Im Promotionscluster „Nexus Ressourcenschonung und Klimaschutz“ wurden drei Promotionsvorhaben mit Mitteln des Ressortforschungsplans des Bundesumweltministeriums ( BMUV ) gefördert und durchgeführt. Die Promotionsvorhaben beinhalteten Themen wie z.B. Circular Economy und Design, Rohstoffe in erneuerbaren Energien und Dissipation von Funktionsmaterialien. Das Promotionscluster war an die Ressourcenkommission am Umweltbundesamt ( UBA ) angegliedert und zentrale Ergebnisse sind im vorliegenden Forschungsbericht kurz zusammengefasst. Veröffentlicht in Texte | 07/2024.
Im Rahmen des Promotionscluster "Nexus Ressourcenschonung und Klimaschutz", welches an die Ressourcenkommission am Umweltbundesamt (UBA) angegliedert ist, wurden drei Promotionsvorhaben mit Mitteln des Ressortforschungsplans des Bundesumweltministeriums (BMUV) gefördert und durchgeführt: Das Promotionsvorhaben I beschäftigt sich mit dem Thema "Die Gestalt der Nachhaltigkeit" und wurde an der Folkwang Universität in Essen von Herrn Dustin Jessen bearbeitet. Mit dem Promotionsvorhaben II zum Thema "Ressourcenleichter Aufbau der Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT)-Infrastruktur" befasste sich von 01.07.2018 bis zum 31.08.2019 Herr Florian Fiesinger an der Technischen Universität (TU) Clausthal. Dieses Vorhaben wurde von Frau Charlotte Joachimsthaler an der Technischen Universität (TU) Dortmund fortgeführt und auf den thematischen Schwerpunkt "Ressourcenbedarf der Energiewende" fokussiert. Das Promotionsvorhaben III wurde von Herrn Thomas Kippes an der Universität Augsburg bearbeitet und trägt den Titel "Dissipation von Funktionsmaterialien". Dieser Forschungsbericht fasst die zentralen Ergebnisse der drei Promotionsvorhaben zusammen. Eine Übersicht der drei Projekte sowie Verlinkungen zu bereits erfolgten Veröffentlichungen sind zu Beginn des Berichts kurz dargestellt. Quelle: Forschungsbericht
The persistence assessment of organic chemicals is based on neutral reference substances. Therefore, our study aimed at investigating the influence of a chemical charge on the degradation of organic compounds in a water-sediment system (OECD 308) and surface water (OECD 309). We used radiolabelled 4-n-dodecylbenzenesulfonic acid sodium salt (14C-DS-, anionic), 4-n-dodecylbenzyltrimethylammonium chloride (14C-DA+, cationic) and 4-n-dodecylphenol (14C-DP, non-ionic) which are structurally similar except their charges. After 120 days of incubation in a water-sediment system, 68% (14C-DS-), 6% (14C-DA+) and 63% (14C-DP) of the applied radioactivity (AR) were mineralized. The formation of non-extractable residues (NER) after 120 days was highest for 14C-DA+ (33% AR), followed by 14C-DS- (19% AR) and 14C-DP (14% AR). Dissipation half-lives (DT50) at 12 ˚C decreased as follows: 14C-DA+ (346 days) >> 14C-DS- (47 days) > 14C-DP (30 days). After 60 days of incubation in surface water with suspended sediment, mineralization of 14C-DS-, 14C-DA+ and 14C-DP accounted for 63%, 7% and 58% AR, respectively. Highest NER formation was observed for 14C-DP (21% AR), followed by 14C-DA+ (14% AR) and 14C-DS- (9% AR). DT50 (12 ˚C) decreased as follows: 14C-DA+ (45 days) > 14C-DP (3 days) > 14C-DS- (2 days). We showed that a positive charge reduces the degradability of organic chemicals in both test systems. From a scientific point of view, simulation studies following OECD 309 should always be complimented by tests with high sorption capacity, e.g. OECD 308 and OECD 307 tests in order to assess the degradation of a compound, especially in case of cationic organic compounds. © 2022 The Authors
Global demand for tellurium has greatly increased owing to its use in solar photovoltaics. Elevated levels of tellurium in the environment are now observed. Quantifying the losses from human usage into the environment requires a life-cycle wide examination of the anthropogenic tellurium cycle (in analogy to natural element cycles). Reviewing the current literature shows that tellurium losses to the environment might occur predominantly as mine tailings, in gas and dust and slag during processing, manufacturing losses, and in-use dissipation (situation in around 2010). Large amounts of cadmium telluride will become available by 2040 as photovoltaic modules currently in-use reach their end-of-life. This requires proper end-of-life management approaches to avoid dissipation to the environment. Because tellurium occurs together with other toxic metals, e.g. in the anode slime collected during copper production, examining the life-cycle wide environmental implication of tellurium production requires consideration of the various substances present in the feedstock as well as the energy and material requirements during production. Understanding the flows and stock dynamics of tellurium in the anthroposphere can inform environmental chemistry about current and future tellurium releases to the environment, and help to manage the element more wisely. Quelle: http://www.publish.csiro.au
Managed aquifer recharge systems for drinking water reclamation are challenged by trace organic chemicals (TOrCs) since some of them are poorly retained. Although a lot of research has been done to investigate biological transformation of TOrCs in sand filter systems, there are still uncertainties to predict the removal. A laboratory column system with two different filter sands was set up to test TOrC transformation, the influence of low oxygen concentrations as well as the adaptation and influence of spiked TOrC influent concentrations. Bioactivity was quantified with the fluorescence tracer resazurin. In the experiment, a low elimination performance in the first column segment, defined as lag zone, was observed, implying incomplete adaptation or inhibiting co-factors. To assess these lag zones and to determine the dissipation time DT50 for 50% removal, a modified Gompertz model was applied. For acesulfame, formylaminoantipyrine, gabapentin, sulfamethoxazole, and valsartan acid DT50 of less than 10 h were observed, even when influent oxygen concentrations decreased to 0.5 mg/L. In general, TOrC transformations in technical sand with lower bioactivity and especially valsartan acid transformation responded very sensitive to low influent oxygen concentrations of 0.5 mg/L. However, in well adapted sand originating from soil aquifer treatment (SAT) with sufficient bioactivity, TOrC removal was hardly affected by such suboxic conditions. Furthermore, increasing the influent concentrations of TOrCs to 10 ÎÌg/L was found to promote adaptation especially for acesulfame and sulfamethoxazole. Benzotriazole, carbamazepine, diclofenac and venlafaxine were recalcitrant under the applied experimental conditions. © 2023 Elsevier
Multiple pesticide residues in the environment originate from combination products with two or more active substances, from tank mixtures prepared by the farmers and from subsequent applications of pesticides in spray series. Consequently, mixtures of pesticide residues in agricultural soils are often detected long after application. To simulate the â€Ìaccumulated mixture riskâ€Ì towards earthworms resulting from a pesticide spray series for apple orchards, a model was applied considering both the dissipation of the applied pesticides over time and their individual toxicities. The model simulation for assessing the time-dependent mixture risk is applicable for several years and revealed that the â€Ìaccumulated mixture riskâ€Ì for earthworms clearly did not meet the threshold values for an acceptable risk according to the legal requirements in the EU approval procedure. Multiple pesticide residues from spray series are not yet considered in the environmental risk assessment (ERA) which is based on the application of single pesticide substances and products. We propose that the accumulation of residues during typical agricultural spray series should be included when assessing the risk of pesticides. © 2019 Elsevier B.V.
Deutschland hat ein enormes Vermögen in Form von Bauwerken, Infrastrukturen und sonstigen langlebigen Gütern angehäuft. Hierin befindet sich ein wertvolles Sekundärrohstoffreservoir – ein anthropogenes Materiallager. Es ist als Kapitalstock der Zukunft zu begreifen, den es systematisch zu bewirtschaften gilt. In der überwiegend Input-dominierten Ressourceneffizienzdiskussion findet dieser Kapitalstock bislang nur wenig Beachtung. Eine Ursache hierfür ist unzureichendes Wissen über die Größe und Zusammensetzung dieses Materiallagers sowie über dessen Veränderungsdynamik. Das Vorhaben sollte dazu beitragen, die Wissensbasis diesbezüglich deutlich zu erweitern. Mit den Ergebnissen des Projektes liegt nun ein differenziertes Bild über Materialflüsse und Materialbestände vor, die in langlebigen Gütern in Deutschland gebunden sind und von diesen ausgelöst werden. Neben umfangreichen Daten wurde ein Konzept vorgelegt, das Grundlagen zum Aufbau eines langfristigen Monitorings des anthropogenen Lagers durch eine kontinuierliche Fortschreibung von Bestandsveränderungen liefert.
The present laboratory study tests the hypothesis that straw-bark mulch bioreactors are capable of concurrently retaining nitrate (NO3-) and the herbicides atrazine or bentazone at short hydraulic residence times (HRT). In a 1 year column experiment at HRT of ~4 h three organiccarbon sources, straw of common wheat (Triticum aestivumL.), bark mulch of pine tree (Pinus sp.) and a mixture of both materials, showed high reduction of continuously dosed NO3-(100 mg L-1) with average denitrification rates of 23.4 g-N d-1 m-3, 8.4 g-N d-1 m-3and 20.5 g-N d-1 m-3, respectively. Under denitrifying conditions, fast and substantial retention of continuously dosed atrazine (20 ìg L-1) was observed with estimated dissipation times (DT50) between 0.12 and 0.49 days in the straw-bark mulch bioreactor. In parallel batch experiments, it could be confirmed that atrazine retention is based on adsorption to bark mulch and on degradation processes supplied by the organic materials as continual sources of carbon. In contrast, bentazone was not significantly reduced under the experimental conditions. While aging of materials was clearly observed in a reduction of denitrification by 60-70% during the experiment, systems still worked very well until the end of the experiment. The results indicate that the combined use of straw and bark mulch could increase the efficiency of mitigation systems, which are installed to improve the quality of drainage water before its release to surface waters. Further, the addition of these materials has the potential of parallel retention of NO3- and less mobile herbicides like atrazine, even during high flow events, as expected at the outlet of agricultural drainage systems. High removal is expected for mitigation system designed to remain saturated most of the time, whereas bioreactors that run periodically dry are not covered by this study. However, further experiments with the tested materials at technical or field scale under more realistic climate conditions need to be carried out.<BR>© www.sciencedirect.com
Das Projekt "Gezielter Einsatz von Dämpfung durch Schallabstrahlung mittels tilgerbasierter Strukturen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Fakultät für Maschinenwesen, Gerhard-Zeidler-Stiftungslehrstuhl für Akustik mobiler Systeme durchgeführt. Viele Leichtbaustrukturen sind steif und schwach gedämpft. Gleiches gilt für viele Musikinstrumente und Unterwasserfahrzeuge. All diesen Strukturen ist gemeinsam, dass die Dämpfung durch Schallabstrahlung in einer ähnlichen Größenordnung liegt oder sogar größer ist als die anderen Dämpfungsmechanismen. Das hierin vorgestellte Projekt zielt darauf ab, derartige Probleme zu untersuchen und mathematische Formulierungen bereitzustellen, die es erlauben, diese akustische Abstrahldämpfung in einem reinen Strukturmodell zu berücksichtigen, obwohl die zugrunde liegende Physik eigentlich ein gekoppeltes struktur-akustisches Modell erfordern würde. Rein mathematisch gesehen kann dieses gekoppelte Modell jedoch als reines Strukturmodell aufgefasst werden, indem man das Schurkomplement bildet. In diesem Projekt wird die Dämpfung durch Schallabstrahlung quantitativ untersucht und ein mathematisches Modell aufgebaut, um Dämpfung durch Schallabstrahlung zu berücksichtigen, ohne das akustische Abstrahlproblem lösen zu müssen. Die quantitative Abschätzung der tatsächlichen Dämpfung durch Schallabstrahlung erfordert zusätzlich, dass der Anteil der numerischen Dämpfung, die in akustischen BEM-Formulierungen enthalten ist, abgeschätzt werden kann und ferner die Höhe der Fluiddämpfung ermittelt wird, wobei Letztere erst bei sehr hohen Frequenzen einbezogen werden muss. Beim ungekoppelten Strukturmodell ist es die Idee, die akustischen Effekte der Schallabstrahlung entweder durch modale Dämpfung oder mit einer viskoelastischen Bettung der abstrahlenden Strukturoberfläche abzubilden. In einem abschließenden Arbeitspaket werden Strukturen entwickelt und untersucht, die die Effekte der Dämpfung durch Schallabstrahlung ausnutzen.
Das Projekt "Teil 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Pforzheim - Gestaltung, Technik, Wirtschaft und Recht, Institut für Industrial Ecology - INEC durchgeführt. Im Projekt werden drei Themenkomplexe bearbeitet. Der erste Komplex befasst sich mit der Bedeutung der Primärrohstoff- in Relation zur Sekundärrohstoffwirtschaft in Baden-Württemberg. Der zweite Komplex beschäftigt sich mit der Regionalisierung aktueller nationaler und internationaler Ansätze für volkswirtschaftliche Indikatoren zur Messung der Ressourceneffizienz. Im dritten vom INEC bearbeiteten Themenkomplex wird ein umfassender Bewertungsansatz zur Beurteilung des ökologischen und ökonomischen Aufwands bei der Primär- und Sekundärgewinnung von Rohstoffen vorgeschlagen. Im Mittelpunkt steht der Energieaufwand, der mit der Gewinnung oder dem Recycling von Rohstoffen verbunden ist ('Nexus'). Der Ansatz befasst sich z.B. mit dem Energieaufwand bei sinkendem Erzgehalt in der Primärgewinnung oder bei wachsender Dissipation von Wertstoffen beim Recycling. Angestrebt wird ein energetischer Indikator, der sowohl die Primär- und Sekundärgewinnung für verschiedene Rohstoffe wie auch die Substitution von Rohstoffen untereinander umfasst.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 107 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 99 |
| Text | 1 |
| unbekannt | 7 |
| License | Count |
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| Language | Count |
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| Englisch | 65 |
| Resource type | Count |
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| Topic | Count |
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| Boden | 107 |
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| Luft | 67 |
| Mensch & Umwelt | 106 |
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| Weitere | 106 |