Den Weg zur Messtation findet Prof. Dr. Alexander Siegmund inzwischen ohne GPS. Auch wenn die Atacamawüste wahrlich wenig Orientierungspunkte bietet: Die sich über 2.500 Kilometer erstreckende, extreme Trockenregion entlang der chilenischen Küste erinnert an eine Mondlandschaft – durchaus reizvoll, aber gleichförmig. Der Professor für Physische Geographie und Leiter des Instituts für Geographie und Geokommunikation (IGG) sowie Inhaber des UNESCO Lehrstuhls für Erdbeobachtung und Geokommunikation an der Pädagogischen Hochschule Heidelberg erforscht diese besondere Region seit vielen Jahren zusammen mit chilenischen Kollegen.

Das Interesse seines Teams gilt den Nebelökosystemen der Atacama. Niederschläge gibt es hier wenig bis nie – die Anden im Osten bilden eine natürliche Barriere und absteigende Luftmassen sowie kühle Meerestemperaturen verhindern, dass Wolken entstehen. Feuchtigkeit bringt stattdessen der Nebel, der regelmäßig vom Humboldtstrom an der Küste aufsteigt und in den Bergen hängenbleibt. Chiles Küstenbevölkerung und die wenige Vegetation der Region haben sich an Trockenheit und Wasserknappheit angepasst, so gut es geht.

Doch das fragile Gleichgewicht ist bedroht, wie Alexander Siegmund berichtet. Dass die Atacamawüste zugleich eines der größten Lithium-Vorkommen weltweit berge, habe einen regelrechten Goldrausch ausgelöst. Die Welt ist Lithium-hungrig, der Bedarf für diesen Rohstoff in den Akkus unserer Handys und Elektroautos steigt rasant. So entstanden in den vergangenen 20 Jahren in der Atacama unzählige Produktionsstätten, in denen Lithiumsalz mithilfe von Grundwasser aus dem Gestein gelöst, in große Becken gepumpt und aufbereitet wird.

Etwa 2.000 bis 4.000 Liter Frischwasser seien für ein Kilo Lithium nötig, sagt Siegmund. Rechne man hoch, dass die Batterien eines Elektroautos zwischen 15 und 50 Kilogramm Lithium benötigen, komme man schnell auf ungeheure Wassermengen – und das in der trockensten Wüste der Welt. Die Folgen dieser wasserintensiven Produktion für die Menschen vor Ort und das Ökosystem kann noch niemand abschätzen.

Monitoring für das Wüstenklima

Im Fokus der Forschung steht deshalb auch immer die Frage, wie eine so trockene Region mit Wasser versorgt werden kann. Seit 2016 haben die Forschenden der PHHD ein Monitoring für das Klima im in der nördlichen Region Tarapaca bei Iquique aufgebaut. Gemeinsam mit Kollegen der Pontificia Universidad Católica de Chile installierten sie eine ganze Messinfrastruktur.

Die Klimastationen mit ihren Sensoren erfassen unter anderem die Nebelwassermengen mit „Standard Fog Collectors“, sogenannten Nebelfängern. Auf Rahmen gespannte, dichtmaschige Netze extrahieren das Wasser aus den durchziehenden Nebelwolken. Dieses wird in Rinnen geleitet und gesammelt, täglich können so bis zu 15 Liter pro Quadratmeter zusammenkommen. Daneben werden die Lufttemperatur und -feuchtigkeit, Blattfeuchte und weitere Parameter gemessen. Alle zehn Minuten werden die Daten gespeichert und fast in Echtzeit per Satellit und Mobilfunk an einen Rechner am IGG in Heidelberg geschickt.

Auch ein eigens entwickeltes optisches Monitoringsystem für Nebel entstand: Alle 50 Höhenmeter sind Lichter angebracht, die kontinuierlich von einer Kamera aufgenommen werden. Da sie nur bei klarer Sicht zu sehen sind, ist dies eine ebenso einfache wie effiziente Methode zur Erfassung der Nebelverbreitung und -häufigkeit.

Pflanze ist perfekt angepasst

Welche Standorte für die Gewinnung von Wasser aus Nebelfängern besonders effizient sind, das soll wiederum eine robuste Wüstenbewohnerin zeigen: Die Pflanze „Tillandsia“ hat keine Wurzeln, sondern nimmt Feuchtigkeit über ihre Blätter auf. „Sie ist ein Bioindikator für das Auftreten von Nebelwasser“, sagt Siegmund und zeigt Karten, auf denen die Vorkommen in der Berglandschaft mit Satellitendaten systematisch erfasst wurden. In Kooperation mit Botanikern der Universität Heidelberg habe man zudem das Wachstum der Pflanzen an unterschiedlichen Standorten getestet.

Überraschenderweise zeigten die Messungen dabei auch nach nebelfreien Nächten „Blattfeuchte“. Ursache ist der morgendliche Tau. „Nachts kühlt die Luft ab und kondensiert, die Feuchtigkeit schlägt sich direkt auf der Oberfläche der Vegetation nieder“, sagt Siegmund. „Durch unsere Untersuchungen wissen wir nun, dass der Tau eine wichtige komplementäre Wasserquelle für die hiesigen Pflanzen ist, nicht nur der Nebel.“

Aus den Bergen zu den Menschen

Die Standorte mit dem größten Potenzial für die Gewinnung von Nebelwasser wurden im Rahmen der Forschungen analysiert und ermittelt. Die Frage ist nun, wie das Wasser aus teils 1.200 Metern Höhe in die Dörfer entlang der Küste transportiert werden kann. Man plane hierzu ein Pilotprojekt, um Speicherung und Transport zu testen, erzählt Siegmund.

„Wichtig ist, die einheimische Bevölkerung rechtzeitig einzubinden.“ Bei anderen Projekten hätten sich die Menschen gescheut, das Nebelwasser zu nutzen. Hier habe wohl die mächtige Lobby der Wasserproduzenten im Hintergrund gewirkt, so der Wissenschaftler. „Es wurde verbreitet, das Nebelwasser sei ungesund.“ Auch zu solchen sozialen Aspekten forschten Kollegen der chilenischen Partneruniversität.

Für die Lithium-Produktion werden diese Wassermengen nicht reichen. Ein chilenisches Projekt untersuche aber, ob die Solarstrom-Produktion davon profitieren könne, sagt Siegmund. „In der Atacama sind zahlreiche Solar-Panels aufgestellt, die durch den Wüstenstaub immer wieder an Effizienz einbüßen – hier könnte das Nebelwasser zur Reinigung eingesetzt werden.“ Selbst wenn die nachhaltige Wassergewinnung aus Nebel irgendwann großskaliger möglich wird: Gutes Grundwasser und Methoden wie die Meerwasserentsalzung werden die Menschen der Atacama immer brauchen, um in dieser kargen Gegend zurechtzukommen. „Das Nebelwasser kann aber eine wertvolle Ergänzung sein.“

Link zu den Messergebnissen:

Text: Antje Karbe
Fotos: privat / Siegmund