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Optimierung und Standardisierung von Hanfkalk für die nachhaltige und industrielle Bauanwendung

Zielsetzung: Im Bauwesen besteht ein erheblicher Bedarf an nachhaltigen und ressourcenschonenden Baustoffen, um den wachsenden Anforderungen des Klimaschutzes und der Energieeffizienz gerecht zu werden. Herkömmliche Baustoffe, insbesondere solche auf mineralischer Basis, verursachen hohe CO2-Emissionen in Herstellung und Nutzung. Zudem sind viele Materialien nicht biologisch abbaubar und belasten die Umwelt langfristig durch Abfall und Schadstoffemissionen. Als umweltfreundliche Alternative gewinnt Hanfkalk zunehmend an Bedeutung. Hanfkalk kombiniert die Vorteile nachwachsender Rohstoffe (Hanffasern) mit mineralischer Bindung und bietet hervorragende Eigenschaften wie gute Wärmedämmung, Feuchtigkeitsregulierung und nachhaltige CO2-Bindung. Dennoch bestehen derzeit wesentliche Defizite: Die Herstellungsprozesse sind oft nicht standardisiert, die Rezepturen variieren stark und es fehlen verlässliche Qualitäts- und Prüfkriterien. Dies führt zu Unsicherheiten bei der Verarbeitung und erschwert die breite Marktdurchdringung. Die damit verbundenen Hemmnisse verhindern bislang, dass Hanfkalk in großem Maßstab und standardisiert im Bauwesen eingesetzt wird. Die fehlende Normierung und Qualitätssicherung begrenzen die Akzeptanz bei Planern, Handwerk und Industrie und verhindern eine flächendeckende Anwendung trotz des hohen ökologischen Potenzials. Das Fördervorhaben setzt genau hier an: Ziel ist es, Hanfkalk als nachhaltigen Baustoff weiterzuentwickeln, seine Herstellungsprozesse und Rezepturen systematisch zu optimieren sowie neue, praxisgerechte Prüfkriterien zu etablieren. Dadurch soll eine verlässliche, reproduzierbare Qualität gewährleistet werden, die Grundlage für eine Standardisierung und Normierung bildet. Durch die Umsetzung dieser Zielsetzungen werden bedeutende umweltrelevante Probleme adressiert: Die Substitution konventioneller Baustoffe durch Hanfkalk kann den CO2-Ausstoß im Bauwesen deutlich reduzieren, den Einsatz nachwachsender Rohstoffe fördern und zur Kreislaufwirtschaft beitragen. Gleichzeitig erhöht die verbesserte Qualitätssicherung die Verarbeitbarkeit und Langlebigkeit der Baustoffe, was den Ressourcenverbrauch langfristig senkt. Insgesamt unterstützt das Projekt somit die Transformation zu einer klimafreundlichen und ressourcenschonenden Bauwirtschaft und leistet einen wichtigen Beitrag zur Erreichung der nationalen und internationalen Umwelt- und Klimaziele.

Veredelung von Nassgrünland-Biomasse zu Plattformchemikalien, Verpackungen, Faserguss und Papier, Teilvorhaben 3: Plattformchemikalien aus Nasswiesenbiomasse

EDELNASS fokussiert auf die stoffliche Verwertung von Aufwüchsen von wiedervernässten Moor-Grünland, welches heterogen in der Artenzusammensetzung ist und oft Bewirtschaftungseinschränkungen unterliegt (z.B. Erntezeitpunkt). Biomasse und ihre Standortparameter von 5 Moorstandorten in ganz Deutschland werden analysiert und hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit in 2 Verwertungsverfahren untersucht, getestet und bewertet: (i) Umwandlung in Bioraffinerien zu den biobasierten, hochwertigen Basischemikalien HMF und Furfural und der Optimierung der Verfahren an der Universität Hohenheim. Ebenso wird Lignin als weiteres Produkt hergestellt. Das HMF kann zur Herstellung des recyclebaren, biobasierten Hochleistungskunststoff PEF weiterverarbeitet werden, woraus die Hochschule Albstadt-Sigmaringen nachhaltige Verpackungslösungen entwickelt, (ii) Das Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie stellt zusammen mit seinen Partnern Faserstoffe aus der Biomasse her und verarbeiten diese weiter zu Papieren und Fasergussformteilen. Kopplungspotentiale von Stoffströmen der Rohstofffraktionen zwischen den Verfahren untersucht, indem Zwischen- und Nebenprodukte der Verfahren in die jeweils anderen Prozesse eingespeist werden. Ziel der Untersuchungen ist es, neue Wertschöpfungsketten auf der Grundlage von Nasswiesen-Bewirtschaftung zu entwickeln, die eine produktive Nutzung von Nassgrünland mit dem Erreichen von Naturschutz- und Klimaschutzzielen verbindet. Für eine zukünftige Honorierung von Ökosystemdienstleistungen vernässter Moore werden Datengrundlagen erstellt: CO2-Bilanz der Verfahren und möglicher Produkte (inkl. bodenbürtiger Emissionen), Entwicklung von Artenvielfalt und Wasserqualität. Die Kosten von der Rohstoffbereitstellung bis zum Endprodukt werden analysiert, um geeignete Betriebsmodelle für die einzelnen Verfahren abzuleiten und beispielhaft in Moorregionen zu projektieren.

Veredelung von Nassgrünland-Biomasse zu Plattformchemikalien, Verpackungen, Faserguss und Papier, Teilvorhaben 2: Entwicklung und exemplarische Realisierung von Verfahren zur Gewinnung und Aufbereitung von Faserrohstoffen für den Einsatz im Sektor Pulp & Paper

EDELNASS fokussiert auf die stoffliche Verwertung von Aufwüchsen von wiedervernässten Moor-Grünland, welches heterogen in der Artenzusammensetzung ist und oft Bewirtschaftungseinschränkungen unterliegt (z.B. Erntezeitpunkt). Biomasse und ihre Standortparameter von 5 Moorstandorten in ganz Deutschland werden analysiert und hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit in 2 Verwertungsverfahren untersucht, getestet und bewertet: (i) Umwandlung in Bioraffinerien zu den biobasierten, hochwertigen Basischemikalien HMF und Furfural und der Optimierung der Verfahren an der Universität Hohenheim. Ebenso wird Lignin als weiteres Produkt hergestellt. Das HMF kann zur Herstellung des recyclebaren, biobasierten Hochleistungskunststoff PEF weiterverarbeitet werden, woraus die Hochschule Albstadt-Sigmaringen nachhaltige Verpackungslösungen entwickelt, (ii) Das Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie stellt zusammen mit seinen Partnern Faserstoffe aus der Biomasse her und verarbeiten diese weiter zu Papieren und Fasergussformteilen. Kopplungspotentiale von Stoffströmen der Rohstofffraktionen zwischen den Verfahren untersucht, indem Zwischen- und Nebenprodukte der Verfahren in die jeweils anderen Prozesse eingespeist werden. Ziel der Untersuchungen ist es, neue Wertschöpfungsketten auf der Grundlage von Nasswiesen-Bewirtschaftung zu entwickeln, die eine produktive Nutzung von Nassgrünland mit dem Erreichen von Naturschutz- und Klimaschutzzielen verbindet. Für eine zukünftige Honorierung von Ökosystemdienstleistungen vernässter Moore werden Datengrundlagen erstellt: CO2-Bilanz der Verfahren und möglicher Produkte (inkl. bodenbürtiger Emissionen), Entwicklung von Artenvielfalt und Wasserqualität. Die Kosten von der Rohstoffbereitstellung bis zum Endprodukt werden analysiert, um geeignete Betriebsmodelle für die einzelnen Verfahren abzuleiten und beispielhaft in Moorregionen zu projektieren.

Bewertung der seismischen Gefährdung in der Niederrheinischen Bucht zur Nutzung von Tiefengeothermie

Sichere und grundlastfähige erneuerbare Energiequellen sind essentiell für das Erreichen globaler Klimaziele. Die Tiefengeothermie kann Wärme und Strom unabhängig von Wetterbedingungen liefern und spielt eine Schlüsselrolle bei dem Vorantreiben der grünen Energiewende. Mit unserem Vorhaben gehen wie die Hauptfaktoren, die ein schnelleres Wachstum des Geothermiesektors verzögern, an: lange Amortisationszeiten und hohe sozio-ökonomische Risiken im Zusammenhang mit induzierter Seismizität. Hauptrisiken der Tiefengeothermie sind hohe Unsicherheiten über die Existenz, Lage und Orientierung geologischer Strukturen im Untergrund und die daraus resultierende hohe Unsicherheit über das Potential seismische Ereignisse zu induzieren. In diesem Teilvorhaben wollen wir in beiden Aspekten Fortschritte machen, in dem wir dynamische seismologische Modelle des Untergrunds erarbeiten. Aus der Kombination der innovativen seismischer Verfahren der Migration und Interferometrie werden wir dynamische Modelle erarbeiten. Diese Modelle verdeutlichen die seismische Reaktion des Untergrundes auf temporäre Veränderungen von Spannungen. Dazu werden Herdflächenlösungen mit Änderungen von seismischen Geschwindigkeiten korreliert. Ziel ist das Abschätzen von Schwellenwerten für Spannungsänderungen, die lokale Seismizität auslösen können. Die Interpretation dieser lokalen Änderungen in Hinblick auf eine geothermische Nutzung des Untergrunds hilft der Standortauswahl und somit der Reduzierung der seismischen Gefährdung. Wir werden einen neuen Arbeitsablauf entwickeln, um die seismische Gefährdung durch Tiefengeothermie in der Niederrheinischen Bucht abzuschätzen. Dieser Arbeitsablauf wird einen räumlich aufgelösten Erdbebengefährdungsindex beinhalten, der auf intuitive Weise die seismische Gefährdung der Region kommuniziert.

Ressortforschungsplan 2024, Potenziale des Luftverkehrs für die Verkehrswende - Kommunikationsstrategie für umweltschonendes Fliegen im Personenverkehr

Der Fokus in Richtung eines umweltschonenderen Flugverkehrs liegt einerseits in der Reduktion der Nachfrage und andererseits in der umweltverträglicheren Abwicklung des Flugverkehrs. Zur Ermittlung der Potenziale einer verringerten Nachfrage ist die Zusammenstellung des Status Quo mittels Literatur- und Studienrecherche sowie Auswertung erforderlich: Wer fliegt wie, wie oft, wohin und aus welchen Gründen mit welchem Haushaltsnettoeinkommen? Welche Möglichkeiten bestehen, Buchungsmuster aufzubrechen und inwieweit lässt sich die Nachfrage beeinflussen (Potenziale des Nicht-Fliegens u.a. öffentliche Wahrnehmung des Fliegens (Flugscham versus Statuswirkung), unter dem Aspekt der sozialen Gerechtigkeit? Wie und mit welchen kommunikativen Mitteln können das Wissen um die Umweltwirkungen wie z. B. Nicht-CO2-Effekte oder Lärm, das Wissen um Kostenwahrheit Angebotsregulierungen, Zertifikathandel die Nachfrage beeinflussen? Wie lassen sich Alternativen kommunizieren bzw. inwiefern sind Alternativen möglich, welche Anreize sind erforderlich und wirksam? Wie können ggfs. auch Superreiche adressiert werden? Der Luftverkehr gehört global zu den emissionsintensiven Sektoren. Emissionsreduktionen sind insbesondere vor dem Hintergrund der vereinbarten Klimaziele dringend erforderlich. Diese sind auf technischer bzw. technologischer Ebene möglich sowie durch strukturelle und individuelle Veränderungen. Auch fiskalische und marktbasierte Maßnahmen spielen in diesem Zusammenhang eine Rolle, da sie u. a. zu einer Verteuerung von Flügen führen können, aber damit auch Gerechtigkeitsfragen aufwerfen. Ziel ist es, empiriebasierte Potenziale zur Senkung der Nachfrage im Flugverkehr zu ermitteln (z. B. in einem Reallabor) und davon abgeleitet mit Hilfe einer Kommunikationsstrategie Wissen und Maßnahmen zur Reduktion des Flugverkehrs unter Berücksichtigung von Gerechtigkeitsaspekten zu erarbeiten um den Handlungsdruck zu kommunizieren und damit zu erhöhen.

Zentrale Koordination der Modell- und Demonstrationsvorhaben zum Moorbodenschutz inklusive der Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen aus Paludikultur, Teilvorhaben 3: Kommunikation und Wissenstransfer in den Modell- und Demonstrationsvorhaben

Die vom BMEL geplanten Modell- und Demonstrations (MuD)-Vorhaben zu 'Moorbodenschutz inklusive der Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen aus Paludikultur' werden die großflächige Umstellung der Bewirtschaftung hin zu torferhaltender, nasser Moornutzung vorbereiten und die Klimaschutzeffekte sowie weitere Ökosystemdienstleistungen von Paludikulturen demonstrieren. Das Projekt 'PaludiZentrale' wird die Umsetzung der MuD-Vorhaben unterstützen sowie die Daten der wissenschaftlichen Begleituntersuchungen übergreifend auswerten. Ziele sind insbesondere die übergeordnete Koordination, Vernetzung und Beratung der MuD-Vorhaben ('PaludiNetz'), die Gewährleistung von Einheitlichkeit der erhobenen Daten, die Datensynthese, die Entwicklung von Handlungsempfehlungen für eine wirtschaftlich lohnende Paludikultur und deren Verwertung in regionalen Wertschöpfungsketten sowie die Zusammenarbeit für den Wissenstransfer in die Praxis. Das Projekt 'PaludiZentrale' ist in 11 Arbeitspakete gegliedert, die sowohl spezifische Bearbeitung von Fachthemen als auch Vernetzung innerhalb des Projekts, mit den MuD-Vorhaben und weiteren Externen erlauben. Sowohl das hier beantragte Vorhaben 'PaludiZentrale' als auch die Gesamtheit der MuD-Vorhaben sind aufgrund des thematischen und des zeitlichen Umfangs von bisher nicht dagewesener Komplexität und Anspruch. Somit bieten die Vorhaben eine einmalige Chance, zahlreiche offene Fragen zur Treibhausgasminderung durch Paludikulturen, zur Biodiversität, zu weiteren Ökosystemdienstleistungen sowie zu ökonomischen Fragestellungen nicht wie bisher im Parzellenmaßstab, sondern im Praxismaßstab zu klären. Die PaludiZentrale wird diesen Wissens- und Erfahrungsschatz bündeln und verbreiten, um die Umsetzung von Moorbodenschutz und -bewirtschaftung zu verbessern und zu skalieren und um mehr Vorhabenträger zu befähigen, bis 2050 großflächig Moore wiederzuvernässen und damit die Klimaschutzziele Deutschlands einzuhalten.

Integration des 'Geothermal-Hub'-Konzepts in das Wärmeversorgungssystem eines Forschungscampus, Teilvorhaben: Gebäudebestandsanalyse und geothermische Potentiale

Evidenzbasiertes Assessment für die Gestaltung der deutschen Energiewende auf dem Weg zur Klimaneutralität, Teilvorhaben I0-2

Bewertung der seismischen Gefährdung in der Niederrheinischen Bucht zur Nutzung von Tiefengeothermie, Teilvorhaben: Untersuchung und Steuerung der natürlichen und induzierten seismischen Verhältnisse am Geothermie- Standort Weisweiler

Grundlastfähige Energie- und Wärmegewinnung aus erneuerbaren Ressourcen ist entscheidend für ein zeitnahes Erreichen der globalen Klimaziele. Die Tiefengeothermie kann sowohl Wärme als auch Strom unabhängig von Wetterbedingungen liefern und spielt somit eine Schlüsselrolle beim Vorantreiben der grünen Energiewende. Die Hauptfaktoren, die ein schnelleres Wachstum des Sektors der tiefen Geothermie verzögern, sind lange Amortisationszeiten und hohe sozioökonomische Risiken im Zusammenhang mit dem möglichen Auftreten von induzierter Seismizität. Um diese Risiken zu verringern, müssen geologische Unsicherheiten und die Gefahr von induzierter Seismizität minimiert werden. In diesem Projekt schlagen wir eine vollumfängliche seismotektonische Studie vor, die unter Verwendung von modernsten seismologischen und geomechanischen Arbeitsabläufen und Methoden neue Strategien zur Bewertung der seismischen Gefahren vor dem Betriebsbeginn entwickelt. Mit kontinuierlichen Daten der Bodenbewegungen, einem detaillierten Erdbebenkatalog, Bohrprotokollen, hydrogeologischen und gesteinsphysikalischen Parametern können wir verschiedenste Aspekte potentieller geothermischer Reservoirs quantifizieren und unter realistischen Bedingungen modellieren. Diese Untergrundmodelle erlauben anschließend Langzeitsimulationen der Spannungsveränderungen und Simulationen der seismischen Wellenausbreitung. Mit den entwickelten Arbeitsabläufen demonstrieren wir fiktive geothermische Standorte in der Niederrheinischen Bucht. Durch optimierte Standortauswahl auf Basis von probabilistischen Untergrundmodellen kann die Gefahr von induzierter Seismizität grundsätzlich reduziert werden. Die Ergebnisse dieses Projekts werden Investitionen in den Geothermiesektor auslösen und somit den Geothermiemarkt in Deutschland stärken und eine schnellere Expansion ermöglichen. Diese Entwicklung ist notwendig, um die von der Generalversammlung der Vereinten Nationen in der Agenda 2030 festgelegten Energieziele zu erreichen.

Begleitung und Erforschung von Renaturierungsmaßnahmen von Moorgebieten durch Treibhausgas-Lasersensorik und Modellierung, Teilvorhaben: Einsatz von land- und drohnenbasierter Treibhausgas Lasersensorik in Renaturierungsmaßnahmen von Moorflächen und Modellierung

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