Zielsetzung:
Die Stärkung der Eigenversorgung im Bereich Gemüse soll verbessert werden. Dies bietet nicht nur einen ökonomischen Wert durch eine erhöhte regionale Wertschöpfung und ökologische Vorteile kurzer Transportwege, sondern dient auch dazu, der Bevölkerung sowohl eine gesicherte Qualität als auch eine regionale (energieautarke) Versorgungssicherheit zu gewährleisten. Das Konzept der Vielfaltsgärtnerei verspricht eine ressourcenschonende Bewirtschaftung in Bezug auf Bodenverbrauch, Düngung und Pestizideinsatz. Gleichzeitig wird erwartet, dass durch die bio-intensive Bewirtschaftung der kleinen Flächen der Ertrag, verglichen mit konventionellen Anbausystemen, signifikant höher ist und damit die Ressourceneffizienz gesteigert werden kann. Durch den zum ersten Mal projektierten energieautarken Ansatz ist es möglich, sowohl die Produktion als auch den Vertrieb der Produkte vollständig durch vor Ort produzierte Energie (Photovoltaik, mit Batterien und Smart Grid Anwendungen) zu bewerkstelligen. Durch den low-tech Ansatz (kein Einsatz von Traktoren!) werden keine Arbeitsplätze vernichtet, sondern im Gegenteil hochwertige, regionale, den Ansprüchen einer modernen Gesellschaft gerechte, Arbeitsplätze geschaffen. Die Entwicklung vielfältiger Strukturen auf den Produktionsflächen (Blühflächen, Sträucher und Bäume mit Fruchtnutzung) sorgt nicht nur für die Förderung der Artenvielfalt, das Bestäuben der Nutzpflanzen und die Förderung von Nützlingen, sondern schafft neben der zusätzlichen Lebensmittelproduktion auch ein menschenwürdiges Arbeitsumfeld und damit einen Mehrnutzen. Sowohl durch den Humusaufbau (Kohlenstoffspeicherung) auf den Produktions- und Diversitätsflächen als auch durch die fehlende Verbrennung fossiler Energie, wird die Klimaerwärmung eingebremst und durch das Konzept der Vielfaltsgärtnerei eine aktive Adaptierung an den Klimawandel eingeführt. Durch Bewusstseinsbildung und Vermittlung hat das Projekt auch das Ziel, junge Menschen in die unternehmerische Lebensmittelproduktion zu bringen. Ein besonderes Ziel ist auch das Bewusstsein für die Bedeutung einer hochwertigen und diversen Nahrung für den Gesundheitsbereich zu stärken und vermehrte Forschungstätigkeit und Kooperationen in diesem Sektor auszulösen.
Bedeutung des Projekts für die Praxis:
Die Eigenversorgung mit Gemüse in Österreich liegt bei nur etwa 60% mit einem stetig ansteigenden Verbrauch. Die derzeit verwendeten Methoden zur Gemüseproduktion in Niederösterreich sind durch sehr hohen technischen Aufwand (Investitionsbedarf!), kombiniert mit hohem Pestizid- und Mineraldüngereinsatz (konventionell) oder hohem mechanischen Aufwand (biologisch) gekennzeichnet.
Neue (alte) Methoden erleben in Nordamerika und Teilen Europas einen Aufschwung. Junge Menschen (oft Quereinsteiger) entwickeln ressourcenschonende Methoden mit einem geringen Technik-, aber umso höherem Wissenseinsatz. (Text gekürzt)
Die Saubermacher Recycling GmbH, ein Joint Venture von Saubermacher und der Meinhardt Städtereinigung GmbH & Co. KG, mit Sitz in Hofheim am Taunus ist ein Abfallwirtschaftsunternehmen, das sich mit der Sortierung, dem Recycling und der Verwertung von Altbatterien (Haushalts-, Geräte- und Industriebatterien) beschäftigt. Jährlich werden etwa 1 Milliarde Batterien behandelt. Angeliefert werden Batteriegemische, die alle gängigen Größen von Batterien in unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung enthalten. Um die Batterien einem Recycling zuführen zu können, müssen sie möglichst sortenrein nach chemischen Batteriesystemen getrennt werden. Die Qualität der aus Altbatterien gewonnenen Sekundärrohstoffe und deren Kosten hängen direkt von der Qualität der vorangegangenen Sortierung ab. Die Saubermacher Recycling GmbH plant in Ginsheim-Gustavsburg die Errichtung einer innovativen Anlage zur energieeffizienten Sortierung und Aufbereitung von Nickelmetallhydrid (NiMH)-Batterien. Aus den NiMH-Batterien soll hochreines Sekundärnickel zurückgewonnen werden, das in der Edelstahlindustrie Einsatz finden kann. Nach aktuellem Stand der Technik kann, bedingt durch Fehlsortierung, aus NiMH-Batterien eine Nickel-Fraktion mit einer Cadmium Verunreinigung von bis zu 0,5 Prozent hergestellt werden. Für eine Verwertung in der Edelstahlproduktion und aufgrund von betriebstechnischen Vorgaben für die Stahlwerke darf die Cadmium-Verunreinigung jedoch nicht mehr als 0,2 Prozent betragen – bereits wenige falsch sortierte, cadmiumhaltige Batterien können den avisierten hochwertigen Recyclingpfad in der Edelstahlproduktion unbrauchbar machen. Nach einer Vorbereitung mit Siebtechnologien zur Abtrennung von Stör- und Füllstoffen und einer Sortierung nach Baugröße werden die gesammelten Altbatteriegemische automatisiert und mithilfe einer KI-gestützten Röntgensortierung untergliedert und nach chemischen Batteriesystemen und Baugrößen sortenrein sortiert. Cadmiumhaltige Batterien sowie andere Batterie-Systeme (Blei (Pb), Lithium-Ionen (Li-Ion), Knopfzellen, etc.) werden einem extra Verwertungsweg in externen Anlagen zugeführt. Die KI-Röntgensortierung soll sicherstellen, dass NiMH-Altbatterien (nahezu) frei von Störstoffen, insbesondere frei von Nickel-Cadmium (NiCd)- bzw. Cadmium-Altbatterien sind. Bestehende Röntgentechnologien waren bislang nur auf die Detektion von AlMn-Batterien ausgerichtet. Die Röntgentechnologie wurde weiterentwickelt, um auch NiMH-Batterien in höchster Qualität aussortieren zu können. Die zuverlässige Erkennung und Ausschleusung von Cadmium aus NiMH/NiCd-Batteriemischungen wurde erprobt und die bestehende Datenbank um spezielle Datensätze erweitert, die zur Cadmium-Detektion notwendig sind. Die Datenbank ist erweiterbar, um eine ständige Aktualisierung und Anpassung der Sortierqualität an neue Batterien und Hersteller zu ermöglichen. Die im ersten Schritt gewonnene hochreine NiMH-Batteriefraktion wird im zweiten Schritt rein mechanisch zu einem Ni-Konzentrat aufbereitet/ weiterverarbeitet. Dazu werden die Batterien in der geplanten Anlage zerkleinert und Nickeleisen (NiFe)-Schrott von der Schwarzmasse, die das Nickelkonzentrat enthält, getrennt. Die NiFe-Schrott-Fraktion wird separat dem Recyclingpfad (Stahlindustrie) zugeführt. Das Nickelkonzentrat wird anschließend kontrolliert in einem innovativen und überwachten Aggregat verarbeitet. Dieser Schritt muss präzise durchgeführt werden, da sich das Material ohne gezielte Steuerung auf mehr als 600 Grad Celsius erhitzen würde, was nicht nur das Material verkleben lässt, sondern auch ein erhebliches Brandrisiko für die Anlage darstellen würde. Das aus der NiMH-Fraktion gewonnene sehr reine Ni-Konzentrat kann als Sekundärrohstoff und Substitut für Primärnickel in der Edelstahlproduktion (sowie in der Stahlindustrie, z.B. bei hochlegierten Baustählen, Werkzeugstählen sowie im Panzer- und Schiffsbau – worin weitere potenzielle Abnehmer gesehen werden) eingesetzt werden. Gegenüber der Primärnickelproduktion weist das Gemisch mit Sekundärnickel einen deutlich niedrigeren CO 2 -Ausstoß pro Tonne erzeugtem Edelstahl auf. Bei einem maximalen jährlichen Input von 20.000 Tonnen Batterien wird mit einem Anlagen-Output von rund 2.300 Tonnen Ni-Konzentrat gerechnet. Bei der Herstellung einer Charge Edelstahl unter Verwendung von Primärnickel entsteht eine CO 2 -Belastung von 7.633 Kilogramm CO 2 -Äquivalenten. Durch den Einsatz von Nickelkonzentrat kann diese Belastung auf 1.752 Kilogramm CO 2 -Äquivalente pro Charge reduziert werden. Das Material Nickelkonzentrat weist einen durchschnittlichen Nickelgehalt von rund 45 Masseprozent (M-%) auf und enthält damit etwa das 15-Fache des Nickelgehalts herkömmlicher Ausgangsmaterialien. Im Rahmen einer Untersuchung zur Bewertung relevanter Wirkungskategorien im Hinblick auf mögliche Umweltbelastungen wurde festgestellt, dass der Aufbereitungsprozess von Nickel-Metallhydrid-Batterien mit anschließender Rückgewinnung von Sekundärnickel im Vergleich zur Herstellung von Primärnickel deutlich besser abschneidet. Besonders in den Kategorien Versauerung, Eutrophierung, Ozonbildung sowie beim Verbrauch fossiler Ressourcen liegen die Umweltwirkungen der Sekundärnickelproduktion lediglich bei rund einem Zehntel der Werte der Primärproduktion. Dies belegt den klaren ökologischen Vorteil von Sekundärnickel. Auch im Hinblick auf die Energieeffizienz zeigt sich ein deutliches Plus: Der Energieverbrauch bei der Rückgewinnung von Sekundärnickel beträgt lediglich etwa fünf Prozent des Energiebedarfs der Primärproduktion. Das neuartige Recyclingverfahren soll zudem zur Reduktion von Staubemissionen sowie Brand- und Explosionsrisiken bei der Aufbereitung von NiMH-Altbatterien, insbesondere durch Kühlung und Verhinderung der Wasserstoff-Bildung in geschlossenen Aggregaten, beitragen und eine staubdichte Verarbeitung zu gewährleisten. Mithilfe einer KI-gestützten Röntgentechnologie, die auch auf die Detektion weiterer Batterien- und Batteriegemische und ggf. neue chemische Batteriesysteme angepasst werden kann, insbesondere wenn, wie im Projekt vorgesehen, der Algorithmus hinter der KI weiter trainiert wird, wird eine hochmoderne effiziente Sortiertechnologie entwickelt und etabliert, die den Stand der Technik in der Branche verbessern kann. Die Sortiertechnologie lässt sich auf die ganze Branche übertragen.
Branche: Wasser, Abwasser- und Abfallentsorgung, Beseitigung von Umweltverschmutzungen
Umweltbereich: Ressourcen
Fördernehmer: Saubermacher Recycling GmbH
Bundesland: Hessen
Laufzeit: seit 2025
Status: Laufend
Analisi chimique (ione fostato, ione nitrato, ossigeno dissolto) e analisi batteriologiche sono eseguiti. (ITA)
<p>Hochwirksame Staubminderungsmaßnahmen und die Stilllegung veralteter Produktionsstätten in den neuen Bundesländern führten seit 1990 zu einer erheblichen Minderung der verbrennungsbedingten Schwermetall-Emissionen.</p><p>Entwicklung seit 1990</p><p>Die Emissionen der wichtigsten Schwermetalle (Cadmium, Blei und Quecksilber) sanken seit 1990 deutlich. Die Werte zeigen überwiegend Reduktionen von über 60 bis über 90 %. Der Großteil der hier betrachteten Reduktion erfolgte dabei in den frühen 1990-er Jahren, wobei wesentliche Reduktionen auch schon vor 1990 stattfanden. Vor allem die dabei angewandten hochwirksamen Staub- und Schwefeldioxid (SO2) -Minderungsmaßnahmen führten zu einer erheblichen Verringerung der Schwermetallemissionen zunächst in den alten und, nach der Wiedervereinigung, auch in den neuen Ländern, einhergehend mit Stilllegungen veralteter Produktionsstätten. In den letzten Jahren sieht man, bis auf wenige Ausnahmen, kaum weitere Verringerungen der Schwermetall-Emissionen (siehe Abb. und Tab. „Entwicklung der Schwermetall-Emissionen“).</p><p>Während die Blei-Emissionen bis zum endgültigen Verbot von verbleitem Benzin im Jahre 1997 rapide zurückgingen, folgten Zink, Kupfer und Selen im Wesentlichen der Entwicklung der Fahrleistungen im Verkehrssektor, die im langfristigen Trend seit 1990 anstieg.</p><p>Herkunft der Schwermetall-Emissionen</p><p>Schwermetalle finden sich – in unterschiedlichem Umfang – in den staub- und gasförmigen Emissionen fast aller Verbrennungs- und vieler Produktionsprozesse. Die in den Einsatzstoffen teils als Spurenelemente, teils als Hauptbestandteile enthaltenen Schwermetalle werden staubförmig oder gasförmig emittiert. Die Gesamtstaubemissionen aus diesen Quellen bestehen zwar in der Regel überwiegend aus relativ ungefährlichen Oxiden, Sulfaten und Karbonaten von Aluminium, Eisen, Kalzium, Silizium und Magnesium; durch toxische Inhaltsstoffe wie Cadmium, Blei oder Quecksilber können diese Emissionen jedoch ein hohes Gefährdungspotenzial erreichen.</p><p>Verursacher</p><p>Die wichtigste Quelle der meisten Schwermetalle ist der Brennstoffeinsatz im Energie-Bereich. Bei <em>Arsen, Quecksilber </em>und <em>Nickel</em> hat die Energiewirtschaft den größten Anteil, gefolgt von den prozessbedingten Emissionen der Industrie, vor allem aus der Herstellung von Metallen. <em>Cadmium</em> stammt sogar größtenteils aus der Metall-Herstellung. <em>Blei-, Chrom-, Kupfer- und Zink-</em>Emissionen werden überwiegend durch den Abrieb von Bremsen und Reifen im Verkehrsbereich beeinflusst: die Trends korrelieren hier direkt mit der jährlichen <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/f?tag=Fahrleistung#alphabar">Fahrleistung</a>. <em>Selen</em> hingegen stammt hauptsächlich aus der Mineralischen Industrie, gefolgt von den stationären und mobilen Quellen der Kategorie Energie. Andere Quellen müssen noch untersucht werden, es wird jedoch erwartet, dass sie die Gesamtentwicklung kaum beeinflussen.</p><p>Verpflichtungen</p><p>Das 1998er <a href="http://www.unece.org/env/lrtap/hm_h1.html">Aarhus Protokoll über Schwermetalle</a> unter dem CLRTAP ist Ende 2003 in Kraft getreten. Es wurde im Dezember 2012 revidiert und an den Stand der Technik angepasst. Es zielt auf drei besonders schädliche Metalle ab: Cadmium, Blei und Quecksilber. Laut einer der grundlegenden Verpflichtungen muss Deutschland seine Emissionen für diese drei Metalle unter das Niveau von 1990 reduzieren. Das Protokoll betrachtet die Emissionen aus industriellen Quellen (zum Beispiel Eisen- und Stahlindustrie, NE-Metall-Industrie), Verbrennungsprozessen (Stromerzeugung, Straßenverkehr) und aus Müllverbrennungsanlagen. Es definiert Grenzwerte für Emissionen aus stationären Quellen (zum Beispiel Kraftwerken) und verlangt die besten verfügbaren Techniken (BVT) für diese Quellen zu nutzen, etwa spezielle Filter oder Wäscher für die stationäre Verbrennung oder Quecksilber-freie Herstellungsprozesse. Das Protokoll verpflichtet die Vertragsparteien weiterhin zur Abschaffung von verbleitem Benzin. Es führt auch Maßnahmen zur Senkung von Schwermetall-Emissionen aus Produkten auf (zum Beispiel Quecksilber in Batterien) und schlägt Management-Maßnahmen für andere quecksilberhaltige Produkte wie elektrische Komponenten (Thermostate, Schalter), Messgeräte (Thermometer, Manometer, Barometer), Leuchtstofflampen, Amalgam, <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=Pestizide#alphabar">Pestizide</a> und Farben vor.</p><p>Viele dieser Maßnahmen wurden in Deutschland jedoch schon deutlich früher umgesetzt, so dass bereits in den frühen 90er Jahren deutliche Reduktionen der wichtigen Schwermetalle zu verzeichnen sind.</p>
Es soll ein Plattformkonzept für Komponenten intelligenter Fußbodenheizungssysteme entwickelt werden. Hauptaugenmerk soll dabei auf der Steigerung der Energieeffizienz des Heizkreisverteilers und der Raumthermostate liegen. Das Vorhaben umfasst dazu ein neues Antriebs- und Sensorkonzept für den Heizkreisverteiler, welches einen erhöhten Grad der funktionalen Integration aufweisen und einen automatisierten hydraulischen Abgleich erlauben soll. Die dazu notwendigen Sensoren und die Elektronik des Heizkreisverteilers sollen idealerweise vollständig durch geeignete Energy-Harvesting-Konzepte mit Energie versorgt werden. Um die Kommunikation mit der Peripherie des Heizkreisverteilers energieeffizient zu ermöglichen, soll die notwendige Antennentechnik optimiert werden. Durch den Entfall elektrischer Leitungen und den neuen Aufbau in Form einer vormontierten Baugruppe reduziert sich der Installationsaufwand erheblich und ermöglicht die wirtschaftliche Nachrüstung des Gebäudebestands mit einer modernen Heizungssteuerung. Auch im Bereich der Raumthermostate sollen geeignete Energy-Harvesting-Konzepte Verwendung finden, um in Zukunft auf den wartungsintensiven Wechsel der Batterien bzw. die aufwändige, feste Verdrahtung verzichten zu können. In dem Teilvorhaben 'Integrierte ISM-Antenne / energieautarker Funksensor' soll eine Antenne in das geschlossene Blechgehäuse des Heizkreisverteilers integriert werden. Ziel ist die Reduktion des Verdrahtungsaufwands zur Vernetzung mit den Raumbediengeräten und optional die Voraussetzungen der Anbindung an mobile Endgeräte wie Mobiltelefone zu schaffen. Mit den Zielen eines geringen Aufwandes und einer hohen Zuverlässigkeit, soll die Möglichkeit der Integration der Antenne auf der Leiterplatte des Steuergeräts des Heizkreisverteilers untersucht werden. Der zweite Teil umfasst die Funkanbindung der Fußbodensensorik, die möglichst mittels Energy-Harvesting versorgt werden soll.