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Nanofiltration zur Grundwasseraufbereitung und Sulfatabscheidung bei der Trinkwasseraufbereitung am Beispiel von kippenbelastetem Grundwasser in einem Braunkohlentagebaurevier

Erhöhte Konzentrationen an Sulfat im Trinkwasser können negative Auswirkungen auf die Gesundheit der Konsumenten haben und führen zu einem erhöhten Risiko für Korrosionen im Leitungsnetz. Aufgrund dessen schreibt die Trinkwasserverordnung einen Grenzwert von 240 mg/l vor. Erhöhte Konzentrationen an Sulfat im Grundwasser, die eine spezielle Aufbereitungstechnik erfordern, kommen vor allem durch den Einfluss von Tagebauaktivitäten zustande. Im ausgehobenen Kippenmaterial kommt es zur Oxidation des Pyrits, was nach der Verfüllung der Gruben zu einem Anstieg der Sulfat-, Calcium- und Schwermetallkonzentration im Grundwasser führt. In betroffenen Grundwasservorkommen in Deutschland wurden Konzentrationen von bis zu 2500 mg/l Sulfat gemessen. Die Nanofiltration ist eine mögliche Aufbereitungstechnologie, die die Grundwassernutzung in derart beeinträchtigten Standorten auch nach der Verfüllung der Gruben erlaubt. Es wird erwartet, dass die Nanofiltration im Vergleich zu den anderen in Frage kommenden Technologien Ionenaustauscher, Destillation, Elektrodialyse und Umkehrosmose vor allem bei höheren Sulfatkonzentration in der Größenordnung >1000 mg/l das wirtschaftlichste Verfahren darstellt. In dem Projekt Nanofiltration zur Sulfatabscheidung bei der Trinkwasseraufbereitung wird die Aufbereitung mittels Nanofiltration experimentell im Labor- und Pilotmaßstab untersucht. Es wird dabei schwerpunktmäßig ein Standort betrachtet, der im Einflussgebiet des Braunkohletagebaureviers Inden I liegt und derzeit Sulfatkonzentrationen von 1000-1500 mg/l in einem Trinkwasserbrunnen aufweist. Neben der Untersuchung der Nanofiltration an sich wird eine Konzentrataufbereitung mittels CaSO4-Kristallisation auf ihre Effektivität geprüft.

BS2, Bioflotation von Sulfiden in Meerwasser

Prozesswasserrecycling - innovative Prozesswasseraufbereitungsanlage

Das mittelständische Logistikunternehmen Neumann Transporte und Sandgruben GmbH & Co. KG gehört zur Neumann Gruppe GmbH mit Sitz in Burg und ist als Dienstleister in der Entsorgungs- und Recyclingwirtschaft tätig. In Reesen (Sachsen-Anhalt) gibt es eine Schlackenassaufbereitungsanlage, in der die Asche aus Müllverbrennungsanlagen einen Nassaufbereitungsprozess durchläuft. Die Schlackenassaufbereitung ist ein sehr wasserintensiver Prozess, bei dem Abwässer mit hohen Salzfrachten entstehen. Bisher werden die prozessbedingten Abwässer aufwändig aufbereitet, per Straßentransport in eine Industriekläranlage befördert und entsorgt. Für den Aufbereitungsprozess der Schlacke werden Prozessfrischwassermengen benötigt, die aktuell dem Grundwasserreservoir entnommen werden. Um den Transportaufwand für die Abwässer zu vermeiden und die Grundwasserentnahme zu minimieren, plant das Unternehmen mittels innovativer Abwasseraufbereitung (Umkehrosmose) einen nahezu geschlossenen Stoffkreislauf zu schaffen. Gleichzeitig verbessert sich damit auch die Qualität des mineralischen Rückstandes, so dass von einer besseren Verwertbarkeit auszugehen ist. Das in der Umkehrosmose entstehende Konzentrat (Permeat) soll in einer Vakuumverdampfungsanlage am Standort des Müllheizkraftwerks Rothensee behandelt werden. Gleichzeitig können Synergien am Standort der Abfallverbrennungsanlage genutzt werden, wie bspw. die Abwärme aus der Kraft-Wärme-Kopplung, das nahezu ammoniakfreien Destillats der Verdampferanlage für technische Zwecke und das Permeat der Umkehrosmose als Kühlwassernachspeisung für den Kühlturm. Die Innovation des neuen Verfahrens besteht darin, dass mittels Kombination und Weiterentwicklung bereits bestehender Recyclingverfahren erstmalig Prozesswasser aus der Schlackeaufbereitung behandelt und der Stoffkreislauf nahezu geschlossen werden kann. Insgesamt kann der Einsatz von Frischwasser nahezu vollständig ersetzt und weitgehend auf Grundwasserentnahmen verzichtet werden. Zusätzlich können Lärmemissionen, Energieverbrauch und Deponievolumen reduziert werden. Im Übrigen können mit der Umsetzung des Projekts jährlich 1.728 Tonnen CO2-Äquivalente, also etwa 86 Prozent, eingespart werden.

Moor-Klimaschutz und Wertschöpfung verbinden durch Moor-Revitalisierung und Paludikultur, Teilvorhaben 3: Wissenschaftliche Begleituntersuchungen (Physikochemische Untersuchungen, THG-Austausch, Organismische Betrachtung, Sozioökonomische Untersuchungen)

Klimaschutz braucht nasse Moore! Moore sind bedeutende Kohlenstoffspeicher und im nassen Zustand bleibt dieser im Torf gespeichert und es kann sogar Torfneubildung stattfinden (Kohlenstoffsenke). Nasse Moore spielen auch eine wichtige Rolle bei der Anpassung an den Klimawandel. Außerdem sind sie für den Grund- und Hochwasserschutz und den Erhalt von moortypischen Tier- und Pflanzenarten ausgesprochen wichtig. Die Moorböden Deutschlands, welche ca. 5% der Landfläche bedecken, sind zu 95 % entwässert und zumeist in landwirtschaftlicher Nutzung. Dabei ist der Lebensunterhalt zahlreicher Flächeneigentümer*innen und Landnutzer*innen eng mit den entwässerten Moorflächen verknüpft. Grünlandnutzung und Ackerbau sind die derzeit am weitesten verbreiteten Nutzungsformen. Damit steht die entwässerungsbasierte Landnutzung konträr zum Klimaschutz. Die Moor-Revitalisierung ist die entscheidende Maßnahme, um den anhaltenden anthropogenen Ausstoß von Treibhausgasen aus Mooren zu unterbinden und gleichzeitig eine natürliche Kohlenstoffsequestrierung mit langfristiger Speicherung für die Zukunft zu ermöglichen. Das Konzept der Paludikultur eröffnet Perspektiven für eine angepasste Nutzung und neue Wertschöpfungsmöglichkeiten. MOOReturn ist die langfristige Verknüpfung von Moorbodenschutz mit der Wertschöpfung aus der Verwertung von Moor Biomasse durch Paludikultur mit folgender Zielstellung: 1. Die Umsetzung möglichst großflächiger Revitalisierung entwässerter Moorflächen und die Optimierung der Wasserstände bereits revitalisierter Moore in der Region um Malchin. 2. Demonstration eines wirtschaftlichen, rückstandsfreien Aufbereitungsverfahrens zur Verwertung von Moorbiomasse im Industriemaßstab. 3. Der ganzheitliche Nachweis der ökonomischen Tragfähigkeit und positiven Klimawirkung der Nutzung nasser Moore unter Beachtung gesellschaftlicher Aspekte. 4. Etablierung und Stärkung von Netzwerken mittels Wissenstransfer auch auf Basis interaktiver und digitaler Werkzeuge

Moor-Klimaschutz und Wertschöpfung verbinden durch Moor-Revitalisierung und Paludikultur, Teilvorhaben 2: Moor-Revitalisierung und Flächennutzung, Begleitung und Optimierung der Paludikultur

Klimaschutz braucht nasse Moore! Moore sind bedeutende Kohlenstoffspeicher und im nassen Zustand bleibt dieser im Torf gespeichert und es kann sogar Torfneubildung stattfinden (Kohlenstoffsenke). Nasse Moore spielen auch eine wichtige Rolle bei der Anpassung an den Klimawandel. Außerdem sind sie für den Grund- und Hochwasserschutz und den Erhalt von moortypischen Tier- und Pflanzenarten ausgesprochen wichtig. Die Moorböden Deutschlands, welche ca. 5% der Landfläche bedecken, sind zu 95 % entwässert und zumeist in landwirtschaftlicher Nutzung. Dabei ist der Lebensunterhalt zahlreicher Flächeneigentümer*innen und Landnutzer*innen eng mit den entwässerten Moorflächen verknüpft. Grünlandnutzung und Ackerbau sind die derzeit am weitesten verbreiteten Nutzungsformen. Damit steht die entwässerungsbasierte Landnutzung konträr zum Klimaschutz. Die Moor-Revitalisierung ist die entscheidende Maßnahme, um den anhaltenden anthropogenen Ausstoß von Treibhausgasen aus Mooren zu unterbinden und gleichzeitig eine natürliche Kohlenstoffsequestrierung mit langfristiger Speicherung für die Zukunft zu ermöglichen. Das Konzept der Paludikultur eröffnet Perspektiven für eine angepasste Nutzung und neue Wertschöpfungsmöglichkeiten. MOOReturn ist die langfristige Verknüpfung von Moorbodenschutz mit der Wertschöpfung aus der Verwertung von Moor Biomasse durch Paludikultur mit folgender Zielstellung: Die Umsetzung möglichst großflächiger Revitalisierung entwässerter Moorflächen und die Optimierung der Wasserstände bereits revitalisierter Moore in der Region um Malchin. Demonstration eines wirtschaftlichen, rückstandsfreien Aufbereitungsverfahrens zur Verwertung von Moorbiomasse im Industriemaßstab. Der ganzheitliche Nachweis der ökonomischen Tragfähigkeit und positiven Klimawirkung der Nutzung nasser Moore unter Beachtung gesellschaftlicher Aspekte. Etablierung und Stärkung von Netzwerken mittels Wissenstransfer auch auf Basis interaktiver und digitaler Werkzeuge

Kompetenzen Aufbauen für die Kreislaufwirtschaft von Kunststoffen, Teilprojekt: Erstellung und Erprobung von Konzepten zur betrieblichen Abfallminimierung und zum Rezyklateinsatz in der Produktion

Weiterverwertung von aluminiumhaltigen Verbundmaterialien mittels Oxidverfahren

Spatially modelling forest trafficability with ForHym and LiDAR-based cartographic depth-to-water

The thesis proposal deals with mapping weather-affected changes in soil moisture over time. This is to visualize where and when soils would be subject to severe rutting and compaction under forest operations. The approach taken is modular by connecting temporal hydrothermal processes dealing with soil wetting, drying, freezing, and thawing to spatially anticipated locations of dry versus wet soil drainage conditions. The temporal variations within specific textured soils can be modeled at daily resolution based on air temperature, and precipitation (rain, snow) data. This is done with the Forest Hydrology Model (ForHyM). The spatial variations can be derived from LiDAR-generated bare-ground elevation surfaces at 1 m resolution by way of the newly developed metric depth-to-water index (DTW), for which DTW less than 10 , 10-25, 25-50, 50-100, greater than 100 cm indicates very poor, poor, imperfect, moderately well and well drainage conditions, respectively. The results of doing so will be illustrated for forested areas in Northern and Central New Brunswick in reference to actual forest harvesting and wood forwarding tracks. The attempt is to generalize the methodology for weather-dependent and geospatially base forecasting of soil conditions to better enable forest operation planning as seasons change from dry to wet and from wet to dry within seasons and from year to year.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1158: Antarctic Research with Comparable Investigations in Arctic Sea Ice Areas; Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten, COALA – Kontinuierliche Beobachtungen von Aerosol-Wolken-Interaktion in der Antarktis

Das unvollständige Verständnis der Wechselwirkung von Aerosolpartikeln mit Strahlung, Wolken und Niederschlag ist eine Schlüsselfrage der Atmosphärenforschung. Detaillierte Beobachtungen sind erforderlich, um die komplexen Zusammenhänge zwischen den beteiligten Prozessen zu erfassen. Dies gilt insbesondere für die abgelegene Region der Antarktis, wo bodengestützte, vertikal aufgelöste Langzeitbeobachtungen von Aerosol, Wolken und Niederschlag selten sind und Satellitenbeobachtungen technischen Beschränkungen unterliegen. Um die Messlücke mit modernsten Beobachtungen zu schließen, wird TROPOS die Messplattform OCEANET-Atmosphere zwischen den Südsommern 2022/23 und 2023/24 an der Station Neumayer III (70,67°S, 8,27°W) einsetzen. OCEANET-Atmosphere ist ein autonomer, polar-erprobter, modifizierter 20-Fuss-Messcontainer, der erst kürzlich erfolgreich während MOSAiC (Multidisciplinary drifting Observatory for the Study of Arctic Climate) eingesetzt wurde. Die Instrumentierung während COALA umfasst ein Mehrwellenlängen-Polarisations- und ein Doppler-Lidar, ein 35-GHz-Wolkenradar, ein Mikrowellenradiometer sowie jeweils ein 1-d und 2-d-Niederschlags-Disdrometer. OCEANET ist die einzige polare Einzelcontainer-Plattform, die mit Mehrwellenlängen-Lidar, Radar und Mikrowellenradiometer Wolken und Niederschlag sowie mit Doppler-Lidar und -Radar turbulente Luftbewegungen in Wolken an verschiedenen Messstandorten beobachten kann.Die zeitliche und vertikale Auflösung des gewonnenen Datensatzes wird in der Größenordnung von 30 s (2 s für Vertikalgeschwindigkeitsbeobachtungen) und 30 m liegen. COALA ist ein 3-Jahres-Projekt. Ein Postdoktorand wird für den Einsatz von OCEANET-Atmosphere bei Neumayer III und die Datenanalyse verantwortlich sein und dabei von Experten am TROPOS unterstützt. Die Beobachtungen werden in erster Linie dazu dienen, die Schlüsselhypothese von COALA zu untersuchen, dass Aerosol aus dem Südlichen Ozean, den mittleren Breiten und den Subtropen der südlichen Hemisphäre in die Antarktis transportiert wird, wo es die Bildung und Entwicklung von Wolken und Niederschlag beeinflusst. Die Arbeiten konzentrieren sich auf (1) die Untersuchung des Ursprungs, der Häufigkeit und der Eigenschaften des Aerosols über der Station Neumayer III, (2) die Untersuchung des Einflusses von Oberflächen- und Grenzschicht-Kopplungseffekten auf die Eigenschaften und die Entwicklung von tiefen Wolken, (3) die Untersuchung des Beitrags von Dynamik (orographische Wellen), Aerosol und Meteorologie zur Verteilung der Eis- und Flüssigphase in Wolken über Neumayer III, (4) zur Untersuchung der vertikalen Struktur von Wolken und ihrer Beziehung zur Niederschlagsbildung und (5) zur Bewertung regionaler Kontraste in den Eigenschaften von Aerosolen und Wolken und den damit verbundenen Aerosol-Wolken-Wechselwirkungsprozessen, indem die Neumayer-III-Beobachtungen von vorhandenen Datensätzen aus Südchile, Zypern, Deutschland und der Arktis kontrastiert werden.

Seawater carbonate chemistry and behavioural trait expression of polar invertebrates

Here, we examine the ecosystem ramifications of changes in sediment-dwelling invertebrate bioturbation behaviour—a key process mediating nutrient cycling—associated with nearfuture environmental conditions (+ 1.5 °C, 550 ppm [pCO2]) for species from polar regions experiencing rapid rates of climate change. This dataset is included in the OA-ICC data compilation maintained in the framework of the IAEA Ocean Acidification International Coordination Centre (see https://oa-icc.ipsl.fr). Original data were downloaded from Polar Data Centre (see Source) by the OA-ICC data curator. In order to allow full comparability with other ocean acidification data sets, the R package seacarb (Gattuso et al, 2024) was used to compute a complete and consistent set of carbonate system variables, as described by Nisumaa et al. (2010). In this dataset the original values were archived in addition with the recalculated parameters (see related PI). The date of carbonate chemistry calculation by seacarb is 2024-07-11.

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