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Landschaftsoekologische und gewaesserkundliche Voruntersuchungen, Konzeption und Planung einer naturnahen Nachreinigungsstufe an der Klaeranlage Ruhbachtal als Pufferzone zwischen Klaeranlage und Naturschutzgebiet

Der Ablauf einer alten kommunalen Klaeranlage fliesst in einen kleine Bach in ein Naturschutzgebiet. Der Ablauf soll zur Qualitaetssteigerung durch ein naturnahes Feuchtgebiet umgeleitet werden. Wie kann dieses naturnahe Feuchtgebiet gestaltet werden? Welche Verbesserung der Wasserqualitaet des Baches ist erreichbar? Wie hoch sind die Kosten?

Computersimulation des tropischen Regenwaldes (RAFOM) - Modellierung tropischer Regenwälder

Unter Einsatz der wichtigsten bekannten morphologischen und funktionellen Parameter eines Regenwaldes wurde auf der Basis einer individiumsbezogenen Berechnung und naturnahen Bildschirmdarstellung ein Regenwaldmodell konstruiert, mit dem die wesentlichsten Vorgänge simuliert werden können. Dazu gehören etwa Regeneration, Artenverteilung, Konkurrenz, Artendominanz, Biomasseverteilung und -entnahme, Trockenheitstoleranz u. v. m. Dadurch ist es möglich sowohl angewandte Probleme der Forstwirtschaft als auch theoretische Fragestellungen zu lösen. In einem komplexen praxisorientierten Computermodell können Abläufe des Regenwaldwachstums und der Regenwaldevolution wirklichkeitsnahe simuliert werden. Zusätzlich zu Nährstoffbilanzen, Lichtwerten und zahlreichen ökologischen Einflüssen wird das Wachstum und Aussehen des Waldes naturnahe am Bildschirm sichtbar gemacht und kann per Maus analysiert und verändert werden. Nachdem nunmehr das Modell funktioniert, soll es als Experimentalfeld für auch angewandte Fragestellungen dienen.

Biozide in der Umwelt

<p>Biozide in der Umwelt</p><p>Biozidprodukte bekämpfen tierische Schädlinge und Lästlinge, aber auch Algen, Pilze oder Bakterien. Sie werden in vielen Bereichen eingesetzt, etwa als Desinfektionsmittel und Holzschutzmittel bis hin zum Mückenspray und Ameisengift. Biozidwirkstoffe können auch potenziell gefährlich für die Umwelt und die Gesundheit von Mensch und Tier sein.</p><p>Was sind Biozide?</p><p>Biozidprodukte sind gemäß europäischer Biozidverordnung (EU 528/2012) dafür bestimmt, Schadorganismen „zu zerstören, abzuschrecken, unschädlich zu machen, ihre Wirkung zu verhindern oder sie in anderer Weise zu bekämpfen“. Sie wirken sich jedoch häufig auch auf andere, sogenannte Nicht-Zielorganismen aus, und können deshalb mit hoher Wahrscheinlichkeit auch ungewollte Wirkungen in der Umwelt entfalten. Die Anwendungsbereiche für Biozidprodukte sind zahlreich. Die Palette der Anwendungen reicht von Desinfektions- und Materialschutzmitteln über Mittel zur Bekämpfung von Nagetieren und Insekten bis hin zu Schiffsanstrichen gegen Bewuchs. Insgesamt werden<a href="https://www.reach-clp-biozid-helpdesk.de/DE/Biozide/Definition/Produktarten.html">22 Produktarten (PT)</a>unterschieden.</p><p>Zahl der Wirkstoffe für Biozidprodukte</p><p>In der Europäischen Union (EU) sind 164 Wirkstoffe für die Verwendung in Biozidprodukten genehmigt (Stand 04/2025). Es gibt zahlreiche weitere Wirkstoffe, die als ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Altstoffe#alphabar">Altstoffe</a>⁠ noch auf dem Markt sind und zurzeit überprüft werden. ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/n?tag=Neustoffe#alphabar">Neustoffe</a>⁠ befinden sich ebenfalls im Prüfverfahren.</p><p>Meldepflicht von Biozidprodukten</p><p>Für Herstellende oder Einführende gab es bisher keine Mitteilungspflicht über die Menge der jeweiligen Biozidprodukte, die sie in Deutschland verkaufen oder ins Ausland ausführen. Daher war nicht bekannt, welche Mengen an Bioziden in Deutschland hergestellt oder verbraucht werden. Mit der 2021 in Kraft getretenen<a href="https://www.bundesrat.de/SharedDocs/drucksachen/2021/0401-0500/404-21.pdf">Biozidrechts-Durchführungsverordnung</a>wird sich dies in den kommenden Jahren ändern. Bis zum 31.03.2022 mussten diese Daten erstmalig an die Bundesstelle für Chemikalien (BfC) gemeldet werden. In Zukunft erfolgt eine jährliche Meldung bis Ende März des Folgejahres. Derzeit liegen allerdings noch keine ausgewerteten Ergebnisse der ersten Meldungen vor.</p><p>Bis diese Daten vorliegen, liefert die Anzahl der auf dem deutschen Markt erhältlichen Biozidprodukte einen Anhaltspunkt. Neben den bereits zugelassenen Biozidprodukten gibt es Biozidprodukte, die Altwirkstoffe enthalten und deren Überprüfungsverfahren noch nicht abgeschlossen sind. Diese müssen der Bundesstelle für Chemikalien gemeldet werden, um sie in Deutschland verkaufen zu können. Die Bundesstelle gibt jährlich bekannt, welche Biozidprodukte aus welcher der 22 Produktarten auf dem deutschen Markt erhältlich sein dürfen. So waren im April 2025 circa 35.000 Biozidprodukte auf dem deutschen Markt verkehrsfähig, wovon ca. 1.900 Biozidprodukte zugelassen sind (siehe Abb. „Verkehrsfähige Biozidprodukte“).</p><p>Auf der<a href="https://echa.europa.eu/de/information-on-chemicals/biocidal-active-substances">Internetseite</a>der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA) kann jeder die abgestimmten Bewertungsberichte für biozide Wirkstoffe einsehen, welche in die Unionsliste der genehmigten Wirkstoffe aufgenommen wurden. Zudem sind alle in den einzelnen EU-Mitgliedsstaaten bereits geprüften und zugelassenen Produkte auf der<a href="https://echa.europa.eu/de/information-on-chemicals/biocidal-products">Internetseite</a>der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA) aufgeführt.</p><p>Eintragspfade von Bioziden in die Umwelt</p><p>Aufgrund der unterschiedlichen Anwendungsbereiche kommt es zu vielfältigen Einträgen von Bioziden oder ihren Abbauprodukten in die Umwelt. Sowohl direkte als auch indirekte Einträge, wie zum Beispiel über Kläranlagen, sind möglich und können alle Umweltkompartimente wie Oberflächengewässer, Meeresgewässer, Grundwasser, Sedimente, Böden oder die ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Atmosphre#alphabar">Atmosphäre</a>⁠ betreffen (siehe Abb. „Eintragspfade von Bioziden in die Umwelt“).</p><p>Biozide Wirkstoffe sind erst seit relativ kurzer Zeit im Fokus der Öffentlichkeit und werden daher deutlich seltener als zum Beispiel ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=Pflanzenschutzmittel#alphabar">Pflanzenschutzmittel</a>⁠ von den Überwachungsprogrammen der Bundesländer erfasst. Untersuchungen belegen aber, dass sich auch diese Stoffe in der Umwelt wiederfinden lassen.</p><p>Untersuchungen von Biozideinträgen in Gewässer</p><p>Einträge in die Gewässer können auf direktem Weg erfolgen, beispielsweise durch Antifoulinganstriche an Sportbooten. So wurde beispielsweise die Konzentration des Antifouling-Wirkstoffes Cybutryn (Irgarol<strong>®</strong>) im Sommer 2013 in 50 deutschen Sportboothäfen<a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/sicherung-der-verlaesslichkeit-der-antifouling">untersucht</a>. In 35 der 50 Sportboothäfen lagen die gemessenen Konzentrationen über der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=Umweltqualittsnorm#alphabar">Umweltqualitätsnorm</a>⁠ für Gewässer von 0,0025 Mikrogramm pro Liter (μg/L), welche die EU-Richtlinie 2013/39/EU vorschreibt. Dieser Wert darf als Jahresdurchschnittskonzentration nicht überschritten werden. An fünf Standorten übertrafen die Konzentrationen sogar die zulässige Höchstkonzentration von 0,016 μg/L (siehe Abb. „Cybutryn-Konzentrationen in Sportboothäfen“). Außerdem wurden in einem ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/m?tag=Monitoring#alphabar">Monitoring</a>⁠ in der<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/chemikalien/chemikalienforschung-im-uba/fliess-stillgewaesser-simulationsanlage-fsa">Fließ- und Stillgewässersimulationsanlage des Umweltbundesamtes</a>ökotoxikologische Wirkungen auf im Binnengewässer lebende Wasserpflanzen und Kleinstlebewesen nachgewiesen. Aufgrund dieser unannehmbaren Umweltrisiken ist Cybutryn als Antifouling-Wirkstoff seit dem 31. Januar 2017 nicht mehr in der EU verkehrsfähig, darf also nicht mehr gehandelt und verkauft werden. Untersuchungen von Schwebstoffproben der<a href="https://www.umweltprobenbank.de/de">Umweltprobenbank</a>an sieben Standorten von großen deutschen Flüssen zeigten eine Abnahme der Cybutryn-Konzentrationen über die Jahre 2011 bis 2020. Allerdings treten trotz des Verbots des Wirkstoffs noch immer ubiquitär geringe Gehalte in den Schwebstoffen auf (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/umweltprobenbank-des-bundes-1">UBA TEXTE 119/2022</a>).</p><p>Biozide werden auch in Baumaterialien eingesetzt, zum Beispiel in Fassadenfarben oder Außenputzen, um diese vor einem unerwünschten Algen- oder Pilzbewuchs zu schützen. Durch den Regen werden diese Substanzen von den Fassaden abgespült und gelangen entweder zusammen mit dem häuslichen Schmutzwasser in die Mischkanalisation und anschließend in die Kläranlage, oder sie erreichen Oberflächengewässer über den Regenkanal direkt und oft unbehandelt.</p><p>Das Kompetenzzentrum Wasser Berlin (<a href="https://www.kompetenz-wasser.de/de">KWB</a>) hat in Zusammenarbeit mit den Berliner Wasserbetrieben und der Ostschweizer Fachhochschule (<a href="https://www.ost.ch/de/">OST</a>) im Auftrag des Umweltbundesamtes (UBA) in zwei Neubaugebieten in Berlin über zwei Jahre den Austrag von<a href="https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/1410/publikationen/2022-01-28_texte_155-2021_bauen_sanieren_schadstoffquelle.pdf">Bioziden und weiteren Stoffen aus Bauprodukten</a>erforscht. Anhand von Felduntersuchungen, Produkttests und Modellierungen wurde untersucht, aus welchen Bauprodukten Biozide und andere Stoffe in das abfließende Regenwasser gelangen. Besonders die Biozidwirkstoffe Terbutryn und Diuron gelangten in Konzentrationen in den Regenkanal, die über den Umweltqualitätsparametern für Gewässer liegen (<a href="https://doi.org/10.3390/w14030303">Wicke et al. 2022</a>). Anhand von Frachtabschätzungen konnte zudem gezeigt werden, dass ein Großteil der Stoffmenge vor Ort verbleibt und zusammen mit dem Regenwasser versickert. Durch die Versickerung kann es jedoch zu einer Belastung des Bodens und Grundwassers kommen (siehe Abb. Spurenstoff-Konzentrationen im Gebietsabfluss (Regenkanal) eines Baugebiets).</p><p>Anhand eines<a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/belastung-der-umwelt-bioziden-realistischer">deutschlandweiten Kläranlagen-Monitoringprojektes</a>konnte gezeigt werden, dass Biozide, die über die Kanalisation in die Kläranlage gelangen, nicht alle gleichermaßen eliminiert werden. Das Karlsruher Institut für Technologie (<a href="https://isww.iwg.kit.edu/index.php">KIT</a>) und das DVGW-Technologiezentrum Wasser (<a href="https://tzw.de/">TZW</a>) untersuchten im Auftrag des Umweltbundesamtes über einen Zeitraum von mehr als einem Jahr (11/2017-04/2019) 29 kommunale Kläranlagenabflüsse auf 26 Biozidwirkstoffe und ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Transformationsprodukte#alphabar">Transformationsprodukte</a>⁠. Vor allem Substanzen aus dem Bereich der Materialschutzmittel und Insektizide wurden im Kläranlagenablauf wiedergefunden (siehe Abb. „Kläranlagenmonitoring“). Teilweise lagen die Konzentrationen hierbei über dem jeweiligen Umweltqualitätsparameter für die Gewässer.</p><p>Aber auch Stoffe, die beispielsweise aufgrund ihrer hohen Adsorptionsneigung in der Regel sehr gut in Kläranlagen zurückgehalten werden (Anreicherung im Klärschlamm), können Gewässer belasten. Sie gelangen insbesondere bei starken Regenereignissen ins Gewässer, wenn unbehandeltes Mischwasser (häusliches Abwasser plus Regenwasser) kontrolliert aus der Kanalisation ins Gewässer eingeleitet wird, um ein Überlaufen der Kläranlage zu verhindern. Dieser relevante Eintragspfad konnte unter anderem für das Schädlingsbekämpfungsmittel Permethrin gezeigt werden, bei dem die Umweltqualitätsparameter in Mischwasserentlastungen deutlich überschritten wurden (<a href="https://doi.org/10.1016/j.watres.2021.117452">Nickel et al. 2021</a>).</p><p>Funde von Bioziden in Schwebstoffen</p><p>Gelangen stark adsorptive Stoffe ins Gewässer, so können diese sich in Schwebstoffen, im Sediment und folglich auch in Sedimentbewohnern anreichern und zu unterwünschten Effekten führen (Dierkes et al. in prep.). Biozide mit einem hohen Sorptionsverhalten wurden in einem von der Bundesanstalt für Gewässerkunde (<a href="https://www.bafg.de/DE/0_Home/home_node.html">BfG</a>) durchgeführten Projekt in ausgewählten Schwebstoffproben der Umweltprobenbank der Jahre 2008-2021 chemisch analysiert, um die langfristige Entwicklung der Gewässerbelastung im urbanen Bereich zu untersuchen.</p><p>Insgesamt 16 der 25 untersuchten Biozide wurden in Schwebstoffen nachgewiesen, wobei 10 Stoffe (vor allem Azolfungizide, Triazine und Quartäre Ammoniumverbindungen-QAV) in sämtlichen Proben gefunden wurden. Dies verdeutlicht die ubiquitäre Belastung von Schwebstoffen mit Bioziden. Das Pyrethroid Permethrin konnte nur in wenigen Schwebstoffproben oberhalb der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=Bestimmungsgrenze#alphabar">Bestimmungsgrenze</a>⁠ gefunden werden, dabei überschritten die Konzentrationen aber durchgehend die Predicted no effect concentration (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PNEC#alphabar">PNEC</a>⁠) für das Kompartiment Sediment von 1,0 ng/g (ECHA, 2014). Dies zeigt die Relevanz dieser Substanz und vermutlich der gesamten Stoffklasse der Pyrethroide für das Schwebstoffmonitoring.</p><p>Für die Materialschutzmittel Propiconazol und Tebuconazol, die QAV ADBAC C12-C14 und DDAC C8-C10 und für das Pyrethroid Permethrin sind in der folgenden Abbildung (siehe Abb. Biozid-Konzentrationen in Schwebstoffen) für alle Probenahmestandorte die gemessenen Konzentrationen in den Schwebstoffen bezogen auf das Trockengewicht (TG) für die Jahre 2013-2019 exemplarisch dargestellt.</p><p>Belastung von Lebewesen mit Bioziden</p><p>Sind Biozide einmal in die Umwelt gelangt, können diese auch zu einer Belastung von Lebewesen führen. Davon sind sowohl terrestrische als auch aquatische Lebensgemeinschaften betroffen. Beispielsweise werden die blutgerinnungshemmenden Wirkstoffe (Antikoagulanzien), die in giftigen Fraßködern zur Bekämpfung von Ratten und Mäusen enthalten sind, häufig in der Umwelt, insbesondere in Wildtieren nachgewiesen. Dies ist vor allem auf die für die Umwelt sehr problematischen Eigenschaften dieser Wirkstoffe zurückzuführen. Die meisten dieser Substanzen sind sogenannte ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PBT#alphabar">PBT</a>⁠-Stoffe, das heißt, sie werden in der Umwelt nur schlecht abgebaut (P = persistent), besitzen ein hohes Potential zur Anreicherung in anderen Lebewesen (B = bioakkumulierend) und sind zudem giftig (T = toxisch) (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/antworten-auf-haeufig-gestellte-fragen-zu">Umweltbundesamt, 2019</a>).</p><p>In einer vom Julius-Kühn-Institut im Auftrag des ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UBA#alphabar">UBA</a>⁠ durchgeführten Untersuchung wurden 2018 erstmalig in Deutschland systematisch Rückstände von Antikoagulanzien in wildlebenden Tieren untersucht.<a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/rueckstaende-von-als-rodentizid-ausgebrachten">Die Ergebnisse</a>zeigen, dass sowohl in verschiedenen Kleinsäugerarten (zum Beispiel Wald- und Spitzmäusen, die nicht Ziel der Bekämpfung und teilweise besonders geschützte Arten sind) als auch in Eulen und Greifvögeln (vor allem Mäusebussarden) Rückstände von Antikoagulanzien nachweisbar sind. Auch wurden in 61 % von insgesamt 265 untersuchten Leberproben von Füchsen Rückstände von Antikoagulanzien gefunden (<a href="https://doi.org/10.1371/journal.pone.0139191">Geduhn et al. 2016</a>).</p><p>Auch aquatische Organismen sind mit Antikoagulanzien belastet. So wurden vor einigen Jahren Rückstände von Antikoagulantien in Deutschland erstmalig in Fischen nachgewiesen<a href="https://doi.org/10.1007/s11356-018-1385-8">(Kotthoff et al. 2018</a>). Im Rahmen einer vom UBA in Auftrag gegebenen Untersuchung durch das Fraunhofer Institut für Molekulare Biologie und Angewandte Ökologie wurden Leberproben von Brassen (Abramis brama) aus den größten Flüssen in Deutschland – darunter Donau, Elbe und Rhein – sowie aus zwei Seen untersucht. In allen Fischen der bundesweit 16 untersuchten Fließgewässer-Standorte im Jahr 2015 wurde mindestens ein Antikoagulans der 2. Generation nachgewiesen. Lediglich in Proben von Fischen aus den beiden Seen wurde keine Belastung mit Antikoagulanzien festgestellt. In fast 90 % der 18 untersuchten Fischleberproben wurde Brodifacoum mit einem Höchstgehalt von 12,5 μg/kg Nassgewicht nachgewiesen. Difenacoum und Bromadiolon kamen in 44 bzw. 17 % der Proben vor (siehe Abb. „Rodentizide in Fischen“). In einer späteren von der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) durchgeführten Studie wurde gezeigt, dass Antikoagulanzien bei der konventionellen Abwasserbehandlung nicht vollständig eliminiert werden und sich in der Leber von Fischen anreichern. Insbesondere bei ⁠Starkregen⁠- und Rückstauereignissen führt die gängige Praxis der Ausbringung von Fraßködern am Draht in der Kanalisation zur Freisetzung antikoagulanter Wirkstoffe in die aquatische Umwelt (<a href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969720334252">Regnery et al. 2020</a>).</p><p>Datenportal „Biozide in der Umwelt – BiU“</p><p>Um nachvollziehen zu können, wie groß die Belastung der Umwelt mit Bioziden tatsächlich ist und ob Maßnahmen zur Reduktion des Eintrags von Bioziden in die Umwelt wirkungsvoll sind, wurde ein eigenständiges Modul in der Datenbank "Informationssystem Chemikalien" (ChemInfo) des Bundes und der Länder angelegt. Die neu entwickelte Datenbank „<a href="https://recherche.chemikalieninfo.de/biu">Biozide in der Umwelt</a>“ (BiU) stellt frei zugänglich und kostenlos Umweltmonitoringdaten zu Bioziden aus Deutschland, Österreich und der Schweiz zur Verfügung. Derzeit sind 91 biozide Wirkstoffe mit Datensätzen aus etwa 80.000 Wasser-/Abwasserproben, 380 Boden-/Klärschlammproben sowie 4.500 biotischen Proben recherchierbar. An einer Erweiterung des Datenumfangs wird aktuell gearbeitet. Neben den Monitoringdaten werden auch Informationen zur Zulassung der Wirkstoffe im Rahmen der Biozid-Verordnung sowie physikalisch-chemische Daten bereitgestellt.</p>

Für eine klimaneutrale Wärmeversorgung in NRW sind ausreichend Potentiale vorhanden

„Unsere Analyse zeigt: es sind ausreichend Potentiale vorhanden, um die komplette Wärmeversorgung in Nordrhein-Westfalen mit erneuerbaren und klimafreundlichen Energien sicherzustellen“, erklärte Dr. Barbara Köllner, Vizepräsidentin des LANUV heute (Donnerstag, 5. September 2024) im Haus der Technik in Essen. Mit Begleitung durch die NRW-Wirtschaftsministerin Mona Neubauer wurden kommunalen Vertreterinnen und Vertretern sowie Planungsbüros und weiteren Akteuren im Bereich der Wärmewende die Inhalte der Studie vorgestellt. Neben den Potentialen wurden in der Studie Planungsgrundlagen für die kommunale Wärmeplanung ausgearbeitet. An den erarbeiteten Datengrundlagen können sich alle Kommunen in NRW orientieren, um den besten Weg für die eigene Wärmeplanung zu finden. „Wir haben insgesamt neun Szenarien erarbeitet, die verschiedene Wege zu einer klimaneutralen Wärmeversorgung aufzeigen“, betonte Dr. Köllner. „Bis spätestens zum Jahr 2045 muss die Wärmeversorgung vollständig auf klimafreundlichen und erneuerbaren Energien beruhen. Die Planungen zum Umbau der Wärmeversorgung haben in vielen Fällen bereits begonnen und stellen alle Kommunen vor große Herausforderungen. Mit unseren Daten geben wir aktiv Hilfestellung, um die kommunalen Wärmeplanungen anzustoßen und wichtige Hinweise zu geben, welche Wege möglich und damit umsetzbar wären.“ Die Wärmestudie NRW zeigt das theoretische Potential der Wärmequellen in NRW. Dieses Potential übersteigt den Wärmebedarf aller vorhandener Gebäude. Dem erwarteten Wärmebedarf aller Gebäude in NRW von maximal etwa 150 Terawattstunden pro Jahr (TWh/a) steht ein vielfaches an theoretischem Potential der erneuerbaren und klimafreundlichen Wärmequellen gegenüber. Der größte Anteil an der Deckung des zukünftigen Wärmebedarfs der Gebäude wird anhand der Szenarienanalyse innerhalb der Wärmestudie im Bereich der dezentralen Versorgung liegen. Mit 63 bis 80 Prozent Deckungsanteil wird die Wärmepumpe dominierend sein. Dabei könnten Luft-Wärmepumpen mit 66 TWh/a bis 94 TWh/a die führende Technologie im zukünftigen Wärmemix werden. Viel Potential steckt zudem in der Nutzung der oberflächennahen Geothermie über Sole-Wärmepumpen. 17,8 TWh/a bis 26,9 TWh/a könnten erzielt werden. Dies entspricht dann einem zukünftigen Strombedarf für die Wärmepumpen im dezentralen Bereich von 21,0 TWh/a bis 29,7 TWh/a. In Gebäuden mit besonders hohem Wärmebedarf könnten dezentrale Biomassekessel, die beispielsweise mit Pellets oder Hackschnitzel als Brennstoff betrieben werden, 4,5 bis 8,9 Prozent an der zukünftigen Wärmeversorgung ausmachen. Etwa 15 bis 33 Prozent dieses Bedarfs könnte über klimaneutrale Fernwärme gedeckt werden. Dies entspräche etwa einer Verdoppelung bis Vervierfachung des jetzigen Anteils. Dabei kann vor allem die Abwärme aus der Industrie, Rechenzentren oder Elektrolyseuren, die hydrothermale Geothermie sowie die thermische Nutzung des Abwassers über die Kanalisation, dem Ablauf von Kläranlagen oder der Industrie eine bedeutende Rolle einnehmen. Weitere bedeutende Wärmequellen wären die thermische Abfallbehandlung, Freiflächen-Solarthermie oder die verstärkte Nutzung regional verfügbarer Biomasse. Je nach Struktur der einzelnen Kommunen kann die Wärmeplanung aus einer Vielzahl an Potentialen und Möglichkeiten aufgebaut werden. Alle Daten und Fakten wurden gemeindescharf ermittelt. Damit hat das LANUV mit der Studie eine umfassende Datengrundlage für die Kommunen und deren Wärmeplanung erarbeitet. Erste Daten sind bereits im LANUV-Wärmekataster veröffentlicht, dazu gehören unter anderem der neu ermittelte Wärmebedarf und die Potenziale der hydrothermalen Geothermie. Die weiteren Daten wie das Potenzial des Abwassers oder die Aktualisierung der oberflächennahen Geothermie, werden bis zum Jahresende sukzessive ergänzt. Alle Daten stehen zudem auf dem Open-Data-Portal des Landes zur Verfügung und können damit frei von allen Kommunen genutzt werden. Die einzelnen Daten und weitere Informationen sind zu finden unter: zurück

Durchführung von Rührversuchen mit Pulveraktivkohlen der Firma Chemviron

Von 2003 bis 2009 untersuchte die Hochschule Biberach in einem FuE-Vorhaben, wie und in welchem Umfang die organische Restverschmutzung im Ablauf kommunaler Kläranlagen mit Hilfe von Pulveraktivkohle weiter verringert werden kann. Ziel des Vorhabens war es, eine dauerhafte Unterschreitung der CSB-Ablaufwerte von 20 mg/L sicherzustellen. In Voruntersuchungen konnte gezeigt werden, dass das Produkt'SAE Super' von Norit die höchsten Eliminationsraten hinsichtlich des DOC aufweist, weshalb diese Pulveraktivkohlesorte primär für die Versuche im Durchlaufbetrieb eingesetzt wurde. Mittlerweile zeigen jedoch auch andere Wettbewerber Interesse am Einsatz ihrer Pulveraktivkohleprodukte für diese Verfahrenstechnik. Da die Bewertung der Eliminationsleistung eines Produktes anhand eines Durchlaufversuchs vergleichsweise zeit- und kostenintensiv ist, wird zunächst ein Laborversuch durchgeführt: In biologisch gereinigtes Abwasser werden verschiedene Aktivkohlemengen des zu bewertenden Produktes sowie des Referenzproduktes (hier: Norit'SAE Super') zugegeben und 30 Minuten bzw. 24 Stunden lang gerührt. Nach dieser Zeit wird ein Teil der Probe membranfiltriert, sodass anschließend ein direkter Vergleich der noch vorhandenen, gelösten Verschmutzung möglich ist. Die Firma Chemviron beauftragte die Hochschule Biberach mit der Durchführung dieser Untersuchung, bei der sieben Aktivkohleprodukte des Herstellers getestet wurden.

Weitergehende Phosphor-Elimination mit Hilfe ressourcenschonender bewachsener Bodenfilter als nachgeschaltete Stufe von kleinen und mittleren Kläranlagen

Zielsetzung: Trotz einer Elimination von Phosphor (P) auf kommunalen Kläranlagen in Deutschland von derzeit im Mittel ca. 93 % (vgl. DWA, 2021) reicht die Reinigungsleistung in vielen Gewässereinzugsgebieten nicht aus, um den nach der europäischen Wasserrahmenrichtlinie (2000) geforderten guten ökologischen Zustand zu erreichen. Hierfür gilt für die meisten Gewässer ein Orientierungswert im Gewässer von meist 0,1 mg/L Gesamtphosphor (Pges) (OGewV 2016). Obwohl an größere Kläranlagen mit einer Anschlussgröße von > 100.000 Einwohnerwerten (EW) bereits die strengsten emissionsbezogenen Mindestanforderungen von 1,0 mg/l Pges im Kläranlagenablauf gestellt werden, sind oftmals weitergehende technische und platzsparende Verfahren wie Flockungsfiltration erforderlich, um P-Einträge in Gewässer weiter zu reduzieren. Einwohnerbezogen besteht bei den kleineren und mittleren Anlagen bis zu ca. 50.000 EW jedoch ein großes Potenzial, P-Emissionen zu verringern, wobei hier wartungsarme Technologien von Vorteil sind. Dazu gehören modifizierte Bodenfilter, die gerade auch unter Berücksichtigung des gegenwärtigen Fällmittelengpasses zu einer Verminderung der P-Einträge beitragen können. Durch den Einsatz von Bodenfiltern mit regenerierbaren Filtermaterialien mit hoher P-Sorptionskapazität besteht die Chance, dass sich langfristig ein niedrigerer P-Grenzwert von < 0,1 mg/l Pges einhalten lässt. In 'BoFi+' sollen die konstruktiven Merkmale und die Betriebsstrategien von modifizierten Bodenfiltern untersucht und deren Eignung zur weitergehenden P-Elimination aus Abläufen kommunaler Kläranlagen bewertet werden. Dazu wird das Verständnis der chemisch-physikalischen und mikrobiologischen Prozesse (Adsorption, Fällung, Filtration, biologische Aufnahme) der P-Elimination im Bodenfilter bei Einsatz verschiedener Materialien und Materialmischungen verbessert und die Eignung unterschiedlicher Filtermaterialien zur P-Elimination erprobt. Zur Einsparung natürlicher Ressourcen und um ein standardisiertes Produkt herstellen zu können, erfolgt auch die Untersuchung geeigneter Baustoffrezyklate, leichter Gesteinskörnungen sowie von Hydrothermalgranulaten, die aus mineralischen Bau- und Abbruchabfällen über einen chemischen Stoffwandlungsprozess hergestellt werden. Dabei werden für die P-Elimination maßgebende Materialeigenschaften identifiziert, sodass zukünftig solche Filtermaterialien schneller beurteilt und für eine weitergehende P-Elimination in Bodenfilteranlagen eingesetzt werden können.

Klimawandelinduzierte Änderungen der Schadstoffströme

Veranlassung Im Rahmen des BMDV-Expertennetzwerks (Themenfeld 1: Klimawandel und Extreme) werden Auswirkungen von Extremwetterereignissen, z.B. Starkregen- und Trockenwetterperioden, auf den Eintrag organischer Spurenstoffe in Bundeswasserstraßen untersucht. Erste Studien zu regeninduzierten Spurenstoffeinträgen werden am Fallbeispiel der Mosel durchgeführt. Hier werden seit April 2021 während Regenereignissen Tagesmischproben von zwei Messstationen entlang des innerdeutschen Verlaufs der Mosel entnommen. Ausgewählte Proben werden durch das Verfahren des Non-Target-Screenings mittels Flüssigkeitschromatographie gekoppelt an hochauflösende Massenspektrometrie untersucht. Mithilfe von Clusteranalysen werden ereignisbezogene Eintragsmuster in den Datensätzen entschlüsselt. Über den Abgleich mit internen Datenbanken, die über 1000 bekannte Spurenstoffe und chemische Signale aus Elutionsversuchen mit Reifenabrieben umfassen, können Signale in den Umweltproben bereits bekannten Substanzen bzw. möglichen Quellen wie Reifenabrieb zugeordnet werden. Ziele - Erfassung regeninduzierter Spurenstoffeinträge in Bundeswasserstraßen - Identifikation quellenspezifischer organischer Spurenstoffe als repräsentative Substanzen für zielgerichtetes Monitoring - Identifikation relevanter Quellen und Eintragspfade für regeninduzierte Spurenstoffeinträge - Angaben zu regen- und trockenheitsinduzierten Spurenstoffeinträgen und -konzentrationen in Bundeswasserstraßen unter Berücksichtigung von Klimaprognosen - Erstellung eines Konzepts zur quantitativen Erfassung ausgewählter quellen- und eintragsspezifischer Spurenstoffe in Bundeswasserstraßen - Integration ausgewählter Spurenstoffe in Gewässergütemodelle bzw. Schadstoffemissionsmodelle Organische Spurenstoffe gelangen über verschiedene Eintragspfade, z.B. über Kläranlagenabläufe, Regenwasserkanäle und diffusen Oberflächenabfluss, in Fließgewässer. Hier werden sie in komplexen Mischungen detektiert und können ein Risiko für das Ökosystem darstellen. Die genaue Anzahl organischer Spurenstoffe ist unbekannt. Zudem variiert die Zusammensetzung der Stoffmischungen in Abhängigkeit von Konsum, Anwendungen und witterungsbedingten Einträgen. Extremwetterereignisse wie Starkregen- und Trockenwetterperioden können angesichts des Klimawandels zunehmen, sodass deren Auswirkungen auf Stoffeinträge und -konzentrationen in Gewässern zukünftig an Bedeutung gewinnen. Durch den Klimawandel können Extremwetterereignisse zunehmen. Im Expertennetzwerk werden extremwetterbedingte Spurenstoffeinträge und deren Auswirkungen auf die Wasserbeschaffenheit in Bundeswasserstraßen untersucht.

Simulation und Optimierung einer Kläranlage nach dem Belebungsverfahren

Mit Hilfe des an eine Kläranlage angepaßten Modells können Szenarien für verschiedene Betriebszustände oder geänderte Zuflußcharakteristiken berechnet und dessen Auswirkungen auf den Kläranlagenablauf untersucht werden.

Gutachten zur Ueberpruefung der Plausibilitaet der vom NLOE am 23.08.1993 gemessenen AOX-Konzentrationen im Ablauf der biologischen Klaeranlage

Ende August 1993 fand bei Dow Deutschland Inc Werk Stade (DDI) durch das Niedersaechsische Landesamt fuer Oekologie (NLOE) eine behoerdliche Abwassereinleiterkontrolle statt, deren Messergebnisse im Kriterium AOX an der Messstelle im Ablauf der biologischen Klaeranlage ('BIOX') vom Ergebnis der Eigenkontrolle des Unternehmens erheblich abwich. Waehrend die Abwassereigenkontrolle von DDI eine Konzentration von 1665 Mikrogramm/l AOX in der 24-h-Mischprobe - und damit Einhaltung des Ueberwachungswerts - signalisierte, wurde seitens der Behoerde eine Konzentration von 3100 Mikrogramm/l AOX gemessen. Auf der Grundlage dieses umstrittenen AOX-Befundes wurde dem Unternehmen fuer das Jahr 1993 eine Abwasserabgabe von mehr als 2 Mio DM auferlegt. Einsprueche des Unternehmens gegen diese Abgabenfestsetzung blieben trotz Hinweise auf die Eigenkontrollergebnisse erfolglos. Deshalb wurde das IWS seitens DDI beauftragt, ein Gutachten zur Plausibilitaet der umstrittenen Messwerte zu erstellen.

Modellierung des Verbleibs von organischem Kohlenstoff und Mikroverunreinigungen in biologisch-aktiven Aktivkohlefiltern

Das Vorkommen von organischen Mikroverunreinigungen (OMP) in Gewässern ist aufgrund ihrer potenziellen Bedrohung für die Umwelt und die menschliche Gesundheit sehr kritisch. Kläranlagenabläufe sind eine der Hauptquellen für OMPs; deshalb werden derzeit neue rechtliche Rahmenbedingungen diskutiert und verschiedene Technologien zur Reduktion von OMPs untersucht. Granulierte Aktivkohlefilter (GAK) haben sich als geeignete Technologie zur Entfernung von OMP aus Kläranlagenabläufen etabliert. Neben der adsorptiven Entfernung sind GAK-Filter auch in der Lage, organische Stoffe und OMPs biologisch zu entfernen. Die Phänomene, die diesen adsorptiven und biologischen Abbau steuern, sowie die Synergien zwischen diesen beiden Mechanismen sind von großer Bedeutung, jedoch sind die Prozesse sehr komplex. Zum einen handelt es sich bei Abwässern um Multikomponentengemische, die schwer zu charakterisieren sind, und zum anderen sind die verschiedenen Wechselwirkungen zwischen GAK, Biofilm, OMP und organischen Stoffen nur schwer experimentell zu erfassen. Mathematische Modelle sind ein leistungsfähiges Instrument zur Überwindung solcher experimentellen Hindernisse, zur Analyse verschiedener Szenarien und zur Unterstützung der Planung weiterer Experimente. Anhand von Versuchsdaten wurde ein erstes mathematisches Modell entwickelt, das die Entfernung von gelöstem organischem Kohlenstoff in einem biologisch aktiven GAK-Filter zufriedenstellend beschreiben kann. Dieses Projekt zielt darauf ab, dieses Modell zu verbessern und um neue Schlüsselmerkmale zu erweitern, die für eine weitere Anwendung erforderlich sind. Insbesondere sollen drei Hypothesen getestet werden: (i) Ist es möglich, die Porengrößenverteilung in das Modell aufzunehmen? Die Porengrößenverteilung ist ein Schlüsselparameter für die Charakterisierung der verschiedenen GAK-Typen, daher ist ihre Implementierung in das Modell unerlässlich. Die herkömmlichen Ansätze erfordern jedoch Parameter, die schwer zu bestimmen sind. (ii) Könnte eine mikrobielle Gemeinschaft, die den Stickstoffzyklus einschließt, die Qualität des Modells verbessern? Auf der Grundlage experimenteller Belege, die den biologischen Abbau von OMPs mit der Aktivität von Nitrifikanten in Verbindung bringen, zielt das Projekt darauf ab, co-metabolische Prozesse zu implementieren und ihre Auswirkungen auf die globalen Modellierungsergebnisse zu bewerten. (iii) Wie können einzelne OMPs in das Modell einbezogen und ihr Verhalten zufriedenstellend wiedergegeben werden? Die Vorhersage des Abbaus einzelner OMPs ist von großer Bedeutung. Daher werden exemplarisch vier OMPs in das Modell aufgenommen und als Stellvertreter für den Abbau weiterer OMPs verwendet. Da die mechanistische Beschreibung der OMPs sehr kompliziert werden kann, wird der Ansatz des mechanistischen Modells mit Methoden des maschinellen Lernens kombinieren.

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