ThWIC – Thüringer Wasser-Innovationscluster

Nachhaltige Lösungen zur Sicherstellung von Wasserverfügbarkeit und -qualität

Im Zentrum des Thüringer Wasser-Innovationsclusters steht die Entwicklung technologischer und sozialer Innovationen, die eine nachhaltige Nutzung von Wasserressourcen, intelligente Wasserver- und -entsorgung sowie die dauerhafte und ausreichende Verfügbarkeit sauberen, bezahlbaren Wassers ermöglichen.

Ein Wasserfiltermodul vor einem Netzwerkhintergrund. Daneben die stilisierte Abbildung eines Hochhauses in Jena.

Filtermodul mit keramischen Flächenmembranen zur Reinigung industrieller Abwässer, © Fraunhofer IKTS/unsplash

Hintergrundinformationen zum Zukunftscluster ThWIC

Mit den folgenden Texten stellt sich der Zukunftscluster ThWIC persönlich vor.

Die Vision

Die Versorgung mit sauberem Wasser gehört zu den größten gesellschaftlichen Herausforderungen der Zukunft – global wie auch in Deutschland und Europa. Als existenzielle Ressource und bedeutsamer Industrierohstoff bedarf Wasser eines besonderen Schutzes und besonderer gesellschaftlicher Aufmerksamkeit. Dies betrifft nicht nur die Schonung von Wasserressourcen durch Reduktion des Verbrauchs (z. B. durch Industrie und Privathaushalte), sondern auch die Sicherstellung einer hohen Wasserqualität durch moderne, digital vernetzte Versorgungssysteme und Behandlungsverfahren.

Im Fokus des Zukunftsclusters ThWIC stehen technologische und soziale Innovationen, die eine dauerhafte, sichere und bezahlbare Wasserversorgung ermöglichen. Dazu sollen Projektpartner aus der natur- und ingenieurwissenschaftlichen Wasserforschung, den Datenwissenschaften und der Soziologie in Kooperation mit Industriepartnern, Verbänden und zivilgesellschaftlichen Akteuren integrierte Lösungen zu einer nachhaltigen Nutzung von Wasserressourcen entwickeln. Der Transfer innovativer Technologien in gesellschaftlich relevante Anwendungen (z. B. zur Analyse und Reinigung von Wasser oder zur datengestützten Prädiktion von Wassermenge und -qualität) steht ebenso im Zentrum des ThWIC wie die Entwicklung sozialer Innovationen (z. B. zur Wasserbewertung oder zur gerechten Verteilung des Ressourcenzugangs).

Neuen Wassertechnologien kommt aufgrund der rapide fortschreitenden Verknappung nutzbaren Wassers im 21. Jahrhundert globale Bedeutung zu. Mit der Entwicklung moderner, global adaptierbarer Lösungen zielt ThWIC sowohl darauf ab, die Wettbewerbsfähigkeit des Innovationsstandorts Deutschland in einem zukünftigen Schlüsselbereich im Green- bzw. BlueTech-Sektor zu sichern, als auch einen zentralen Beitrag zum Erreichen vom UN-Nachhaltigkeitsziel 6 „Clean Water and Sanitation“ zu leisten.

Die Basis

Der Zukunftscluster ThWIC vereint die in der Region Jena vorhandenen Kompetenzen der wassertechnologischen Forschung mit daten- und sozialwissenschaftlichen Perspektiven, um neue Ansätze eines ganzheitlichen Wassermanagements zu entwickeln und in Praxisanwendungen zu überführen. Die Grundlage des Clusters bildet die Expertise der beteiligten Partner (insbesondere am Center for Energy and Environmental Chemistry der Friedrich-Schiller-Universität, am Fraunhofer IKTS, am Leibniz-Institut für Photonische Technologien sowie an der Ernst-Abbe-Hochschule) im Bereich der physikalisch-chemischen Verfahren der Schadstoffentfernung (Advanced Oxidation Processes), der Membranverfahren (Mikro-, Ultra-, Nanofiltration), der elektrochemischen Verfahren sowie der (optischen) Sensorik und Analytik. Ergänzt werden die wassertechnologischen Ansätze durch datenwissenschaftliche Expertise, z. B. im Bereich der Datenvisualisierung und explorativen Datenanalyse, der KI-basierten Prognostik und Wissensverknüpfung (u. a. am Michael Stifel Zentrum für Datengetriebene und Simulationsgestützte Wissenschaft). Zur sozialwissenschaftlichen Fundierung der angestrebten Entwicklung neuer Wassersysteme und -infrastrukturen kann der Cluster auf Partner des Instituts für Soziologie der Friedrich-Schiller-Universität sowie des SFB 294 „Strukturwandel des Eigentums“ zurückgreifen. Diese bringen u. a. Expertise zu Fragen der Verteilungsgerechtigkeit und nachhaltigen Wasser-Governance (u. a. mit Blick auf Privatisierungsprozesse) ein, thematisieren die Bedingungen der Akzeptanz neuer Technologien und schaffen Grundlagen zum Aufbau eines sinnvollen Wasser-Accountings, also einem kennzahlgestützten Berichtswesen zum wertvollen Rohstoff.

Die Konzeptionsphase

Die Arbeit in der Konzeptionsphase fokussierten drei Hauptbereiche: Entwicklung der Clusterstrategie inkl. Governance-Strukturen (I), Akquise von Projektpartnern und Entwicklung von Teilvorhaben (II) und die Entwicklung innovationsunterstützender Maßnahmen (III). Im Zentrum der Konzeptionsphase standen neben der Strategieentwicklung die Zusammenstellung des Konsortiums und die Erarbeitung von Projekten bzw. strategischen Maßnahmen zur Umsetzung der ThWIC-Vision. Die Sprecher des Clusters und das an der Friedrich-Schiller-Universität angesiedelte Konzeptteam konnten in diesem Arbeitsabschnitt insbesondere auf die Unterstützung des Fraunhofer IKTS, der EAH Jena sowie des Thüringer Clustermanagements zurückgreifen. Im Rahmen mehrerer Projekt- und Strategieworkshopreihen erarbeiteten Partner aus Wissenschaft, Wirtschaft sowie öffentlichem Sektor gemeinsam Vorhabenskizzen und Ideen zur strategischen Positionierung und Entwicklung des Clusters, die entsprechend ihres Innovationspotenzials vertieft wurden. Insbesondere wurden dabei auch Maßnahmen zur Förderung von Sprunginnovationen sowie Strukturen einer effizienten Clusterentwicklung konzipiert.

Auf einen Blick

Projektlaufzeit: 01.10.2021 bis 31.03.2022
Zuwendung: 214.825,32 Euro (inkl. Projektpauschale)
Zuwendungsempfänger: Friedrich-Schiller-Universität Jena
Weitere Partner, die die Arbeiten der Konzeptionsphase unterstützen: Fraunhofer Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS), Ernst-Abbe-Hochschule Jena, Fraunhofer Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik (IOF), Leibniz-Institut für Photonische Technologien (IPHT), SFB 294 “Strukturwandel des Eigentums”, Thüringer Clustermanagement, Michael Stifel Zentrum für Datengetriebene und Simulationsgestützte Wissenschaft Jena

Beitrag zur Hightech-Strategie (HTS) 2025

Wasserinnovationen kommen – wie nur wenige andere Innovationen – buchstäblich bei den Menschen an. Technologien zur Sicherung einer nachhaltigen Versorgung mit sauberem Wasser haben daher gesamtgesellschaftliche Relevanz. Sie tragen zum Erhalt der natürlichen Lebensgrundlagen bei, sichern die ökonomische Leistungsfähigkeit (z. B. in Industrie und Landwirtschaft) und reduzieren das Risiko gesellschaftlicher Ressourcenkonflikte.

Mit ihrem Fokus auf das Querschnittsthema Wasser adressieren die vom Zukunftscluster-Finalisten ThWIC geplanten Innovationen mehrere der von der Hightech-Strategie 2025 der Bundesregierung identifizierten Zukunftsthemen: Energieeffiziente Lösungen zur Analytik und Behandlung von Wasser sowie Technologien zur Schließung von Wasserkreisläufen z. B. tragen ebenso wie Aktivitäten zur Erweiterung des gesellschaftlichen Wasserwissens zu nachhaltiger Entwicklung und Klimaschutz bei. Mit Innovationen zur Minimierung der Schadstoffbelastung von Trinkwasser (z. B. durch Pharmazeutika) oder zur Erzeugung gesundheitsrelevanter Wasserdaten werden Beiträge zum Zukunftsthema Public Health geleistet. Die geplanten Vorhaben zur Digitalisierung und Vernetzung von Wassersystemen z. B. berühren gleichermaßen die Zukunftsthemen Sicherheit (Wassersysteme als kritische Infrastrukturen) und Wirtschaft 4.0 (smarte, datengetriebene Ressourcenbewirtschaftung).

Übergeordnetes Ziel des Zukunftscluster-Finalisten ThWIC ist es, nicht nur Wassertechnologien mit Potenzial zu globaler Marktführerschaft zu entwickeln, sondern auch neue Wege der gesellschaftlichen Beteiligung an Technologie- und Infrastrukturentwicklung zu entwickeln.

Umsetzungsphase I

Zukunftscluster ThWIC

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Aktuelles

Nachhaltige Lösungen zur Sicherstellung von Wasserverfügbarkeit und -qualität

Hintergrundinformationen zum Zukunftscluster ThWIC

Auf einen Blick

Aktuell bewilligte Umsetzungsphasenprojekte und darin geförderte Partner (in alphabetischer Reihenfolge):

ThWIC: Entwicklung eines Echtzeit-Sensors zum kontinuierlichen Monitoring des chemischen Sauerstoffbedarfs (CSB) und weiterer Wassergüte-Parameter (A3: KontiMonit)

ThWIC: Entwicklung eines PocketGuides für Instrumente & Methoden zur Durchführung von Innovations- und Transferprojekten (Methods4Transfer)

ThWIC: Entwicklung eines verfahrenstechnischen und technologischen Gesamtkonzeptes zur Realisierung des Zero-Liquid-Discharge-Ansatzes für die Wasserwirtschaft einer Klinik am Beispiel des Universitätsklinikums Jena (ZeroLiKh)

ThWIC: Erforschung einer automatisierten, modularen und skalierbaren Probenvorbereitungsplattform für variable Analyseverfahren am Beispiel der Identifizierung von umwelt- und chemisch-ökologisch relevanten Substanzen und Metallen in Gewässern (A2: VANAPLA)

ThWIC: Experimentelle Lernumgebung für Wasserwirtschaft in sozialer gemischter Realität (WaterLab)

ThWIC: Integratives Water-Assessment: kennzahlgestützte Bewertung des nachhaltigen Umgangs mit Wasser (WatAs)

ThWIC: Intelligente Membranen und komplexe Membranstrukturen nach dem Vorbild der Natur (R1: Technische Niere)

ThWIC: Inter- and Transdisciplinarity Leadership Program (INTRALead)

ThWIC: KI-basierte Navigationsunterstützung im Dokument- und Data Lake zum Thema "Wasser" (ThWIC Sonar)

ThWIC: Leben am Wasser: eine weltbeziehungstheoretische Analyse des Lebens am "dreckigsten Fluss" der Welt (LeWa)

ThWIC: Miniaturisierte Mobile Wasseranalyseplattform (MoWAP)

ThWIC: Oberflächenmodifizierte schaltbare keramische Adsorber zur effizienten Entfernung von Wasserschadstoffen (KERASORB)

ThWIC: Public Water Science

ThWIC: QSPR und Laborautomation in der Abwasserbehandlung (AutoQSPR)

ThWIC: Quantifiziertes Wasser. Konvergenzen und Konflikte bei der Entwicklung und Nutzung von Wasserdaten (QUAWAKON)

ThWIC: Sozial differenzierter Wasserverbrauch der Haushalte – Aktualität und Perspektiven nachhaltiger Wassernutzung (HaVe)

ThWIC: ThWIC Datenmanagement (ThWIC DATA)

ThWIC: Ultraschallassistierter Stator-Rotor-Kavitationsreaktor zur oxidativen Entfernung von Mikroschadstoffen aus Wasser (UltraStaRK)

ThWIC: Verfahrensmodelle: Netzwerke sozial-ökologischer Transformation und sozio-technische Transdisziplinarität (VerNetzT)

ThWIC: Visualisierung des Prozesses des natürlichen Wassertransports im geologischen Untergrund unterschiedlicher Regionen unter Verwendung numerischer Simulationen (WaterSim)

ThWIC: Vorhersage der Abbaubarkeit von Wasserschadstoffen in technischen Verfahren durch künstliche Intelligenz (AutoQSPR)

ThWIC: Vorort-Bestimmung von Mikroschadstoffen in Abwasserproben mit plasmonisches Multiplex-Assays und kombinierter Fingerprintanalyse (MIKA)

ThWIC: Wasser als Kultur (trans-)formierende Kraft

ThWIC: Wasserverteilungskonflikte in Deutschland: soziologische Fallanalysen (WaVe)

ThWIC: Wasserwiederverwendung in der Landwirtschaft (FarmWater)