Metall-Ionen auf der Spur - Regenwassernutzung und -versickerung von Metalldächern, Kanalanschluss und Einleitung in Oberflächengewässer

Metalldächer und -fassaden sind wertvoll und dementsprechend teuer in der Herstellung. Einen Teil ihres Wertes stellt die lange Haltbarkeit dar, einen anderen Teil der Erlös für das Altmetall bei Rückbau des Gebäudes. Dann zählt jedes Kilogramm. Für ahnungslose Eigentümer kommt es einer Hiobsbotschaft gleich, wenn Wissenschaftler wie Prof. Dr. Hullmann aus Hannover und Prof. Dr. Willkomm aus Hamburg feststellen, die Masse einer metallischen Gebäudehülle verringere sich von Jahr zu Jahr. Schuld daran sei das Abschwemmen der Korrosionsprodukte von der Metalloberfläche durch den Regen. Ihrer Hochrechnung zufolge handelt es sich um insgesamt ca. 90 t Kupfer und 780 t Zink, die Jahr für Jahr den bewitterten Metallflächen aller Gebäude in Deutschland mit dem abfließenden Regenwasser verloren gehen.
Wie die beiden Wissenschaftler weiter feststellen, wird die Haltbarkeit fachgerecht verarbeiteter Metallflächen dadurch nicht gefährdet. Der Verlust durch den Korrosions- und Abschwemmprozess beträgt für atmosphärisch bewittertes Metall im Durchschnitt bei den aktuellen klimatischen Verhältnissen in Deutschland pro Quadratmeter und Jahr von Kupfer 1,3 Gramm, von Zink 3,0 Gramm. Dabei verringert sich die Materialstärke jährlich um 0,00015 mm bei Kupfer und um 0,0004 mm bei Zink [1].
Aktuelle Untersuchungen belegen, dass die seit Langem für besonders dauerhafte Bauteile sowohl in Dächern und Fassaden als auch für die Regenwasserableitung eingesetzten Metalle Kupfer und Zink selbst unter Beachtung strenger ökologischer Gesichtspunkte für ihre Einsatzbereiche geeignet sind. Allerdings gilt bei den üblicherweise für die Gebäudehülle verwendeten unbeschichteten metallischen Werkstoffen, dass durch Korrosionsvorgänge das Material an der Oberfläche in Korrosionsprodukte umgewandelt wird. Ein kleiner Teil davon verbleibt als Patina auf der Metalloberfläche, der wesentlich größere Teil wird vom Regenwasser abgeschwemmt und in die Entwässerung verfrachtet. Je nach Ableitungssystem gelangen Metallverbindungen so in Kläranlagen, Vorfluter oder Versickerungseinrichtungen. Die Höhe der Korrosions- bzw. Abschwemmrate ist u. a. von klimatischen Faktoren und von den Konzentrationen an Schadgasen in der Umgebungsluft abhängig. Die auftretenden Metallabschwemmungen führen zu Umweltbelastungen in Boden und Gewässer, wenn sie nicht durch geeignete Maßnahmen reduziert werden.

Stand der Technik

Grundsätzlich soll Regenwasser von Dachflächen für bestimmte Zwecke genutzt oder dem natürlichen Wasserhaushalt zurückgegeben werden. Beides ist im Sinne des Wasserhaushaltsgesetzes (WHG 2009), das seit 1. März 2010 in Deutschland einheitlich gilt und die dezentrale Regenwasserbewirtschaftung fordert. Nur eines darf nicht mehr sein: Die Ableitung in den Mischkanal zur Kläranlage. Zu den Grundsätzen der Abwasserbeseitigung heißt es in § 55, Absatz 2 der WHG-Novelle: "Niederschlagswasser soll ortsnah versickert, verrieselt oder direkt oder über eine Kanalisation ohne Vermischung mit Schmutzwasser in ein Gewässer eingeleitet werden." Aktuelle Entwässerungs-Genehmigungsbescheide bei Neu- und Umbauten müssen sich daran orientieren.
Gewässer im Sinne des Gesetzes sind sowohl Grundwasser als auch Oberflächengewässer. Insofern sind Versickerung und Trennkanalisation gemeint, wenn WHG § 57 in Absatz 1 klarstellt: "Eine Erlaubnis für das Einleiten von Abwasser in Gewässer (Direkteinleitung) darf nur erteilt werden, wenn die Menge und Schädlichkeit des Abwassers so gering gehalten wird, wie dies bei Einhaltung der jeweils in Betracht kommenden Verfahren nach dem Stand der Technik möglich ist,…". Was allerdings Stand der Technik ist in Bezug auf Abschwemmraten von Metallflächen und anderen Schadstoffeinträgen, lässt der Gesetzgeber bislang offen. Ein Anhang "Regenwasser" zur Abwasserverordnung, in dem entsprechende Verfahren genannt werden, steht noch aus. Übergangsweise gelten daher für Direkteinleitung weiterhin Länderbestimmungen, die nicht einheitlich sind.
Eine der Maßnahmen zur Reduzierung der Umweltbelastung durch Metallabschwemmung ist die Regenwassernutzung. Sie ist Stand der Technik und seit April 2002 bundesweit einheitlich durch die DIN 1989-1 "Regenwassernutzungsanlagen - Teil 1: Planung, Ausführung, Betrieb und Wartung" geregelt.

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Regenwassernutzung

Neben den Erläuterungen in DIN 1989-1 enthalten auch die Arbeitshilfen Abwasser des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung unter A-5.2.2 "Qualitative Anforderungen" Hinweise zu Sammelflächen von Regenwassernutzungsanlagen. Dort wird hervorgehoben, dass Dachflächen die bevorzugten Auffangflächen für das Regenwasser sind und sich grundsätzlich alle Dachmaterialien eignen. Glatte Materialien wie z. B. Tonziegel, Betondachsteine, Schiefer, Glas und Kunststoffe lassen bei geneigten Dächern wenig Ablagerungen auf ihrer Oberfläche erwarten und haben somit einen positiven Effekt auf die Gesamtzusammensetzung des abfließenden Regenwassers. Metallbleche gehören ebenfalls zu den glatten Flächen. In den oben genannten Hinweisen heißt es daher zur Regenwassernutzung: "Metalldächer stellen keine nennenswerte Einschränkung dar, auch wenn insbesondere bei Neubauten am Anfang der Nutzung ein erhöhter Metallgehalt festzustellen ist."
Wer die Wirkung des von Kupferdachrinnen abtropfenden Regenwassers auf Terrassen und Wegen aus Naturstein kennt, weiß um die vernichtende Wirkung des metallhaltigen Wassers auf Mikroorganismen. Selbst wenn der Belag voll Flechten, Algen oder Moosen ist, der Streifen unter den Rinnen bleibt frei davon und zeigt die blanke Natursteinoberfläche in ihrer ursprünglichen Erscheinung. Nachvollziehbar ist die Schlussfolgerung privater Gärtner, innerhalb der Rinne abfließendes Wasser habe die gleiche toxische Eigenschaft, deshalb wolle man damit nicht das Teich-Biotop im Garten speisen oder das Gemüsebeet wässern.
Doch eine Zisternenanlage führt zu einer Verbesserung der Qualität des nutzbaren Wassers, da sowohl Filter als auch Sedimentation (Absinken von Schwebstoffen) im Speicher Feinstpartikel abscheiden. Zusätzlich binden Fällung (chemische Bindung an einen gelösten "Reaktionspartner" und Absinken des entstandenen Stoffes) und Sorption (Anlagerung an ein festes Filtergranulat) gelöste Schadstoffe im Speichersediment. Bereits im unmittelbaren Kontakt des ablaufenden Regenwassers mit organischem Material wird Kupfer und Zink auf diese Weise bereits unschädlich gemacht. "Damit ist der Kupfer- und Zinkanteil erheblich reduziert. Insofern bestehen keine Bedenken gegen die Verwendung des gesammelten Regenwassers für die üblichen häuslichen Nutzungen." So jedenfalls formuliert es die Fachvereinigung Betriebs- und Regenwassernutzung e. V. (fbr) in ihrem Hinweisblatt top 11 [2]. Es wurde mit dem Deutschen Kupferinstitut Berufsverband e.V. sowie der Wirtschaftsvereinigung Metalle abgestimmt und ist kostenlos online unter www.fbr.de verfügbar.

Versickerung

Zunächst kann festgestellt werden, dass zahlreiche Bundesländer Kriterien entwickelt haben, nach denen die Versickerung von Niederschlagswasser erlaubnisfrei möglich ist. Dabei wird in der Regel eine Bagatellgröße für Metalldächer genannt. Informationsbroschüren dazu sind speziell für Bayern und Baden-Württemberg verfügbar [3] [4]. Sie wurden von der Initiative Pro Metalldach verfasst und stehen unter www.umweltforum-kupfer-zink.de kostenlos zur Verfügung.
Im Merkblatt M 153 der DWA "Empfehlungen zum Umgang mit Regenwasser" sind Abflüsse von unbeschichteten Dachflächen aus Kupfer, Blei oder Zink mit mehr als 50 m² Flächenanteil als stark verschmutzt eingestuft. Das Gleiche gilt für Verkehrsflächenabflüsse je nach Verkehrsbelastung. Sie bedürfen demnach einer Vorbehandlung vor der Versickerung.
Das Arbeitsblatt A 138 der DWA "Planung, Bau und Betrieb von Anlagen zur Versickerung von Niederschlagswasser" sieht für solche Flächenabflüsse die Versickerung über eine genügend mächtige Oberbodenzone als dezentrale Vorbehandlungsmaßnahme vor. Flächen- oder Muldenversickerung bzw. Mulden-Rigolensystem sind bei ausreichend dicker Oberbodenschicht dazu geeignet. Jedoch haben diese Behandlungsmaßnahmen einen relativ hohen Flächenbedarf.

Unterirdische Behandlungsanlagen

In Ballungsräumen, insbesondere in Stadtzentren, ist die benötigte Fläche für eine Oberflächenversickerungsanlage oftmals nicht vorhanden. Aus diesem Grund sind nach Aussage von Prof. Dr. habil. Brigitte Helmreich (Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft der TU München) vor allem in dicht besiedelten urbanen Gebieten Sonderlösungen gefragt: Filteranlagen, die bei Bedarf unterirdisch angeordnet werden können. Unter ihrer Leitung entwickelt und überprüft eine Arbeitsgruppe der TU München solche Filteranlagen auch für Unternehmen [5]. Da es für Behandlungsanlagen von Metalldachabflüssen beim DIBt noch keine bauaufsichtliche Zulassung gibt, hat das Land Bayern "Prüfkriterien zur vorläufigen Beurteilung von Versickerungsanlagen zum Rückhalt von Metall-Ionen aus Niederschlagsabflüssen von Metalldächern" verabschiedet [6]. Die Anlagen müssen hauptsächlich gelöste Schwermetalle wie Zink, Kupfer oder Blei aus den Dachabflüssen entfernen. Dies kann adsorptiv oder über Fällung erfolgen. Solche Untersuchungen nach den Prüfkriterien werden auch an der TU München durchgeführt [7].
Das Bayerische Landesamt für Umwelt veröffentlicht diese Produkte, die sich einer Prüfung unterzogen haben, auf seiner Website [8]. Hier sind Systeme mit Wartungsintervallen von 3 bis 25 Jahren mit mehr und weniger großem Puffer für Starkregenereignisse zu finden. Allerdings sind nur großvolumige Anlagen imstande, den hydraulischen Durchfluss zu gewährleisten, da die Zulassungskriterien keine Bypasslösung erlauben.
Die Stadt München forciert den Einbau solcher Filter an bestehenden metallgedeckten Gebäuden, um die Metall-Ionen aus dem Regenabfluss nicht länger in der Kläranlage bzw. im Klärschlamm zu haben. Die Grenzwertliste im Anhang der Abwassersatzung limitiert Einleitungen in Oberflächengewässer auf 0,5 mg/l bei Kupfer und Blei sowie 2 mg/l bei Zink. Pilotprojekte in München sind u. a. das Finanzamt Karlstraße, das Deutsche Theater in der Schwanthalerstraße, der Bayerische Landtag "Maximilianeum", das Umspannwerk der Stadtwerke in Berg am Laim und ein Gebäude der Stadtwerke in der Max-Preisig-Straße. Statt wie bisher in die Kanalisation wird das von den Metalldachflächen abfließende Regenwasser nun in den Untergrund zur Versickerung geleitet, nachdem Filter deutlich über 90 % der Metallfracht entnehmen. Bei der Versickerung ins Grundwasser müssen im Ablauf der Behandlungsanlagen im Jahresmittel 0,05 mg/l bei Kupfer und 0,5 mg/l bei Zink entsprechend den Prüfwerten der Bundes-Bodenschutzverordnung (BBodSchV) für den Wirkungspfad Boden-Grundwasser eingehalten werden [6].
Doch auch hier liegen Segen und Fluch eng beieinander. Fachleute sind sich einig, dass es für die Umwelt gefährlich werden kann, falls diese neuen unterirdischen Filteranlagen nicht dauerhaft funktionieren, weil sie z. B. nicht gewartet werden. Ein Vorschlag zur Lösung wäre: Da wasserrechtliche Bescheide für die Behandlung von Regenwasser zeitlich begrenzt sind, sollte die Genehmigungsdauer der Standzeit gemäß Zulassung entsprechen und ein Bescheid nur verlängert werden, nachdem die fachgerechte Wartung der Anlage nachgewiesen ist.

Regenwasser von Metalldächern in Bayern

Der Metalldachabfluss von Regenwasser darf in Bayern unter folgenden Voraussetzungen erlaubnisfrei versickert werden:
Muldenversickerung bis max. 1000 m² Metalldachfläche pro Anlage. Vorbehandlung mit mindestens 30 cm bewachsener Oberbodenpassage und besonderen Anforderungen an den Oberboden,
Rigole oder Versickerungsschacht (unterirdisch) bis max. 50 m² Metalldachfläche pro Anlage, ohne Vorbehandlung,
Rigole oder Versickerungsschacht (unterirdisch) bis max. 1000 m² Metalldachfläche pro Anlage, Vorbehandlung in einer nach § 41 f BayWG der Bauart nach zugelassenen Anlage (Liste möglicher Produkte siehe Literatur [6]).
Quelle: Informationsblatt Regenwasserversickerung von Kupfer- und Zink-Dachflächen (2010). Hrsg.: Initiative Pro Metalldach Bayern.