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Veredlung von gemischtem Altpapier mittels Stoerstoffentlastung

Lebensmittelverschwendung vermeiden

<p>Umweltbewusst im Alltag: Lebensmittelverschwendung vermeiden</p><p>Was Sie gegen Lebensmittelverschwendung tun können</p><p><ul><li>Prüfen Sie Ihre Vorräte vor dem Einkauf: Kaufen Sie mit Einkaufszettel ein, nicht nach Gefühl und vermeiden Sie großzügige Vorratshaltung.</li><li>Lassen Sie sich bei Obst und Gemüse nicht von kosmetischen Makeln leiten und wählen sie bewusst Ware ohne Klassenangaben oder der Klasse II.</li><li>Kaufen Sie, wenn möglich, Gemüse wie Kohlrabi, Möhren und Radieschen ohne Blattgrün.</li><li>Prüfen Sie nach Ablauf des Mindesthaltbarkeitsdatums, ob die Lebensmittel noch genießbar sind (Ausnahme: verderbliche tierische Produkte).</li><li>Stellen Sie Reste kühl oder frieren Sie diese ein.</li><li>Entsorgen Sie Essensreste über die Biotonne.</li></ul></p><p>Gewusst wie</p><p>Im Schnitt wirft jeder Bundesbürger pro Jahr rund 78 Kilogramm Lebensmittel weg. Hinzu kommen Lebensmittel, die bereits in der Landwirtschaft oder vom Handel entsorgt werden, da sie beispielsweise optischen Vorgaben nicht entsprechen. Die Lebensmittel wurden sozusagen für die Mülltonne hergestellt, verursachten aber trotzdem Umweltbelastungen wie andere Lebensmittel auch (z.B. Klimagase, Energieverbrauch, Gewässer- und Bodenbelastungen).&nbsp;</p><p><strong>Überblick bewahren:</strong> Verschaffen Sie sich vor dem Einkaufen und dem Kochen einen Überblick darüber, welche Lebensmittel noch vorrätig sind. Lagern Sie Ihre Lebensmittel übersichtlich, damit diese nicht in Vergessenheit geraten und verderben. Räumen Sie neue Ware nach hinten, ältere nach vorne. Beschriften Sie Eingemachtes und Eingefrorenes mit dem Datum, an dem es hergestellt beziehungsweise eingefroren wurde. Die meisten Lebensmittel lassen sich sechs bis zwölf Monate ohne Bedenken einfrieren.</p><p><strong>Planvoll einkaufen:</strong> Supermärkte sind Könner der Verführung. Wer sich hier zu stark von seinen spontanen Gelüsten leiten lässt, kauft schnell zu viel ein. Stellen Sie sich deshalb zum Beispiel einen wöchentlichen Speiseplan zusammen. Notieren Sie sich die benötigten Lebensmittel für den Speiseplan und gleichen Sie diesen mit Ihren Vorräten ab. Der Einkaufszettel hilft Ihnen dabei, nur das einzukaufen, was Sie auch essen können.</p><p><strong>Ausschuss im Supermarkt vermeiden:</strong> Ob Gemüse und Obst gesund und lecker sind, ist unabhängig von kleinen kosmetischen Makeln, einer großen Größe oder schönen grünen Blättern. Die hohen optischen Anforderungen des Handels können allerdings häufig nur mit zusätzlichem Einsatz an Dünger und Pflanzenschutzmitteln und mit einem hohen Entsorgungsanteil an verzehrfähigen und gesunden Produkten gewährleistet werden. Lassen Sie sich beim Kauf von Obst und Gemüse also nicht von kosmetischen Makeln leiten und bevorzugen Sie Kohlrabi, Möhren und Co ohne Blattgrün. Mit einem bewussten Einkauf machen sie im Supermarkt und Discounter auch deutlich, dass das makellose Aussehen der Produkte nicht das entscheidende Kriterium für ihren Einkauf ist. Dies ist ein wichtiger Schritt, um die Handelsketten zu bewegen ihr Angebot umweltfreundlicher und ressourcenschonender zu gestalten.</p><p><strong>Vorräte beschränken:</strong> Jeder schöpft gerne aus dem Vollen. Doch die zu gut gemeinte Vorratshaltung ist ein wesentlicher Grund für anfallende Lebensmittelabfälle. Nutzen Sie deshalb die gut gefüllten Vorratslager der Lebensmittelmärkte und halten Sie die persönlichen Vorräte bei verderblichen Lebensmitteln klein. Greifen Sie eher zu kleinen Packungen. Mit "Sonderpreis" beworbene Großpackungen sind letztlich teurer, wenn man am Ende die Hälfte wegschmeißen muss.</p><p><strong>Mindesthaltbarkeits- und Verbrauchsdatum:</strong> Mit Ablauf des Mindesthaltbarkeitsdatums ist ein Lebensmittel nicht automatisch schlecht. Vielmehr sollte jetzt die Qualität des Lebensmittels vor Verzehr genauer geprüft werden. Vertrauen Sie auf Ihren eigenen Geruchs- und Geschmackssinn und entscheiden Sie selbst. Bei leicht verderblichen tierischen Produkten dagegen, wie zum Beispiel Fleisch und Fisch, gilt es, das Verbrauchsdatum zu beachten. Ist dieses überschritten, müssen die Produkte weggeworfen werden, sonst besteht die Gefahr einer Lebensmittelvergiftung.</p><p><strong>Richtig entsorgen:</strong> Ungenießbare Essensreste kommen - unabhängig von ihrem Verarbeitungszustand - ohne Verpackung in die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/umwelttipps-fuer-den-alltag/garten-freizeit/bioabfaelle">Biotonne</a>. Aus hygienischen Gründen und wegen der vor Ort verfügbaren Kompostierungs- oder Vergärungstechnik sind Essensreste nicht überall für die Entsorgung in der Biotonne zugelassen. Was vor Ort gilt, kann in den Abfallsatzungen der Städte und Landkreise oder in den Getrenntsammelvorschriften der örtlichen Abfallwirtschaftsbetriebe nachgelesen werden. <br>Auf den heimischen <a href="https://www.umweltbundesamt.de/umwelttipps-fuer-den-alltag/garten-freizeit/kompost-eigenkompostierung">Kompost</a>&nbsp;sollten tierische und gekochte Essensreste nicht geworfen werden, da diese Wildtiere wie Ratten anlocken.&nbsp;Essensreste dürfen auf keinen Fall über Toiletten oder Abwasser entsorgt werden. Grobe Abfälle können die Abwasserrohre verstopfen und sind ein gefundenes Fressen für Ratten. Außerdem machen Essensreste die Abwasserreinigung aufwendiger und damit teurer. Die meisten Kommunen haben daher in ihren Abwassersatzungen das Entsorgen fester Stoffe wie Lebensmittelabfälle, auch in zerkleinerter Form, explizit verboten.</p><p><strong>Was Sie noch tun können:</strong></p><p>Hintergrund</p><p><strong>Im Handel</strong></p><p><strong>Umweltsituation:</strong> Kohlrabi, Radieschen und Bundmöhren werden fast immer mit Blättern angeboten, weil diese als Frischemerkmal für Kund*innen dienen. Verzehrt werden sie selten. Allerdings müssen diese Blätter häufig mit Pflanzenschutzmitteln behandelt und zusätzlich gedüngt werden, damit sie makellos, grün und hochstehend sind. Produkte deren Blätter dann trotzdem beschädigt oder gelb und welk sind, werden vom Handel nicht abgenommen und müssen entsorgt werden, was beispielsweise direkt durch Unterpflügen auf dem Feld geschieht. Zusätzlich verdunsten die großen Blätter an den Knollen und Wurzeln Wasser und lassen so das Gemüse schneller welk werden.</p><p>Einheitliche Größenvorgaben des Handels, z.B. bei Kohlrabi oder Blumenkohl, führen dazu, dass Gemüse, das besonders groß oder klein ist, nicht in den Handel gelangt. Unterschiedliche Größen im Gemüseregal sind aber nicht nur vorteilhaft für die Umwelt, sondern auch wünschenswert für die Konsument*innen, denn ein bedarfsgerechter Einkauf ist nur möglich, wenn 1- und Mehrpersonenhaushalte die passenden Mengen einkaufen können.</p><p>Die Produkte, die den Anforderungen nicht entsprechen, werden den Betrieben nicht abgekauft und müssen entsorgt oder einer Zweitverwertung, zum Beispiel als Futter oder Saft, zugeführt werden. Die Produktionsressourcen, die für die Erfüllung der hohen Anforderungen eingesetzt wurden, sind dann verschwendet worden und belasten unnötigerweise Umwelt und ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klima#alphabar">Klima</a>⁠. Das Ausmaß und die genauen Folgen solcher umwelt- und klimabelastenden Anforderungen sind bisher wenig erforscht (Ebert et al. 2020). Fachleute schätzen aber, dass in Deutschland jährlich zwischen 10 und 30 Prozent des erzeugten Gemüses auf den Feldern verbleibt, wobei hohe Anforderungen des Handels ein wesentlicher Grund dafür sind (Haenel et al. 2020). Zu ähnlichen Ergebnissen kommt auch eine Studie aus Nordrhein-Westfalen, die zeigt, dass durchschnittliche Lebensmittelverluste von 20 Prozent und mehr für Obst, Gemüse und Kartoffeln von der Ernte bis zur Lieferung an den Einzelhandel normal sind (LANUV 2018). Bei Kartoffeln werden aufgrund optischer Anforderungen und Größenvorgaben rund 30 bis 35 Prozent der ökologisch angebauten und rund 16 Prozent der konventionell angebauten Kartoffeln aussortiert (Brendel 2017). Andere Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler kommen zu dem Schluss, dass hohe kosmetische Anforderungen an frisches Obst und Gemüse dazu führen, dass europaweit zwischen 4 und 37 Prozent der Ernte nicht in den Handel gelangt (Porter at al. 2018).</p><p><strong>Gesetzliche Aspekte:</strong> Das Lebensmittelrecht (LFGB) und die EU-Vermarktungsnormen (EU-VO 543/2011 und EU-VO 1308/2013) stellen sicher, dass das in Deutschland verkaufte Obst und Gemüse gesund und von hoher Qualität ist. Darüber hinaus stellt der Handel zusätzliche unternehmensspezifische Anforderungen an Größe, Gewicht und das Aussehen.<strong><br></strong></p><p>Weitere Informationen finden Sie unter:</p><p>&nbsp;</p><p><strong>Im Haushalt</strong></p><p><strong>Umweltsituation:</strong> Fast 11 Millionen Tonnen Lebensmittel werden in Deutschland jährlich als Abfall entsorgt, davon entfallen etwa 6,5 Millionen Tonnen auf die Privathaushalte. Im Schnitt wirft jeder Bundesbürger 78 Kilogramm Lebensmittel pro Jahr weg. Dies ergab eine <a href="https://www.destatis.de/DE/Themen/Gesellschaft-Umwelt/Umwelt/Abfallwirtschaft/Tabellen/lebensmittelabfaelle.html">Datenerhebung des Statistischen Bundesamtes für das Jahr 2020</a> (siehe auch <a href="https://www.bmuv.de/pressemitteilung/in-deutschland-entstehen-jaehrlich-11-millionen-tonnen-lebensmittelabfaelle">Pressemitteilung des BMUV</a>). Hierdurch geht zum einen der Nährwert der Lebensmittel verloren, zum anderen werden wertvolle Ressourcen (z.B. Wasser, Energie) verschwendet. Werden Lebensmittelabfälle nicht ordnungsgemäß entsorgt, gehen zudem die enthaltenen Mineralstoffe verloren. Vor etwa 20 Jahren wurde in Deutschland begonnen, biogene Abfälle getrennt zu sammeln. Diese werden kompostiert oder in Biogasanlagen vergoren und anschließend kompostiert. Aus Bioabfällen entstehen nicht nur wertvolle Komposte, sondern sie tragen auch zur regenerativen Energieproduktion durch Biogas bei.</p><p><strong>Gesetzliche Aspekte:</strong> Gemäß Kreislaufwirtschaftsgesetz (KrWG) ist Abfallvermeidung prioritäres Ziel. Die Regelungen zur Verwertung von Bioabfällen finden sich in der Bioabfallverordnung und im Kreislaufwirtschaftsgesetz. Mit dem 1.1.2015 wurde eine flächendeckende getrennte Erfassung von Bioabfällen in Deutschland eingeführt. Die Bestimmungen zum Mindesthaltbarkeits- und Verbrauchsdatum finden sich in der Lebensmittel-Kennzeichnungsverordnung (LMKV).</p><p><strong>Marktbeobachtung:</strong> In den letzten Jahren ist ein genereller Trend zur verstärkten Abfalltrennung und damit zu einer Abnahme des Restmüllaufkommens zu beobachten. Dies ist nicht zuletzt auf die zunehmende Verbreitung der Biotonne zurückzuführen. Leider nutzen noch nicht alle Haushalte eine Biotonne.</p><p>Weitere Informationen finden Sie unter:</p>

Großtechnische Umsetzung eines Bioökonomie-Prozesses zur Verknüpfung von Agrarindustrie und Kunststoffverarbeitern durch die kontinuierliche Produktion eines neuartigen Biopolymers

Die traceless materials GmbH ist ein Bioökonomie Start-up Unternehmen, das im Jahr 2020 als Ausgründung der TU Hamburg hervorgegangen ist. Das Hauptgeschäftsfeld stellt die Entwicklung und Produktion des traceless Materials (rückstandslos biologisch abbaubares Material) für den Kunststoffverarbeitungsmarkt dar. Erklärtes Ziel ist, einen messbaren Beitrag zur Lösung der weltweiten Verschmutzung durch Kunststoffe zu leisten. Die traceless materials GmbH stellt mittels eines innovativen Verfahrens ein Material her, welches vergleichbare Eigenschaften wie Kunststoff besitzt. Es handelt sich dabei aber um eine neuartige Materialkategorie. Konventioneller Kunststoff wird in einem synthetischen Verfahren und zum Großteil aus fossilen Rohstoffen hergestellt. Der Rohstoff in diesem Projekt hingegen sind pflanzliche Reststoffe, welche nach der Extraktion der natürlichen Polymere noch als Futtermittel oder zur energetischen Verwertung genutzt werden können. Im Vorhaben soll eine Demonstrationsanlage mit einer Kapazität von mehreren Tausend Tonnen pro Jahr errichtet und betrieben werden. Im Herstellungsprozess des traceless Materials wird als Rohstoff ein pflanzlicher Reststoff verwendet, der als Nebenprodukt der industriellen Getreideverarbeitung anfällt. Mit einem zum Patent angemeldeten Verfahren werden daraus natürliche Polymere extrahiert und zu einem Granulat verarbeitet. Dieses Granulat kann mit gängigen Technologien der Kunststoffverarbeitung zu verschiedenen Produktanwendungen weiterverarbeitet werden, beispielsweise im Spritzguss oder der Extrusion. Das hergestellte Material könnte z.B. zur Herstellung von Einwegverpackungen und -produkten, welche leicht in die Umwelt gelangen oder sich nicht recyceln lassen, eingesetzt werden und so zur Verbrauchsminderung fossiler Rohstoffe beitragen. Damit soll auch die Umweltverschmutzung zurückgehen, da das Material sich rückstandslos abbaut und nicht schädlich für Flora und Fauna ist, wenn es unsachgemäß in der Umwelt entsorgt werden sollte. Produkte, die aus dem Material hergestellt werden, sind entweder über den Restmüll oder bei Verpackungen über den gelben Sack/die gelbe Tonne/Wertstofftonne zu entsorgen. In beiden Fällen werden sie energetisch verwertet, da der Marktanteil für eine sortenreine Sammlung und mechanisches Recycling derzeit zu gering ist. Eine Entsorgung über die Bioabfallsammlung ist nicht zulässig, auch wenn das Material zertifiziert gartenkompostierbar ist. Bei einer Kompostierung würde auch der energetische Nutzen verloren gehen. Bei einer jährlichen Produktionskapazität von mehreren Tausend Tonnen können nicht nur substantiell CO2-Emissionen und fossile Energieträger, sondern auch Wasser und Landressourcen eingespart werden. Das Verfahren ist für eine Vielzahl von Unternehmen der Chemie- und Kunststoffindustrie übertragbar. Da das Material auf den gängigen Anlagen der kunststoffverarbeitenden Industrie eingesetzt werden kann, ist eine Übertragbarkeit ohne (hohen) Aufwand möglich. Weiterhin wird an der Übertragbarkeit dieses Verfahrens der Polymerextraktion auf andere Reststoffe von Getreide geforscht.

Recycling von Kartuschen

Zielsetzung: Dicht- und Klebstoffkartuschen finden in sehr vielen Bereichen zunehmende Anwendung. Kartuschen sind eine vom Endnutzer sehr gut akzeptierte Verpackung und Verarbeitungshilfe der Produkte. Sie zeichnen sich einerseits durch eine hohe Homogenität des Kartuschenmaterials, vorwiegend hochwertiges Polyethylen mit hoher Dichte (HDPE), und andererseits durch eine extrem variable chemische Zusammensetzung der Inhaltsstoffe aus. In ersten Voruntersuchungen wurde festgestellt, dass etwa 90 % der gesammelten Kartuschen MS (modifizierte Silan-)Polymer , Acryl- und Silikon-haltige Restinhaltstoffe aufwiesen. Die restlichen 10 % beinhalten eine Vielzahl anderer Inhaltsstoffe (u. a. Bitumen, Polyurethan, Zement). Die Menge und der Zustand der in den Kartuschen verbliebenen Restinhaltstoffe variiert stark. Dichtstoffkartuschen werden als „nicht recyclingfähig“ eingestuft. Dies liegt an der sehr variablen Zusammensetzung der Inhaltsstoffe und deren Rückstände in der Kartusche, die bei der Kreislaufführung des HDPEs zu massiven Problemen führen (z. B. Silikonrückstände). Deshalb werden Kartuschen in Deutschland derzeit thermisch verwertet, in anderen europäischen Ländern auch deponiert. Marktanalysen gehen davon aus, dass in Deutschland jährlich 60- 70 Mio. Stück Kartuschen in Verkehr gebracht werden. In Europa fallen pro Jahr rund 45.000 t Kartuschenabfälle an. Aufgrund der hohen Mengen und des ungelösten Entsorgungsproblems sollen die Hersteller verstärkt in die Pflicht genommen werden. Für die Verwendung von Kunststoffen werden von der EU zwischenzeitlich Aufschläge von 800 €/t erhoben. Es ist absehbar, dass diese Aufschläge früher oder später an die Hersteller weitergereicht werden. Auf EU-Ebene wurden und werden auch Diskussionen über ein Verbot nicht-recyclingfähiger Kunststoffverpackungen geführt. Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll die Recyclingfähigkeit von Dicht- und Klebstoffkartuschen untersucht werden. Dies setzt zunächst ein effizientes Erfassungssystem voraus, das gleichermaßen beim Fachhandel, Handwerk und Sortieranlagen ansetzt und die gebrauchten Kartuschen als Monostrom separiert. Bei der Entwicklung des Recyclingprozesses sollen vorzugsweise mechanische und chemische, nachgeordnet thermische Verfahren betrachtet werden. Ziel ist die Kreislaufführung des hochwertigen HDPEs. Konkret: Aus gebrauchten Kartuschen neue Kartuschen produzieren. Wenn es gelingt HDPE in ausreichender Qualität zu gewinnen, existiert für das Rezyklat bereits ein Absatzmarkt.

Weniger Papierverbrauch durch leichtes Verpackungsmaterial aus Altpapier

Das Bundesumweltministerium unterstützt die Papierfabrik Palm GmbH bei der Investition in eine neue umweltfreundliche Papiermaschine mit innovativer Trocknungstechnologie. Das Familienunternehmen ist im Bereich der Papier- und Verpackungserzeugung mit Produktionsstandorten in Deutschland und Europa aktiv. Am Stammsitz in Aalen investiert das Unternehmen in eine neue Papierfabrik zur Herstellung von Wellpappenrohpapier für Verpackungen. Erstmals in Europa kann so sehr leichtes Verpackungsmaterial aus Altpapier hergestellt werden. Bei gleicher Festigkeit wie herkömmliches Papier wird ein um 15 Prozent reduziertes Flächengewicht erreicht. Dies wird durch eine Kombination aus Heißlufttrocknung und schonendem Papiertransport ermöglicht. Sie sorgt für eine schnellere und gründlichere erste Trocknungsphase des Papiers, wodurch es ermöglicht wird, dass die Papierbahn stabiler durch die Papiermaschine läuft und weniger Abrisse erfährt. Ein ständiger Abriss der Papierbahnen während der Trocknung wird verhindert. Verpackungen können zukünftig mit Hilfe der innovativen Trocknungstechnologie ressourcenschonender und energieeffizienter hergestellt werden. Bei einer geplanten Jahresproduktion von 700.000 Tonnen Papier können so gut 9.800 Tonnen CO2 pro Jahr eingespart werden. Kunststoff kann zukünftig vermehrt durch Papier als Verpackungsmaterial ersetzt werden. Das Vorhaben setzt einen neuen Standard für die umweltschonende Produktion von Verpackungsmaterial aus Altpapier. Bei erfolgreichem Projektverlauf ist von einer hohen Multiplikatorwirkung innerhalb der Branche auszugehen. Mit dem Umweltinnovationsprogramm wird die erstmalige, großtechnische Anwendung einer innovativen Technologie gefördert. Das Vorhaben muss über den Stand der Technik hinausgehen und sollte Demonstrationscharakter haben.

Energieeffizienteres Recyclingverfahren von Altpapier

Die Papierfabrik Palm GmbH & Co. KG, mit Unternehmenssitz in Aalen (Baden-Württemberg), plant Wellpappenrohpapier aus Altpapier zukünftig äußerst energieeffizient bei hoher Qualität herzustellen. Im Vergleich zu konventioneller Technik wird der Energieverbrauch mit einer neuen Technologie um 27 Prozent reduziert. Das Pilotprojekt wird aus dem Umweltinnovationsprogramm mit über 770.000 Euro gefördert. Wellpappenrohpapiere, die das Ausgangsprodukt für Verpackungen sind, werden in einem ständig optimierten Recyclingprozess zu 100 Prozent aus verschiedenen Sorten Altpapier hergestellt. Dabei kommt es vor, dass auch noch wertvolle verwertbare Fasern gemeinsam mit den im Altpapier vorhandenen Störstoffen aussortiert werden und dem Prozess verloren gehen. Daher ist es sinnvoll, die Auflöseaggregate den jeweiligen Festigkeitseigenschaften der verwendeten Altpapiere anzupassen. Mit einer neuartigen Zerfaserungstechnologie für Altpapier soll das bei der Papierfabrik Palm umgesetzt werden. Ziel des innovativen Projektes ist es, die Faserausbeute bei geringerem Energieeinsatz auf nahezu 100 Prozent zu erhöhen. Die technische Lösung hinter dem optimierten Recyclingprozess ist das 'Green Pulping Concept', bei dem zwei Pulpingtechnologien miteinander verknüpft werden. Bei einer jährlichen Produktionsmenge von 750.000 Tonnen Wellpappenrohpapiere kann das Familienunternehmen so 7.440 Megawattstunden Energie einsparen und als Folge dessen den Ausstoß von CO2-Emissionen um 2.403 Tonnen verringern. Bedingt durch die hohe Festigkeit des aufbereiteten Papiers werden zudem weniger chemische Additive eingesetzt und das Kreislaufwasser wird entlastet. Die innovative Technologie ist grundsätzlich auch auf andere Papierfabriken übertragbar, sodass ein Multiplikatoreffekt für die gesamte Branche möglich ist. Mit dem Umweltinnovationsprogramm wird die erstmalige, großtechnische Anwendung einer innovativen Technologie gefördert. Das Vorhaben muss über den Stand der Technik hinausgehen und sollte Demonstrationscharakter haben.

Nachhaltigkeit von Verpackungssystemen für Obst- und Gemüsetransporte in Europa basierend auf einer Lebenszyklusanalyse - Aktualisierung 2009

Die Stiftung Initiative Mehrweg hat erstmals im Jahr 2006 eine Studie zur Nachhaltigkeit von Verpackungssystemen für Obst- und Gemüsetransporte in Europa basierend auf einer Lebenszyklusanalyse in Auftrag gegeben, mit dem Ziel gebräuchliche Verpackungssysteme für Obst und Gemüse in Europa auf die mit ihrer Verwendung verbundenen Umweltauswirkungen zu untersuchen und miteinander zu vergleichen. Darüber hinaus sollten Erkenntnisse zu den Kosten und zu ausgewählten sozialen Faktoren gewonnen werden, um dem Aspekt der Nachhaltigkeit gerecht zu werden. Die Ergebnisse der ersten Studie wurden 2009 nochmals überprüft und aktualisiert. Die Studie wurde von der Abteilung Ganzheitliche Bilanzierung (GaBi) der Universität Stuttgart und der PE International erstellt. Es handelt sich bei der Untersuchung der ökologischen Auswirkungen um eine vergleichende Ökobilanz im Sinne der DIN EN ISO 14040 ff, was durch einen Critical Review bestätigt wurde. Die Ergebnisse zeigen deutliche ökologische und ökonomische Vorteile für die Mehrwegsysteme.

Die Auswirkung der mittelalterlichen Klimaanomalie auf die Hypoxie in der Ostsee: Ein gekoppelter benthisch-pelagischer Modellierungsansatz

Der Klimawandel während der mittelalterlichen Klimaanomalie (MCA) und der kleinen Eiszeit (LIA) führte zur Ausdehnung bzw. Verringerung der hypoxischen Bodenbedeckung in der Ostsee. Hier schlagen wir eine Modellierungsstudie vor, um Mechanismen, durch die der Klimawandel zu den beobachteten Trends geführt hat, systematisch zu analysieren und Modellergebnisse anhand von geochemischen Sedimentkerndaten zu validieren. Das Zusammenspiel zwischen physikalischen und biogeochemischen Prozessen führt zu einer komplexen Dynamik, die den Sauerstoffgehalt in der Ostsee steuert. Die Sedimente spielen eine wichtige Rolle, indem sie sowohl als Quelle als auch als Senke für Phosphat fungieren, das den wichtigsten biolimitierenden Nährstoff bildet. Es ist jedoch kaum bekannt, wie der Klimawandel während der MCA zur Ausbreitung von Hypoxie führte. Es wurden bereits verschiedene Auslöser vorgeschlagen, um die Ausbreitung der Hypoxie während der MCA zu erklären, wie z.B. eine erhöhte Produktion von Cyanobakterien unter wärmeren Bedingungen, eine erhöhte / verringerte Stratifikation aufgrund sich ändernder Niederschlagsmuster und eine sedimentäre Freisetzung von Phosphaten. Im ersten Teil des Projekts (Arbeitspaket AP1) werden wir ein modernes Ökosystemmodell verwenden, um Szenarien zu identifizieren, die den Zusammenhang zwischen Klimawandel und Hypoxie im Mittelalter erklären können. Das Modell wird durch die Implementierung eines frühen diagenetischen Moduls verbessert, das chemische Profile im Sediment vertikal auflösen kann (AP2). Für biogeochemische Reaktionen werden temperaturabhängige Ratenausdrücke implementiert. Das Sedimentmodul wird zunächst auf den aktuellen Zustand der Sedimente kalibriert (AP3). Szenarien aus AP1, die die Sauerstofftrends erfolgreich erklären können, werden anschließend in Modellläufen vom Mittelalter bis zur Gegenwart getestet (AP4). Die Simulation des Mittelalters kann durch verschiedene Sedimentproxies validiert werden, die Trends in den Redoxbedingungen des Tiefenwassers, in der Zufuhr von Metallen aus Schelfe in tiefere Becken, welche die Sequestrierung von Phosphat beeinflusst, und in der Menge an in Sedimenten erhaltenem Phosphor und organischer Substanz rekonstruieren können. Die erwarteten Ergebnisse des Projekts sind die Zuordnung der Ausbreitung von Hypoxie während der MCA zu einem Mechanismus und ein verbessertes Verständnis der Rolle der benthischen Dynamik, die die Eutrophierung als Reaktion auf den Klimawandel beeinflusst.

Die vertikale Dimension des Naturschutzes: Ein kostengünstiger Plan zur Einbeziehung unterirdischer Ökosysteme in die Biodiversitäts- und Klimaschutzagenden nach 2020

Subterrane Ökosysteme beherbergen eine breite Vielfalt spezialisierter und endemischer Organismen, die einen einzigartigen Bruchteil der globalen Vielfalt ausmachen. Darüber hinaus leisten sie entscheidende Beiträge der Natur für die Menschen – insbesondere die Bereitstellung von Trinkwasser für mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung. Diese unsichtbaren Ökosysteme werden jedoch bei den Biodiversitäts- und Klimaschutzzielen für die Zeit nach 2020 übersehen. Nur 6,9 % der bekannten subterranen Ökosysteme überschneiden sich mit dem ´Netzwerk von Schutzgebieten. Zwei Haupthindernisse sind für diesen Mangel an Schutz verantwortlich. Erstens bleiben subterrane Biodiversitätsmuster weitgehend unkartiert. Zweitens fehlt uns ein mechanistisches Verständnis der Reaktion subterraner Arten auf vom Menschen verursachte Störungen. Das DarCo-Projekt zielt darauf ab, subterrane Biodiversität in ganz Europa zu kartieren und einen expliziten Plan zur Einbeziehung subterraner Ökosysteme in die Biodiversitätsstrategie der Europäischen Union (EU) für 2030 zu entwickeln. Zu diesem Zweck haben wir ein multidisziplinäres Team führender Wissenschaftler in subterraner Biologie und Makroökologie zusammengestellt und Naturschutz aus einem breiten Spektrum europäischer Länder. Das Projekt gliedert sich in drei Arbeitspakete, die der direkten Forschung gewidmet sind (WP2-4), plus ein viertes (WP5), das darauf abzielt, die Verbreitung der Ergebnisse und das Engagement der Interessengruppen für die praktische Umsetzung des Naturschutzes zu maximieren. Zunächst werden wir durch die Zusammenstellung bestehender Datenbanken und die Nutzung eines kapillaren Netzwerks internationaler Mitarbeiter Verbreitungsdaten, Merkmale und Phylogenien für alle wichtigen subterranen Tiergruppen sammeln, einschließlich Krebstiere, Mollusken, Insekten und Wirbeltiere (WP2). Diese Daten werden dazu dienen, die Reaktionen von Arten auf menschliche Bedrohungen mithilfe der hierarchischen Modellierung von Artengemeinschaften (WP3) vorherzusagen. Die Vorhersagen der Modelle zur Veränderung der biologischen Vielfalt werden die Grundlage für eine erste dynamische Kartierung des subterranen Lebens in Europa bilden. Durch die Verschneidung von Karten von Diversitätsmustern, Bedrohungen und Schutzgebieten werden wir einen Plan zum Schutz der subterranen Biodiversität entwerfen, der das aktuelle EU-Netzwerk von Schutzgebieten (Natura 2000) ergänzt und gleichzeitig klimabedingte Veränderungen in subterranen Ökoregionen berücksichtigt (WP4). Schließlich versuchen wir durch gezielte Aktivitäten in WP5, das gesellschaftliche Bewusstsein für subterrane Ökosysteme zu schärfen und Interessengruppen einzuladen, die subterrane Biodiversität in multilaterale Vereinbarungen einzubeziehen. In Übereinstimmung mit dem europäischen Plan S werden wir alle Daten offen und wiederverwendbar machen, indem wir eine zentralisierte und offene Datenbank zum subterranen Leben entwickeln – die Subterranean Biodiversity Platform.

Vorhersage urbaner atmosphärischer Anzahlkonzentrationen ultrafeiner Partikel mit Hilfe von Machine Learning- und Deep Learning-Algorithmen (ULTRAMADE)

Ultrafeine Partikel (UFP) mit einem aerodynamischen Durchmesser kleiner als 100 nm stehen unter dem Verdacht die menschliche Gesundheit zu schädigen, allerdings fehlt bisher die abschließende wissenschaftliche Evidenz aus epidemiologischen Studien. Zur Herleitung von Expositionskonzentrationen gegenüber UFP wurden zum Teil statistische Modellierungsverfahren genutzt um UFP-Anzahlkonzentrationen vorherzusagen. Ein häufig genutztes Verfahren ist eine auf Flächennutzung basierte lineare Regression („land-use regression“, LUR). Allerdings wurden in luftqualitativen Studien auch andere, ausgefeiltere Modellansätze benutzt, z.B. „machine learning“ (ML) oder „deep learning“ (DL), die eine bessere Vorhersagegenauigkeit versprechen. Das Ziel des Projekts ist die Modellierung von UFP-Anzahlkonzentration in urbanen Räumen basierend auf ML- und DL-Algorithmen. Diese Algorithmen versprechen eine bessere Vorhersagegenauigkeit gegenüber linearen Modellansätzen. Mit unserem Modellansatz wollen wir sowohl räumliche als auch zeitliche Variabilität der UFP-Anzahlkonzentrationen abbilden. In einem ersten Schritt werden die Messergebnisse aus mobilen Messkampagnen genutzt um ein ML-basiertes LUR Modell zu kalibrieren. Zusätzlich werden urbane Emissionen aus lokalen Quellen, abseits vom Straßenverkehr, identifiziert und explizit in das Modell einbezogen. In einem zweiten Schritt wird ein DL-Modellansatz basierend auf Langzeit-UFP-Messungen mit dem ML-Modell gekoppelt um die Repräsentierung der zeitlichen Variabilität zu verbessern. Unser vorgeschlagenes Arbeitsprogramm besteht aus fünf Arbeitspaketen (WP): WP 1 beinhaltet mobile Messungen mittels eines mobilen Labors und eines Messfahrads. WP 2 besteht aus stationären Messungen, die an Stationen des German Ultrafine Aerosol Network durchgeführt werden. In WP 3 werden wichtige UFP-Emissionsquellen, insbesondere Nicht-Verkehrsemissionen, mit Hilfe von zusätzlichen kurzzeitigen stationären Messungen identifiziert und quantifiziert. In WP 4 werden ML-Algorithmen genutzt um ein statistisches Modell aufzubauen. Als Kalibrierungsdatensatz werden die Messungen aus WP 1 benutzt. Das Modell wird UFP-Anzahlkonzentrationen mit Hilfe eines Datensatzes aus erklärenden Variablen, u.a. meteorologische Größen, Flächennutzung, urbaner Morphologie, Verkehrsmengen und zusätzlichen Informationen zu UFP-Quellen nach WP 3, vorhersagen. In WP 5 werden die UFP-Anzahlkonzentrationen aus WP 2 für einen DL-Modellansatz genutzt, der die zeitliche Variabilität repräsentieren wird. Dieser wird dann mit dem ML-Modell aus WP 4 gekoppelt. Der Nutzen der Modellkopplung wird mit dem Datensatz aus WP 3 validiert. Aus unserem Projekt wird ein Modell hervorgehen, das in der Lage ist die räumliche und zeitliche Variabilität urbaner UFP-Anzahlkonzentrationen in einer hohen Genauigkeit zu repräsentieren. Damit wird unsere Studie einen Beitrag zur Quantifizierung von Expositionskonzentrationen gegenüber UFP z.B. in epidemiologischen Studien leisten.

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