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Bauabfälle

<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&amp;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.&nbsp;t (2,3 %) recycelt und 12,5 Mio.&nbsp;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>

Umweltfreundliches Galvanisierungsverfahren zum Ersatz von Silber durch Kupfer für PV-Solarzellenkontakte

Zielsetzung: Die Solarenergie ist neben der Windenergie eine der Hauptsäulen der Energiewende. Damit die Klimaziele erreicht werden, ist es notwendig die Solarindustrie weltweit massiv zu skalieren. Pierre Verlinden, einer der weltweit führendsten Solarexperten, äußert sich dazu 2020 im Journal of Renewable and Sustainable Energie wie folgt: “The [PV] industry has demonstrated that it is capable to grow at a very high rate and to continuously reduce the cost of manufacturing. There are no challenges related to the technology, manufacturing cost, or sustainability, except for the consumption of silver, which needs to be reduced by at least a factor of 4 […].” Silber ist die einzige kritische Ressource in der Solarzellenproduktion. Derzeit werden bereits weltweit ca. 17 % des jährlich in Minen abgebauten Silbers für die Solarzellenfertigung beansprucht. Gleichzeitig wächst die Fertigungskapazität für Solarzellen exponentiell um 20 - 30 % pro Jahr. Ohne technologische Innovation würde die Solarindustrie bereits im Jahr 2030 das gesamte weltweit verfügbare Silber aus dem Bergbau nachfragen. Es versteht sich von selbst, dass dies kein tragfähiges Szenario ist, zumal auch andere Zukunftstechnologien, wie die Elektromobilität, einen zunehmend hohen Silberbedarf anmelden. Expert*innen sind sich einig, dass die Versorgung der Solarindustrie mit Silber für die elektrischen Kontakte der Solarzellen bereits in 2 - 4 Jahren das größte Problem für das nötige Wachstum der Solarindustrie sein wird und somit auch zum Flaschenhals für die gesamte Energiewende wird. Das Spin-off des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE, PV2+, hat eine patentierte Galvaniktechnologie entwickelt, die es Solarzellenherstellern erlaubt mithilfe eines speziell entwickelten Elektrolyten, in Solarzellenkontakten Silber durch Kupfer zu substituieren. Dies ermöglicht die Skalierung der Solarindustrie und löst somit eine der zentralen Nachhaltigkeitsherausforderungen unserer Zeit. Fazit: Das Förderprojekt PV2+ verfolgte das Ziel, Silber durch Kupfer in Solarzellenkontakten zu ersetzen, um Kosten zu senken, die Rohstoffabhängigkeit zu verringern und die ökologische Nachhaltigkeit der Photovoltaikbranche zu stärken. Die gewählte technische Vorgehensweise erwies sich als sehr erfolgreich: Prozesse wie Sputtern und Laserablation wurden optimiert und auf Industrieanlagen übertragen, eine neue Galvanikanlage ermöglichte die homogene Kupferabscheidung auf über 500 Zellen bei stabilisiertem Elektrolyt. Der Proof of Concept wurde durch bessere Zellleistungen auf Industriewafern und einem ROI < 1 Jahr erbracht. Auch erste Umsätze durch Kundenbemusterungen bestätigen den Marktbedarf. Strategisch war eine Kurskorrektur nötig: Aufgrund des Rückgangs der europäischen Solarindustrie wurde der Fokus erfolgreich auf Asien und die USA sowie auf eigene pilotähnliche Demoproduktion verlagert. Diese Neuausrichtung erwies sich als essenziell für Markteintritt und Skalierung. Alternative technische Ansätze wie Kupfer-Nanopartikel oder Polymermasken wurden geprüft, boten jedoch keine vergleichbare Leistung, Wirtschaftlichkeit oder Umweltbilanz wie das patentierte Galvanikverfahren von PV2+. Die zentrale alternative Idee war daher nicht technologischer, sondern strategischer Natur und sie trug maßgeblich zur Zielerreichung bei.

Überregionale Kooperation von Wasserversorgungsunternehmen: Gemeinsames Zukunftskonzept Wassermengenmanagement als integrative Planungsgrundlage zur Sicherstellung der Versorgung und zur Vermeidung von Nutzungskonflikten

Zielsetzung: Gegenstand und Ziele des Projektes: Die Versorgung mit ausreichend Trinkwasser ist eine der Kernaufgaben der öffentlichen Daseinsvorsorge. Der Klimawandel führt jedoch zu einer zunehmenden Belastung der Wasserressourcen, was sich bereits in extremen Wetterereignissen wie Dürreperioden und Starkregenereignissen zeigt und zunehmend zu Nutzungskonflikten führt. Aus diesem Grund haben sich insgesamt 25 Trinkwasserversorgungsunternehmen aus der nördlichen Region Ostwestfalen-Lippe des Landes NRW (24) und dem angrenzenden Niedersachsen (1) zum Ziel gesetzt, ein versorgungsgebietsübergreifendes Zukunftskonzept zu erarbeiten. Dieses „Zukunftskonzept Wassermengenmanagement“ ist im Sinne einer gemeinsamen Planungs- und Handlungsgrundlage zu sehen und soll zu einer effizienten, ressourcenschonenden und zukunftssicheren Wasserwirtschaft in der Projektregion führen. Neben der technischen Umsetzung liegt der Fokus auf einem aktiven Dialog mit der Öffentlichkeit, um Akzeptanz und Bewusstsein für Aufgaben und Bedeutung des Wassermanagements zu fördern. Das Projekt dient als Modell für andere Regionen, die ähnliche Herausforderungen bewältigen müssen. Innovativer Ansatz Das Projekt wird die Methode der ‚System Dynamics – Modellierung‘ anwenden, um die komplexen Wechselwirkungen zwischen einer sicheren und wirtschaftlich vertretbaren Wasserversorgung und der Bevölkerung, Landwirtschaft und Wirtschaft unter den Auswirkungen des Klimawandels zu erfassen. Damit können nicht nur kurzfristige Maßnahmen, sondern auch langfristige strategische Planungen zur Wasserversorgung in der Region erstellt und in ihren Auswirkungen erprobt werden. Des Weiteren dient dieses Werkzeug dazu, die Kommunikation zwischen Fachleuten, betroffenen Bürgern und der Politik zu unterstützen. Projektdurchführung: - Ein Zusammenschluss von 25 Trinkwasserversorgungsunternehmen - Consulaqua Hildesheim Projektregion: 20 Kommunen im nördlichen Ostwestfalen-Lippe (NRW) und die Stadt Melle in Niedersachsen Gemeinsam für eine langfristig sichere Trinkwasserversorgung!

Ermittlung und Schaffung nachhaltig geeigneter Fortpflanzungs- und Landlebensräume für die vom Aussterben bedrohte Wechselkröte (Bufotes viridis) am Nordwestrand ihres Areals unter Einbeziehung von Citizen Science

Zielsetzung: Als Steppenart mit kontinental-mediterraner Verbreitung erreicht die Wechselkröte (Bufotes viridis) in Ostniedersachsen ihre nordwestlichen Verbreitungsgrenze. Ihr Bestand in Niedersachsen ist innerhalb des letzten Jahrhunderts um ca. 80 % zurückgegangen, sodass die Art auf der aktuellen Roten Liste der gefährdeten Amphibienarten als „vom Aussterben bedroht“ gelistet wird. Als Lebensräume werden offene, spärlich bewachsene Standorte mit ausreichend Versteckplätzen und grabbarem Boden bevorzugt. Reproduktionsgewässer zeichnen sich durch Vegetationsarmut, Sonnenexposition, meist flache Ufer und oft nur temporäre Wasserführung aus. In der niedersächsischen Kulturlandschaft sind solche trockenwarmen, steppenartigen Standorte als typische Lebensräume der Wechselkröte heutzutage hauptsächlich in Abgrabungen und Abbaufolgelandschaften, auf Äckern und auf Ruderal-, Brach- und Industrieflächen zu finden. Somit kommt die Wechselkröte in Niedersachsen inzwischen nur noch in stark isolierten, naturfernen Sekundärhabitaten in den Landkreisen Helmstedt und Wolfenbüttel vor. Das Ziel des Projektes ist die Bestandsstützung der Wechselkröte durch das Schaffen von Grundlagen und Voraussetzungen für die Anlage von nachhaltig geeigneten Fortpflanzungs- und Landlebensräumen im Verbreitungsgebiet Südost-Niedersachsen, um der Art so das langfristige Überleben an ihrem Arealrand zu ermöglichen. Wichtiger Inhalt des Projektes ist die Integration der Wechselkröte in urbanen Räumen durch gezielte Kommunikation und Aufklärung von Unternehmen und Bürger*innen. Dabei soll anders als in der Vergangenheit der Fokus nicht auf "typischen" Naturschutzflächen, sondern auf stark anthropogen überformten Lebensräumen wie Gewerbeflächen, Parkplätzen, Bodendeponien, Kleingartenkolonien u.a. liegen. Die Fähigkeit der Wechselkröte auch solche Habitate erfolgreich zu besiedeln, soll hier gezielt genutzt und gleichzeitig die Biodiversität auf Industrieflächen erhöht werden - eine Kombination aus Wirtschaft, Industrie und Naturschutz. Kosten werden geringgehalten, Unternehmen können uneingeschränkt weiter agieren und der Artenschutz wird auf - für die Art - bislang ungenutzten anthropogen überformten Lebensräumen praktikabel. Als Mitnahmeeffekt entstehen neue (Teil-)Lebensräume auch für weitere bedrohte Arten. Zur Gewinnung solcher Flächen wird ein sehr hohes Maß an Information und Kommunikation mit den jeweiligen Eigentümer*innen und Nutzenden erforderlich sein.

Urbane Anergienetze als Instrument der Wärmewende

Zielsetzung: Das Forschungsprojekt „Erdwärme vernetzt – Urbane Anergienetze als Instrument der Wärmewende in Bremen“ widmet sich der Frage, wie „kalte Nahwärmenetze“ zur klimaneutralen Wärmeversorgung in dicht bebauten Stadtgebieten beitragen können. Diese Technologie bietet insbesondere für Stadtquartiere Potenzial, die weder an bestehende Fernwärmenetze angeschlossen sind/werden noch für den Einsatz individueller Wärmepumpen geeignet sind. Ziel ist es, praxistaugliche Lösungen für bestehende Stadtquartiere zu entwickeln, die bisher über keine tragfähigen Konzepte für eine nachhaltige Wärmeversorgung verfügen. Als Energiequelle soll Erdwärme aus Bohrungen im öffentlichen Raum dienen. Damit soll ein wesentlicher Beitrag zur Umsetzung ambitionierter Klimaschutzziele im urbanen Raum geleistet werden. Das Vorhaben zielt darauf ab, 1) die für die Umsetzung entsprechender Formen von Wärmenetzen bestehenden Rahmenbedingungen zu überprüfen und Empfehlungen für ihre Verbesserung zu entwickeln; 2) die Herausforderungen für die bürgerschaftlichen Initiativen bei der Entwicklung von Anergienetzen als bürgerschaftliche Nahwärmenetze zu untersuchen und Unterstützungmöglichkeiten zu entwickeln sowie 3) Potenziale für die Übertragbarkeit des Handlungsansatzes zu untersuchen. Anlass des Vorhabens: In Bremen bestehen große Herausforderungen bei der Umstellung auf eine klimaneutrale Wärmeversorgung. Der heterogene Gebäudebestand, die bestehenden Infrastrukturen und begrenzte Fläche erschweren die Umsetzung von Wärmeversorgungsoptionen. Gleichzeitig sind bürgerliche initiativen entstanden, die daran arbeiten, gemeinwohlorientierte Wärmelösungen für ihre Quartiere zu schaffen. Diese Initativen wollen mithilfe von Erdwärme und Anergienetzen die Wärmeversorgung nachhaltig gestalten. Das Forschungsprojekt greift diese Entwicklungen auf und unterstützt sowohl die Analyse bestehender Hindernisse als auch die Entwicklung konkreter Handlungsstrategien.

Viren in der Uferfiltration In-situ-Monitoring und Risikomanagement unter spezieller Berücksichtigung des Einflusses von Extremwetterereignissen

Zielsetzung: Uferfiltration ist eine gängige Methode zur Trinkwassergewinnung bei begrenztem natürlichen Grundwasserangebot und wird in vielen Regionen Deutschlands mit großen Oberflächengewässern, wie z.B. in Berlin, Düsseldorf und Hamburg eingesetzt. Rohwasser, das durch Uferfiltration gewonnen wird, ist gefährdet durch den Eintrag von Schadstoffen aus Oberflächengewässern. Schadstoffe können neben organischen Verbindungen und Schwermetallen auch Krankheitserreger, wie Viren und Bakterien, sein. Die deutsche Trinkwasserverordnung (TrinkwV) beinhaltet aktuell nur Grenzwerte für bestimmte Indikatorbakterien, wie Escherichia coli und Enterokokken. Im aktuell gesetzlich festgelegten Messprogramm für die Trinkwasserqualität sind humanpathogene Viren kein Bestandteil. Die im Jahr 2021 in Kraft getretene neue EU-Trinkwasserrichtlinie (EU-TWR) sieht vor, somatische Coliphagen als Indikatorviren für Grundwasserverunreinigungen durch humanpathogene Viren zu nutzen, da die Detektion der somatischen Coliphagen deutlich einfacher ist als die der humanpathogenen Viren, wie z.B. Adenoviren. Dabei ist zu beachten, dass somatische Coliphagen keine Krankheitserreger für Menschen sind. Auf Grund des unterschiedlichen Transportverhaltens verschiedener Viren ist jedoch davon auszugehen, dass Indikatorviren und -bakterien nur beschränkt aussagekräftig für humanpathogene Viren sind. U.a. haben unsere Untersuchungen am Rhein und im Uferfiltrat des Wasserwerks Flehe gezeigt, dass die Existenz und das Abbaupotential somatischer Coliphagen nicht in direkter Korrelation zu humanpathogenen Viren, z.B. Adenoviren, stehen muss (Knabe et al., 2023). Verschiedene Faktoren können dazu führen, dass eine erhöhte Virenbelastung im Oberflächengewässer auftreten und eine Migration in das Rohwasser zur Folge haben kann. Zum einen können hydrologische Veränderungen als Folge des Klimawandels, z.B. häufigere Extremereignisse wie Trockenperioden und besonders Hochwasser (Blöschl et al., 2019), die natürliche Reinigungswirkung der Uferfiltration verringern. Zum anderen können Bevölkerungswachstum, Urbanisierung sowie Landnutzungsänderungen dazu führen, dass die Abwasserbelastung in Flüssen zunimmt (Wen et al., 2017). Die neue EU-Trinkwasserrichtline (EU-TWR) erfordert zusätzlich zur Einhaltung von Grenzwerten risikobasierte Ansätze für die ereignis-basierte Überwachung der Wasserqualität, wie bspw. das Water-Safety-Plan-Konzept (WSP) der WHO (World Health Organization). Der WSP sieht für einen Wasserversorger die Beschreibung des gesamten Trinkwasserversorgungsystems vor, einschließlich einer Erfassung aller möglichen Eintragsquellen von Gefährdungen für die Trinkwasserqualität. Eine Risikobewertung für jede einzelne Kombination von Gefährdung und Gefährdungsereignis in Form einer Risiko-Matrix nach Eintrittswahrscheinlichkeit und Schadensausmaß, liefert klare Monitoring- und Handlungsprioritäten zur Risikominimierung. Basierend auf der neuen EU-TWR werden Wasserversorger zeitnah vor dem Problem stehen, zum Teil komplexe Risikobewertungen durchführen zu müssen. Das bedeutet, dass eine Vielzahl an Gefährdungsereignissen im Hinblick auf die Eintrittswahrscheinlichkeit einer Gefahrenquelle einzustufen ist. Ziel des Projektes ist es, Wasserwerksbetreibern eine wissenschaftlich fundierte Bewertung des Risikos und Transports humanpathogener Viren bei der Uferfiltration unter Berücksichtigung aktueller gesetzlicher Vorgaben (EU-TWR) und Empfehlungen der WHO zu ermöglichen. Dabei soll insbesondere der Einfluss von Extremwetterereignissen (Starkniederschläge, Hochwasserperioden, Niedrigwasser) und messtechnischen Unsicherheiten in der Risikobewertung berücksichtigt werden. (Text gekürzt)

Maßnahmen und Instrumente zum Ausbau einer hochwertigen Bioabfallverwertung als fachliche Grundlage zur Weiterentwicklung der Bioabfallverordnung

Die Bundesregierung strebt die qualitativ und quantitativ hochwertige Verwertung von Bioabfällen an, um dadurch Klima und Ressourcen zu schonen. Im Hinblick auf eine mögliche Weiterentwicklung der Bioabfallverordnung, sollen in diesem Forschungsprojekt verschiedene Themenfelder untersucht werden, die direkt oder indirekt mit der Erzielung möglichst reiner Komposte und Gärreste in Verbindung stehen und somit die Grundlage für eine hochwertige Verwertung darstellen. In Arbeitspaket (AP) 1 sollen geeignete Techniken zur Detektion von Fremdstoffen bei der haushaltsnahen Erfassung von Bioabfall ermittelt und bewertet werden. AP 2 legt den Fokus auf die Abtrennung von Fremdstoffen und insbesondere Kunststoffen vor der eigentlichen Bioabfallbehandlung und umfasst verschiedene Eingangsstoffströme wie Bioabfall aus Haushalten, verpackte Lebensmittel und anlagenintern rezyklierte Stoffströme. In AP 3 sollen die mögliche Bildung vor allem von kleinen Kunststoffpartikeln innerhalb der Prozesskette der biologischen Abfallbehandlung untersucht und die Möglichkeiten zur Bestimmung des Gehalts an Kunststoffpartikeln über die etablierten Methoden hinaus betrachtet werden. Ziele dieses Forschungsprojekts sind die Bereitstellung von fachlichen Grundlagen und Erkenntnissen zur Weiterentwicklung der Bioabfallverordnung sowie die Informationsaufbereitung für die Praxis.

Optimierung der biologischen Abfallbehandlung in Hessen

Mit der Studie sollen An-satzpunkte für ein optimiertes Stoffstrommanagement für getrennt gesammelte Bio- und Grünabfälle in Hessen aufgezeigt werden. Neben den ökologischen Belangen des Klimaschutzes und der Ressourcenschonung sollen konkrete Lösungsvorschläge für einzelne Gebietskörper-schaften in Hessen entwickelt werden. Die Bearbeitung der Studie erfolgt im 4. Quartal 2007 mit Mitteln für Vorhaben zur 'Energetischen und stofflichen Nutzung von Biorohstoffen'. Bioabfälle aus privaten Haushalten und öffentlichen Einrichtungen werden in Hessen seit 1990 getrennt gesammelt und kompostiert; durchschnittlich fallen etwa 700.000 t/a Abfälle an. Nach dem Konzept der flächendeckenden Bioabfallkompostierung in Hessen werden die eingesammelten Bioabfälle kompostiert. Entgegen dem ursprünglichen Konzept werden nicht alle Abfälle in Hessen kompostiert, sondern vielfach aus Kostengründen in benachbarten Bundesländern behandelt und verwertet. Da nicht alle Kompostierungsanlagen, die seit etwa 15 Jahren betrieben werden, dem heutigen Stand der Technik entsprechen, sind einzelne Anlagen entsprechend den Anforderungen der TA Luft umzubauen bzw. umzurüsten. Vor diesem Hintergrund wird geprüft, wie die biologische Abfallbehandlung in Hessen unter Berücksichtigung der in der Biomassepotenzialstudie aufgezeigten Entwicklungspfade im Hin-blick auf eine alternative Biomassenutzung optimiert werden kann. Modernes Management bio-gener Stoffströme optimiert stoffliche und energetische Verwertungswege mit dem Ziel eines idealen Zusammenwirkens von Nährstoff- und Kohlenstoff-Recycling, Energiebereitstellung (Strom und Wärme), CO2-Reduzierung durch Ersatz fossiler Energieträger sowie günstiger Behandlungskosten bei erweiterter regionaler Wertschöpfung. Durch die Förderungsmöglichkeiten des Erneuerbaren Energien Gesetzes (EEG) sowie stetig steigender Kosten für fossile Energieträger verbessert sich z.B. die Wirtschaftlichkeit der energetischen Verwertung (Biogaserzeugung oder Verbrennung) von getrennt gesammelten Bio- und Grünabfällen nachhaltig.

Energieeffiziente additive Fertigung durch Rezirkulation von Pulvermaterial und Energieströmen, Teilvorhaben: Entwicklung eines lernfähigen Mess- und Steuerungssystems für Pulverförderungsanwendungen

Mit Verknappung der Ressourcen an Primärenergieträgern und Ausgangsrohstoffen für Hightech-Anwendungen (z.B. Titan, Inconel) und steigenden Anforderungen an den Klimaschutz wächst auch der wirtschaftliche und politische Druck zur Steigerung der Energieeffizienz in der additiven Fertigung (AM - additive manufacturing). Dabei ist zu beachten, dass hierbei neben einer energetischen Optimierung der Anlagentechnik auch die Einsparung Metallpulver einhergeht mit einem drastisch reduzierten Einsatz von Primärenergie zu dessen Herstellung. Im Mittel kann davon ausgegangen werden, dass mit jedem recycelten Kilogramm Titanpulver in etwa 95 kWh gespart werden können. Dieses Vorhaben avisiert ein energieeffizientes Funktionsmuster für optimale Metall-Pulver- und Inertgasaufbereitung für die additive Fertigung mit kontinuierlicher Überwachung und Regelung der Prozesse sowie normgerechte Dokumentation, sodass es allerhöchste Anforderungen aus der Produktion für Klasse-1-AM-Bauteile erfüllt und gleichzeitig den Anforderungen an eine signifikante Reduktion des Endenergieverbrauchs und des CO2-Footprints gerecht wird sowie zur Ressourcenschonung beiträgt. Erstmalig wird durch eine lückenlose Qualitätsüberwachung der Güte des Pulvers und der Anlagenumgebung, unter anderem im Sinne der Sicherheit und Effizienz, kontinuierlich kontrolliert, geregelt und dokumentiert.

Steigerung der Energieeffizienz bei der additiven Fertigung von Mikrobauteilen durch Einsatz eines heißdrahtbasierten Laserauftragschweißverfahrens, Teilvorhaben: Konstruktion und Fertigung des koaxialen Laserauftragschweißkopfes und Laserprozessentwicklung

Metallische Bauteile mit Strukturauflösungen von weniger als einem Millimeter werden in der Additi­ven Fertigung überwiegend mit pulverbasierten Verfahren hergestellt. Von den während der Bauteilgenerierung zugeführten Pulverpartikeln wird nur ein vergleichsweise geringer Anteil Teil der Bauteilgeometrie. Die erforderliche Energie für das Pulverwiederaufbereiten sowie der Umstand, dass trotz Wiederaufbereitung nicht alle über­schüssigen Pulverpartikel erneut verwendet werden können, sind bei pulverbasierten generativen Fer­tigungsverfahren zwei unvermeidliche Faktoren, die zusammen mit dem hohen Schutzgasbedarf deren Energieeffizienz und Ressourcenschonung limitieren. Hier knüpft das Vorhaben an und zielt auf die Entwicklung ei­nes energieeffizienten Verfahrens zum Laserauftragschweißen mit metallischen Drähten im Durchmes­serbereich von 100 µm ab. Dabei soll der Draht senkrecht zur Substratoberfläche zuge­führt werden und von vier einzeln ansteuerbaren, auf einem koaxialen Ring um die Drahtlängsachse angeordneten Laserstrahlen aufgeschmolzen werden. Zusätzlich wird der Draht in der Prozesszone durch Widerstandserwärmung auf Temperaturen nahe des Schmelzpunktes erwärmt. Zusammen mit einer konsequent auf minimalen Energiebedarf ausgelegten Maschinensteuerung wird es mit diesem Verfahren möglich sein, dünnwandige Mikrobauteile mit einer gegenüber Konkur­renzverfahren um fast 60 % gesteigerten Effizienz zu fertigen. Im Teilvorhaben ist einerseits beabsichtigt, einen Laserbearbeitungskopf zu entwickeln. Dieser umfasst vier einzelne Strahlquellen sowie eine geeignete Strahlführung. Der Bearbeitungskopf verfügt zudem über eine mechanische Schnittstelle zur Aufnahme eines Drahtvorschubs. Anderseits werden in diesem Teilvorhaben Auftragschweißprozesse im Laboraufbau und im Versuchsstand eines Projektpartners unter industriellen Bedin­gungen entwickelt. Der Nachweis der industrienahen Einsetzbarkeit soll anhand der Fertigung anwendungstypischer Demonstratorbauteile erfolgen.

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