Wasser ist der am häufigsten vorkommende Stoff auf unserer Erde. Jedem Menschen ist Wasser ein Begriff. Es gibt genug Wasser, ca. 70 % der Erdoberfläche sind von Wasser bedeckt. Trotzdem beginnt für den Menschen das notwendige Gebrauchswasser, nämlich „Süßwasser“, knapp zu werden. Das sorglose Umgehen mit diesem Schlüsselprodukt hat dazu geführt.
Doch dieser Stoff ist voller Rätsel. Beim Gefrieren sprengt er Felsen und Gebirgszüge, deren Bestandteile er in sich löst oder suspendiert und zu Tal transportiert. Wasser leitet die Verwitterung von Gesteinen und Böden ein. Im wahrsten Sinne des Wortes versetzt Wasser Berge, indem die gelösten und suspendierten Teilchen sich wieder absetzen und Landschichten in entfernten Gegenden durch Ablagerungen (Sedimente (sedimentum (lat.) - sich gesetzt)) aufbauen.
Wasserdampf schützt die unmittelbare Erdoberfläche vor der energiereichen Sonnenstrahlung. Er wandelt die kurzwelligen Strahlen in langwellige Wärmeenergie um, die in die Atmosphäre nicht mehr rückgestrahlt werden und so zu einem lebensfördernden Klima auf der Erde beiträgt.
Mit Hilfe von Wasserströmungen wird Bewegungsenergie über Wasserräder in elektrische Energie umgesetzt. Ebenfalls wird das Klima über die Kreislaufumwandlung von Eis – Wasser – Wasserdampf wesentlich beeinflusst und reguliert.
Wasser ist ein großer Wärmespeicher und zugleich eine sehr stabile Verbindung. Viel Energie muss aufgebracht werden, um die Verbindung H-OH in ihre Elemente Wasserstoff und Sauerstoff zu zerlegen:

Im großen Maßstab bei Normaltemperaturen ist dazu nur die Sonnenenergie fähig. Der freiwerdende Wasserstoff reduziert im Blattgrün der Pflanzen oder auch in den Algen Kohlenstoffdioxid zu Zuckern und deren Polymeren wie Stärke, Zellulose u. a.. Der aus dem Wasser stammende Sauerstoff reichert sich in der Atmosphäre als Gas mit 21 % Volumenanteilen an und bestimmt die oxidative Biosphäre unseres Planeten. Diese als Fotosynthese bekannte biochemische Reaktion ist die Grundlage des Pflanzenwachstums, das wiederum Futter und Nahrung für Tier und Mensch liefert.
Obwohl es genügend Wasser gibt und es auch nicht verbraucht, sondern nur gebraucht wird, beginnt insbesondere Süßwasser für den menschlichen Bedarf knapp zu werden. Ungleiche Verteilung über die Festlandregionen, zunehmende Bevölkerungsverdichtung und der sorglose und unachtsame Umgang mit dem Süßwasser sind die Ursachen. In Zukunft werden in zunehmendem Maße Wasserpipelines in der Welt gebaut werden, deren Länge und Ausdehnung die der Erdöl- und Erdgaspipelines übersteigen werden.
Wasser und Energie sind unmittelbar aneinander gekoppelt und müssen auch unter diesem Gesichtspunkt zusammen betrachtet werden.
Die Kraftwerke auf der Basis von Kohle, Erdöl, Erdgas und auch Kernenergie unseres technischen Zeitalters sind ein Beleg dafür. Ohne Wasser gibt es keine elektrische Energie und lässt sich keine Wärmeenergie über Fernleitungen transportieren.
Wasser ist ein ambivalenter (ambo (lat.) - beide; valere (lat.) - stark sein; ambivalent - entgegengesetzte Eigenschaften besitzen) Stoff, er ermöglicht und fördert Leben von Mikroorganismen, Pflanzen, Tieren und Menschen. Wasser vernichtet auch Leben, zerstört Landschaften und baut sie wieder auf (Abb. 1).

Abb. 1: Wasser, ein System von vernetzten Molekülen und Schlüsselprodukt in Natur und Technik [E. water, a system of linking molecules and key-product in nature and technology] Entwurf: Prof. Dr.-Ing. Vollrath Hopp zum vergrößern Bild anklicken

Unter normalen Lebensbedingungen in den gemäßigten Zonen benötigt der Mensch täglich ca. 2,6 Liter Wasser, in trocknen Wüstengegenden steigt diese Menge auf 8 L bis 15 L täglich an. (Literatur: Gardi, R. (1975), Sahara, Monographie einer großen Wüste, 4. Aufl., Kümmerley u. Frey, Georaphischer Verlag Bern, Schweiz)
Pflanzen sind ortsgebunden und haben die effektivste Form der Wasseraufnahme entwickelt. Sie sind mit ihrem weitverzweigten Wurzelnetz in der Lage, die winzigsten Wasserkonzentrationen aus dem Boden zu saugen, in ihrem Gefäßsystem zu sammeln und zu speichern.
2,65 % bzw. 0,03711 Mrd. Kubikkilometer liegen als Süßwasser vor (Abb. 2). Sie verteilen sich in unterschiedlichen Mengen auf das Polareis und die Gletscher, das sind 2,0 %, auf das Grundwasser und die Bodenfeuchte 0,58 % und auf die Seen und Flüsse 0,016 %. Von den gesamten Wassermengen, nämlich von 1,384 Mrd. km3 befinden sich 0,074 % bzw. 1,03 Mio. Kubikkilometer im ständigen Umwandlungsprozess zwischen Verdunstung, Kondensation (Niederschläge), Gefrieren und Schmelzen.

Abb. 2: Die Wasserbilanz der Erde – Einheiten in 10³ km³ (Daten nach Baumgartner, Reichel: Wasserkalender 1975) [E. water balance of the earth – units in 10³ cubic kilometre] zum vergrößern Bild anklicken

Süßwasser wird knapp, weil durch eine zunehmende Bevölkerungsverdichtung und einhergehende Industrialisierung der natürliche Austausch und Reinigungszyklus des Wassers regional nachhaltig gestört wird.
Die Aufbereitung von Süßwasser zu Trinkwasser bzw. die Entsalzung von Meerwasser zu Süß- und Trinkwasser einerseits und die Reinigung und Klärung von Abwässern bzw. gebrauchtem Wasser andererseits sind die beiden bedeutenden sich ergänzenden Wassertechnologien unserer industrialisierten und urbanisierten Welt. Beide Technologien halten den technischen Zyklus des begehrten Süßwassers aufrecht. Allerdings sind beide Technologien sehr energieaufwendig.
Eine gesicherte und nachhaltige Wasserversorgung ist die unabänderliche Bedingung, um die Menschen mit ausreichender technischer Energie und physiologischer Energie (Nahrungsmitteln) zu beliefern. Weltweit werden fast 70 % des gesamten nutzbaren Süßwasseraufkommens von der Landwirtschaft für Viehzucht und zur Bewässerung der Ackerflächen verwendet. 22 % benötigt die Industrie und 8 % fließen in die Privathaushalte. Doch ist diese prozentuale Gesamtverteilung in den einzelnen Ländern und Zonen sehr unterschiedlich. In Asien werden sogar 80 % des Süßwassers von der Landwirtschaft in Anspruch genommen, in Europa knapp 50%.
Tab. 1 gibt Auskunft über den Wasserverbrauch von Tieren und Pflanzen in der Landwirtschaft.

Tab. 1: Der Wasserbedarf von landwirtschaftlichen Nutztieren, Pflanzen und Nahrungsmitteln [E. water demand for agricultural domestic cattle, useful plants and food]

Quelle: Landesforschungsanstalt für Landwirtschaft und Fischerei Mecklenburg-Vorpommern, 18276 Gülzow.

Die Wärmeenergie des Wasserdampfes wird bei den Heizkraftwerken auf der Basis von Kohle, Erdöl oder kernenergetisch spaltbarem Material in elektrischen Strom transformiert (Abb. 3). Im technischen Sinne gibt es keine elektrische Energie ohne Wasser!

Abb. 3: Energieumwandlungsstufen von der Sonnenenergie in elektrische Energie mit Hilfe des Wassers als Überträgermedium [E. steps of energy-conversions from the solar energy into electrical energy by means of water] Generatoren sind Vorrichtungen, die mechanische Energie in elektrische Energie umwandeln; generatio (lat.) – Zeugung. Moderne Wasserturbinen, wie sie in Wasserkraftwerken eingesetzt werden, sind Strömungsmaschinen. Wegen der höheren Dichte des Wassers gegenüber Wasserdampf erbringen sie eine größere Leistungsdichte als die Dampfturbinen. zum vergrößern Bild anklicken