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Innovative Betone in Hochbauprojekten

Der Bausektor stellt eine bedeutende CO₂ Emissionsquelle dar. Global gehen jährlich CO₂ Emissionen von rund 2,5 Milliarden Tonnen auf die Herstellung der Baustoffe Zement, Stahl und Aluminium für den Gebäudebau zurück. Mehr als 1,5 Milliarden Tonnen davon werden der Herstellung von Zement und Beton zugeschrieben, ca. 8 % der globalen CO₂ Emissionen. Gleichzeitig trägt die Bauwirtschaft wesentlich zur Ressourcenbeanspruchung bei. In Deutschland wurden in 2022 rund 571 Millionen Tonnen mineralische Rohstoffe aus der Umwelt entnommen. Mineralische Bauabfälle stellen mit knapp 210 Millionen Tonnen den mit Abstand größten Abfallmassenstrom dar, der entsprechend aufbereitet als wichtige Rohstoffquelle zur Baustoffproduktion dienen kann. Um die Treibhausgasemissionen und den Ressourcenverbrauch im Bausektor zu reduzieren, setzt Berlin auf nachhaltige Baustoffe und zirkuläres Bauen. Die Berliner Senatsumweltverwaltung förderte daher in drei aufeinander folgenden Projektphasen die Untersuchung und Markteinführung einer vielversprechenden Technologie mit großem Potenzial, künftig zur Verbesserung der Klimabilanz von ressourcenschonendem Recycling-Beton (RC-Beton) beizutragen. Partnerinnen von Teilprojekten der Reihe „CORE – CO₂-reduzierter R-Beton“, waren u. a. die neustark AG , die Heim Gruppe Cemex-Heim RC-Baustoffe GmbH & Co. KG, Berger Beton SE , CEMEX Deutschland AG, das ifeu Institut Heidelberg gGmbH und das Museum für Naturkunde Berlin. Im Mittelpunkt stand dabei eine Technologie der neustark AG, die aufbereitete RC-Gesteinskörnungen aus Altbeton mit biogenem CO₂ beaufschlagt. Dabei wird CO₂ über ein Injektionssystem in Verbindung mit gebrochenem Altbeton gebracht und reagiert mit dem Calcium des Altbetons zu Kalkstein in Form von Kalzit. Das entstandene Material kann gemäß der Betonproduktnorm (DIN 1045-2) analog zur klassischen RC-Gesteinskörnung in bestimmten Betonrezepturen verwendet werden und in Anteilen natürliche Gesteinskörnungen ersetzen sowie tendenziell den Bindemittelbedarf in Betonrezepturen senken. Dies schafft einen ressourcenschonenden RC-Baustoff, der gleichzeitig als CO₂-Senke dient. In Adlershof wird ein zweiter Standort für die notwendige räumliche Erweiterung des Museums für Naturkunde (MfN) entwickelt. Nachhaltigkeitsziele des Museums für Naturkunde Das Museum für Naturkunde verfolgt bei der Entwicklung der Standorte in Mitte und Adlershof ambitionierte Nachhaltigkeitsziele. Besondere Bedeutung kommt dem Bereich Bau und Baubetrieb zu. Von der gründlichen Prüfung der tatsächlichen Bedarfe über sinnfällige funktionale Anordnungen bis hin zur Optimierung einzelner Baukörper und Konstruktionen wurden die Ziele der Nachhaltigkeit in jedem Arbeitsschritt prioritär beachtet, bei gleichzeitiger Sicherstellung der angemessenen und sicheren Unterbringung der wertvollen Sammlungen. Die aus einer kompakten Sammlungsunterbringung resultierenden hohen Verkehrslasten sind nur in einem Bauwerk aus Stahlbeton zu verwirklichen. Der Neubau in Adlershof wurde aus diesem Grund als Stahlbetonskelettbau konzipiert. Der Einsatz von RC-Betonen war in diesem Kontext naheliegend und so bot sich die Gelegenheit, in Zusammenarbeit mit der Senatsverwaltung für Mobilität, Verkehr, Klimaschutz und Umwelt und weiteren Partnerinnen den Einsatz des innovativen, bereits in Bauvorhaben bewährten, CO₂-speichernden CORE-Betons weiter zu untersuchen. Wo sich der CORE-Beton bei der Errichtung des Zweitstandortes des MfN in Adlershof einsetzen ließe, wurde gemeinsam unter dem Titel „CORE 3 – CO₂-reduzierter R-Beton – Phase 3“ durch die Berliner Senatsumweltverwaltung, das ifeu Institut Heidelberg, die Heim-Gruppe, die Cemex Deutschland AG und das Museum für Naturkunde untersucht. Dabei lag das Hauptaugenmerk auf dem Einsatz von RC-Gesteinskörnung, dem Einsatz aktiv karbonatisierter RC-Gesteinskörnung und dem Einsatz von klinkereffizienten Zementen zur Herstellung CO₂-armer Betone. In der praktischen Anwendung getestet werden konnte überdies die neue Normung für den RC-Beton-Einsatz (die überarbeitete DIN 1045-2), welche wesentlich größere Mengenanteile an RC-Gesteinskörnung zulässt, als es bisher der Fall war. Ziel war ein möglichst breiter Einsatz der ‚neuen‘ Betone. Im Ergebnis ist es bei einer großen Zahl der Betonbauteile möglich, Recyclingbeton mit möglichst hohen Anteilen rezyklierter Körnung zu nutzen (alle bis zu einer Druckfestigkeitsklasse von C30/37). Lediglich die Deckenplatten der Sammlungsräume, welche für besonders hohe Verkehrslasten ausgelegt sind (15 kN/m²), werden in Spannbeton und damit in konventionellem Beton ausgeführt. Insgesamt können so Bauteile in einer Menge von ca. 12.000 m³ als RC-Beton ausgeführt werden (für die Gründung ca. 6.000 m³, die Innenbauteile ca. 3.000 m³, die Außenwände ca. 1.300 m³ und das Dach ca. 1.600 m³.) Ausgehend von den für das Bauvorhaben benötigten Betonsorten (v.a. Druckfestigkeiten und Expositionsklassen) wurden unter Berücksichtigung der Projektziele und unter Beachtung der neuen Vorgaben aus dem Regelwerk (DIN 1045-2) die maximal möglichen Anteile an mineralisierter RC-Gesteinskörnung in den einzelnen Betonrezepturen abgeleitet. Der Bericht zum Projekt kann am Seitenende heruntergeladen werden. Bezogen auf den Zweitstandort in Adlershof hätte eine Herstellung aller Betonbauteile, welche im Rahmen des CORE 3 Projektes in Recyclingbeton hergestellt werden, mit einem CEM I-Beton entsprechend dem Branchenreferenzwert des C.E.C. (CONCRETE for Engineering and Contracting) einen Ausstoß von 3.200 Tonnen CO₂ zur Folge (mit deutschem Durchschnittsbeton 2.700 Tonnen CO₂). Erfolgte die Herstellung dieser Bauteile mit der hier angesetzten Referenzrezeptur (RC-Beton mit 25 % grober RC-Gesteinskörnung, CEM II/C), wäre eine Verringerung des CO₂ Ausstoßes auf 1.800 Tonnen CO₂ möglich. Ziel des Projektes ist es zu zeigen, wie durch die individuelle, den jeweiligen Bauteilen spezifisch angepasste Betonrezeptur – und unter Beachtung der novellierten DIN 1045-2 – und die Speicherung von CO₂ der CO₂-Fußabdruck pro m³ Beton weiter verringert werden kann, soweit dies Vorgaben aus dem Regelwerk zu Mindestzementgehalten ermöglichen. Bei Errichtung des Gebäudes mit den Betonrezepturen, die im Projekt in Kombination von karbonatisierter RC-Gesteinskörnung und CO₂-armer Zemente (mit gleichzeitiger Reduktion der Bindemittelgehalte) entwickelt wurden, kann der Ausstoß auf 1.360 Tonnen CO₂ reduziert werden. Dies entspricht einer Einsparung gegenüber der Referenzrezeptur um gut 430 Tonnen CO₂, was einer relativen Einsparung von knapp 25 % entspricht (inklusive CO₂-Speicherwirkung). Der detaillierte Bericht CORE 3 kann am Ende der Seite heruntergeladen werden. CORE 1: Baustoff-Entwicklung im Labor und ökologisches Potenzial Von Dezember 2020 bis April 2021 lief die erste Projektphase. Hier wurden im Labormaßstab die Grundlagen zur Baustoffentwicklung gelegt und die Erkenntnisse ökologisch und ökonomisch bilanziert und bewertet. Dazu stellte die Heim-Gruppe gebrochenen Altbeton sowie RC-Gesteinskörnungen zur Verfügung, welche die neustark AG mit CO₂ beaufschlagte und karbonatisierte. Aus diesem Material sowie aus nicht karbonatisiertem Referenzmaterial wurden bei der Firma Berger Betonrezepturen mit erhöhten Recyclinggehalten und reduzierten Zementanteilen hergestellt. Dabei wurden sowohl aktuelle als auch zukünftige regulatorische Rahmenbedingungen für RC-Beton (insbesondere Verwendung von Brechsanden 0–2 mm) beachtet. Zudem erstellte das ifeu-Institut Heidelberg eine vereinfachte Ökobilanz des Verfahrens und eine Kostenrechnung für CO₂ aus Berliner Biogasquellen. Die Ergebnisse der ersten Projektphase bestätigten das enorme ökologische Potenzial des Verfahrens. Der detaillierte Bericht CORE 1 kann unter den unten genannten Kontaktdaten angefordert werden. In der zweiten Projektphase im Mai 2021 bis Dezember 2022 startete die praktische Anwendung im großen Maßstab: In der Aufbereitungsanlage für mineralische Bauabfälle der Firma Heim wurde RC-Gesteinskörnung aus reinem Altbeton (Typ 1) mit Hilfe einer mobilen Anlage der neustark AG mit CO₂ beaufschlagt. Die karbonatisierte RC-Gesteinskörnung erhielt erstmals eine Zertifizierung und Zulassung als Zuschlag nach DIN EN 12620 für Transportbeton. Im Herbst 2022 wurden rund 200 m³ dieses Betons in einem Bauabschnitt der Quartiersentwicklung Friedenauer Höhe in Berlin eingesetzt, die im Joint Venture mit OFB Projektentwicklung und Instone Real Estate realisiert wurde. Der Beton diente u.a. als Aufbeton für Geschossdecken sowie zur Betonierung von Wänden und des Aufzugsschachts. Parallel zeigte eine Bilanzierung des Umweltforschungsinstitut ifeu Heidelberg, dass mit den entwickelten Rezepturen eine relevante Umweltentlastung über alle betrachteten Umweltwirkungskategorien hinweg möglich ist. Je höher der Anteil insbesondere an feiner RC-Gesteinskörnung, desto höher die Bindungsrate für CO₂. Die Behandlung der RC-Gesteinskörnung zeigte, dass die Klimawirksamkeit des Betons bei gleichen Eigenschaften und Einhaltung aller einschlägigen Normen durch die Kombination von karbonatisierter RC-Gesteinskörnung und Bindemittelreduktion um bis zu 20 % verringert werden kann. Der detaillierte Bericht CORE 2 kann unter den unten genannten Kontaktdaten angefordert werden. Die im CORE-Pilotvorhaben demonstrierte Praxistauglichkeit der Technologie überzeugte alle Projektbeteiligten. Bereits mehr als 10 Anlagen der Firma neustark zur CO₂-Speicherung sind in der Schweiz in Betrieb. 2023 investierte Heim erstmals in Deutschland in eine entsprechende Anlage, sodass CO₂-speichernde RC-Gesteinskörnung seitdem auf dem Berliner Markt verfügbar ist. Die erste CO₂-Speicheranlage in Deutschland wurde am 28.09.2023 feierlich durch neustark und HEIM in Anwesenheit von über 100 Gästen und Vertreterinnen und Vertretern der Politik in Berlin Marzahn eröffnet. Bei einem flächendeckenden Einsatz der im CORE-Projekt entwickelten und in der Praxis erprobten Betonrezepturen ließen sich im Land Berlin durch die Kombination von karbonatisierter RC-Gesteinskörnung und den effizienten Einsatz CO₂-armer Zemente signifikante CO₂-Einsparungen erreichen. Bilanziell anrechenbar wären die Negativemissionen aus der karbonatisierten RC-Gesteinskörnung, wenn die aktuell zur Querfinanzierung des Baustoffs auf dem privaten CO₂-Markt emittierten Zertifikate durch den Bauherrn aufgekauft würden oder ein entsprechendes Arrangement dazu mit neustark gefunden würde. Das Berliner Ausschreibungs- und Vergabegesetz (BerlAVG) verpflichtet öffentliche Auftraggeber der unmittelbaren Berliner Landesverwaltung bei der Vergabe von Bauleistungen ab einem geschätztem Auftragswert von 50.000 Euro ökologische Kriterien zu berücksichtigen und umweltfreundlichen und energieeffizienten Produkten, Materialien und Verfahren den Vorzug zu gegeben. Wesentliches Instrument zur Umsetzung dieser Vorgabe ist die Verwaltungsvorschrift Beschaffung und Umwelt (VwVBU). Die Federführung für die Entwicklung von Vorschlägen an den Senat zur Fortentwicklung der VwVBU liegt bei der Senatsverwaltung für Mobilität, Verkehr, Klimaschutz und Umwelt. Verwaltungsvorschrift Beschaffung und Umwelt – VwVBU Nachhaltiges Bauen in der öffentlichen Beschaffung Nachbericht Fachdialog zirkuläres Bauen am Beispiel ressourcenschonender Beton Leitfaden für nachhaltiges Bauen des Bundesministeriums für Wohnen, Stadtentwicklung und Bauwesen Pressemitteilung der Senatsverwaltung für Mobilität, Verkehr, Klimaschutz und Umwelt vom 07.10.2022 zum erstmaligen Einsatz von ressourcenschonendem und klimaverträglicherem Transportbeton in Berliner Bauvorhaben Friedenauer Höhe

Bodendauerbeobachtung im Land Brandenburg

Das vorliegende Punktshape beinhaltet die Standorte zu den Messstellen der Bodendauerbeobachtungsflächen im Land Brandenburg. Die Bodendauerbeobachtung ist ein Instrument zur langfristigen Überwachung von Veränderungen des Zustandes und der Funktionen des Bodens im Sinne des Bundesbodenschutzgesetzes bzw. weiterer untergesetzlicher Regelwerke. Die Bodendauerbeobachtung ist dabei nicht isoliert, sondern als zentrales Element einer integrierten Umweltbeobachtung zu betrachten. Ziele der Boden- dauerbeobachtung sowohl brandenburgspezifisch als auch bundesweit sind a) die Erfassung des aktuellen Zustandes der Böden, b) die langfristige Überwachung von Bodenveränderungen und c) die Ableitung von Prognosen für die zukünftige Entwicklung der Böden. Als Sachdaten sind neben der Bezeichnung der Bodendauerbeobachtungsfläche auch Angaben zur Nutzungsart, der naturräumlichen Haupt-Einheitsgruppe, dem Bodenausgangsgestein, dem Bodentyp, der Bodenart des Oberbodens sowie der Kategorie für deren Auswahl hinterlegt. Aggregierte und qualitätsgeprüfte Messdaten werden zu einem späteren Zeitpunkt ergänzt. Hinweis: Die Lage der Standorte wurde auf ganze km gerundet und entspricht daher nicht der tatsächlichen Lage der Bodendauerbeobachtungsflächen. Der Datenbestand beinhaltet die Standorte (Punktdaten) zu Messstellen der Bodendauerbeobachtung des Landes Brandenburg. Das vorliegende Punktshape beinhaltet die Standorte zu den Messstellen der Bodendauerbeobachtungsflächen im Land Brandenburg. Die Bodendauerbeobachtung ist ein Instrument zur langfristigen Überwachung von Veränderungen des Zustandes und der Funktionen des Bodens im Sinne des Bundesbodenschutzgesetzes bzw. weiterer untergesetzlicher Regelwerke. Die Bodendauerbeobachtung ist dabei nicht isoliert, sondern als zentrales Element einer integrierten Umweltbeobachtung zu betrachten. Ziele der Boden- dauerbeobachtung sowohl brandenburgspezifisch als auch bundesweit sind a) die Erfassung des aktuellen Zustandes der Böden, b) die langfristige Überwachung von Bodenveränderungen und c) die Ableitung von Prognosen für die zukünftige Entwicklung der Böden. Als Sachdaten sind neben der Bezeichnung der Bodendauerbeobachtungsfläche auch Angaben zur Nutzungsart, der naturräumlichen Haupt-Einheitsgruppe, dem Bodenausgangsgestein, dem Bodentyp, der Bodenart des Oberbodens sowie der Kategorie für deren Auswahl hinterlegt. Aggregierte und qualitätsgeprüfte Messdaten werden zu einem späteren Zeitpunkt ergänzt. Hinweis: Die Lage der Standorte wurde auf ganze km gerundet und entspricht daher nicht der tatsächlichen Lage der Bodendauerbeobachtungsflächen. Der Datenbestand beinhaltet die Standorte (Punktdaten) zu Messstellen der Bodendauerbeobachtung des Landes Brandenburg. Das vorliegende Punktshape beinhaltet die Standorte zu den Messstellen der Bodendauerbeobachtungsflächen im Land Brandenburg. Die Bodendauerbeobachtung ist ein Instrument zur langfristigen Überwachung von Veränderungen des Zustandes und der Funktionen des Bodens im Sinne des Bundesbodenschutzgesetzes bzw. weiterer untergesetzlicher Regelwerke. Die Bodendauerbeobachtung ist dabei nicht isoliert, sondern als zentrales Element einer integrierten Umweltbeobachtung zu betrachten. Ziele der Boden- dauerbeobachtung sowohl brandenburgspezifisch als auch bundesweit sind a) die Erfassung des aktuellen Zustandes der Böden, b) die langfristige Überwachung von Bodenveränderungen und c) die Ableitung von Prognosen für die zukünftige Entwicklung der Böden. Als Sachdaten sind neben der Bezeichnung der Bodendauerbeobachtungsfläche auch Angaben zur Nutzungsart, der naturräumlichen Haupt-Einheitsgruppe, dem Bodenausgangsgestein, dem Bodentyp, der Bodenart des Oberbodens sowie der Kategorie für deren Auswahl hinterlegt. Aggregierte und qualitätsgeprüfte Messdaten werden zu einem späteren Zeitpunkt ergänzt. Hinweis: Die Lage der Standorte wurde auf ganze km gerundet und entspricht daher nicht der tatsächlichen Lage der Bodendauerbeobachtungsflächen. Der Datenbestand beinhaltet die Standorte (Punktdaten) zu Messstellen der Bodendauerbeobachtung des Landes Brandenburg.

Boden-Dauerbeobachtung im Land Brandenburg – Interoperabler INSPIRE View-Service (WMS-EF-BDF)

Der interoperable INSPIRE-Viewdienst (WMS) Environmental Monitoring Facilities gibt einen Überblick über die Standorte zu den Messstellen der Boden-Dauerbeobachtungsflächen im Land Brandenburg. Die Bodendauerbeobachtung ist ein Instrument zur langfristigen Überwachung von Veränderungen des Zustandes und der Funktionen des Bodens im Sinne des Bundesbodenschutzgesetzes bzw. weiterer untergesetzlicher Regelwerke. Ziele der Bodendauerbeobachtung sowohl brandenburgspezifisch als auch bundesweit sind die Erfassung des aktuellen Zustandes der Böden, die langfristige Überwachung von Bodenveränderungen und die Ableitung von Prognosen für die zukünftige Entwicklung der Böden. Als Sachdaten sind neben der Bezeichnung der Bodendauerbeobachtungsfläche auch Angaben zur Nutzungsart, der naturräumlichen Haupt-Einheitsgruppe, dem Bodenausgangsgestein, dem Bodentyp, der Bodenart des Oberbodens sowie der Kategorie für deren Auswahl hinterlegt. Gemäß der INSPIRE-Datenspezifikation Environmental Monitoring Facilities (D2.8.III.7_v3.0) liegen die Inhalte INSPIRE-konform vor. Der WMS beinhaltet die folgenden Layer: - EF.EnvironmentalMonitoringFacilites: individuelle Messstellenstandorte der Boden-Dauerbeobachtung - EF.EnvironmentalMonitoringNetwork: aggregierte Messstellenstandorte der Boden-Dauerbeobachtung als ein Netzwerk auf Ebene des Bundeslandes. Der WebMapService (WMS) wird in den Versionen 1.1.1 und 1.3.0 bereitgestellt.

Klimaschutzmodellregion Sauerland, Teilvorhaben: Entwicklung digitaler Wasserstoffnachweise

Forschergruppe (FOR) 5664: Agroforstwirtschaft für eine nachhaltige multifunktionale Landwirtschaft, Teilprojekt SP1: Treibhausgasflüsse und Kohlenstoffspeicherung

Angesichts der sich verschärfenden globalen Klimakrise besteht dringender Handlungsbedarf die Ursachen des Klimawandels zu bekämpfen und zu mindern. Da die Treibhausgasemissionen (THG-Emissionen) wesentlich zur globalen Erderwärmung beitragen, müssen sich alle Anstrengungen auf deren Vermeidung und Verminderung konzentrieren. Außerdem könnte die zusätzliche Bindung von Kohlenstoff (C) in Böden und Baumbiomasse/Holz ein wirksames Instrument für den Klimaschutz sein. Deutschland ist bestrebt, durch verschiedene Minderungsmaßnahmen bis 2045 Klimaneutralität zu erreichen. Es gibt bereits belastbare Hinweise, dass Agroforstsysteme (AFS) die N2O- und/oder CO2-Emissionen reduzieren und so den Carbonfootprint verringern können. Dies ist vor allem auf die Erhöhung der unter- und oberirdische Biomasse durch Anpflanzung von Gehölzen und Gehölzen und der dazugehörigen Vegetation zurückzuführen ist. Darüber hinaus werden die THG-Emissionen stark von den mikroklimatischen Bedingungen und dem Wasser- und Nährstoffkreislauf beeinflusst. AFS zeichnen sich insbesondere durch ein hohes Maß an kleinräumiger Heterogenität aus. Bislang gibt es jedoch keine systematischen Erkenntnisse über das quantitative THG-Reduktions- und C-Sequestrierungspotenzial von AFS und über deren räumlich-zeitliche Variabilität. Dies ist teilweise auf methodische Beschränkungen zurückzuführen, wenn es um umfassende Analysen des gesamten Systems geht, einschließlich der Kulturpflanzen- und Baumreihen. Daher konzentriert sich dieses Projekt auf umfassende Messungen der räumlich-zeitlichen Muster der THG-Emissionen und der C-Dynamik in AFS, um die zugrundeliegenden Prozesse und Treiber besser zu verstehen und zu ermitteln, wie AFS wirksam zur Verringerung der THG-Emissionen beitragen und möglicherweise die C-Sequestrierung in der gemäßigten Klimazone verbessern können. Die angewandten Messtechniken beinhalten: i) mikrometeorologische Sensornetzwerke, (ii) halbautomatische geschlossene Kammersysteme zur Bestimmung der tageszeitlichen CO2-, CH4-, N2O- und ET-Flüsse (enge Verknüpfung von SP1 und 2), iii) Isotopenansätze und iv) Methoden zur Bestimmung des Netto-Ökosystem-Kohlenstoffbudgets und Bodenkohlenstoff-Stabilisierungsmechanismen. Die gegenseitigen Abhängigkeiten zwischen Parametern, die sich auf THG-Emissionen, Kohlenstoffdynamik und die Integration von Bäumen beziehen, werden untersucht, um Modellparameter für Upscaling und Szenarioanalysen abzuleiten. Um diese Ziele zu erreichen, werden im Projekt folgende Arbeitspakete behandelt: WP1) Einfluss von AFS auf die räumlich-zeitliche Dynamik der THG-Flüsse, WP2) Einfluss von AFS auf das C-Sequestrierungspotenzial und WP3) Interaktion von Kohlenstoff-, Stickstoff- und Wasserkreisläufen in AFS. Die Arbeiten finden an zwei verschiedenen Standorten (in Hessen, Gladbacherhof und in Brandenburg, Großmutz) statt, um die wissenschaftlichen Erkenntnisse unter verschiedenen pedoklimatischen Bedingungen zu bewerten und zu validieren.

Remanufacturing von PEM-Brennstoffzellenstacks für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft

Dem Projektvorhaben liegt folgende Problemstellung zu Grunde: Brennstoffzellensysteme werden erst wirtschaftlich und ökologisch nachhaltig, wenn eine Kreislaufwirtschaft um das Produkt aufgebaut wird. Dies liegt zum einen darin begründet, dass (Primär-)Platin, das Teil der MEA ist, einen erheblichen Anteil am CO2-Fußabdruck und den Kosten eines Brennstoffzellenstacks hat und zum anderen, dass Brennstoffzellensysteme eine hohe Wertschöpfung haben, welche am Ende des ersten Produktlebenszyklus so weit wie möglich erhalten bleiben sollte. Da verschiedene Komponenten der Brennstoffzelle, insbesondere die MEA, nach einer gewissen Betriebszeit chemische Degradationserscheinungen aufweisen, ist eine unmittelbare Weiterverwendung ausgeschlossen. Sobald ein Brennstoffzellenstack an sein Lebensende gelangt oder aufgrund eines Defekts frühzeitig ausfällt, bedarf es einer Zustandsbeurteilung des Stacks. Daraus muss abgeleitet werden, ob eine Reparatur des Stacks in Form eines Austauschs degradierter Zellen möglich ist. Falls dies nicht mehr möglich ist, bedarf es der Demontage des Brennstoffzellenstacks sowie einer entsprechenden Befundung und ggf. Wiederaufbereitung der Einzelkomponenten, um der Anforderung eines möglichst hohen Wertschöpfungserhalts gerecht zu werden. Komponenten, die aufgrund irreversibler Degradationserscheinungen nicht mehr aufbereitet werden können, müssen im Sinne der Nachhaltigkeit möglichst sortenrein einem Recycling zugeführt werden. Unter Berücksichtigung der erwarteten Stückzahlen müssen daher bereits jetzt Konzepte für die automatisierte Zustandsbeurteilung und Demontage von Brennstoffzellenstacks, mit dem Ziel einer Kreislaufwirtschaft, entwickelt werden, um langfristig zum Erfolg der Technologie beizutragen.

Instrumente für eine nachhaltige Entwicklung im Tourismus

Das Vorhaben zielt darauf ab, Instrumente (weiter) zu entwickeln, die eine nachhaltige Entwicklung des Tourismus auf der Angebots- und Nachfrageseite unterstützen. Mit diesen Instrumenten sollen Transparenz und Vergleichbarkeit sowie Sicht- und Buchbarkeit nachhaltiger Reiseelemente oder auch der gesamten Reisekette ermöglicht werden. Langjährige, regelmäßige Erhebungen - unter Beteiligung BMUV über ReFoPlan-Vorhaben - zeigen, dass die Einstellung der Bevölkerung zum umwelt- und sozialverträglichen Reisen kontinuierlich ansteigt. Trotz der hohen Einstellungswerte gibt es in der Umsetzung deutlich weniger Urlaubsreisen, bei denen tatsächlich auf Nachhaltigkeit geachtet wurde. In der Begründung wird u.a. eine mangelnde Auffindbarkeit entsprechender Angebote genannt. Zudem kann die Verantwortung für nachhaltig ausgerichtetes Reiseverhalten nicht alleine den Verbraucher*innen überlassen werden sondern ist bereits in die Angebotsgestaltung zu integrieren und transparent abzubilden. Hierfür sind Nachhaltigkeitszertifizierungen im Tourismus ebenso in der Diskussion wie einheitliche, vergleichbare Kriteriensets und Berechnungstools, um den CO2-Fußabdruck oder den 'ökologischen Rucksack' einer Reise bzw. ihrer Bestandteile abzubilden. Über Stakeholder-Beteiligungen, Branchendialoge u.ä. soll die Entwicklung unterstützt, die Instrumententauglichkeit diskutiert und ihre Umsetzung erprobt werden. Die Ergebnisse sind in geeigneten Formen (Veröffentlichungen, Online-Tools, Workshop / Konferenz) zu verbreiten und zur Anwendung vorzuschlagen

Lebenszyklusverlängerung von bestehenden und zukünftigen stationären Batteriespeichersystemen durch hybride Zustandsprognose, Teilvorhaben: Bestimmung, Prädiktion und Modellierung des SOHs basierend auf Felddaten

Das Projekt BattLifeBoost soll die Zustandsschätzung und die damit verbundene Lebensdauerabschätzung für Batteriesysteme verbessern. Dabei wird von den 4 Projektpartnern unter Berücksichtigung von vorhandenen Felddaten sowie der Anwendung von statistischen Methoden, maschineller Lernverfahren und den im Projekt entwickelten Zellalterungsmodell ein Systemalterungsmodell entwickelt, was eine deutlich verbesserte Prädiktion der noch möglichen Speicherlebensdauer ermöglicht. Neben der verbesserten Prognose der Batteriehaltbarkeit in vorgegebenen stationären Anwendungen wird zudem ein Modelltransfer auf bis dato nicht hinreichend parametrierte Batteriezellen untersucht. Abschließen werden die Projektergebnisse von allen Partnern ökonomisch und ökologisch bewertet. Dieses Teilprojekt fokussiert sich auf die State-of-Health (SOH) Bestimmung von stationären Energiespeichern. Dabei soll der SOH aus Felddaten von Heimspeichersystemen ermittelt und mittels Machine-Learning Algorithmen extrapoliert werden, um ein End-of-life (EOL) Datum bestimmen zu können. Aus den gewonnenen sowie geclusterten Daten sollen Degradationsparameter bestimmt und daraus ein SOH-Model entwickelt werden, um die Auswirkungen weiterer Lastprofile bzw. Anwendungsfelder auf die Lebensdauer abschätzen zu können. Mit den Ergebnissen soll die Überdimensionierung der Speicher sowie die Zeit für die notwendige Qualifizierung von Zellen verringert werden, wodurch sich wirtschaftliche und ökologische Vorteile wie die Reduktion des CO2-Fußabdrucks ergeben.

Der gelbe Mehlwurm (Tenebrio molitor) als zukunftsorientiertes Futtermittel für Monogastrier - Nutzung regionaler Nebenströme und neuer technologischer Veredelungen zur Verbesserung der Nährstoffnutzung, Teilprojekt E

Um Biomasse effizient aufschließen, aufbereiten und bedarfsgerecht für nachgelagerte Produktionsprozesse bereitstellen zu können, sollen Voraussetzungen geschaffen werden, Neben- und Reststoffströme in werthaltige Produkte zu überführen (BMEL, 2020)'. Das Potential von Insektenlarven zur Nutzung von Nebenströmen und die Biokonvertierung in hochwertige Futtermittel im Sinn einer Kreislaufwirtschaft ist enorm, aber bisher noch unzureichend genutzt. Ziel des Projektes ist es daher in einem integrativen Ansatz, beginnend von der Larvenaufzucht, über die technologische Gewinnung und Veredelung des Larvenprodukts bis zum Einsatz derselben als Futtermittel für Monogastrier, den kompletten Prozess zu untersuchen und die Stoffstromberechnung entlang dieser kompletten Kette zu ermöglichen. Bisherige Berechnungen zur Frage der Nachhaltigkeit und die Vergleichbarkeit von Insekten mit konventionellen Futtermitteln, wie beispielsweise Soja, beleuchten häufig nicht die gesamte Produktion der Larve selbst, über diese als Futtermittel zum tierischen Lebensmittel (Protein von Geflügel, Schwein) im Hinblick auf Parameter wie z.B. CO2-Footprint, Produktionskosten, Futterwert für Nutztiere und Ausscheidung stickstoffhaltiger Substanzen in die Umwelt. Technologisch steht hier ein innovatives Verfahren zur Hydrolyse der protein- und chitinhaltigen Kutikula der Larven vor ihrer Auftrennung in Fett und Protein im Fokus, wodurch insbesondere die Bioverfügbarkeit von Aminosäuren und die umsetzbare Energie des Larvenproduktes erhöht werden sollen. Innovative Ansätze zur Larvenaufzucht auf Nebenströmen sollen experimentell untersucht werden, um das ungeheure Potential von Insekten nutzbar zu machen und die Nahrungskonkurrenz der Nutztierernährung zum Menschen so weit wie möglich zu minimieren. Die daraus resultierenden Futtermittel sollen in einem anschließenden Schritt auf ihren Futterwert und ihre Nutzbarkeit bei Broiler und Schwein in der bedarfsgerechten Tierernährung geprüft werden.

Der gelbe Mehlwurm (Tenebrio molitor) als zukunftsorientiertes Futtermittel für Monogastrier - Nutzung regionaler Nebenströme und neuer technologischer Veredelungen zur Verbesserung der Nährstoffnutzung, Teilprojekt C

Um Biomasse effizient aufschließen, aufbereiten und bedarfsgerecht für nachgelagerte Produktionsprozesse bereitstellen zu können, sollen Voraussetzungen geschaffen werden, Neben- und Reststoffströme in werthaltige Produkte zu überführen (BMEL, 2020)'. Das Potential von Insektenlarven zur Nutzung von Nebenströmen und die Biokonvertierung in hochwertige Futtermittel im Sinn einer Kreislaufwirtschaft ist enorm, aber bisher noch unzureichend genutzt. Ziel des Projektes ist es daher in einem integrativen Ansatz, beginnend von der Larvenaufzucht, über die technologische Gewinnung und Veredelung des Larvenprodukts bis zum Einsatz derselben als Futtermittel für Monogastrier, den kompletten Prozess zu untersuchen und die Stoffstromberechnung entlang dieser kompletten Kette zu ermöglichen. Bisherige Berechnungen zur Frage der Nachhaltigkeit und die Vergleichbarkeit von Insekten mit konventionellen Futtermitteln, wie beispielsweise Soja, beleuchten häufig nicht die gesamte Produktion der Larve selbst, über diese als Futtermittel zum tierischen Lebensmittel (Protein von Geflügel, Schwein) im Hinblick auf Parameter wie z.B. CO2-Footprint, Produktionskosten, Futterwert für Nutztiere und Ausscheidung stickstoffhaltiger Substanzen in die Umwelt. Technologisch steht hier ein innovatives Verfahren zur Hydrolyse der protein- und chitinhaltigen Kutikula der Larven vor ihrer Auftrennung in Fett und Protein im Fokus, wodurch insbesondere die Bioverfügbarkeit von Aminosäuren und die umsetzbare Energie des Larvenproduktes erhöht werden sollen. Innovative Ansätze zur Larvenaufzucht auf Nebenströmen sollen experimentell untersucht werden, um das ungeheure Potential von Insekten nutzbar zu machen und die Nahrungskonkurrenz der Nutztierernährung zum Menschen so weit wie möglich zu minimieren. Die daraus resultierenden Futtermittel sollen in einem anschließenden Schritt auf ihren Futterwert und ihre Nutzbarkeit bei Broiler und Schwein in der bedarfsgerechten Tierernährung geprüft werden.

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