Die Karte Bodenverflüssigungspotenzial stellt Informationen zur Verbreitung von Sedimenten an der Meeresbodenoberfläche dar, die aufgrund ihrer spezifischen Korngrößenverteilungen unter äußerer Lasteinwirkung (Entstehung von Porenwasserüberdruck) zur Bodenverflüssigung neigen können. Bei den Sedimenten handelt es sich in der Regel um eng gestufte Grobschluffe bis Mittelsande. Der Effekt der Bodenverflüssigung kann bei Baumaßnahmen und Bauwerken, wie z.B. Pipelines und Seekabel am Meeresboden, von Bedeutung sein.
Die Karte umfasst den Bereich der gesamten deutschen Nordsee im Maßstab 1 : 250.000 mit einer Aussage zu den Sedimenten der oberen 0,2 m ab Meeresbodenoberfläche. Zwei zusätzliche Karten zeigen Ergebnisse der Auswertung von Bohrdaten in Teufen von 1 m und 2 m unter Meeresboden. Grundlage der Kartendarstellung sind Sedimentproben der Meeresbodenoberfläche bis zu einer Teufe von 0,2 m sowie Schichtbeschreibungen von Bohrungen in den oben genannten Teufenbereichen, die bis April 2012 zur Verfügung standen. Die Grundlagendaten sind in Datenbanken beim BSH und LBEG abgelegt, zukünftig erhobene Daten werden darin integriert.
Die Lockersedimente werden entsprechend ihrer Korngrößen nach DIN EN 14688-1 eingeteilt: Ton (Korngröße <0,002 mm); Schluff (Korngröße 0,002 bis 0,063 mm); Sand (Korngröße 0,063 bis 2,0 mm); Kies (Korngröße 2,0 bis 63 mm); Steine und Blöcke (Korngröße >63 mm). Auf Basis der im Labor durchgeführten Korngrößenanalysen, den Schichtbeschreibungen aus Bohrungen und der Kornsortierung werden die Sedimente auf Grundlage der Klassifizierung von STUDER & KOLLER (1997) klassifiziert. Die Legende umfasst zwei Klassen, Bodenverflüssigung „potentiell möglich“ und „nicht zu erwarten“.
Zielsetzung und Anlass:
Die Eutrophierung stellt eine der größten ökologischen Bedrohungen der Ostsee dar, was sich aktuell in einer riesigen Todeszone (Sauerstoffmangel) am Meeresboden der tiefen Becken wiederspiegelt. Deshalb soll in dieser Machbarkeitsstudie eine nachhaltige marine Biomasse-Produktion des Blasentangs (Fucus vesiculosus) in Freilandversuchen in der Ostsee durchgeführt werden, um mit Hilfe dieser Makroalge eine Abreicherung von überschüssigen Nährstoffen herbeizuführen. In mehreren Schritten werden wir untersuchen inwiefern eine Hochskalierung vom Labor- zum offshore-Maßstab möglich und wie groß das Potenzial von großflächigen offshore-Freilandkulturen von Makroalgen ist. Weiterhin untersuchen wir ob die Biomasse umweltschonend produziert und als Wertstoff (Kosmetik), organischer Dünger, und/oder Biogas-Rohstoff (Energieträger) genutzt werden kann.
Das Gesamtziel des Vorhabens in diesem Konsortium ist somit die Beurteilung der Chancen und Möglichkeiten von großflächigen Makroalgen-Freilandkulturen hinsichtlich:
I. Schaffung eines regional möglichst geschlossenen Nährstoffkreislaufs zur Reduzierung der Nährstoffanreicherung in der südwestlichen Ostsee,
II. Produktion von nachhaltigen Rohstoffen ohne dünge-, pflanzenschutz- und wasser-intensiven Landverbrauch, sowie
III. Prüfung zusätzlicher Ertragsmöglichkeiten für Fischer und Einsparmöglichkeiten für Landwirte.
Das vielfältige Potenzial der Ökosystemdienstleistungen von Blasentang-Freilandkulturen wird somit erstmalig experimentell in der Ostsee untersucht, und trägt zu den UN Nachhaltigkeitszielen bei. Das Projekt wird in enger Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und regionalen Stakeholdern (Fischer, Windparkbetreiber, Landwirte, Anlagenbetreiber für Biogas) durchgeführt.
Arbeitsschritte und Methoden:
Während der Projektdauer von drei Jahren bearbeiten wir vier Schwerpunkte: I. Kultivierung, II. Biomassecharakterisierung, III. Ernte und IV. Nutzung des Blasentangs.
I. die bereits etablierte Nachzucht von Blasentang auf für die Freilandkultur geeignete Substrate wird optimiert. Danach wird die gut funktionierende Algenkultivierung vom Labor- und Mesokosmen-Maßstab zu mittleren Feldkulturen in der Eckernförder Bucht ( Prototyp einer Offshore-Kultur) heraufskaliert. Während all der Stufen der Hochskalierung werden die Effekte auf die Umwelt (abiotisch: Nährstoffgehalte, Sauerstoffkonzentration, pH; biotisch: Biodiversität organismisch und per eDNA) detailliert untersucht. Weiterhin soll die Zusammenarbeit mit Fischern und Windanlagenbetreibern als auch Genehmigungsbehörden (BSH, LLUR etc.) als Stakeholdern in Anspruch genommen werden, zu denen bereits intensive Kontakte bestehen.
II. Die erzeugte Blasentasng-Biomasse wird ökophysiologisch und biochemisch charakterisiert, um bspw. Überlebensgrenzen, optimale Erntezeitpunkte und vielversprechende Wertstoffe zu identifizieren.
III. Die Erntemethodik und Erstbehandlung an Land muss sorgfältig untersucht werden. Hier ist zum einen die Expertise von Fischern gefragt, die zumindest partiell von Fischfang auf die Wartung der Algenkulturen und die Algenernte umsteigen wollen. Der Schwerpunkt liegt auf der Nutzung der Biomasse an Land. Eine energieaufwändige Trocknung soll als Vorbehandlung vermieden werden.
IV. Aus den biochemischen Analysen unter II. lassen sich bereits interessante Wertstoffe (Naturstoffe) z.B. für die kosmetische Industrie ableiten. Ansonsten ist die einfachste und bereits bewährte Nutzungsmöglichkeit das Einarbeiten der Algenbiomasse nach vorheriger Extraktion von Wertstoffen als Ersatz für mineralische Kunstdünger. Vor einer großflächigen und langfristigen Nutzung der Algenbiomasse als natürlicher Mineraldüngerersatz muss deren Belastung mit Schadstoffen, z.B. Schwermetallen, geprüft werden. (Text gekürzt)
Fraunhofer IWES steht mit seinen F&E-Aktivitäten für eine Beschleunigung des Ausbaus der Windenergie auf See. Das betrifft die Untergrunderkundung ebenso wie die Aufbereitung & Bereitstellung von Baugrundparametern für das technische Design von Offshore-Gründungsstrukturen. IWES hat im Anschluss an die Entwicklung seismischer Erkundungsmethoden einen Workflow für die integrierte Interpretation der geophysikalischen & geotechnischen Daten entwickelt, und A. um Bodenprofile relevanter Parameter an Lokationen ohne direkte Baugrundaufschlüsse zu erzeugen (synthetische CPT). Der Bedarf an innovativen Lösungen im Bereich der Baugrundmodellierung besteht, wie letzte Ausschreibungen von Behörden wie RVO (= Rijksdienst voor Ondernemend Nederland) & d. BSH zeigen. Statistische Analysen sind gefordert, um eine reguläre Nutzung synthetischer Baugrundprofile durch Einsatz zertifizierten Analysewerkzeugs zu ermöglichen. IWES & GuD stellen sich der Herausforderung, anknüpfend an existierende geostatistische Methoden, ein probabilistisches Baugrundmodell zu entwickeln. Dadurch wird eine Quantifizierung aller mit der Beschreibung des Baugrundes assoziieren Unsicherheiten (z.B. Heterogenität des Baugrundes, Messunsicherheiten usw.) erreicht, so dass im Ergebnis an jedem Modellpunkt bemessungsrelevanten Baugrundparameter 'mit Sicherheiten behaftet' abgeleitet werden können. Dazu sind sämtliche input-Größen in das Modell mit Streuungen zu integrieren. Das umfasst geophysikalische & geotechnische Mess- & Versuchsergebnisse sowie Modellunsicherheiten in interpolierten Bereichen. Eine umfassende statistische Analyse aller seismischen & geotechnische Informationen soll es ermöglichen, laterale Änderungen der relevanten geotechnischen Parameter zu quantifizieren. Geplant ist ein dreijähriges Forschungsprojekt durch Fraunhofer IWES & GuD Geotechnik und Dynamik Consult GmbH, mit begleitender Industrie-Arbeitskreis (EnBW, G-tec S.A., Ocean Floor Geophysics, Niedersachsenwasser, BSH und BAW)
Mit detaillierten sedimentologischen und geochemischen Analysen sollen die kleinskaligen Klimaänderungen und ihre Auswirkung auf Sedimentexport analysiert werden. Neben Gezeiten und Hurricanes erzeugen die Passage von Kaltwasserfronten einen wichtigen Transportmechanismus für die Verfrachtung von Karbonatschlämmen von einer flachen Karbonatplattform in tiefere Hangbereiche. Die Anwendung von Magnesium-Thermometrie für die Berechnung von Paläo-Oberflächentemperaturen wird die klimatischen Rahmenbedingungen gut charakterisieren können. Das hier beantragte Vorhaben konzentriert sich auf die Auswertung von Sedimentmaterial, das im Rahmen der fünften Expedition des internationalen IMAGES Projektes im Juni in der Nähe der Großen Bahama Bank gewonnen wurde. Feinskalige sedimentologische und geochemische Profile sollen für das Holozän entlang eines 38 m langen Sedimentkernes erstellt werden. Damit sollen kurzfristige Variabilitäten in der Karbonatproduktion der Großen Bahama Bank in Bezug zu hochfrequenten Klimaänderungen gesetzt werden.