<p>Der Bausektor gehört zu den ressourcenintensivsten Wirtschaftssektoren. Entsprechend hoch sind auch die anfallenden mineralischen Bauabfälle. Im Jahr 2022 waren es insgesamt fast 208 Mio. t derartiger Abfälle. Das entspricht etwa 61 Prozent des Gesamtabfallaufkommens in Deutschland. Der größte Teil der Abfälle wurde recycelt oder anderweitig verwertet.</p><p>Verwertung von Bau- und Abbruchabfällen</p><p>Deutschland befindet sich in einer notwendigen Transformation zu einer ressourcenschonenden und auf <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/n?tag=Nachhaltigkeit#alphabar">Nachhaltigkeit</a> ausgerichteten Kreislaufwirtschaft. Für den Umgang mit Abfällen, die beim Bau und beim Abbruch von Gebäuden anfallen, aber auch etwa bei Bau und Sanierung von Straßen, Gleisen oder Tunneln, bedeutet dies dreierlei:</p><p>Nur so können natürliche Rohstoffe und Deponieraum eingespart und die Ziele des <a href="https://www.bmuv.de/gesetz/kreislaufwirtschaftsgesetz">Kreislaufwirtschaftsgesetzes</a>, der europäischen <a href="https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=CELEX%3A32008L0098&qid=1651054748037">Abfallrahmenrichtlinie </a>oder des <a href="https://www.bmuv.de/publikation/deutsches-ressourceneffizienzprogramm-iii-2020-bis-2023">Deutschen Ressourceneffizienzprogramms (ProgRess III)</a> erreicht werden.</p><p>Die Daten aus den folgenden Darstellungen stammen aus dem im Jahr 2024 erschienenen Bericht zum Aufkommen und zum Verbleib mineralischer Bauabfälle im Jahr 2022 <a href="https://kreislaufwirtschaft-bau.de/Download/Bericht-14.pdf">(14. Monitoring-Bericht der Bauwirtschaft)</a>.</p><p>Mineralische Bauabfälle</p><p>Bauabfälle fallen als Bauschutt, Straßenaufbruch, Boden und Steine sowie als Baustellenabfälle an. Bauabfälle auf Gipsbasis werden separat erfasst. Im Jahr 2022 waren die mineralischen Bauabfälle einschließlich des Bodenaushubs – das sind Böden und Steine – mit 207,9 Millionen Tonnen (Mio. t) die mengenmäßig wichtigste Abfallgruppe in Deutschland (siehe Abb. „Statistisch erfasste Mengen mineralischer Bauabfälle 2022“).</p><p>Boden und Steine, Bauschutt und Straßenaufbruch</p><p>Im Jahr 2022 fielen 294,4,1 Mio. t an Bodenaushub, Baggergut, Gleisschotter, Bauschutt und Straßenaufbruch an.</p><p>Bauabfälle auf Gipsbasis und Baustellenabfälle</p><p>Im Jahr 2022 fielen etwa 0,640 Mio. t Bauabfälle auf Gipsbasis an. Mit 0,38 Mio. t wurden 59,5 % im übertägigen Bergbau und im Deponiebau verwertet. 0,26 Mio. t (40,5 %) wurden auf Deponien beseitigt (siehe Abb. „Verbleib von Bauabfällen auf Gipsbasis 2022“). Wegen der hohen Nachfrage durch die – aus ökologischer Sicht umstrittene – sonstige Verwertung im Bergbau ist das hochwertige Recycling von Bauabfällen auf Gipsbasis in den letzten Jahren nicht im erwünschten Maße in Gang gekommen.</p><p>Bei den Baustellenabfällen haben sich im Vergleich zum vorigen Berichtsjahr 2020 der Anfall und die Verwertungsrate nur geringfügig geändert. Von den insgesamt 12,9 Mio. t wurden 0,1 Mio. t (0,8 %) deponiert, 0,3 Mio. t (2,3 %) recycelt und 12,5 Mio. t (96,9 %) sonstig verwertet, d.h. thermisch verwertet, also für Energie- und Wärmeerzeugung verbrannt, oder verfüllt (siehe Abb. „Verbleib der Baustellenabfälle 2022“).</p><p>Recycling Baustoffe</p><p>Recycling-Baustoffe werden überwiegend als Gesteinskörnungen im Straßen-, Erd- und Deponiebau eingesetzt.</p><p>Von den recycelten Baustoffen wurden lediglich 14,5 Mio. t als Gesteinskörnung in der Asphalt- und Betonherstellung eingesetzt. Weitere 35,8 Mio. t wurden im Straßenbau verwertet, 18,4 Mio. t im Erdbau und 6,6 Mio. t in sonstigen Anwendungen wie dem Bau von Deponien (siehe Abb. „Verbleib der Recycling-Baustoffe 2022“). Diese recycelten Baustoffe deckten einen Anteil von 13,3 % des Gesamtbedarfs an Gesteinskörnungen: Im Hoch- und Tiefbau sowie dem Straßenbau wurden im Jahr 2022 insgesamt 564,1 Mio. t an Gesteinskörnungen verwendet. Technisch ließen sich bereits heute noch mehr Recycling-Gesteinskörnungen aus dem Hochbau wieder im Hochbau einsetzen, wie das <a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/ermittlung-von-ressourcenschonungspotenzialen-bei">Umweltbundesamt </a>im Jahr 2010 am Beispiel des Betonbruchs zeigte. Mittelfristig ist es wichtig, die große Abhängigkeit vom Straßen(neu)bau bei der Entsorgung von Abbruchabfällen zu reduzieren, denn der materialintensive Neubau von Straßen wird, vor allem in strukturell benachteiligten Regionen, abnehmen. In Regionen mit eher geringem Neubau von Straßen liegen die ökologischen Vorteile, Gesteinskörnungen im Hochbau zu verwerten, auf der Hand.</p><p>Baustoffrecycling wird gefördert</p><p>Einige Bundesländer wollen den Einsatz gütegesicherter Recyclingbaustoffe und damit die Kreislaufwirtschaft am Bau fördern. Die Landesregierung in Rheinland-Pfalz ging voran. Sie gründete ein Bündnis für eine diskriminierungsfreie Ausschreibung von gütegesicherten Recycling-Baustoffen. Dieses Bündnis <a href="https://kreislaufwirtschaft-bau.rlp.de/buendnis-kreislaufwirtschaft-bau">Kreislaufwirtschaft auf dem Bau</a> wirbt für Ressourcenschonung und Wiederverwertung im Baubereich. An der Initiative beteiligen sich auch die Landesverbände der kommunalen Spitzenverbände, die Architektenkammer, die Ingenieurkammer, der Landesverband Bauindustrie, der Baugewerbeverband, der Industrieverband Steine und Erden und der Baustoffüberwachungsverein. Die Vereinbarung für die umfassende Wiederverwertung von Bauabfällen auf dem Bau finden Sie <a href="https://kreislaufwirtschaft-bau.rlp.de/fileadmin/kreislaufwirtschaft-bau/Startseite/Buendnis/Buendnis_Kreislaufwirtschaft.pdf">hier</a>.</p>
Blei ist ein toxisches Schwermetall und infolge seiner vielfältigen industriellen Verwendung allgegenwärtig in der Umwelt verbreitet. Die Eintragsquellen sind nicht nur auf den Bereich von Erzvorkommen beschränkt (vor allem Bleisulfid sowie dessen Oxidationsminerale). Blei wird ebenfalls anthropogen über die Verhüttung von Blei-, Kupfer- und Zinkerzen, die weiträumige Abgasbelastung des Kraftfahrzeugverkehrs (bis zur Einführung von bleifreiem Benzin bis zu 60 % der atmosphärischen Belastung), Recyclinganlagen von Bleischrott, die Verwendung schwermetallhaltiger Klärschlämme und Komposte sowie durch Kohleverbrennungsanlagen in den Boden eingetragen . Für unbelastete Böden wird in Abhängigkeit vom Ausgangsgestein ein Pb-Gehalt von 2 bis 60 mg/kg angegeben. Die durchschnittliche Pb-Konzentration der oberen kontinentalen Erdkruste (Clarkewert) beträgt 17 mg/kg, der flächenbezogene mittlere Pb-Gehalt für die sächsischen Hauptgesteinstypen liegt bei 20 mg/kg. Die Gesteine Sachsens weisen keine bzw. nur eine geringe geochemische Spezialisierung hinsichtlich des Bleis auf. Im nördlichen bzw. nordöstlichen Teil Sachsens treten in den Oberböden über den Lockersedimenten des Känozoikums (periglaziäre Sande, Kiese, Lehme, Löss) und den Granodioriten der Lausitz relativ niedrige Pb-Gehalte auf. Bei den Lockersedimenten steigt der Pb-Gehalt mit zunehmendem Tongehalt leicht an. Die Verwitterungsböden über den Festgesteinen des Erzgebirges, Vogtlandes und z. T. der Elbezone haben meist deutlich höhere Bleigehalte, die durch eine relative Anreicherung in den Bodenausgangsgesteinen verursacht werden. Das am höchsten mit Blei belastete Gebiet in Sachsen ist der Freiberger Raum. Durch die ökonomisch bedeutenden polymetallischen Vererzungen (Pb-Zn-Ag), die auch flächenhaft relativ weit verbreitet sind, kam es zu einer besonders starken Pb-Anreicherung in den Nebengesteinen und folglich auch bei der Bildung der Böden über den Gneisen. Zusätzlich entstanden enorme anthropoge Belastungen durch die Jahrhunderte währende Verhüttung der Primärerze und in jüngerer Zeit beim Recycling von Bleibatterien. Besonders hohe Pb-Gehalte treten dabei in unmittelbarer Nähe der Hüttenstandorte einschließlich der Hauptwindrichtungen, im Zentralteil der Quarz-Sulfid-Mineralisationen und in den Flussauen auf. Weitere Gebiete mit großflächig erhöhten Pb-Gehalten liegen vor allem im Osterzgebirge, in einem Bereich, der sich von Freiberg in südöstliche Richtung bis an die Landesgrenze im Raum Altenberg erstreckt und in den Erzrevieren des Mittel- und Westerzgebirges, so um Seiffen, Marienberg - Pobershau, Annaberg, Schneeberg, Schwarzenberg und Pöhla. Der Anteil von Pb-Mineralen in den Erzen dieser Regionen ist jedoch deutlich geringer. Durch häufige Vergesellschaftung von Pb und As in den Mineralisationen ist das Verbreitungsgebiet der erhöhten Pb-Gehalte im Osterzgebirge und untergeordnet im Westerzgebirge sowie in den Auen der Freiberger und Vereinigten Mulde der des Arsens ähnlich. Die Auenböden der Freiberger Mulde führen ab dem Freiberger Lagerstättenrevier extrem hohe Bleigehalte, die sich bis in die Auenböden der Vereinigten Mulde in Nordwestsachen fortsetzen. Die Auen der Elbe und der Zwickauer Mulde weisen durch geogene bzw. anthropogene Quellen (Lagerstätten, Industrie) im Einzugsgebiet ebenfalls Bereiche mit höheren Bleigehalten auf. Die Bleigehalte der Böden im Raum Freiberg und in den Auenböden der Freiberger und Vereinigten Mulde überschreiten z. T. flächenhaft die Prüf- und Maßnahmenwerte der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV)
Wolken und Aerosole beeinflussen den Energiehaushalt und den Wasserkreislauf der Erde. Die Wolkenphase – ob eine Wolke aus Wassertröpfchen oder Eispartikeln besteht – beeinflusst den Strahlungseffekt der Wolken, da Wolkentröpfchen zahlreicher und kleiner sind als Eispartikel und daher mehr Sonnenstrahlung reflektieren.Durch die Erwärmung der Erde und der Atmosphäre durch den Klimawandel werden in Mischphasewolken (die aus Wassertröpfchen und Eispartikel bestehen können) Eispartikel teilweise durch Wassertröpfchen ersetzt und die Wolkenalbedo nimmt zu. Das führt zu einer negativen Rückkopplung, der sogenannten Wolkenphasenrückkopplung. Die Stärke dieser Rückkopplung hängt in Klimamodellen von der Repräsentation der Eisnukleation ab. Es wird immer deutlicher, dass die Schwankungsbreite von Klimaprojektionen (+1,8 bis +6,5 K) in der neuen Generation von Klimamodellen stark von der simulierten Wolkenphasenrückkopplung abhängt. Der gesellschaftliche Nutzen einer Verbesserung der Genauigkeit von Klimaprojektionen wird auf über 10 Millionen Millionen US-Dollar geschätzt. Eine bessere Darstellung der Eisbildung im Mischphasenregime in Klimamodellen ist deshalb dringend erforderlich.Aerosole können als Eiskeime, die das Gefrieren von Tröpfchen bewirken, die Häufigkeit von Eiswolken erhöhen und die Wolkenbedeckung und den Wassergehalt verringern. Insbesondere Mineralstaub kontrolliert häufig die Eisbildung in Wolken.In früheren Studien habe ich wichtige Diskrepanzen bezüglich der staubgetriebenen Wolkenvereisung im ECHAM-HAM Klimamodell und Satellitenbeobachtungen identifiziert, die sehr wahrscheinlich auch in anderen Klimamodellen vorhanden sind. Um diese zu beheben, werde ich in ECHAM-HAM Eisprozesse implementieren, die für das staubgetriebene Gefrieren von Wolkentröpfchen relevant sind, aber derzeit noch fehlen: Erstens werde ich eine Nachverfolgung von Eiskeimen implementieren, insbesonders deren Entfernung durch Niederschlagsbildung nach dem Gefrieren von Wolkentröpfchen. Dies sollte die Überschätzung der staubgetriebenen Wolkenvereisung über dem Südpolarmeer im Modell verringern. Zweitens werde ich eine Kategorie für Staub-Eiskeime hinzufügen, die bei Temperaturen unter -35 °C voraktiviert werden. Dies soll zu einem verstärkten Gefrieren von Wolkentröpfchen in Mischphasenwolken führen, was die im Modell gefundene generelle Unterschätzung des staubgetriebenen Gefrierens von Tröpfchen erklären und reduzieren soll. Drittens werde ich das Recycling von Staub-Eiskeimen nach der Sublimation von Eiskristallen implementieren. Dies soll ebenfalls zu einer Verbesserung des Gefrierens von Tröpfchen führen und den im Modell beobachteten Bias zusammen mit den anderen neuen Prozessen beseitigen. Diese neuen Prozesse werden anhand weltraumgestützter Beobachtungen evaluiert und ihre Auswirkungen auf die Wolkenphasenrückkopplung und die Klimasensitivität werden untersucht werden.
Sustainable food production depends on the recovery of water, energy, and nutrients from waste streams within existing supply chains. Greenhouse hydroponic systems (HYP) and recirculating aquaculture systems (RAS) are two intensive food production systems that in combined production as an aquaponics system (AP) can utilize fish wastes as fertilizers, while recycling water and energy to increase both systems' sustainability and efficiency. However, despite significant environmental benefits, such systems current infrastructure costs limit widespread application. Implementing relevant technology for such resource-efficient systems requires designs that can optimize performance. AquapnicsOpti contributes to innovative, decarbonized, and resource-efficient food production systems by improving nutrient reuse, increasing energy efficiency and reducing fossil fuel dependence, reducing freshwater needs, and developing scalable models for improving microbial relationships for fish and plant health. In direct collaboration with stakeholders, we will analyze design aspects, business models and consumer preferences, while also carefully examining barriers and economic challenges of AP facilities in different countries. The consortium will take a holistic approach in the context of agroecology to evaluate AP operations in diverse geo-climatic zones and document how adaptations of their technologies and practices can better support local and regional food production. Relevant technology for such resource-efficient systems requires designs that explore and quantify multifactor interactions of biological components to maintain or enhance productivity beyond the capabilities of current AP systems. Scientific testing of microbial digester designs aims to maximise decomposition of fish wastes and provide plant crops with essential nutrients in bioavailable forms. Development and integration of smart biosensors to automatically collect water quality data and automate systems will facilitate operational monitoring and controls that are currently labour-intensive and not always timely. Design innovations will consider existing fish-plant AP pairs but evaluate and test the potential of other culturally acceptable species that would have production and marketing appeal. Simulations of operational conditions will be used to compare and contrast situational variables for AP stakeholder operators to consider, and for design engineers to optimise before modifications are implemented. Integral to this research, we will analyze a broad range of quantitative and qualitative data about stakeholder attitudes, regulatory policies and socio-economic conditions within the diverse geo-climatic zones represented among our project partners. Six research work packages (WP) emphasise integration across disciplinary lines, and the seventh WP ensures that sustained communications among them results in interdisciplinary deliverables and dissemination.