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Ressourcenschonung in der kommunalen Abwasserreinigung unter dem Aspekt der Nährstoffrückgewinnung von Phosphor und Stickstoff und der Energieoptimierung

Ziel des Vorhabens ist es, ein gesamtheitliches Konzept zur Nährstoffrückgewinnung und Energieoptimierung auf der Kläranlage Felsalbe umzusetzen. Diese ist ausgelegt für 36.500 Einwohnerwerte (EW) und verfügt über eine zentrale Schlammbehandlungsanlage. Die technische Innovation des neuen Pilotprojektes besteht in der Kombination von Thermodruckhydrolyse im Teilstromverfahren und zwischengeschalteter Hochlastfaulung mit anschließender Fällung von Magnesiumammoniumphosphat. Es sollen jährlich 9.000 Kubikmeter Sekundärschlamm mit dem Ziel behandelt werden, 250 Tonnen Magnesiumammoniumphosphat aus dem Faulschlamm zurückzugewinnen. Magnesiumammoniumphosphat kann wegen seiner guten Pflanzenver- fügbarkeit direkt als Düngemittel eingesetzt werden. Zusätzlich ist geplant, aus einem Teil der im Schlamm enthaltenen Stickstofffracht Flüssigdünger in Form von Ammoniumsulfat (ca. 30 Tonnen pro Jahr) zu gewinnen, um so die anlageninterne Rückbe- lastung mit Ammonium zu verringern. Mit dem Vorhaben können mehr als 60 Prozent Phosphor zurückgewonnen werden. Die Gasausbeute soll sich um 15 Prozent und die Eigenenergieerzeugung von 10 auf 16 Kilowattstunden pro EW steigern. Der Energieverbrauch kann von 18 auf 16 Kilowattstunden pro EW gesenkt werden. Die damit verbundene Verringerung des CO 2 -Ausstoßes beträgt rund 75 Tonnen pro Jahr. Die Reduktion des Klärschlamms beträgt bis zu 15 Prozent, die Einsparung an Fällmittel bis zu 60 Prozent und von Polymer bis zu 50 Prozent. Branche: Öffentliche Verwaltung, Erziehung, Gesundheitswesen, Erholung Umweltbereich: Wasser / Abwasser Fördernehmer: Stadt Pirmasens Bundesland: Rheinland-Pfalz Laufzeit: seit 2016 Status: Laufend

Flussmessstelle Nr. 2160 in Kinzig, Hanau, Messstation

Dieser Datensatz enthält Informationen zur Flussmessstelle Nr. 2160 in Kinzig, Hanau, Messstation. Auf der Webseite zur Messstelle ist ein Link zum Herunterladen der Rohdaten vorhanden.

Chemischer Angriff auf geotechnische Elemente - in situ Aktivität betonaggressiver Wasserinhaltsstoffe

Die Tragfähigkeit von geotechnischen Bauteilen kann durch den Angriff betonaggressiver Wasserinhaltsstoffe markant verringert werden. Daher sollen geeignete Untersuchungsmethoden zur Erfassung der dauerhaften in situ Aktivität betonaggressiver Wasserinhaltsstoffe sowie physikochemische Schutzmechanismen für die Herstellung der Bauteile konzipiert werden. Aufgabenstellung und Ziel Aktuell gibt es bei den laufenden Projekten der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) immer wieder Schwierigkeiten, die Auswirkungen eines chemischen Angriffs auf den Mörtel bzw. Beton bei geotechnischen Elementen wie Verpressankern, Kleinverpresspfählen und Betonpfählen bezüglich deren dauerhafter Tragfähigkeit realistisch zu bewerten und angemessene Anforderungen an Baustoffe und Bauweisen festzulegen. Exemplarisch seien hier nur die Einwirkungen infolge von Ammonium bei der 5. Schleuse Brunsbüttel, infolge von kalklösender Kohlensäure an der Dortmund-Ems-Kanal (DEK)-Nordstrecke und an der Stadtstrecke Oldenburg sowie infolge von Sulfat an den Staustufen Besigheim und Hessigheim aufgeführt. Die in der Literatur und teilweise auch im Regelwerk und in Zulassungen beschriebenen Lösungsansätze sind zumeist entweder nicht praxistauglich oder aufgrund der gewählten Randbedingungen bei den dokumentierten Modellversuchen nicht ausreichend realitätsnah. Im Rahmen eines in drei Teile gegliederten Gesamtvorhabens wird folgenden Fragestellungen nachgegangen: 1. Einwirkungen: Entwicklung geeigneter Untersuchungsmethoden zur Erfassung der dauerhaften In-situ-Aktivität betonaggressiver Wasserinhaltsstoffe aus Böden und Wässern auf geotechnische Elemente, Konzeption physikochemischer Schutzmechanismen bei der Herstellung. (Bearbeitung: K5, G3) 2. Widerstand: Wie verhalten sich Mörtel bzw. Beton der geotechnischen Elemente bei unterschiedlichen Einwirkungen? Wie kann der Widerstand zielsicher und dauerhaft beeinflusst werden? (Bearbeitung: B3, B2) 3. Tragverhalten: Welche Auswirkungen auf das Tragverhalten haben Veränderungen am Mörtel bzw. Beton geotechnischer Elemente als Folge eines chemischen Angriffs? (Bearbeitung: G2) Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Bei Bauvorhaben an Bundeswasserstraßen werden geotechnische Elemente wie Verpressanker, Kleinverpresspfähle und Betonpfähle aufgrund ihrer kostengünstigen und technisch ausgereiften Herstellung häufig eingesetzt. Typische Einsatzgebiete bilden dabei die Auftriebssicherung von Schleusen- und Wehrsohlen und die Rückverankerung von Ufereinfassungen sowie die temporäre Sicherung von Baugruben. Liegen erhöhte Gehalte betonaggressiver Substanzen in Grundwasser und Boden vor, können die vorgenannten geotechnische Elemente hingegen häufig nicht als dauerhafte Bauteile eingesetzt werden. In diesen Fällen ist man gezwungen, auf meist kosten- und platzintensivere Lösungen wie beispielsweise Stahlrammpfähle oder Ankertafeln und -wände zurückzugreifen. Infolgedessen ergeben sich für die zu erstellenden Bauwerke teils deutliche Kostensteigerungen, höhere Lärmbelästigungen, größere Erschütterungen und längere Bauzeiten. Untersuchungsmethoden Um im Vorfeld eine grobe Ersteinschätzung der zu erwartenden Betonaggressivität zu treffen und Laboranalysen auf ihre Plausibilität zu prüfen, wurden Karten zur potenziellen Betonaggressivität erstellt. Grundlage dafür sind die Hydrochemischen Hintergrundwerte, die von der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe als „Web Map Service“ der Öffentlichkeit zugänglich gemacht wurden (Wagner et al. 2011). Für insgesamt 186 hydro-geochemische Einheiten, die sich aus geologisch-genetischen, lithologischen und hydrochemischen Gesichtspunkten in Deutschland ergeben, wurden die räumliche Verteilung der jeweiligen Expositionsklassen nach der DIN 4030, die sich aus den Hintergrundwerten für die Wasserinhaltsstoffe Ammonium, Magnesium und Sulfat ableiten lässt, dargestellt. (Text gekürzt)

Chemischer Angriff auf geotechnische Elemente - Veränderung der Grenztragfähigkeit

Zement angreifende chemische Stoffe im Grundwasser wie z. B. Kohlensäure, Ammonium und Sulfat können die Grenztragfähigkeit von geotechnischen Bauteilen wie Verpressanker und Pfählen reduzieren. Dies soll anhand von Versuchen und numerischen Simulationen untersucht werden. Aufgabenstellung und Ziel Bei den laufenden Projekten und Baumaßnahmen der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) ergeben sich immer wieder Schwierigkeiten, die Auswirkungen eines chemischen Angriffs auf den Mörtel bzw. Beton bei geotechnischen Elementen wie Verpressankern, Kleinverpresspfählen und Betonpfählen bezüglich der dauerhaften Tragfähigkeit realistisch zu bewerten und angemessene Anforderungen an Baustoffe und Bauweisen festzulegen. Die in der Literatur und teilweise auch im Regelwerk sowie in Zulassungen beschriebenen Lösungsansätze sind zumeist entweder nicht praxistauglich oder aufgrund der gewählten Randbedingungen bei den dokumentierten Modellversuchen nicht ausreichend realitätsnah. Im Rahmen eines in drei Teile gegliederten Gesamtvorhabens (1. Einwirkungen von chemischen Substanzen aus dem Grundwasser, 2. Widerstand des Mörtels bzw. Betons gegenüber dem chemischen Angriff, 3. Veränderung des Tragverhaltens aufgrund der Veränderung des Mörtels bzw. Betons) wird in diesem Teilprojekt 3 die Grenztragfähigkeit der geotechnischen Elemente unter der Einwirkung eines chemischen Angriffs untersucht. Ein Hauptaspekt des FuE-Vorhabens ist die Untersuchung des kalklösenden Kohlensäureangriffs auf Verpressanker. Zur Tragfähigkeit von Ankern und Verpresspfählen unter Einwirkung von kalklösender Kohlensäure sind bisher nur wenige Versuchsreihen (Manns und Lange 1993, Hof 2004, Triantafyllidis und Schreiner 2007) durchgeführt worden, welche aufgrund der differierenden Versuchsrandbedingungen nur schwer direkt vergleichbar sind. Unterschiede liegen zum Beispiel in der Größe der Ankerkörper und deren Herstellung. In allen Versuchsreihen zeigte sich in den ersten Monaten eine deutlich erkennbare Abnahme der Tragfähigkeit, die sich mit fortschreitender Dauer des chemischen Angriffs verlangsamte. Dabei variierte der Tragfähigkeitsverlust zwischen 20 und 70 Prozent. Diese divergierenden Ergebnisse für die Grenztragfähigkeit der Verpressanker sollen verifiziert und entsprechend der neuen Erkenntnisse angepasst werden. Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Verpressanker und Kleinverpresspfähle werden im Rahmen von Baumaßnahmen der WSV - beispielweise bei Auftriebssicherungen von Schleusen- und Wehrsohlen, bei Rückverankerungen von Ufereinfassungen, aber auch bei der temporären Sicherung von Baugruben - verwendet. In den Fällen mit einem erhöhten chemischen Angriff aus dem Grundwasser oder dem Boden auf den Mörtel bzw. Beton dieser geotechnischen Elemente müssen diese aufgrund nicht ausreichender praxistauglicher Erkenntnisse und Lösungsansätze über die Tragfähigkeitsverluste durch kostenintensivere Konstruktionen wie z. B. Stahlrammpfähle ersetzt werden. Die Konsequenzen sind deutliche Kostensteigerungen, höhere Lärmbelästigungen, größere Erschütterungen sowie insgesamt ein gestiegener Arbeitsaufwand in Verbindung mit einer längeren Bauzeit. Untersuchungsmethoden Im Rahmen dieses Forschungs- und Entwicklungsvorhabens wird zum einen ein umfangreiches Laborprogramm mit Modellankern, bei denen baupraktische Randbedingungen wie In-situ-Spannungszustände und der Verpressvorgang berücksichtigt werden können, durchgeführt. Zum anderen findet parallel die Untersuchung an Verpressankern hinsichtlich ihrer Grenztragfähigkeit bei betroffenen Bauvorhaben der WSV statt. In Verbindung mit der Ruhr-Universität Bochum und der Firma Schudy Sondermaschinenbau erfolgte die Entwicklung eines Versuchsstandes, der im Frühjahr 2019 in Betrieb genommen wurde. Der Versuchsstand besteht insgesamt aus sieben Versuchscontainern. (Text gekürzt)

Nährstoffrückgewinnung aus Klärschlamm

Der Abwasserverband Braunschweig optimiert mit einer technischen Innovation die Energiebilanz seiner Kläranlage und gewinnt wertvolle Nährstoffe aus dem Klärschlamm zurück. Das Bundesumweltministerium fördert dieses Vorhaben mit knapp 2 Millionen Euro aus dem Umweltinnovationsprogramm. Ziel des Vorhabens ist eine energetisch optimierte Schlammbehandlung mit erhöhter Faulgasausbeute und damit erhöhter Stromproduktion sowie die Rückgewinnung der Nährstoffe Stickstoff und Phosphor aus dem Abwasser für den späteren Einsatz als Düngemittel. Das Vorhaben leistet somit einen wichtigen Beitrag zur Erhöhung der Energie- und Ressourceneffizienz in der Abwasserwirtschaft und ist insbesondere in Hinblick auf die Nährstoffrückgewinnung auf andere Abwasserbehandlungsanlagen übertragbar. Das jährliche Einsparpotenzial an CO2-Emissionen beträgt circa 430 Tonnen. Zudem führt das Verfahren zu einer Verbesserung der energetischen Bilanz der Kläranlage. Und so funktioniert das neue Verfahren: In einer Zentrifugenanlage wird ausgefaulter Überschussschlamm auf circa 15 Prozent Trockenrückstand entwässert und direkt einer thermischen Desintegration zugeführt, in der mittels Druckhydrolyse eine Erhöhung des abbaubaren Anteils des Schlamms erreicht wird. Damit fällt eine höhere Menge an Faulgas an, gleichzeitig sinkt die zu entsorgende Schlammmenge. Die beim Zentrifugieren anfallende hoch nährstoffreiche Flüssigkeit - das Zentrifugat - wird nacheinander den beiden Nährstoffrückgewinnungsstufen, der Magnesium-Ammonium-Phosphat-Fällung und der Ammoniak-Strippung, zugeführt. Sowohl das dabei gewonnene Magnesium-Ammonium-Phosphat als auch das Ammoniumsulfat sind von hoher Qualität und zum Einsatz als Düngemittel geeignet. Das Bundesumweltministerium fördert mit dem Umweltinnovationsprogramm erstmalige, großtechnische Anwendungen einer innovativen Technologie. Das Vorhaben muss über den Stand der Technik hinausgehen und sollte Demonstrationscharakter haben.

Aerosole aus dem asiatischen Monsun in der oberen Troposphäre: Quellen, Alterung, Auswirkungen

Die Asian Tropopause Aerosol Layer (ATAL), eine Schicht mit erhöhtem Aerosolgehalt, tritt jedes Jahr von Juni bis September in 14-18 km Höhe in einem Gebiet auf, das sich vom Mittelmeer bis zum westlichen Pazifik erstreckt. Hinsichtlich der Zusammensetzung der Partikel, sowie ihrer Bedeutung für die Strahlungsbilanz in dieser klimasensitiven Höhenregion bestehen große Unsicherheiten. Die bisher einzigen Flugzeugmessungen aus dem Zentrum der ATAL wurden 2017 im Rahmen der StratoClim Kampagne von Kathmandu aus gewonnen. Dabei entdeckten wir mit Hilfe des Infrarotspektrometers GLORIA auf dem Forschungsflugzeug Geophysica, dass feste Ammoniumnitrat (AN) â€Ì Partikel einen beträchtlichen Teil der Aerosolmasse ausmachen. Diese zählen zu den effizientesten Eiskeimen in der Atmosphäre. Zudem zeigte die gleichzeitige Messung von Ammoniakgas (NH3) durch GLORIA, dass dieses Vorläufergas durch starke Konvektion in die obere Troposphäre verfrachtet wird. Im Rahmen der PHILEAS-Kampagne schlagen wir eine gemeinsamen Betrachtung von atmosphärischen Modellsimulationen und Messungen vor, um die Zusammensetzung, Ursprung, Auswirkungen und Verbleib der ATAL-Partikel zu untersuchen â€Ì insbesondere im Hinblick auf ihre Prozessierung sowie ihren Einfluss auf die obere Troposphäre und die untere Stratosphäre der nördlichen Hemisphäre. Messungen von monsunbeeinflussten Luftmassen über dem östlichen Mittelmeer sowie über dem nördlichen Pazifik werden es uns erlauben, Luft mit gealtertem Aerosol- und Spurengasgehalt zu analysieren und damit die StratoClim-Beobachtungen aus dem Inneren des Monsuns zu komplementieren. Um dabei die wahrscheinlich geringeren Konzentrationen an Aerosol und Spurengasen zu quantifizieren, schlagen wir vor, die GLORIA-Datenerfassung von NH3 und AN u.a. durch die Verwendung neuartiger spektroskopischer Daten zu verbessern. Ferner werden wir die Analyse der GLORIA-Spektren auf Sulfataerosole sowie deren Vorläufergas SO2 auszudehnen. Auf der Modellseite werden wir das globale Wetter- und Klimamodellsystem ICON-ART weiterentwickeln, um die ATAL unter Einbeziehung verschiedener Aerosoltypen (Nitrat, Ammonium, Sulfat, organische Partikel, Staub) zu simulieren â€Ì unter Berücksichtigung der hohen Eiskeimfähigkeit von festem AN. Modellläufe werden durchgeführt, um einerseits einen globalen Überblick über die Entwicklung der ATAL 2023 zu gewinnen und zudem detaillierte, auf die relevanten Kampagnenperioden zugeschnittene, wolkenauflösende Informationen über die Aerosol-Wolken-Strahlungs-Wechselwirkungen zu erhalten. Über die direkte Analyse der PHILEAS-Kampagne hinausgehend wird diese Arbeit die Grundlage für eine verbesserte Analyse von Aerosolparametern aus GLORIA-Beobachtungen früherer und zukünftiger HALO-Kampagnen sowie aus Satellitenbeobachtungen legen. Darüber hinaus wird sie ICON-ART, einem der zentralen Klimamodellsysteme in Deutschland die Simulation von Aerosolprozessen sowie Aerosol/Wolken-Wechselwirkungen im Zusammenhang mit der ATAL ermöglichen.

Entwicklung und Anwendung chemischer Sensoren zur Inline-Ueberwachung von Umweltschadstoffen

Bei den chemischen Sensoren sind insbesondere optische Indikatoren, die an Lichtleitern immobilisiert oder absorbiert werden (sogen. Optroden) zur simultanen Erfassung diverser Schadstoffkomponenten von Interesse. Es sollen Optroden und Sensor-Arrays fuer die flaechendeckende Erfassung von Metallen und Schwermetallen entwickelt werden. Die Erfahrungen bei der Entwicklung von selektiven optischen Sensoren werden auch fuer potentiometrische Detektionsverfahren (ChemFET, ISFET) genutzt. Die gegenwaertigen Arbeiten beziehen sich auf die Gewaesserueberwachung mit optisch-biochemischen Sensoren fuer Nitrat, Sulfat und Ammonium.

Niederschlagsinhaltsstoffe

Der Datenbestand setzt sich aus Analysenergebnissen von Niederschlagsproben (Nasse Deposition) zusammen. In den nassen Depositionen werden pH-Wert und Leitfähigkeit bestimmt. Zusätzlich erfolgt eine analytische Bestimmung der Hauptinhaltsstoffe: Natrium, Ammonium, Kalium, Calcium, Magnesium,Chlorid, Sulfat, Nitrat. Nasse Depositionen werden an ausgewählten ländlichen Meßstationen in Mecklenburg-Vorpommern gesammelt.. Anhand der Analysendaten werden Stoffeinträge berechnet.

Entziehung von Stickstoff aus Gülle - Güllestripping: Projekt in EIP-AGRI (Ammosafe - Etablierung eines praxisnahen, technisch realisierbaren und wirtschaftlichen Verfahrens zur Aufbereitung des Betriebsmittels Gülle) (Ammosafe)

Zielsetzung Im Mittelpunkt des Projektes stehen zum einen die Anliegen und Herausforderungen der österreichischen LandwirtInnen, zum anderen der nötige Handlungsbedarf in den Bereichen Grundwasserschutz, Luftreinhaltung und Sozialverträglichkeit in Zusammenhang mit der Gülleverbringung. So gliedern sich die Ziele des Projektes wie folgt: - Verringerung der Grundwasserbelastung als Folge der Wirtschaftsdüngerausbringung - Verringerung der Feinstaub- und Geruchsbelastung als Folge der Ammoniakabgasung - Ermöglichung einer zeitlich flexiblen und pflanzenbaulich angepassten Düngung - Entlastung der LandwirtInnen durch die Verringerung von Arbeitsspitzen durch die Wirtschaftsdüngerausbringung - Reduktion der Notwendigkeit zur Errichtung von zusätzlichen Lagerkapazitäten - Entlastung der Bodenstruktur und des Bodenlebens durch geteilte Düngergaben - Verbesserung der Sozialverträglichkeit durch Reduktion der Geruchsemissionen während der Gülleausbringung - Schaffung einer langfristigen Alternative zur betrieblichen Existenzsicherung und betriebswirtschaftlichen Entlastung auf landwirtschaftlicher Ebene - Aufbereitung der Ergebnisse und gezielte regionale und globale Verbreitung Aktuell sind in Österreich 94 % der gesamten Ammoniakemissionen der Landwirtschaft zuzuschreiben, wobei davon allein etwa 50 % auf die Ausbringung von Wirtschaftsdünger fallen. Daneben ist das österreichische Grundwasser an einigen Hotspots durch die Folgen der landwirtschaftlichen Düngung mehr oder minder stark belastet. Es müssen dringend Lösungen gefunden werden, um nicht nur die Auflagen der NEC-Richtlinie und der NAP-Verordnung zu erfüllen, sondern auch den Forderungen der Gesellschaft nach einer sozialverträglicheren Landwirtschaft nachzugehen. Das Projekt 'Ammosafe' hat zum Ziel, Ammoniumstickstoff aus Gülle zu entfernen und daraus einen eigenen Dünger herzustellen. Damit soll die landwirtschaftliche Verbringung von Gülle zeitlich flexibler, sowie durch die Reduktion unerwünschter Emissionen in die Luft (Ammoniak, Lachgas) und in Gewässer (Nitrat) umweltschonender, bodenschonender und sozial verträglicher werden. So erfüllt das Projekt vorrangig die Vorgaben des Leitthemas 1 beziehungsweise des Schwerpunktbereichs 4b der strategischen Ziele in LE 2020. Daneben werden auch noch Zielsetzungen weiterer Leitthemen beziehungsweise strategischer Ziele in LE 2020 erfüllt: Der im Zuge der Aufbereitung gewonnene Flüssigdünger (Ammoniumsulfat) kann je nach Bedarf entweder in der Umgebung verkauft oder gezielt an die jeweilige Kulturart angepasst auf dem eigenen Betrieb eingesetzt werden. So eröffnet sich für die LandwirtInnen die Möglichkeit, nachhaltig den Zukauf von Düngemitteln einzusparen. Damit ermöglicht diese Vorgehensweise auch die im Leitthema 2 und im Schwerpunktbereich 5b angesprochene effizientere stoffliche Ressourcennutzung des Betriebsmittels Gülle. (Text gekürzt)

Kombinationsverfahren zur Rückgewinnung von Phosphor und Stickstoff bei gleichzeitiger Energieoptimierung der Kläranlage

Ziel des Vorhabens ist eine energetisch optimierte Schlammbehandlung mit erhöhter Faulgasausbeute und damit Stromproduktion sowie die Rückgewinnung der Nährstoffe Stickstoff und Phosphor aus dem Abwasser für den späteren Einsatz als Düngemittel. In einer Zentrifugenanlage wird ausgefaulter Überschussschlamm auf circa 15 Prozent Trockenrückstand entwässert und direkt einer thermischen Desintegration zugeführt, in der mittels Druckhydrolyse eine Erhöhung des abbaubaren Anteils des Schlamms erreicht wird. Damit fällt eine höhere Menge an Faulgas an, gleichzeitig sinkt die zu entsorgende Schlammmenge. Die beim Zentrifugieren anfallende hoch nährstoffreiche Flüssigkeit – das Zentrifugat – wird nacheinander den beiden Nährstoffrückgewinnungsstufen, der Magnesium-Ammonium-Phosphat-Fällung und der Ammoniak-Strippung, zugeführt. Sowohl das dabei gewonnene Magnesium-Ammonium-Phosphat als auch das Ammoniumsulfat sind von hoher Qualität und zum Einsatz als Düngemittel geeignet. Das jährliche Einsparpotenzial an CO 2 -Emissionen beträgt circa 430 Tonnen. Zudem führt das Verfahren zu einer Verbesserung der energetischen Bilanz der Kläranlage. Branche: Öffentliche Verwaltung, Erziehung, Gesundheitswesen, Erholung Umweltbereich: Wasser / Abwasser Fördernehmer: Abwasserverband Braunschweig Bundesland: Niedersachsen Laufzeit: seit 2016 Status: Laufend

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