The drivers and effects of the triple plenatary crisis of climate change, biodiveristy loss and environmental pollution are highly interconneted and can only be effectively addressed through systemic, cross-sectoral, and justice-oriented approaches. This report provides an integrated perspective by examining three mutually reinforcing pathways: governing societal metabolism and resource use through efficiency, sufficiency, and equity; scaling up nature-based solutions to restore ecosystems, reduce emissions, and curb pollution while enhancing well-being; and advancing systemic transformation that reorganizes governance, markets, and societal values to embed justice and resilience. Veröffentlicht in Climate Change | 83/2025.
Gängige Vorstellungen, die bestimmte ökologische Grundlagen als Voraussetzung für das Überleben von Städten erachten, würden die Existenz solcher Orte in den östlichen Steppen verneinen. Mit Karakorum, der ersten Hauptstadt des Mongolenreiches im Orkhontal, und Khar Khul Khaany Balgas im Khanuital konzentriert sich die Forschungsgruppe auf zwei solche Städte. Das Wissen über die Lebensweise der dort lebenden Bevölkerung sowie ihrer Größe ist jedoch mangelhaft. Um den Einfluss der Menschen auf ihre Umwelt zu ermitteln, die Kernfrage der hier beantragten Forschungsgruppe, gilt es zunächst ein besseres Verständnis ihrer wirtschaftlichen Aktivitäten und des Umfangs der Ressourcennutzung ihrer Umgebung zu gewinnen. Seit mehr als zwanzig Jahren erforscht die Universität Bonn Karakorum. Allerdings sind Interpretationen wenig plausibel, die sich auf eine einzige Fallstudie stützen. Die Forschungsgruppe und dieses Teilprojekt werden daher in einem strikt systematisch vergleichenden Rahmen arbeiten. Vergleiche zwischen diesen Städten sind bisher selten durchgeführt worden, ermöglichen jedoch ein tieferes Verständnis des Städtewesens in diesem Raum. Jüngst haben Surveys der Universität Bonn neue Erkenntnisse über die innere Gliederung der Städte erbracht, aber es stehen nur begrenzte Informationen über einzelne Häuser und deren Bewohner zur Verfügung. Zudem wurden in Khar Khul Khaany Balgas bisher nur wenige archäologische Forschungen durchgeführt. Die Stätte gilt als kaum erforscht und gleichzeitig als fast unberührt, was sie zu einem äußerst lohnenswerten Untersuchungsobjekt und guten Testfeld für die Bewertung der urbanen Auswirkungen macht. Den Desideraten sollen durch verschiedene Maßnahmen begegnet werden: 1) systematische Feldbegehungen in der Umgebung von Satellitensiedlungen und Residenzen nördlich von Karakorum mit einem Schwerpunkt auf der Lokalisierung von Ressourcen; 2) Ausgrabungen in verschiedenen Bereichen von Khar Khul Khaany Balgas, um eine Bandbreite von Haushalten aufzudecken und die zeitliche Entwicklung der Stadt zu bestimmen; 3) Ausgrabungen von Brennöfen unweit der Stadt, die wahrscheinlich Baumaterialien für die Stadt lieferten. Dies werden die ersten Ausgrabungen in der Stadt sein, bei denen moderne digitale Techniken und Verfahren zum Einsatz kommen. Das Projekt erfasst die wirtschaftlichen Aktivitäten der Haushalte innerhalb Khar Khul Khaany Balgas, die vielfältigen Nutzungen der Landschaft nördlich von Karakorum und darüber hinaus die ressourcen- (Holz, Wasser, Lehm) und abfallintensiven Tätigkeiten (Abgase, Asche, Schlacken) wie Metallwerkstätten oder Brennöfen. Damit fließen diese Arbeiten in die Forschungsfelder A (Siedlungssystem), B (Ressourcennutzung) und C (Versorgung der Stadt) ein, bieten den Hintergrund, um die in Forschungsfeld D (Umweltbedingungen) ermittelten Signale zu erklären und sind somit notwendig zur Klärung der Frage nach den städtischen Auswirkungen auf die Umwelt auf dem mongolischen Plateau.
Die menschliche Gesellschaft zeichnet sich durch komplexe soziale Organisationsformen aus, die im Laufe der Zeit weltweit vielfältige Siedlungsmuster hervorgebracht haben. Stadtgrenzen markieren eine willkürliche Trennung zwischen einem (urbanen) Innenraum unter starker menschlicher Kontrolle und einem (ruralen) Äußeren, das stärker natürlichen, biophysikalischen Prozessen ausgesetzt ist. Tatsächlich sind aber beide Räume seit jeher eng miteinander verknüpft, und werden mit immer intensiverer Nutzung natürlicher Ressourcen zunehmend durch rural-urbane Transformationsprozesse geprägt. Im Anthropozän haben Urbanisierung und die damit verbundenen sozialen und ökologischen Veränderungen globale Dimensionen erreicht. "Rurales" und "Urbanes" gehen dabei auf verschiedenen Skalenebenen immer wieder neue Beziehungen ein und werden zu einer sich oft selbst organisierenden Einheit von großer wissenschaftlicher, gesellschaftlicher und politischer Bedeutung. Der vorliegende Antrag zur Einrichtung der Forschungsgruppe „Nachhaltige Rurbanität“ befasst sich mit diesem Phänomen und begreift es als einen sich ständig neu erfindenden Zustand des Seins und Werdens. Geleitet von drei übergeordneten Hypothesen nutzen die 10 natur- und sozialwissenschaftlichen Projekte Fallstudien in rurbanen Ballungsgebieten Indiens, Westafrikas und Marokkos, um Wirkmechanismen, Folgen und Steuerungsprozesse von Rurbanität beispielhaft zu untersuchen. Ein interdisziplinärer, sozial-ökologischer Forschungsansatz erlaubt die Schaffung von Synergien zwischen den Fachkulturen und verschiedenen Wissenschaftsdisziplinen, unter Einbeziehung von Perspektiven des Globalen Südens. Dieser gemeinsame Rahmen ist Voraussetzung dafür, kontextuelle empirische Forschung mit theoriegeleiteten analytischen Vergleichen zu verbinden, sowie innovative Methoden für die Systemanalyse und die Synthese der Ergebnisse zu nutzen. Dadurch lassen sich rural-urbane Transformation und das daraus abgeleitete Phänomen der Rurbanität in seiner skalen- und regionsübergreifenden Komplexität verstehen und dessen zentrale Implikationen für eine nachhaltige Landnutzungs- und Gesellschaftsentwicklung bewerten.
Der Beitrag konzentriert sich auf die Nutzung der natürlichen Ressourcen in Afrika und die dreifache Krise durch Klimawandel, Biodiversitätsverlust und Pandemien. Er soll das Bewusstsein dafür schärfen, dass die Lebensweise der Menschen in Afrika nicht die Hauptursache des Klimawandels ist, aber die Menschen und die Natur in Afrika stark von dessen Auswirkungen betroffen sind und dass der Globale Norden eine wichtige Rolle bei der Abschwächung dieser Auswirkungen spielen muss. Der Kontext des Naturschutzes in Afrika sowie Fragen der Verantwortung und Möglichkeiten des Einflusses werden diskutiert. Dies schließt die Themen Bevölkerungswachstum, Korruption, wirtschaftliche Ausbeutung und nicht nachhaltige Nutzung von Ressourcen ein. Darüber hinaus wird die Notwendigkeit von Kernschutzgebieten für Wildnis in Afrika betont, um den Verlust der biologischen Vielfalt einzudämmen. Eine wichtige Rolle bei deren Realisierung kommt sowohl nationalen Schutzgebieten als auch von lokalen Gemeinschaften verwalteten Gebieten zu. Die Realisierung dieser Ziele leidet unter Herausforderungen in der Governance sowie unter einer unzureichenden und unsicheren Finanzierung. Letztendlich ist es Aufgabe des Globalen Nordens, es zu ermöglichen, dass dem Schutz der afrikanischen Biodiversität Priorität eingeräumt werden kann: von Menschen und für Menschen.
Zielsetzung: Gegenstand des Projektes ist die Erarbeitung neuer Passivierungskomplexe, die über einen größeren pH-Bereich stabil sind. Damit wird zum einen Kobalt ersetzt, und zum anderen wird Spülwasser effizienter genutzt. Im Stand der Technik wird das Konfliktmetall Kobalt verwendet, und die Differenzen der pH-Bereiche in der Oberflächenpassivierung sind so groß, dass zwischen den einzelnen Prozessschritten umfangreiche Spülgänge nötig sind. Dabei kommt es zur Ausschleppung der funktionalen Spezies und wertvolle Metalle gehen verloren. Aufgrund des hohen Energie- und Wasserbedarfs sowie Ressourceneinsatzes im Abbau und der Verhüttung von Kobalt und den erforderlichen Spülwasservolumina im Stand der Technik weist dieses Verfahren eine verhältnismäßig negative Umweltbilanz auf. Um den Nachhaltigkeitsgedanken auch in diesem Marktsegment konsequent fortzuführen, sind neue Lösungen erforderlich. Der Ersatz von Kobaltkomplexen durch pH-stabilere Komplexe, die auf dem Spülwasser zurückgewonnen werden, weist eine deutlich bessere Umweltbilanz auf. Marktseitig werden für die Oberflächenpassivierung in Deutschland jährlich unter anderem 100 t Kobalt und 624 Millionen Liter Frischwasser benötigt.
Für den Trend, gedruckte Strukturbreiten immer weiter zu reduzieren und gleichzeitig den Produktionsdurchsatz für die Metallisierung von Si Solarzellen zu maximieren, ist die Digitalisierung des Siebdruck-Verfahren ein elementarer Schritt. Die Optimierung der Sieb-Pasten-Wechselwirkung ist heutzutage manuell nur unter enormen Ressourceneinsatz zu bewerkstelligen und kann anschließend nicht einfach auf Zelltechnologien der nächsten Generationen übertragen werden. Um zu vermeiden, dass die F&E Arbeiten für jede Anforderung nahezu von vorne beginnen müssen, sollte dieser Prozess durch eine K.I. unterstützt werden. Die OSIF GmbH hat eine Siebinspektionsanlage entwickelt, die als Bindeglied zwischen der realen Welt und dem digitalen Zwilling dienen kann. Im Rahmen des Projekts werden Schnittstellen entwickelt, die die Kommunikation und Steuerung der Anlagen vom digitalen Zwilling ermöglichen sollen.
Mit der Abwasserbehandlung auf Kläranlagen gehen eine Vielzahl von chemischen und biologischen Prozessen simultan einher. Diese sich gegenseitig beeinflussenden Prozesse, deren Auswirkungen, wenn sich bestimmte Parameter im Prozess ändern und wie Veränderungen vorhergesagt werden können, stellt die Betreiber der Anlagen zum Teil vor große Herausforderungen. Die meisten Einflüsse auf den Prozess bei sich ändernden Umständen sind bereits bekannt, lassen sich aber nur mit großem Aufwand darstellen. Im laufenden Betrieb fällt eine große Anzahl an Messparametern mit entsprechenden Daten an, die zentral abgespeichert werden. Hierbei handelt es sich zum einen um fest eingestellte Betriebswerte, zum anderen aber auch um Daten zu Verbräuchen und sich in Abhängigkeit der Prozesse ergebende Daten. Diese Daten stehen dabei meistens direkt bzw. indirekt in Beziehung zueinander. Bedingt durch die sehr großen Mengen an Daten war es bisher nur sehr schwer möglich, alle anfallenden Messwerte hinsichtlich eines Zielparameters auszuwerten. Eine Möglichkeit zur Analyse, die in den letzten Jahren mehr Beachtung gewinnt, besteht über die Nutzung von künstliche Intelligenz (KI), die durch tausende Rechenoperationen pro Sekunde Muster aufdecken kann. Über die Auswertung historischer Daten kann mit Nutzung der KI ein mathematischer Zusammenhang hergestellt werden. Dieser Zusammenhang soll für die Erstellung zukünftiger Prognosemodelle verwendet werden. Das zum Einsatz kommende Prognosemodell beruht dabei auf einem Digitalen Zwilling der Kläranlage, welcher, verbunden über die Sensoren der Kläranlage, diese virtuell abbildet und in Echtzeit mit seinem wirklichen Vorbild vernetzt ist. Diesem Vorgehen liegt der pragmatische Annahme zugrunde, dass der genaue Einfluss eines bestimmten Parameters zunächst nicht bekannt sein muss, sofern er mathematisch beschrieben werden kann. Das erstellte Modell kann dann beliebig auf Zielparameter eingestellt werden. Im Zuge des Forschungsvorhabens soll dieser Ansatz für die Anwendbarkeit einer möglichen Prognose der Absetzbarkeit des Belebtschlamms vorgenommen werden, explizit der Schlammindexvorhersage (ISV) im Belebtschlammverfahren.
Der Schotteroberbau im Bahnbau kommt durch gesteigerte Achslasten (bis 22,50 t) und höhere Geschwindigkeiten (bis 330 km/h) an Belastungsgrenzen. Aus diesem Grund wird seit ca. 20 Jahren für Schnellfahrstrecken die 'Feste Fahrbahn' im Netz der DB AG eingesetzt. Ziel war vor allem der sichere Einsatz auf Strecken mit hohen Geschwindigkeiten. Nachhaltigkeitsaspekte spielten damals keine Rolle. In Deutschland geht man weiterhin davon aus, dass die Feste Fahrbahn in der aktuellen Form aus Beton und Asphalt bei hohen Belastungen einzusetzen ist. Allerdings bringt sie aus heutiger Sicht Probleme mit sich. Durch den Einsatz dieser Platten kommt es zu einem umfangreich gesteigerten Ressourceneinsatz von Beton bzw. Asphalt. Zudem wird eine hydraulisch gebundene Tragschicht (HGT) als Untergrundverbesserung zwingend notwendig. Dabei entstehen unter anderem drei wesentliche Probleme: 1. Extrem erhöhter Ressourcenverbrauch im Vergleich zu Oberbau aus Natursteinschotter, 2. Extrem kurze Nutzungsdauern durch deutlich erhöhte Steifigkeit im Vergleich zu Schotteroberbau und damit verbundenen Zwangskräften und Setzungsrissen und 3. Deutlich erhöhte Schall- und Vibrationsemissionen durch eine höhere Steifigkeit und Oberflächenglätte der Platte im Gegensatz zu unregelmäßigem Natursteinschotter. Ziel des industriellen Forschungsprojektes ist es, Forschungen zu einer Festen Fahrbahn aus recycelten Kunststoffen durchzuführen, um zu eruieren, ob dadurch u.a. die erwähnten Probleme in Hinblick auf die ressourcentechnischen, klimatischen und baulichen Aspekte im Sinne der Circular Economy gemindert bzw. gelöst werden können. Hierbei soll durch die Kooperation der Verbundpartner TU Berlin und RECON-T GmbH besonders auch in Hinblick auf die genehmigungsrechtliche Komplexität neuer Bahnprodukte ein ganzheitlicher Lösungsansatz eruiert werden. Das Projekt soll mit der Herstellung eines Prototypens abschließen.
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