Forschung im größten Sandkasten der Welt
2. September 2019
Es gibt Institute, die forschen im Verborgenen. Und es gibt ein Institut, das forscht sogar im Untergrund. Allerdings nicht im Geheimen, sondern im Dienst der Allgemeinheit. Die Rede ist vom Institut für unterirdische Infrastruktur (IKT) in Gelsenkirchen. Dieses in Europa einzigartige Institut befasst sich mit der Funktionstüchtigkeit und Instandhaltung von allem, was unter der Erde zur Ableitung von Wasser installiert und verlegt wurde. Vom Abwasserschacht über Kanäle bis zu unterschiedlichsten Rohrleitungen.
Um zu erforschen, was tatsächlich unter der Erde passiert, verfügt man in Gelsenkirchen nach den Worten von Geschäftsführer Roland Waniek "über den wohl größten Sandkasten der Welt". Dabei handelt es sich um einen 18 Meter langen, sechs Meter breiten und sechs Meter tiefen Stahlkasten, in dem realitätsnah jede Art von Baustelle im Maßstab eins zu eins umgesetzt werden kann.
In diesem überdimensionalen Sandkasten, erläutert Geschäftsführer Waniek beim Rundgang durch die Versuchshalle, "können wir in zwei bis drei Wochen die Dauerverhältnisse von bis zu 30 Jahren simulieren und messen, welcher Druck auf Rohre und Schächte ausgeübt wird." Einschließlich der Belastungen durch Lkw- oder Eisenbahnverkehr. Dafür sorgen zwei große Metallzylinder, die bis zu 400 Tonnen Druck ausüben können. Selbst Einflüsse durch das Grundwasser lassen sich simulieren. Am Ende eines solchen Probelaufs steht nachmessbar fest, welchen Belastungen die eingesetzten Materialien standhalten.
Ergebnisse, aus denen die Hersteller Rückschlüsse auf die Qualität ihrer Produkte ziehen können, die zugleich aber auch den Kommunen und Netzbetreibern Aufschlüsse für Baumaßnahmen liefern. "Denn das", so Roland Waniek, "ist eine Informationsquelle für die Entscheider, die nachher kaufen müssen. Und das sind ja große Beträge, die ausgegeben werden für Produkte, die eine sehr lange Lebensdauer haben sollen." Und zwar von 50 bis zu 80 Jahren. Nach brancheninternen Schätzungen beläuft sich der jährliche Umsatz der Hersteller auf immerhin fast drei Milliarden Euro.
Weltweit einmalige Teststrecke für Baumwurzeln
Pro Jahr rauschen durch das rund 600.000 Kilometer lange öffentliche Kanalisationsnetz in Deutschland zig Millionen Kubikmeter Wasser. Allerdings sind etliche Abschnitte davon in die Jahre gekommen. Konkrete Zahl gebe es zwar nicht, sagt Roland Waniek, "aber es wird geschätzt, dass zwischen 20 und 25 Prozent der öffentlichen Leitungen schadhaft sind", was für die Kommunen oft Millionen teure Sanierungen bedeutet. Untersuchungen des IKT liefern Kommunen und Netzbetreibern Entscheidungshilfen. Ob etwa Rohrleitungen durch eine Baumaßnahme komplett ausgetauscht werden müssen, was aber den städtischen Straßenverkehr erheblich belaste, oder durch mikroinvasive Maßnahmen per Roboter Reparaturen ausgeführt werden können. "Und last but not least gibt es sogenannte Liner, die man einzieht. Das sind dann Rohre, die im Rohr eingezogen werden", nennt Roland Waniek eine weitere Alternative.
Die Unabhängigkeit der Beurteilungen des IKT resultiert aus dem Status einer gemeinnützigen GmbH, die somit auch keinen Gewinn erzielen muss. Getragen wird das Institut von zwei ebenfalls gemeinnützigen Fördervereinen. Dem Förderverein Wirtschaft, der ein Drittel der Anteile hält, gehören knapp 80 Unternehmen an, dem Förderverein Netzbetreiber, der zwei Drittel Anteile besitzt, rund 150 Kommunen und Abwasserzweckverbände. Darunter, so Roland Waniek, befinden sich alle großen deutschen Landeshauptstädte "und ein paar ausländische aus den Niederlanden, Großbritannien und Österreich etwa mit Innsbruck und Linz."
Denn Abwasserentsorgung ist ein grenzüberschreitendes Thema. So unterhält das IKT auch eine Niederlassung im niederländischen Arnheim und betreibt in der im Poldergebiet gelegenen Stadt Almere eine Teststrecke für einen ganz besonderen Druck auf Kanalisationsleitungen, erläutert Roland Waniek. "Wir haben da in einem Neubaugebiet Leitungen eingebaut und darauf absichtlich Bäume gesetzt, um zu sehen, wie deren Wurzeln in die Kanalisation einwachsen. Also auch eine weltweit einmalige Geschichte." Aus der die Experten des IKT Erkenntnisse auch für andere Städte ziehen können, da Pappeln überall gleich tiefe Wurzeln treiben. Eben Forschung vor Ort im Maßstab eins zu eins.
Bei Starkregen das Schlimmste verhindern
Außerdem nimmt das IKT ein immer häufiger auftretendes Naturphänomen unter die Lupe, das den Kommunen und Abwasserverbänden große Probleme bereitet. Denn Starkregen, so Roland Waniek, "konzentriert sich nicht auf eine kleine Fläche. Der wandert nicht weit genug weg und führt dann halt zu einer Überforderung der lokalen Entwässerungssituation. Und da ist die große spannende Frage: Wie geht man damit um?" Verhindern könne man Starkregen natürlich nicht. In dem neuen Forschungsschwerpunkt geht es folglich darum, "mit welchen Methoden man dem Starkregen die Spitze brechen kann, um das Schlimmste zu verhindern."
Auf dem Reißbrett existiert sie bereits und soll in zwei Jahren fertig sein: die neue Starkregenprüfanlage. Wiederum eine große Kiste, sagt Roland Waniek schmunzelnd, die aber allerhand zu bieten habe. Nämlich einen rekonstruierten Straßenabschnitt mit Asphaltdecke, Abflussschächten, Bordsteinen bis zu Gullys. "Und dann werden wir es darauf regnen lassen, mit viel, viel Wasser. Und dann werden wir beobachten, wie die einzelnen Systeme des Straßensystems darauf wirken. Und das Gleiche machen wir auch mit Überflutungen. Nicht nur von oben, sondern auch von der Seite, indem wir die Anlage auch neigen können." So lässt sich ermitteln, wohin das Wasser wirklich fließt und durch Einbauten aufgefangen werden kann. In Gelsenkirchen gewonnene Ergebnisse, von denen später Städte wie Köln, Leipzig, München, Innsbruck oder London profitieren können.