Im Mittelpunkt von S³Rem stehen Lösungen zur Minderung des Eintrags anthropogener partikulärer Materialien sowie gelöster Spurenstoffe in die Umwelt. Zu den partikulären anthropogenen Materialien gehören Mikro- und Makroplastik, Abriebpartikel beispielsweise von Reifen oder Farben, sowie Feinstpartikel aus unterschiedlichen Abfallarten. Quellen dafür sind Verbraucherprodukte, Baustoffe, Verkehrsmittel, Infrastruktur, Landwirtschaft und Industrie.

Als besonders relevante Emissionspfade für partikuläre anthropogene Materialien wurden die direkte Einleitung von Niederschlagswasser in Oberflächengewässer, der Abwassereintrag über Entlastungsbauwerke bzw. über Kläranlagen in die Vorflut sowie der direkte Eintrag in Böden infolge landwirtschaftlicher Aktivitäten identifiziert. Diese Emissionen sind nicht nur problematisch hinsichtlich des Eintrags von teilweise nahezu persistentem Material, sondern auch des Eintrags mit den Partikeln assoziierter Schadstoffe und damit häufig einhergehend gelöster Schadstoffe. Obwohl in der Kläranlage bis zu 99 % der Partikelfracht zurückgehalten werden, gelangt dennoch so viel partikuläres Material in die Vorflut, dass negative Effekte auf die Wasserqualität und das Ökosystem möglich sind. Die Verschmutzungen schränken schließlich die Nutzung des Wassers bzw. des Gewässers ein.

Nur mit einer Reduzierung der Einträge von ausreichend behandeltem Abwasser kann eine gute Wasserqualität gemäß den Anforderungen der EU-Wasserrahmenrichtlinie erreicht werden.

Ziel des Netzwerks S³Rem ist die Entwicklung innovativer, intelligenter, effizienter und nachhaltiger Lösungen zur Minderung des Eintrags anthropogener partikulärer Materialien und gelöster Spurenstoffe in die Umwelt. S³Rem beschränkt sich dabei nicht auf Emissionen, die von Kläranlagen ausgehen, sondern betrachtet alle relevanten Emissionspfade, die für den Eintrag dieser Stoffe in die Umwelt verantwortlich sind.

Die innovativen Techniken sollen nicht nur partikuläre Materialien aller Korngrößen zurückhalten, sondern auch unterschiedliche Schmutzfrachtqualitäten berücksichtigen. Sie müssen zudem gegenüber zukünftig zunehmenden Extrembedingungen (Starkregenereignisse, lange Trockenperioden), die mit stark veränderlichen Schadstofffrachten einhergehen, resilient sein. Eine bedarfsbezogene Abwasseraufbereitung soll zudem die Wasserqualität verbessern, eine Wiederverwendung ermöglichen und dadurch der zunehmenden Wasserknappheit entgegenwirken.

Dafür müssen modular aufgebaute und einfach zu skalierende Systeme entwickelt werden, für die die Digitalisierung als steuerndes Element eine zentrale Rolle spielt. Außerdem sollen übertragbare Lösungsansätze aus anderen Fachsparten berücksichtigt werden. Da bei S³Rem Entwicklung und Verwertung Hand in Hand gehen, werden Erprobungen von Prototypen, wie auch labor- und halbtechnische Tests, bereits in einer frühen Phase die spätere Anwendungsreife für Kommunen definieren.

Um den Eintrag anthropogener Stoffe zu vermeiden bzw. zu verringern, können entweder die Quellen eliminiert/verringert oder die Emissionspfade unterbrochen werden. Da eine vollständige Elimination der Quellen nicht möglich ist, sind ergänzend effektive Rückhalte- und Aufbereitungstechnologien nötig, wo hohe Partikelfrachten in die Umwelt gelangen und bisher noch keine oder nur eine unzureichende Aufbereitung stattfindet.

Da es die gängigen Aufbereitungstechniken nicht vermögen, feine Partikel, die einen Anteil von bis zu 90 % an der Partikelfracht haben können, wirksam zu eliminieren, müssen innovative Techniken entwickelt werden, die sowohl grobes als auch sehr feines Material zurückhalten und dabei die unterschiedlichen Schmutzfrachtqualitäten berücksichtigen. Weiterhin müssen die Aufbereitungstechnologien gegenüber den zukünftig zunehmenden Extrembedingungen resilient sein. Aufbereitungstechnologien zur Partikelabscheidung sind dann resilient, wenn sie sowohl die stark variierenden Wassermengen als auch die stark veränderlichen Schadstofffrachten effizient behandeln und somit eine bedarfsbezogene Abwasseraufbereitung ermöglichen. Die Technologien sollen außerdem der zunehmend spürbaren Wasserknappheit entgegenwirken, indem das aufbereitete Wasser zudem einer Wiederverwendung zugeführt werden kann. Die unterschiedlichen Anforderungen lassen bereits erwarten, dass modular aufgebaute und einfach zu skalierende Systeme von Vorteil sind.

Bei der Technologieentwicklung will das Innovationsnetzwerk auch in anderen Fachsparten nach übertragbaren Lösungsansätzen suchen, um deren Anwendbarkeit auf die Wasserwirtschaft zu untersuchen. Aber auch die Analyse zur Verwendbarkeit einfacher Verfahren, die ggf. als Ergänzung zu hochtechnisierten Verfahrensstufen ideal eingesetzt werden können, soll Bestandteil der Innovationsentwicklungen sein.