Natürliche Ressourcen unter Druck

Folgen des Sandabbaus

Kiessand ist der Rohstoff, von dem ein Mensch statistisch im Leben am meisten verbraucht. In Deutschland ist der Sandabbau gut geregelt. In vielen Ländern jedoch wird der Abbau schlecht kontrolliert oder erfolgt teils gänzlich illegal — all das mit unbekannten Folgen für die Ökosysteme. Gerade das Umland boomender Regionen wird dabei besonders in Mitleidenschaft gezogen, denn die Nähe zum Verbrauchsort ist ein großer wirtschaftlicher Vorteil. Insbesondere Umweltverträglichkeitsprüfungen hinsichtlich langfristiger Folgen des Sandabbaus fehlen.

Text: ESKP-Redaktion
Fachliche Durchsicht: Dr. Christian Buschbaum (AWI)

Gebirge und Steinformationen verwittern seit Jahrmillionen zu Kies, Sand und Staub. Niederschläge tragen die Sedimente dann über die Wasserläufe in die Meere. Die größte „Sandfabrik“ der Erde ist das Amazonas-Gebiet. Eine Milliarde Tonnen Sediment wälzt sich nach Berechnungen von Dr. Hella Wittmann-Oelzesich vom GeoForschungsZentrum Potsdam jedes Jahr durch die vielen Zuflüsse des Amazonas. In einem gewaltigen Strom wird das Sediment schließlich in den Atlantik getragen.

Doch geschätzt rund die Hälfte des Sandes, die ursprünglich weltweit die Meere erreichten, wird heute schon auf dem Weg dorthin abgegriffen. Ein großer Teil sammelt sich hinter Staudämmen. In vielen Ländern werden Flüsse unkontrolliert ausgebaggert. Die Folge: Der Verbrauch ist weltweit doppelt so hoch wie die natürliche „Nachproduktion“. Flusssedimente sind qualitativ besonders hochwertig. Die Bauindustrie verlangt vor allem nach Korngrößen und Formen, wie sie nur in wassergelöstem Sand vorkommen. Deshalb bleiben auch die Küsten nicht verschont. All das hat ökologische und wirtschaftliche Folgen, die oftmals nicht systematisch vorab untersucht werden. Ein kleiner Einblick in die Problematik folgt in diesem Beitrag.

Ob Fluss, See oder Meer: bei der Förderung in Gewässern gibt immer einen Sandanteil, der zu fein ist, um entnommen zu werden, und dann als Sandstaub aufgewirbelt wird. Das im Wasser schwebende Sediment führt zu einer Trübung. Diese beeinträchtigt Tier- und Pflanzenarten, die auf Licht angewiesen sind. Auch stört der Lärm von Baggern das Echolot einiger Tierarten empfindlich, wie beispielsweise beim Finnwal. Dauerstress ist die Folge, manche Tiere meiden ihren angestammten Lebensraum sogar ganz. In Binnengewässern verändert sich mit dem Ausbaggern der Wasserfluss, der pH-Wert des Wassers sowie die Gewässerstruktur (Saviour 2012).

Eine weitere schwerwiegende Folge ist das Absinken des Wasserspiegels ganzer Flüsse und Seengebiete. Dies ist insbesondere in Trockenzeit dramatisch. Stark ausgebaggerte Flüsse senkten sich nachweislich bis zu 15 Zentimeter, wie im Falle des Vembenad-Flusses im Südwesten Indiens. Auch Thailand und Kambodscha sehen sich mit demselben Phänomen konfrontiert. Flussökosysteme ächzen zusätzlich unter dem Bau von Staudämmen. Rund 850.000 Dämme soll es inzwischen weltweit geben und viele weitere sind in konkreter Planung. Bei niedrigem Wasserstand können dann die Nebenarme großer Flüsse trocken fallen (Myers et al. 2000, John 2009). Das Binnengewässer, welches weltweit einem der größten Nutzungsdrücke widerstehen musste, ist der Poyang-See in China.

  • Folgen des Sandabbaus: u.a. Trübung des Wassers, Absenkung von Flüssen, Trockenfallen von Nebenflüssen.
  • Die Ökosysteme der Sandgruben, aber auch von Flüssen und der flachen Meeresgebiete sind besonders vom Sandabbau betroffen.
  • Sandvorspülung an Küsten ist eine Strategie des nachhaltigen Küstenschutzes und billiger als der Deichbau.
Diagramm Sandabbau nach Ländern

Wissensplattform Erde und Umwelt, eskp.de/CC BY 4.0

Feuchtgebiete unter Druck

Der Poyang-See ist der größte Süßwassersee Chinas. Lange Zeit wurden hier enorme Mengen Sand entnommen. Das international bedeutende Feuchtgebiet liegt im Mittellauf des drittlängsten Stroms der Erde, dem Jangtsekiang. Nachdem die Regierung 2001 den Sandabbau im Jangtsekiang vollständig untersagte, wich die Wirtschaft schnell aus, fand Alternativen und bediente schlussendlich neun Prozent der immensen chinesischen Nachfrage (2001-2008) mit Sedimenten aus dem Poyang See. Dies, obwohl er als eines der sechs wichtigsten Süßwasser-Feuchtgebiete der Welt eingestuft ist. Mit seiner internationalen Bedeutung steht er unter dem Schutz der Ramsar Convention. Das Gebiet ist Winterquartier für mehr als 500.000 Zugvögel, davon Arten, die auf der Roten Liste stehen, wie der Nonnenkranich (Grus leucogeranus) oder die Schwanengans (Anser cygnoides). Auch der als gefährdet eingestufte Jangtsekiang-Glattschweinswal (Neophocaena phocaenoides) tummelt sich hier.

Die relative „Nähe“ des Poyang-Sees zu den Metropolen Shanghai und Wuhan ist verhängnisvoll. Immerhin hat Shanghai allein in den letzten 10 Jahren mehr Hochhäuser gebaut als New York in seiner gesamten Geschichte. Der See litt entsprechend. Vor Beginn der Baggeraktivitäten sammelte sich noch jedes Jahr eine hauchdünne Sandschicht von 2,5 Millimetern am Seegrund (+10,3 × 106 m3 pro Jahr). Durch den Abbau verschwanden nun jedoch enorme Mengen (−200,8 × 106 m3 pro Jahr) (Xe, Xuchun et al. 2017). Aufgrund der schwer abzuwägenden ökologischen Folgen wurde die Förderung von See-Sedimenten inzwischen wieder verboten. Denn obwohl ein stark schwankender Wasserstand zwischen Trocken- und Monsunzeit in der Region die Regel ist, trocknete der Poyang-See 2016 erstmals praktisch nahezu aus. Nur 200 Quadratkilometer des bis zu 4.000 Quadratkilometer großen Sees verblieben noch. Der Sandabbau ist dabei nur ein Faktor. Die Ursachen sind multikausal, denn zusätzlich leidet der See unter den Folgen des Dreischluchtenstaudamms, der 2003 in Betrieb genommen wurde. Die chinesische Verwaltung sucht nun händeringend nach technischen Wegen, mehr (Trink-)Wasser im See zu halten.

Satellitenbild Flussverlauf ursprünglich

Folgen des Sandabbaus am Poyang-See (China): Die Satellitenbilder zeigen die Veränderung des Kanals, der den Poyang-See mit dem Fluss Yangtze verbindet, 1995 (links) und 2013 (rechts) im Vergleich. Neben den natürlichen saisonalen Veränderungen des Flusslaufs, zeigt das rechte Bild auch deutlich die Auswirkungen des Sandabbaus.

Satellitenbild Flussverlauf

Fotos: NASA Earth Observatory image by Jesse Allen, using Landsat data from the U.S. Geological Survey. Caption by Adam Voiland.

Fehlender Küstenschutz und Salzeintrag

Erst wenn sich die Vorkommen an Land, in Seen und Flüssen erschöpfen, der weite Transport nicht mehr lohnt oder die Nutzung verboten wird, wendet sich die Industrie marinen Sedimenten zu. Denn Sand aus dem Meer muss aufwendig gereinigt werden. Die Küsten werden dabei als erstes in Mitleidenschaft gezogen. Denn ökonomisch ist es immer sinnvoll, zunächst in der Nähe von Häfen und in geringen Wassertiefen von bis zu 50 Metern Sand zu fördern. Zu Küstenerosion kommt es vor allem dann, wenn Sand in unmittelbarer Nähe zum Strand entfernt wird. In Marokko wurde bereits geschätzt mehr als die Hälfte der Strände illegal abgetragen.

Der Sandabbau an der Küste verschlimmerte auch die Auswirkungen des Tsunami von 2004, beispielsweise in Sri Lanka. Strände sind eine natürliche Barriere, schützen Siedlungen weiter landeinwärts. Eine absurde Konsequenz der Folgejahre des verheerenden Tsunami: Der Sandabbau an den Küsten nahm noch wesentlich drastischer zu, um alle zerstörten Gebäude wieder neu zu errichten. Das Risiko von Tsunamis getroffen zu werden ist daher für die betroffenen Regionen in Malaysia, Sri Lanka oder Indonesien sogar noch gestiegen. Absurd auch die Situation auf den Malediven: Die Hauptstadt Malé wird mit Betonkonstruktionen geschützt, die wiederum mit Sand gefertigt wurden. Dieser fehlt nun anderswo im Inselstaat und lässt dort Strände erodieren.

Sandabbau kann auch Folgen für die Landwirtschaft haben. Beispielsweise bahnt sich Salzwasser entlang eines künstlich geschaffenen Gefälles ins Landesinnere plötzlich seinen Weg in fruchtbare Böden fernab der Küsten. Durch den Sandabbau im Mekong-Delta drang in der Trockenzeit mancherorts bereits Salzwasser in landwirtschaftlich genutzte Böden. Auch in Sri Lanka litten Teeanbau und Kokosplantagen unter eindringendem Salzwasser.

In Deutschland ist die Situation besser überwacht und der Geologische Dienst überblickt sehr genau, wieviel Ressourcen wo verbraucht werden und welche Landschaften und Gebiete zum Sandabbau genutzt werden dürfen. Sandabbaugebiete werden sogar häufig zu Auen renaturiert. Das heißt, es gibt sogar positive Effekte durch den Sandabbau. In vielen Ländern weltweit hingegen wird weniger sorgsam abgewogen wird, denn wirtschaftliche Interessen gehen oftmals vor. Die Negativfolgen des Sandabbaus müssen und die damit verbundenen Sekundärkosten müssen dann häufig von der Gesellschaft aufgefangen werden.

Wirtschaftliche Folgen: Weltweit fließt viel Geld in Aufschüttungskuren

Ob Sylt, Miami, Sydney oder die Malediven, ob dem Strand seine Bedeutung als Touristenattraktion oder als Schutzwall vor dem Anstieg des Meeresspiegels beigemessen wird: Überall gibt es die Verlockung, verlorene Strände einfach wieder aufzufüllen. Das australische Sydney beispielsweise müsste regelmäßig circa 12 Millionen Kubikmeter Sand bewegen und mehr als 300 Millionen Australische Dollar in die Hand nehmen, um alle Strände der Stadt von Cronulla bis Palm Beach zu schützen bzw. zu erhalten. Miami im US-Staat Florida ließ sich gerade erst 2017 die Aufschüttung eines Teils seines weltberühmten Strandes 11,5 Millionen Dollar kosten. Da Firmen für einen „Sandbagger“ auf See (Sandentnahme-Schiff) zwischen 20 und 150 Millionen Dollar investieren müssen, ist das Aufschütten bzw. die Strandvorspülung, so der deutsche Fachbegriff, horrend teuer. Fast 300.000 Tonnen Sand wurden auf diese Weise in Miami aufgeschüttet.

Miami kann per Gesetz nur auf Sandressourcen vor Ort zurückgreifen, auch um negative ökologische Folgen weitestgehend im Zaum zu halten und keine Fremdorganismen einzuschiffen. Bei vorherigen Versuchen an anderer Stelle in Miami war übrigens der Sand innerhalb eines Jahres wieder verschwunden. Eine Erklärung dafür gibt es von Dr. Klaus Schwarzer von Universität Kiel. Demnach lagert sich der gröbere Anteil des Sandes küstennah ab. Etwas weiter draußen, auf offener See findet sich eher feinerer Sand. Die professionellen Sandbagger kommen dort zum Einsatz. Der so für Aufschüttungen wiedergewonnene Sand hält sich deshalb nie genauso lang am Strand, wie der, der zuvor weggespült wurde. Die Kornzusammensetzung ist einfach anders. Gleichzeitig ist es so, dass erdgeschichtlich gesehen die heutigen nahen Küstengebiete nicht immer nah gewesen sind. Beispielsweise hat man in der Nordsee eine Schichtung von Sanden unterschiedlicher Korngröße. Die Sandbagger gehen hier in die Tiefe, um einen guten Mix zu erhalten, der dann auch stabiler am Strand verbleibt.

In groß angelegten Feldstudien versucht der US-Bundesstaat Florida weggespülte Strände auch mit gemahlenem Glas wieder neu aufzufüllen. Da das Glas ursprünglich aus Sand hergestellt wurde, kann man hier von einem innovativen Recycling sprechen. Die Ergebnisse sind vielversprechend. Die auf diese Weise neu gewonnenen Landmassen werden auch von Flora und Fauna angenommen und dienen zum Beispiel Schildkröten zur Eiablage (Dirk Hebel, KIT/ ETH Zürich Zukunftsblog).

Sandaufspülungen ökologisch verträglich und billiger als Deichbau

Auch in Deutschland spielt der Küstenschutz eine große Rolle: Seit mehr als vier Jahrzehnten investieren Sylt, die Ost- und Nordfriesischen Inseln oder auch Helgoland in Sandvorspülungen. Dies ist zwar ein teures Unterfangen, aber im Vergleich zum ebenfalls kostenintensiven historischen Küstenschutz mittels Deichen und versteinerten Bollwerken ein ökologisch verträglicheres Vorgehen. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Sandaufschüttungen keine langfristigen negativen Effekte auf die Lebensgemeinschaften am Strand ausüben, da Sand den natürlichen Lebensraum der hier vorkommenden Tiere darstellt. Sandaufspülungen sind also allemal besser, als die Küsten durch künstliche und starre Bauwerke zu verbarrikadieren. Jene nehmen der Nordseeküste jegliche Dynamik, die sie als Ökosystem auszeichnet. Langfristig gesehen wird man an gezielten Sandaufspülungen und anderen alternativen Küstenschutzmaßnahmen nicht vorbeikommen, da mit steigendem Meeresspiegel die Kosten für den traditionellen Deichbau exorbitant zunehmen werden.

Auch die natürlichen Prozesse können genutzt werden, denn das Meer bringt mit den Gezeitenströmungen von alleine Sand an die Ufer, wo sie sich ablagern. Damit kann die Küste mit dem steigenden Meeresspiegel mitwachsen, wenn sie nicht in ein Korsett aus Deichen eingeschlossen ist. Somit gilt es, zukünftig natürliche Ablagerungsprozesse zu fördern (z.B. durch Deichöffnungen) und durch gezielte Sandaufschüttungen zu unterstützen. In diesem Zusammenhang wird Sand also nicht ausgebeutet, sondern durch gezielte Maßnahmen nachhaltig eingesetzt.

Langfristig wird man an gezielten Sandaufspülungen nicht vorbeikommen.

Politische Dimension des Sandabbaus

Anders sieht die Situation aus, wenn Sand im großen Umfang exportiert wird. Dies kann zwischenstaatliche Spannungen nach sich ziehen, wie folgendes Beispiel zeigt. Im Jahre 2002 wurde bekannt, dass zwölf indonesische Sandinseln in der Provinz Riau nahezu verschwunden sind. Nach dem Bekanntwerden des illegalen Sandabbaus schwelte ein Streit mit dem Nachbarland Singapur. Auch Grenzstreitigkeiten kamen auf. Malaysia wird des illegalen Sandexports nach Singapur kaum Herr. In Indien wurde die Organisation des illegalen Sandabbaus schon als größte kriminelle Machenschaft des Landes bezeichnet, die zudem fast mafiöse Strukturen aufweist.

Aber auch mit der Verteuerung von Rohstoffen ist zu rechnen, schließlich stecken Quarzsande in jedem Computerchip, in Solarpanelen und vielen anderen Anwendungen. Länder, die sich später entwickeln und dann erst bauen können, leiden unter Umständen unter den exorbitanten Baukosten. Da staatliche Investitionen (Straßenbau, Baugenehmigungen etc.) den Verbrauch an Sand ganz wesentlich mitbestimmen, muss es auch Ansätze der Regulierung von politischer Seite aus geben. Interessenskonflikte sind vorprogrammiert. Natur- und Landschaftsschutz konkurrieren um die Abbauflächen, und (Trink-)Wasserschutz ist nur möglich, wenn mächtige Sandschichten erhalten bleiben.

Beitrag erstellt am 9. Mai 2018

Klimabelastung durch Zement

Jährlich werden weltweit rund 4,2 Mrd. Tonnen Zement verbraucht. Zement zählt zu den wichtigsten Baustoffen, weil er als Bindemitel für Beton, Estrich oder Mörtel dient. Der Produktionsprozess von Zement ist sehr energieintensiv, da die verwendeten Rohstoffe wie Kalk und Ton bei etwa 1.450 Grad Celsius gebrannt werden. Studien zufolge ist die Herstellung von Zement aktuell für rund 5 Prozent der weltweiten CO2-Emissionen verantwortlich. Daher wird intensiv nach Alternativen geforscht, um die Belastungen für das Klima zu verringern Dazu zählen beispielsweise nachwachsende Rohstoffe wie Bambus. Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben mit Celitement® ein Verfahren entwickelt, das im Vergleich zu bisherigen Verfahren nur halb so viel Kohlendioxid an die Umwelt abgibt. Ein Forscherteam der TU-Dresden setzt beim Beton an und will bisherige Stahlbewährungen durch Carbon ersetzen. Der sogenannte Carbonbeton soll noch eigenen Angaben, den Rohstoff- und Energiebedarf und damit den CO2-Ausstoß auf die Hälfte absenken.

 

 

Quellen

  • De Leeuw, Jan et. al (2010): Strategic assessment of the magnitude and impacts of sand mining in Poyang Lake, China. Link
  • Naveen Saviour, M (2012): Environmental Impact of Soil ans Sand mining: A review. International Journal of Science, Environment and Technology, Vol. 1, No 3, 2012, 125 - 134. Link
  • Pereira, K., & Ratnayake, R. (2013): Water Integrity in Action: Curbing Illegal Sand Mining in Sri Lanka, Berlin, Germany: Water Integrity Network. Link
  • Rege, A. (2015): Not biting the dust: using a tripartite model of the organized crime to examine India's Sand Mafia. Int. J. Comp. Appl. Crim. Justice 40, 101. Link
  • Torres, A. et al. (2017): A looming tragedy of sand commons. Science Vol. 357, Issue 6355, pp. 970-971. Link
  • Xe, Xuchun et al. (2017): What caused the decline of China's largest freshwater lake? Attribution analysis on Poyang Lake water level variations in recent years. 19th EGU General Assembly, EGU2017, proceedings from the conference held 23-28 April, 2017 in Vienna, Austria., p.2051. Link

Lesetipps

  • Klaus Schwarzer (Universität Kiel) und Martin Wahl (GEOMAR) im Beitrag der Helmholtz-Gemeinschaft: "Wie Sand am Meer". Link
  • Zukunftsblog von Prof. Dr. Dirk Hebel. Link
  • NASA: Vergleich des Poyang-Sees vor und nach dem Sandabbau. Link
  • The Guardian: "Sand mining: the gobal crisis you probably never heard of". Link
  • 3sat-Sendung makro: "Rohstoff Sand, Angriff aufs Paradies". Link