Der Grundwasserboden (Gley) - Boden des Jahres 2016 Grundwasserböden sind durch oberflächennahes Grundwasser geprägt. Nach der deutschen Bodenkundlichen Kartieranleitung heißen sie Gleye, altdeutsches Wort „Klei“ für entwässerten Schlick. International zählen die Böden zu den Gleyosolen. Das Grundwasser beeinflusst diese Böden wie kein anderer Faktor. Da die Grundwasserstände im Jahresverlauf schwanken, spielt sich dies auch im Bild des Bodenprofils wider. Rot-orange sind die Teile des Bodenprofils, die jahreszeitliche wechselnde Wassersättigung erleben, grau bis blau gefärbt sind die ständig wasserführenden Bodenschichten. Auch auf Grundwasserböden gedeihen nur Pflanzen gut, die nasse Bodenverhältnisse vertragen. Im untersten Bodenbereich, der ganzjährig wassergesättigt ist, herrscht Sauerstoffarmut. Eisen und Mangan liegen in wasserlöslichen Verbindungen vor. Daher ist der Boden grau bis blau gefärbt. Während der Sommermonate entziehen die Pflanzen dem Boden Wasser. Wenn der Boden von oben her abtrocknet und der Grundwasserstand sinkt, wird der Boden von oben her belüftet. Damit können die Eisen- und Mangan-Ionen mit Sauerstoff reagieren (oxidieren, rosten). Je mehr Eisen- und Manganverbindungen mit dem Grundwasser zugeführt werden, desto reichern sich diese Stoffe als Raseneisenstein an. Im Mittelalter wurden diese Raseneisensteine abgebaut und für die Herstellung von Werkzeugen verwendet. Gleye mit hohen Grundwasserständen sind Lebensräume für seltene Tier- und Pflanzengemeinschaften. Rote-Liste-Arten wie das Breitblättrige Knabenkraut oder der Sumpfpippau kommen auf solchen Böden vor. Nicht entwässerte Gleye speichern große Mengen Wasser, geben es verzögert an die Gewässer ab und halten es so in der Landschaft. Damit leisten sie einen wichtigen Beitrag zum Hochwasserschutz und wirken in Trockenperioden als kühlendes Landschaftselement. In der Landwirtschaft eignen sich Grundwasserböden am besten als Grünland. Allerdings wurden Gleye in der Vergangenheit oft entwässert, um die Nutzung als Grünland zu intensivieren oder gar Ackerbau zu ermöglichen. In den intensiven Agrarlandschaften sind nahezu alle Gleye entwässert. Dies sah man damals durchaus als Fortschritt an (Urbarmachung). Damit wurden die Bedingungen für einheimische Pflanzen und Tiere stark verändert, Humus wurde abgebaut und als CO2 freigesetzt. Zusätzlich konnte sich Nitrit bilden und ins Grundwasser gelangen. Außerdem neigen diese Böden unter ungünstigen Umständen stark zur Bodenverdichtung, was zusätzlich negative Effekte auf das Bodenleben und den Pflanzenertrag bewirkt. Heute wird versucht, die Gleye nachhaltig zu bewirtschaften, das heißt auch, sie teilweise wieder zu vernässen.
Wiederaufladbare Akkus und Batterien sind ein wichtiger Bestandteil unseres Alltags. Sie ermöglichen uns den mobilen Gebrauch von Smartphones und Laptop, aber auch den kabellosen Einsatz von so manchem Werkzeug. Auch Akkus und Batterien gehen kaputt und werden zu Abfall. Die Inhaltsstoffe stellen wichtige Wertstoffe dar, die zu einem Großteil als Sekundärrohstoffe wieder der Produktion zugeführt werden können. Jede gesammelte Batterie, jeder Akku wird einem geeigneten Recyclingverfahren zugeführt. Diese unterschiedlichen Verfahren des Batterierecyclings werden in der Broschüre der Stiftung "Gemeinsames Rücknahmesystem GRS" ausführlich beschrieben. Das gesamte Batterierecycling ist in dem am 1. Dezember 2009 in Kraft getretenen und zum 1. Januar 2021 umfassend novellierten Batteriegesetz geregelt. Bitte werfen Sie alle ausgedienten Batterien und Akkus sachgerecht in die bereitgestellten Sammelboxen (Handel) oder bei den kommunalen Sammelstellen. Als Vollzugsunterstützung bietet das Informationsportal Abfall IPA den Abfallsteckbrief 1606 Batterien und Akkumulatoren an. weitere Informationen stehen unter www.batteriegesetz.de zur Verfügung. Batterien werden in die zwei Gruppen Primär- und Sekundärbatterien (Akkumulatoren) unterteilt. Im Unterschied zu den Primärbatterien lassen sich die Akkumulatoren über Ladegräte aufladen. Batterien enthalten umweltgefährdende Schadstoffe wie Blei, Quecksilber, Cadmium und Nickel und/oder gesundheitsschädliche Verbindungen mit Mangan und Lithium. Es wird zwischen Fahrzeug-, Industrie- und Gerätebatterien unterschieden. Knopfzellen gehören beispielsweise zu den Gerätebatterien. Nach Gebrauch können Batterien an Verkaufs- oder Sammelstellen zurückgegeben werden. Die anschießende Sortierung der Batterien nach Materialien erfolgt über UV-Sensoren, Röntgen- oder elektromagnetische Verfahren.
Der Markt für die Herstellung und das Recycling von Batterien und Akkus wächst dynamisch. Insbesondere die Nachfrage und Produktion von Lithium-Ionen-Batterien haben stark zugenommen. Um die wachsende Zahl von Lithium-Ionen-Batterien ordnungsgemäß zu recyceln, ist es notwendig, Recyclingkapazitäten aufzubauen. In Zukunft wird mit einem enormen Anstieg von Lithium-Ionen-Akkus gerechnet, die zu recyceln sind. Aktuell werden noch primär Blei-Säure-Batterien gesammelt, der Anstieg der gemeldeten Mengen seit 2018 ist jedoch hauptsächlich auf die Lithium-Ionen-Batterien zurückzuführen, die aktuell der Kategorie „Sonstige Batterien“ zugeordnet sind. © VDI ZRE (in Anlehnung an ZVEI - Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e. V. (2021): Faktenblatt zu Recycling von Batterien. ZVEI - Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e. V. und Umweltbundesamt (2021): Altbatterien [online].) Insbesondere für Lithium-Ionen-Batterien werden neue Recyclingkapazitäten notwendig sein. Es wird geschätzt, dass sich in Europa bis zum Jahr 2030 das Marktvolumen von Lithium-Ionen-Batterien um den Faktor 10 vergrößern wird. * Neef, C.; Schmaltz, T. und Thielmann, A. (2021): Recycling von Lithium-Ionen-Batterien: Chancen und Herausforderungen für den Maschinen- und Anlagenbau – Kurzstudie im Auftrag der IMPULS-Stiftung. Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI, Karlsruhe (abgerufen am: 03.11.2022) Die Frage nach der Hochskalierung der Recyclingkapazitäten von Industriebatterien in Deutschland, insbesondere für Lithium-Ionen-Batterien, wurde mit Experten und Expertinnen aus dem Batteriemarkt in einem Fachgespräch erörtert. Die Recyclingeffizienzen geben das Verhältnis von Input (Masse der Altbatterien, die einem Recyclingverfahren zugeführt wurden) zum Output (Masse der zurückgewonnenen Sekundärrohstoffe) wieder. Für alle Altbatterie-Kategorien konnten im Jahr 2020 Recyclingeffizienzen von bis zu über 80 Prozent erreicht werden. Dies entspricht einer Masse von ca. 146.500 Tonnen, die im Jahr 2020 als Sekundärrohstoffe u. a. für die erneute Batterieproduktion wiedergewonnen werden konnten. Im Folgenden wird aufgrund der Aktualität insbesondere auf die Recyclingrouten für Lithium-Ionen-Akkus Bezug genommen, wobei die einzelnen Verfahrensschritte in unterschiedlicher Weise angeordnet sein können. Deaktivierung und Demontage: Eine Demontage von Lithium-Ionen-Akkus erfolgt derzeit noch händisch. Jedoch ist aufgrund der Zunahme von bspw. Cellpacks davon auszugehen, dass entweder halb- bzw. vollautomatisierte Demontageanlagen bzw. eine gänzliche Zufuhr in Schredderlinien eine übergeordnetere Rolle spielen werden. * VDI Zentrum Ressourceneffizienz (2022): Fachgespräch Innovative Recyclingtechnologien für Industriebatterien (abgerufen am 06.02.2023) Mechanische Aufbereitung: In der mechanischen Aufbereitung findet eine Zerkleinerung unter Vakuum, Schutzgasatmosphäre (Ar/N2/CO2), in flüssigem Stickstoff oder in Wasser-Salz-Lösung statt, um ein Entweichen der hochreaktiven Inhaltsstoffe der Batterien zu verhindern. Über eine Vakuum-Destillation und einen Trockenschritt wird die Elektrolytlösung für eine Weiterverwendung vorbereitet. Anschließend werden metallische Bestandteile, darunter Stahl, Kupfer Aluminium, und ein Gemisch aus Elektrodenmaterialien, Bindern, Additiven und Restbestandteilen des Elektrolyts (Schwarzmasse) separiert. * Neef, C.; Schmaltz, T. und Thielmann, A. (2021): Recycling von Lithium-Ionen-Batterien: Chancen und Herausforderungen für den Maschinen- und Anlagenbau – Kurzstudie im Auftrag der IMPULS-Stiftung. Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI, Karlsruhe (abgerufen am: 03.11.2022) Pyrometallurgische Prozesse : Die Lithium-Ionen-Batterien durchlaufen in einem Schmelzaggregat verschiedene Temperaturbereiche, sodass die organischen Bestandteile verdampfen und die Metallverbindungen aufgeschmolzen werden. So werden die Kobalt-, Nickel- und Eisen-Verbindungen zu Metallen reduziert. Organische Bestandteile und das Graphit werden oxidiert und liefern thermische Energie für den Prozess, gehen jedoch als Wertstoffe verloren. Manganverbindungen, Lithium und Aluminium enden in der Schlacke und Kupfer, Kobalt, Nickel und Eisen bilden eine Legierung. Diese Wertstoffe können in einem anschließenden hydrometallurgischen Prozess zurückgewonnen werden. * Neef, C.; Schmaltz, T. und Thielmann, A. (2021): Recycling von Lithium-Ionen-Batterien: Chancen und Herausforderungen für den Maschinen- und Anlagenbau – Kurzstudie im Auftrag der IMPULS-Stiftung. Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI, Karlsruhe (abgerufen am: 03.11.2022) Hydrometallurgische Prozesse: Über den nasschemischen Prozess werden die Stoffgemische, stammend aus der Pyrometallurgie oder der mechanischen Aufbereitung, aufgetrennt. Entweder werden Kupfer, Nickel und Kobalt separiert oder die Schwarzmasse wird aufbereitet. Dies kann entweder die hydrometallurgische Trennung von Kupfer, Nickel und Kobalt nach der Pyrometallurgie oder die Aufbereitung der Schwarzmasse sein. Der hydrometallurgische Prozess benötigt geringere Temperaturen und damit weniger Energie im Vergleich zum pyrometallurgischen Prozess, der zusätzlich einer Abgasreinigung bedarf. Jedoch ist eine Abwasserreinigung erforderlich. * Neef, C.; Schmaltz, T. und Thielmann, A. (2021): Recycling von Lithium-Ionen-Batterien: Chancen und Herausforderungen für den Maschinen- und Anlagenbau – Kurzstudie im Auftrag der IMPULS-Stiftung. Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI, Karlsruhe (abgerufen am: 03.11.2022)
Das Projekt "Use of Geothermal Water to heat a Recreational Resort in Weiden (Bavaria)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stadt Weiden i. d. OPf. durchgeführt. Objective: To use geothermal water for thermal spa applications and sauna in a recreational resort centre to be built in Weiden. The reservoir at 1300 m depth is made of detrital formations overlying granitic and gneissic basement. Expected flow rate is about 18 m3/h of drinking water at 35 degree of Celsius. Water will be treated and filtered before use in baths to avoid Fe and Mn oxydes. Well drilling will be realized close to the resort site to have the shortest distribution network possible. General Information: The well was drilled to a final depth of 1459,75 m between November 88 and September 89. It was fitted with 7 5/8' casing down to 960 m. Two sections (583-797 m and 851-941 m) were left free from cementation for later tapping measures (perforation). At a depth of 1230 a hydro carbonaceous zone has been struck. Oil tests and loggings were done and the cored interval for the installation of casing had to be enlarged. After completion of the oil tests the oil bearing zone has been sealed by installation of a 159 mm casing down to 1224 m. Mud loss occurred between 1309 and 1319 m and between 1383 and 1389. Pumping tests in the open hole showed a flow rate of 0,05 l/s at 150 m depression. To get a sufficient output higher aquifers (857-933 m and 608 - 753 m) were tapped by perforation. Long time pumping tests were carried out (November, December 1990) out and showed an output of about 7,2 m3/h at about 23 degree of Celsius. Achievements: This project encountered difficulties when the drilling crossed an hydro carbonaceous zone. (0,4 m3 of oil has been produced). This problem led the operator to cement the lowest part of the drilling and to produce water from a shallower reservoir with both low temperature and flow rate. The well is exploited at 6,5 m3/h - 23 degree of Celsius. The discharge temperature is 14 degree of Celsius and the power of 106 kWht. Annual energy savings expected are 65 TOE.
Das Projekt "Einsatz geothermaler Energie in der Fernwaermeversorgung - Elektrizitaetserzeugung - Stufe 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Energie- und Wasserversorgung Bruchsal GmbH durchgeführt. Objective: To tap a Bunter formation to supply heat to a sports centre, industrial buildings and housing. Expected characteristics of sandstone reservoir; depth: 2000-2500; flow-rate: 20-40 m3/h; temperature: 85-100 C; TDS: 70 G/l. Tests on superjacent Muschelkalk are to be carried out during drilling. Geothermal water will be exploited in cascade: first stage will bring temperature down from 100 to 70 C with pre-heating and vapourization for an organic rankine cycle to feed an isobutane steam turbine. To generate electricity, second stage will recover the water at 70 C for heating purposes and used in a bid to overcome deposit and corrosion problems. Profitability threshold is estimated to be 0.51 DM/L for fuel oil. Expected annual energy substitution is 6,000 MWh. General Information: This is a continuation of the Bruchsal project already supported by EEC contract DG XII A2 060. Directional well Bruchsal 1 drilled down to a final depth of 1,932 m between August and November 1983. Many difficulties were encountered: first side track at 1,274 m, technical casing 9' 5/8 to be cemented at 608 m, several faults drilled through mud losses at 1,735 m. Final well is cased in 7' liner cemented from the bottom to 1,877 m and hung from 1,573 m. Production levels are located in variegated sandstone formations. In December 1983, a pumping test of 5 days with a delivery rate of 10 m3/h indicated a transmissivity of 10 to 20 DM and a positive skin effects of 10. Water temperature is 97 C, TDS over 124 G/l, main production zone (80 per cent) is assumed by the lower levels. (1,853 m). Hydrogeological calculations prove a technical yield of the well may amount to 15 - 20 l/s. A second well had to be drilled for injection purposes due to high salinity and to prevent pressure drop in the reservoir. Achievements: The well Bruchsal 1 is located on a line parallel to the valley edge of the upper Rhine Valley and develop the geothermal waters of Permian and variegated Triassic sandstones. The well had crossed a faulty zone. The extracted brine is strongly mineralized with heavy metals and shows precipitations of ferrous hydroxide and MnO2 when oxygen added from the air. The main gas dissolved in water is carbon dioxide whose partial pressure is 12-15 bars in the reservoir. Isotopic analysis (14 C, 13 C, 3 H) shows that geothermal water has no connection with the current surface water cycle (precipitation).
Das Projekt "Waldnutzung, Waldpflege, Waldnaturschutz - Optionen für die Anpassung an den Klimawandel - Modul Wald" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Institut für Geo- und Umweltnaturwissenschaften, Professur für Landespflege durchgeführt. Die Auswirkungen des Klimawandels auf den Wald und daraus abzuleitende Anpassungsoptionen werden von Prof. Dr. Werner Konold, Universität Freiburg, Institut für Landespflege untersucht. Das Modul Wald befasst sich mit folgenden Themenschwerpunkten: zukünftige Ausrichtung der Baumartenwahl (incl. Herkunftsfrage); Strukturierung und Multifunktionalität der Wälder/Veränderung von Waldgesellschaften; Sensitivität von Waldökosystemen; Veränderungen von Nutzungspotentialen; Anpassungsoptionen. Das Modul hat vor allem enge Verbindungen zu den Grundlagenmodulen Boden und Wasser sowie Biodiversität. Mit Blick auf die Wald-/Offenlanddynamik bestehen aber auch unmittelbare Anknüpfungspunkte an das Modul Landwirtschaft.
Das Projekt "Einfluss des Redoxpotentials auf die Wertigkeit und Löslichkeit von eisenkomplexierten Cyaniden in Böden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Köln, Fachgruppe Geowissenschaften, Geographisches Institut durchgeführt. Cyanide treten in belasteten Böden und Grundwässern vorwiegend als Eisencyankomplexe auf. In der Festphase liegen sie als Eisencyan(II)komplex (FeII(CN)6), vor. Demgegenüber ist unbekannt, wie nach Auflösung dieser Festphasen die Verteilung der reduzierten, (FeII(CN)6)4-, zur oxidierten, (FeIII(CN)6)3-, Spezies in der Bodenlösung und im Grundwasser ist. Bislang wurde diese Verteilung mittels geochemischer Programme unter Annahme eines chemischen Gleichgewichtes über das Redoxpotential berechnet, aber nie analysiert. Ein Ziel dieser Untersuchung ist zu klären, in welcher Oxidationsstufe die Eisencyankomplexe in belasteten Sickerwässern vorliegen und welche Abhängigkeiten zum pH-Wert und Redoxpotential bestehen. In einem zweiten Schritt soll der Einfluss des Redoxpotentials auf die Löslichkeit von Eisencyankomplexen in Bodensuspensionen mittels biogeochemischer Mikrokosmen, die eine Steuerung des Redoxpotentials erlauben, untersucht werden. Teilziel ist es hierbei, den Einfluss reduzierender Bedingungen auf die Eisencyankonzentrationen zu klären, denn Fällungen definierter Mangan(II)- und Eisen(II)cyanverbindungen sind infolge reduktiver Auflösung von Mangan(III,IV)- und Eisen(III)oxiden möglich. Die Ergebnisse des Projektes sollen es ermöglichen, das Verhalten und die Löslichkeit von potentiell toxischen Eisencyankomplexen in Böden besser zu verstehen.
Das Projekt "Innovative Stromspeicher fuer die Elektrotraktion auf Li-Ion (Swing)-Basis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von VARTA Batterie, Forschungs- und Entwicklungszentrum durchgeführt. Das Lithium-Ion oder Swing-System basierend auf einer Kohlenstoff-Lithiummetallelektrode mit einer Metalloxidgeneelektrode (z.B. LiCoO2) und einem organischen Fluessigelektrolyten ist die erste wiederaufladbare Lithiumbatterie die erfolgreich fuer den Betrieb von tragbaren Geraeten kommerzialisiert wurde. In kleinen Laborzellen (1-10 Wh Energieinhalt) sind bei Varta und weltweit bereits spezifische Energien von 100 Wh/kg bei einer Lebensdauer von ueber 1000 Lade-/Entladezyklen demonstriert worden. Dieses sind Leistungsdaten die auch fuer Elektrostrassenfahrzeuganwendungen attraktiv sind. Fuer diese Anwendungen muss jedoch das teure Cobaltoxid ersetzt werden. Ebenfalls kann der Einsatz von festen Polymerelektrolyten anstelle des brennbaren Fluessigelektrolyten die Batteriesicherheit steigern und aufgrund der leichteren und einfacheren Zellbauweise die spezifische Energie weiter erhoehen und die Herstellungskosten senken. Als kostenguenstige Elektrodenmaterialien werden im Rahmen des Vorhabens zyklenstabile Manganoxidverbindungen (Spinelle) entwickelt. Neue Polymermaterialien mit erhoehter Leitfaehigkeit sowie erhoehter Stabilitaet gegenueber Oxidation und Reduktion werden untersucht. Die Eignung des Systems fuer ESF-Anwendungen wird durch Demonstratoren mit 15Wh/kg gezeigt.
Das Projekt "Wirkung von Schwermetallen auf spezifische Zellfunktionen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Strahlen- und Umweltforschung mbH, Institut für Toxikologie und Biochemie, Abteilung für Pharmakologie durchgeführt. Es werden die Wirkungen von Quecksilber (Hg)- und Mangan (Mn)- Verbindungen auf Erregungs- und Kontraktionsfunktion isolierten Herzmuskelgewebes untersucht.
Das Projekt "Untersuchung der Bildung gefaehrlicher Luftverunreinigungen in der Atmosphaere" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH, Versuchsanlagen Gek-V durchgeführt. Durch Vergleiche zwischen Simulationsversuchen und Feststellungen in Grosstadtluft werden Grundlagen fuer Verfahren zur Ermittlung der Ausbreitung der Luftreinhalteplanung nach Para. 47 BImSchG auf in der Atmosphaere gebildete Luftverunreinigungen benoetigt werden.
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