Dresdens Chipindustrie dürstet nach Prozesswasser. Die Elbe hat genug davon – und bekommt es am Ende wieder. Eine Reise an erstaunliche Orte, immer dem Wasser hinterher.
Vom Ufer aus betrachtet, wirkt die Elbe an diesem Nachmittag recht schmal, wie ein Elbchen. Martin Ruppert blickt erst ein bisschen irritiert, dann auf seine Smartwatch: „99 Zentimeter Pegel“, sagt sein Computer am Handgelenk. „Also ganz normal“, sagt er. Für den Wasserwerker ist der Pegelstand der Elbe entscheidend, deshalb wirkt Rupperts Klick auf die Uhr auch routiniert. Denn wenn der Pegel steigt und das Elbchen zur ELBE wird und die Auwiesen meterhoch unter Wasser setzt, dann laufen die 15 unterirdischen Bauwerke, die Ruppert mit viel Sachverstand mitentworfen hat, voll Wasser. Und zwar bis unter die Decke, Stück für Stück.
Es ist aber kein Unglück, wenn das passiert, sondern Absicht. „Wir haben das so konstruiert“, sagt Ruppert und zeigt auf eine schwarze Kiste an der Wand, unter der sich die Elektrik befindet. Wie ein Glas, das man mit der Öffnung nach unten ins Wasser drückt, hält sie Luft drinnen und Wasser draußen. „Die Idee hat beim Test nicht ganz funktioniert, aber dann haben wir die Konstruktion optimiert, jetzt geht es.“
Martin Ruppert ist Gruppenleiter Wasseranlagentechnik bei SachsenEnergie und arbeitete früher für das Ingenieurbüro, das die Wasserfassung – eine sogenannte Brunnengalerie – geplant hat. Nur 34 quadratmetergroße Deckel aus Edelstahl sind von dieser Konstruktion zu sehen, alles andere befindet sich unter der Grasnarbe der Elbwiesen. „Unsichtbar sollte es sein“, sagt Ruppert, denn es sollte nicht stören, keine Spaziergänger, Radfahrerinnen, Naturliebhaber, Tiere oder Pflanzen.
„Die Qualität des Wassers aus dem Ufer der Elbe ist erstaunlich gut“
Martin Ruppert, Ingenieur für Wassertechnik
Die neue Brunnengalerie befindet sich vor dem historischen Wasserwerk Saloppe. Manche nennen es „das vierte Elbschloss“, so prachtvoll wirkt das Gebäude am Elbufer. Heute sind darin luxuriöse Wohnungen untergebracht. Die Anlage zur Wassergewinnung davor besteht aus 15 meterdicken Röhren, welche ins Erdreich getrieben worden sind. In 15 bis 20 Metern Tiefe sammelt sich in ihnen das Wasser, von wo Pumpen es nach oben drücken. Bis zu maximal 900 Kubikmeter steigen in jeder Stunde auf, tagaus, tagein. „Wir haben hier einen sogenannten Uferfiltratbrunnen gebaut, bei dem Elbwasser durch die Bodenpassage gezogen wird. Die Qualität des Wasser aus dem Ufer der Elbe ist erstaunlich gut. Wir erreichen eine Wassertrübung, die für die Industrie bereits verwendbar ist“, erklärt der Ingenieur.
Rund 200 Höhenmeter hat das Wasser nun vor sich, bis es an seinem Ziel, der Chipfabrik Infineon, ankommt. Auf halbem Weg, an der Fischhausstraße, läuft es an einer Baustelle vorbei. Hier entsteht ein neuer Hochbehälter für Industriewasser mit 1.000 Kubikmetern Speichervolumen. Er soll das Wassernetz stabilisieren. Denn eines darf auf keinen Fall passieren: dass Infineon trocken fällt.
Weitere zwei Kilometer legt das Wasser zurück, bis es in der Halbleiterfabrik ankommt. Bei Infineon fließt das Wasser zunächst in einen Ausgleichsbehälter. Ein kleines Fenster aus Edelstahl erlaubt einen Blick auf einen unterirdischen See mit Ufern aus Beton. 8.000 Kubikmeter Wasser fasst der Behälter, so viel wie acht Schwimmbecken von olympischem Format. „Der Speicher verschafft uns einfach Luft. Wenn es im Zulauf mal eine Störung gibt, können wir weiterproduzieren, ohne sofort reagieren zu müssen“, sagt Thomas Schicht, der das Wassermanagement bei Infineon koordiniert. Ein etwa 50-köpfiges Team arbeitet dort rund um die Uhr nur an der Wasserversorgung und Abwasserbehandlung.
Aber selbst die acht Schwimmbecken können den Wasserbedarf von Infineon nur für 36 Stunden decken. Noch, denn Infineon wächst: „Wenn Modul 4 in Betrieb genommen wird, dürfte die Zeitspanne auf 24, vielleicht 18 Stunden sinken“, ergänzt Uwe Agoston, der bei Infineon als Ansprechpartner für SachsenEnergie und die städtischen Behörden fungiert und den Bau des Werks bereits in der Projektvorbereitungsphase planungsrechtlich begleitet hat. Modul 4 wird die Produktionskapazität des Dresdner Werkes verdoppeln.
Bevor auch nur ein Tropfen Elbwasser durch eines der Module von Infineon fließen darf oder gar einen Chip benetzt, hat er ein Abenteuer vor sich. Thomas Schicht öffnet das Tor zu einer Halle mit einer zehn Meter hohen Decke. Darin: ein einziges, undurchschaubares Geflecht und Gewirr aus Rohren, Leitungen und Schläuchen. „Wenn Sie das Industriewasser in ein Glas füllen, sehen Sie nichts. Aber der Chip sieht alles“, sagt Thomas Schicht.
Deswegen wird das Wasser gereinigt. Es läuft durch einen mechanischen Vorfilter, durch einen Aktivkohlefilter, durch eine Umkehr-Osmose-Anlage, durch verschiedene Ionentauscher, wird mit UV-Licht bestrahlt und, und, und. Nicht weniger als 20 Stationen absolviert das Wasser, bis es buchstäblich nichts mehr enthält – keine Ionen, Gase, Salze oder organische Bestandteile. Pures H₂O. Na ja, nicht ganz: Würde man den Bodensee mit diesem „Ultra Pure Water“ füllen und alles verdunsten lassen, dann würde am Ende vielleicht noch etwas übrig bleiben. Aber mehr als ein Spielwürfel aus salzigem Staub düfte es nicht sein.
„Würden wir hier den Wafer einfach so trocknen lassen“, sagt Heiko Aßmann und deutet auf eine Art Geschirrkorb, in dem 50 Wafer im Abstand von einem Millimeter aufrecht stehen, „dann könnte man unter dem Mikroskop noch Wasserflecken sehen. Deshalb trocknen wir mit Stickstoff.“ Heiko Aßmann ist bei Infineon Dresden Manager der Instandhaltung im Bereich Nasschemie, also in dem Bereich der Chipherstellung, in dem Wasser, Säuren und Laugen eingesetzt werden.
Wir befinden uns jetzt mitten in der Produktion, im sogenannten Reinraum. Wer ihn betreten möchte, muss sich vorher umziehen. Auf die Besucher wartet ein frisch gereinigter, faserfreier Jogginganzug und ein weißer Overall, dazu Mütze, Mundschutz, Handschuhe und schneeweiße Gummischlappen. „Diese Anzüge sind nicht für unseren Schutz da“, sagt Heiko Aßmann, „sie schützen den Reinraum vor uns.“ Vor Pilzsporen, Hautschuppen oder Viren in der Atemluft. Von einem Haar gar nicht erst zu reden.
„Wir arbeiten ständig daran, den Wasserverbrauch zu reduzieren“
Heiko Aßmann, Leiter Nassproduktion bei Infineon
Heiko Aßmann zeigt auf die Decke des Reinraums. Millionen winziger Löcher lassen erahnen, dass sie ein einziger Luftfilter ist. „Die Luft wird hier nicht einfach ausgetauscht. Wir stehen hier in einem sogenannten Laminar-Flow, der permanent von oben nach unten fließt. Deshalb ist auch der Boden gelocht, damit die Luft abziehen kann.“ So hat auch das kleinste Partikel keine Chance, einen der wertvollen Siliziumwafer zu erreichen.
Eine Chipfabrik gleicht einem gigantischen, automatisierten Fotolabor. Dem Fotopapier entsprechen die glänzenden, kreisrunden Siliziumscheiben, die sogenannten Wafer, mit Durchmessern von 20 oder 30 Zentimetern. Die Negative sind die sogenannten Fotomasken, auf denen sich die ultrafeinen Schaltkreise der Chips befinden. Diese Strukturen werden mit ultraviolettem Licht auf die lichtempfindlich beschichteten Waver gebrannt. Dann werden die Leiterbahnen mit Säure ins Silizium geätzt. Und so wie früher das Fotopapier durch verschiedene Entwicklungs-, Fixier- und Wasserbäder musste, wandern auch die Wafer von Tauchbad zu Tauchbad. Wo Prozesse lichtempfindlich sind, wird alles in gelbes Licht getaucht.
Jeder Arbeitsschritt der Produktion verbraucht Wasser. „Wir arbeiten ständig daran, den Wasserverbrauch zu reduzieren – und zwar in jedem einzelnen Arbeitsschritt“, sagt Heiko Aßmann. Zwischen 200 und 1.000 solcher Arbeitsschritte durchläuft jeder Wafer, entsprechend unüberschaubar wirkt der Reinraum. Er ist größer als ein Fußballfeld.
Und entsprechend komplex ist der Fluss des Wassers durch das Werk. Nicht weniger als sechs verschiedene Frischwasserqualitäten lassen sich ausmachen: Rohwasser, das von der Elbe kommt und den Speicher füllt. Aufbereitetes Industriewasser, das in den Kühltürmen zirkuliert oder dort verdampft. Reinstwasser, das mit den Chips in Berührung kommt. Benutztes Reinwasser ohne Kontakt zu chemischen Verbindungen, das zurück zur Aufbereitung fließt, dort einem „Polishing“, also einer „Politur“ unterzogen wird und erneut in den Reinstwasserkreislauf eingespeist wird. Recyceltes Prozesswasser, das aufbereitet und wieder verwendet wird. Ganz normales Trinkwasser gibt es auch. „Das beziehen wir ebenfalls von SachsenEnergie“, sagt Uwe Agoston. „Ach ja – und Strom, Gas und Fernwärme auch.“
Das Wasser kommt aber nicht nur in Spülprozessen zum Einsatz, sondern auch in der letzten Stufe, dem Schleifen. Bevor ein fertiger Wafer in einzelne Chips zerschnitten werden kann, wird er von hinten her abgeschliffen. Am Ende ist er so dünn, dass das spröde Material flexibel wird. „Bei diesem Prozess landet ein großer Teil des Siliziums im Abwasser“, sagt Thomas Schicht. Deshalb habe man eine eigene Anlage gebaut, die das Silizium herausfiltert und stofflich verwertet.
2.000 Wafer verlassen jeden Tag die Werkshallen von Infineon. Fertig ist der Chip damit noch nicht. Weil die Halbleiterindustrie extrem arbeitsteilig organisiert ist, passiert das Zerschneiden der Wafer, das Verschweißen der Chips in ihre Kunststoffhüllen und das Anbringen der elektrischen Kontakte anderswo. Ganz am Ende ihrer Reise stecken die fertigen Bauteile in Waschmaschinen, Werkzeugen, Autos und industriellen Anlagen. Also vielleicht auch in einigen der Maschinen, die bei Infineon die Chips produzieren. Oder den Lauf des Wassers steuern.
„Manchmal hört man von Leuten, die sich sorgen, dass durch die Chipindustrie die Elbe leidet“, sagt Uwe Agoston. „Aber wir sind keine Wasserverbraucher, sondern Wassernutzer.“ 92 Prozent des Wassers, rechnet er vor, fließe gereinigt zurück Richtung Elbe. Die restlichen 8 Prozent verdunsten und verdampfen. Selbst bei niedrigem Pegel entnehme man weniger als ein Prozent des Elbwassers. Und das meiste fließe zurück.
Die Kläranlage Dresden-Kaditz, die letzte Station auf dem Weg des Industriewassers, liegt eingeklemmt zwischen Autobahn und Elbe. „Wir reinigen hier das Abwasser von rund 735.000 Menschen“, sagt Gerold Fritsche, Leiter Strategie und Consulting der Stadtentwässerung Dresden.
Vor ihm liegt ein Papier mit den anstehenden Baumaßnahmen. Bis 2038 reichen seine Pläne. Fritsche muss einkalkulieren, dass rechtliche Anforderungen steigen werden, dass die Bevölkerung wachsen wird und die Chipindustrie auch.
„Wir decken mehr als 80 Prozent unseres eigenen Stromverbrauchs ab“
Gerold Fritsche, Leiter Strategie und Consulting der Stadtentwässerung Dresden
Bis Mitte 2026 soll der „Industriesammler Nord“ fertig sein, eine zehn Kilometer lange Abwasserleitung, die bei Infineon beginnt und bei der Kläranlage endet. Mit ihr werden die Abwässer der Chipindustrie, die sich bis 2035 verdoppeln werden, künftig separat gesammelt. Noch erfolgt die Abwasserbehandlung auf der städtischen Kläranlage im Vollstrom, das heißt Schmutzwasser aus Industrie und Privathaushalten wird gemeinsam behandelt. Bei Niederschlag kommt noch Regenwasser hinzu, das nennt man Mischwasserbehandlung. Die TU Dresden testet derzeit auf dem Gelände, ob es technologisch und wirtschaftlich sinnvoll ist, das Industrieabwasser künftig getrennt zu behandeln.
Heute erreichen die Kläranlage täglich rund 130.000 Kubikmeter Abwasser. 2035 werden es nach Prognosen bis zu 200.000 Kubikmeter pro Tag sein. Deshalb soll die Kapazität der Anlage bei Regenwetter steigen: von 4 auf 5,4 Kubikmeter Mischwasser pro Sekunde.
Zum weiteren Ausbau zwingen die Stadt auch strengere Abwassernormen aus Brüssel. Künftig sollen durch Aktivkohlebehandlung oder Ozonierung des Abwassers die Rückstände von Medikamenten aus dem Abwasser entfernt werden. Dafür ist eine sogenannte vierte Reinigungsstufe nötig.
In den Faultürmen, Belebungs- und Nachklärbecken arbeiten Mikroorganismen. Sie futtern, was andere hinterlassen. Ein Durchlauf von der Einleitung bis zum Ablauf dauert ungefähr einen Tag. Nur der Belebtschlamm bleibt länger. Anschließend verbringt er bis zu drei Wochen in den Faultürmen, wo er Biogas erzeugt. „Damit decken wir mehr als 80 Prozent unseres eigenen Stromverbrauchs ab“, sagt Fritsche. Am Ende wird der Schlamm entwässert und per Verbrennung entsorgt. Aus der Asche wird Phosphor recycelt.
Bis 2030 soll neben der Kläranlage ein neues Flusswasserwerk entstehen. Dann wäre ein weiterer Kreislauf geschlossen. Denn derzeit beliefert SachsenEnergie die Chipindustrie zum Teil mit wertvollem Trinkwasser. Ein Provisorium, das so schnell wie möglich enden soll.
Die meisten Geschichten beginnen mit einer Einleitung, diese endet mit einer. Auch wenn der Ort, an dem das Wasser wieder in die Elbe fließt, nicht zu sehen ist. Eine Rohrleitung, so mächtig, dass durch sie eine Mensch aufrecht gehen könnte, führt unterirdisch von der Kläranlage bis zur Mitte des Flussbettes. Dort biegt sie sich wie ein Alphorn nach oben. Hier fließt das gesamte Dresdner Wasser zurück in den Strom, der manchmal nur ein Elbchen ist und manchmal eine ELBE.
Auch bei diesen Geschichten aus der Region kommen Sachsen und Energie zusammen.
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