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

Weitere Hintergrundinformationen

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.

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.

Aktuell bewilligte Projekte und darin geförderte Partner:

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

  • DiaCCon GmbH
  • Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS)
  • Friedrich-Schiller-Universität Jena (Institut für Technische Chemie und Umweltchemie)
  • ifesca GmbH
  • iks ComputerSysteme GmbH
  • JenaWasser - Zweckverband Abwasserentsorgung und Wasserversorgung


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

  • Friedrich-Schiller-Universität Jena - Servicezentrum Forschung und Transfer


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

  • E.S.C.H. Engineering Service Center und Handel GmbH
  • Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS)
  • Friedrich-Schiller-Universität Jena (Institut für Technische Chemie und Umweltchemie)
  • Rauschert Kloster Veilsdorf GmbH
  • Universitätsklinikum Jena (Abfall-, Umweltschutz- und Gefahrgutbeauftragter)


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)

  • Analytik Jena GmbH
  • Friedrich-Schiller-Universität Jena (Institut für Anorganische und Analytische Chemie)


Experimentelle Lernumgebung für Wasserwirtschaft in sozialer gemischter Realität (WaterLab)

  • Consensive GmbH
  • Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. - Institut für Datenwissenschaften
  • Ernst-Abbe-Hochschule Jena University of Applied Sciences


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

  • EurA AG Niederlassung Thüringen
  • Friedrich-Schiller-Universität Jena ( Institut für Soziologie - Allgemeine und Theoretische Soziologie)
  • Wismut Gesellschaft mit beschränkter Haftung


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

  • Ernst-Abbe-Hochschule Jena University of Applied Sciences
  • Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) - Institutsteil Hermsdorf


Inter- and Transdisciplinarity Leadership Program (INTRALead)

  • Friedrich-Schiller-Universität Jena (Institut für Technische Chemie und Umweltchemie)


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

  • Friedrich-Schiller-Universität Jena (Heinz-Nixdorf Stiftungsprofessur für Verteilte Informationssysteme)
  • SMA Development GmbH - epicinsights


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

  • Friedrich-Schiller-Universität Jena (Institut für Soziologie - Allgemeine und Theoretische Soziologie)


Miniaturisierte Mobile Wasseranalyseplattform (MoWAP)

  • Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik (IOF)
  • Microfluidic ChipShop GmbH


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

  • Friedrich-Schiller-Universität Jena (Institut für Technische Chemie und Umweltchemie)


Public Water Science

  • Friedrich-Schiller-Universität Jena (Institut für Technische Chemie und Umweltchemie)


QSPR und Laborautomation in der Abwasserbehandlung (AutoQSPR)

  • Friedrich-Schiller-Universität Jena (Institut für Technische Chemie und Umweltchemie)


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

  • Friedrich-Schiller-Universität Jena (Institut für Soziologie - Allgemeine und Theoretische Soziologie)


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

  • Friedrich-Schiller-Universität Jena (Institut für Soziologie - Allgemeine und Theoretische Soziologie)


ThWIC Datenmanagement (ThWIC DATA)

  • Batix Software GmbH
  • Friedrich-Schiller-Universität Jena (Kontaktstelle Forschungsdatenmanagement)


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

  • Friedrich-Schiller-Universität Jena (Institut für Technische Chemie und Umweltchemie)
  • Wehling Anlagen- und Maschinenbau GmbH


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

  • Friedrich-Schiller-Universität Jena (Institut für Soziologie - Allgemeine und Theoretische Soziologie)


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

  • Friedrich-Schiller-Universität Jena ( Institut für Geowissenschaften)


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

  • CETONI GmbH Automatisierung und Microsysteme


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

  • design:lab weimar GmbH
  • Friedrich-Schiller-Universität Jena (Visualisierung und Explorative Datenanalyse)
  • Leibniz-Institut für Photonische Technologien e.V.
  • Steinbeis Qualitätssicherung und Bildverarbeitung GmbH


Wasser als Kultur (trans-)formierende Kraft

  • Friedrich-Schiller-Universität Jena (Professur für Amerikanistik)


Wasserverteilungskonflikte in Deutschland: soziologische Fallanalysen (WaVe)

  • Friedrich-Schiller-Universität Jena (Institut für Soziologie - Allgemeine und Theoretische Soziologie)

 

ThWIC: Wasserwiederverwendung in der Landwirtschaft (FarmWater)

Bauhaus-Universität Weimar - Fakultät Bauingenieurwesen - Bauhaus-Institut für zukunftsweisende Infrastruktursysteme - Professur Technologien urbaner Stoffstromnutzung

PURION GmbH

Thüringer Bauernverband e.V.

WTA UNISOL GmbH

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