<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>
In den letzten Jahren wurden auf EU-Ebene neue Berichts- und Untersuchungspflichten zu den Erfassungswegen für die Abfallströme Kunststoffverpackungen, sonstige Verpackungen und Batterien sowie absehbar für Textilien eingeführt. Da Abfallanalysen sehr kosten- und zeitaufwändig sind, sollen in diesem Vorhaben zugunsten einer effizienten Abwicklung die verschiedenen Anforderungen in einer gebündelten Abfalluntersuchung über mehrere Stoffströme durchgeführt werden. Im REFOPLAN-Vorhaben FKZ 3723311031 'Konzeptentwicklung Abfalluntersuchungen' (Kurztitel) wurde ein Konzept für eine gebündelte Abfalluntersuchung der betroffenen und weiterer Abfallströme entwickelt. Letzte eigene Daten aus Abfallanalysen stammen aus dem Jahr 2020. Für die Erfüllung der (neuen) EU-Pflichten sind regelmäßig alle 4 bzw. 5 Jahre aktuelle Daten zu ermitteln und ggf. ggü. der EU-KOM zu berichten. Das o.g. Konzept soll in diesem Vorhaben erstmals in der Praxis angewendet werden. Erhebungsjahre sind die Jahre 2025 und 2026. Mindestens diese Entsorungspfade sind auf o.g. Abfälle zu untersuchen: Restabfall (Hausmüll), gemischte gewerbliche Siedlungsabfälle und Elektroaltgeräte (EAG) (nur auf Batterien). Abhängig von den Untersuchungskosten (vs. dem Forschungsbudget), können ggf. weitere Entsorgungspfade und Abfälle untersucht werden, denn über die EU-Pflichten hinaus bestehen auch Monitoringbedarfe für EAG, Bioabfälle und gem. gewerbl. Siedlungsabfälle. Die repräsentative Probenahme und Abfallsortierung ist gemäß dem entwickelten Konzept vorzubereiten, im Jahr 2025 + 2026 durchzuführen und anschließend für die Berichtspflichten sowie die wissenschaftl. Arbeit des UBA auszuwerten und aufzubereiten. Die angewendete Methode ist auf Praxistauglichkeit und Validität der Ergebnisse zu evaluieren und bei Bedarf für den nächsten Erhebungszyklus weiterzuentwickeln. Spätestens im Frühjahr 2027 sind die Ergebnisse der Abfallanalyse an die KOM zu berichten.
Batteriespeichersysteme auf Basis von Lithium- oder Natrium-Ionen-Batterien sind ein wichtiger Baustein für das Gelingen der Energiewende. Damit aus mehreren Batteriezellen ein Batteriesystem wird, sind zusätzliche Komponenten notwendig. Besonders wichtig sind die Leistungselektronik und das Batteriemanagementsystem. In Vorprojekten wurden diese bisher meist getrennten Elemente in Multilevel-Umrichtern zusammengeführt. Ziel des L3S-Projekts ist es, den Lebensdauernachweis für diese neuartigen Multilevel-Umrichter mit dem Fokus auf Batteriespeicheranwendungen auf Basis kaskadierter H-Brücken (CHB) zu erbringen und damit unter anderem den Technologiereifegrad zu erhöhen.
Obwohl eine große Anzahl redox-aktiver Bausteine basierend auf kleinen Molekülen und Polymeren bekannt ist, wurde bisher wenig über deren relative molekulare Ausrichtung und Anordnung in Polymermaterialien untersucht. Jedoch haben nicht-kovalente Wechselwirkungen sowie der Einfluss von kristalliner Ordnung und hierarchische Strukturierung durch Mehrkomponentensysteme einen signifikanten Einfluss auf die Batterieleistung. In diesem gemeinsamen Projektvorschlag werden systematische Vergleichsstudien redox-aktiver Bausteine in linearen Polymeren gegenüber deren Einbau in kovalent-organischen Gerüsten (COFs) durchgeführt. Lineare Polymere haben den Vorteil, dass Sie durch ihre Flexibilität die geladenen Bausteine mit supramolekularen Wechselwirkungen (pi-Stapelung) durch interne Aggregation stabilisieren können. Dahingegen sind die analogen zweidimensionalen COFs bereits intrinsisch gestapelt, haben jedoch den Nachteil der mikrokristallinen Struktur mit nur limitierter Elektrolytendiffussion. Die Synthese neuer 2D-COFs (Arbeitsgruppe Dumele) und deren korrespondierende lineare Polymere (Arbeitsgruppe Esser), die jeweils direkt vergleichbare redox-aktiven Untereinheiten tragen, sollen innerhalb dieses SPP-Projekts realisiert werden. Dabei werden fundamentale Mechanismen der Ladungs- und Radikalstabilisierung mit spektroskopischen und elektrochemischen Methoden untersucht. Es werden vergleichbare Batteriezellen aus COFs und linearen Polymeren als aktives Elektrodenmaterial hergestellt (Arbeitsgruppe Esser) und eine ausführliche Struktur-Leistung-Beziehung ausgearbeitet. Basierend auf diesen Erkenntnissen werden versprechende Materialtypen weiter an den entsprechenden Parametern gezielt verbessert. Zum Beispiel können bei zu niedrigem Ladungstransport in den COFs zusätzliche leitfähige Polymere in deren Poren eingebettet werden, um die Limitationen dieses Materials zu überwinden. Weiterhin werden DFT-Rechnungen zur Unterstützung dieser Untersuchungen durchgeführt. Die Ergebnisse dieses Verbundprojektes über Polymerbatterien basierend auf flexiblen und kristallinen Grundgerüsten wird bei der fundamentalen Entwicklung von zukünftigen Energiespeichern eine entscheidende Rolle spielen.
Es sind Boeden bekannt, in denen z.B. Tabak waehrend Jahren ohne Fruchtwechsel mit Erfolg angebaut werden kann. Eine wesentliche Rolle spielt dabei das Bakterium Pseudomonas fluorescens als Antagonist von Pflanzenparasiten. Im Projekt untersuchen wir die Rolle dieses Bakteriums und die Moeglichkeiten zur Bekaempfung anderer Pflanzenkrankheiten.
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.
Im Rahmen dieses Projektes soll ein modulares, autarkes Brennstoffzellensystem entwickelt werden, welches die elektrischen Nebenverbraucher in Elektrobussen mit Energie versorgt. Die benötigte Nebenverbraucherleistung kann bis zu 50% des Gesamtleistungsbedarfs ausmachen. Auf diese Weise kann die Reichweite von Elektrobussen ohne übermäßige Investitionskosten vergrößert und die Nutzungsdauer von Batterien durch eine Verminderung der Ladezyklenanzahl verlängert werden. Das im Rahmen dieses Projekts entwickelte System wird prototypisch in einem elektrifizierten Bus aufgebaut. Gleichzeitig wird die Einzelzulassung angestrebt, um einerseits den Reifegrad der entwickelten Technologie aufzuzeigen, andererseits die Validierung der Simulationsergebnisse durch reale Tests durchführen zu können. Im Rahmen der Erprobungsphase des zu entwickelnden Busses in einer Betriebssituation wird im dritten Jahr ein Praxistest durch die ASEAG durchgeführt. Während des 12-monatigen Betriebs wird der Gelenkbus im Linienverkehr eingesetzt. So kann der zu entwickelnde Bus unter allen Wetterbedingungen getestet und analysiert werden. Die Fahrdaten werden in einer Datenbank gespeichert und zur Analyse ausgewertet. Dazu gehören die Fahrzyklusdaten inklusive der Innen- und Außentemperaturen und deren Einfluss auf den Gesamtenergieverbrauch sowie die Reichweite des Buses. Darüber hinaus wird das Brennstoffzellensystem im dritten Jahr regelmäßig überprüft und die aus den Tests resultierenden Daten für Optimierungsmaßnahmen genutzt. Auf diese Weise kann der Wirkungsgrad des Systems in einer Langzeittestsituation gesteigert und der Bus mit Brennstoffzellensystem zur Energieversorgung der Nebenverbraucher vom Technologie-Reifegrad (TLR) 7 auf TLR8 gesteigert werden. Das aufgebaute Demonstrator Fahrzeug soll am Ende des Projektes nicht zurück in den Betrieb überführt werden, sondern als Technologieträger für die Weiterentwicklung sowie für Lehr- und Forschungszwecke zur Verfügung stehen.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 2631 |
| Europa | 86 |
| Kommune | 11 |
| Land | 101 |
| Weitere | 143 |
| Wirtschaft | 1 |
| Wissenschaft | 890 |
| Zivilgesellschaft | 44 |
| Type | Count |
|---|---|
| Chemische Verbindung | 6 |
| Daten und Messstellen | 70 |
| Ereignis | 9 |
| Förderprogramm | 2522 |
| Gesetzestext | 2 |
| Hochwertiger Datensatz | 8 |
| Lehrmaterial | 2 |
| Text | 160 |
| Umweltprüfung | 15 |
| unbekannt | 66 |
| License | Count |
|---|---|
| geschlossen | 223 |
| offen | 2632 |
| unbekannt | 5 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 2671 |
| Englisch | 364 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 5 |
| Bild | 3 |
| Datei | 52 |
| Dokument | 82 |
| Keine | 1485 |
| Multimedia | 1 |
| Unbekannt | 5 |
| Webdienst | 14 |
| Webseite | 1308 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 1150 |
| Lebewesen und Lebensräume | 1464 |
| Luft | 1750 |
| Mensch und Umwelt | 2860 |
| Wasser | 650 |
| Weitere | 2781 |