Projekt "Integriertes Wasserressourcen-Management (IWRM) in Zentralasien: Modellregion Mongolei" (MoMo) dauerte von 2006 bis 2018 und war in drei Phasen unterteilt.

Phase 1 (2006-2009): Erhebung von wissenschaftlichen Grundlagendaten und Definition notwendiger Maßnahmen für das Flussgebietssystem des Kharaa. Dabei wurden etwa Daten zur Wasserquantität und -qualität sowie zur Wasserinfrastruktur gesammelt und analysiert.

Phase 2 (2010-2014): Erprobung von Kleinkläranlagen und Trinkwasserzapfanlagen im Pilotmaßstab; Test ausgewählter Technologien wie etwa Detektionsverfahren für die Suche nach Lecks in Wasserleitungen; Capacity Building.

Phase 3 (2015-2018): Überführung von Umweltmonitoring, innovativen Wassertechnologien und integrierter Flussgebietsplanung in die Praxis. Publikation von sechs Leitfäden für die Politik zu den Themen urbanes Wassermanagement, Umweltmonitoring, Fischereimanagement, Geodatenmanagement, Bildung sowie Umsetzung Flussgebietsmanagement.

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