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s/wasserwiederverwen-dung/Wasserwiederverwendung/gi

Water4All - Kooperationsprojekt SWMOF: Ein intelligentes Verfahren zur Wassergewinnung aus der Luft und zur Wasserverteilung auf der Grundlage von umweltfreundlichen MOFs

(Semi-) dezentrales Abwasserbehandlungssystem, TP1.8: Betrieb und Betriebsoptimierung des Demonstrators

Weitergehende Behandlungsstufen zur Entfernung gelöster Stoffe, TP2.3: Entwicklung der biotechnologischen Filterkomponenten und der mikrobiellen Herstellungsprozesse der Enzyme

H2Giga_TP_IntegrH2ate, Raffinerieintegration für 100 MW Elektrolyseure unter Nutzung der Nebenprodukte Wärme und Sauerstoff & hybrider Betriebsweise in Verbindung mit bestehenden konventionellen H2 Erzeugungsanlagen

Nichtöffentliche Wasserversorgung

<p>Nichtöffentliche Wasserversorgung</p><p>Energieerzeuger, Industrien, Bergbauunternehmen und Landwirtschaft decken ihren Wasserbedarf fast ausschließlich über eigene Gewinnungsanlagen. 2022 entnahmen sie 12,5 Mrd. m³ Wasser. In Deutschland wird das meiste Wasser mit 6,9 Mrd. m³ von der Energieversorgung entnommen. Für die Anlagenkühlung nutzen die Betriebe der nicht öffentlichen Wasserversorgung 2022 ca. 83 % des entnommenen Wassers.</p><p>Sinkender Wasserbedarf, sinkende Wasserentnahmen</p><p>Im Jahr 2022 entnahmen Energieversorgung, Bergbau und verarbeitendes Gewerbe sowie die Landwirtschaft insgesamt eine Wassermenge von etwa 12,5 Milliarden Kubikmeter (Mrd. m³), im Wesentlichen über eigene Gewinnungsanlagen aus Oberflächengewässern oder Grundwasser. Die Wasserentnahmen in Deutschland für die Energieversorgung, Bergbau und verarbeitendes Gewerbe waren 2022 weiterhin rückläufig. Seit dem Jahr 1991 sanken die Wasserentnahmen für Energie, Bergbau und verarbeitendes Gewerbe über eigene Gewinnungsanlagen von 41,3 Mrd. m³ auf 12,1 Mrd. m³.</p><p>Die Betriebe verwenden nicht nur selbstgewonnenes Wasser, sondern erhalten zusätzlich einen geringen Teil - den sogenannten Fremdbezug - über die<a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/wasser/wasserwirtschaft/oeffentliche-wasserversorgung">Öffentliche Wasserversorgung</a>oder aus anderen Unternehmen. Im Jahr 2022 ergab sich insgesamt aus Eigengewinnung und Fremdbezug eine Wassermenge von 14,3 Mrd. m³ für die Betriebe der Energieversorgung, des verarbeitenden Gewerbes, des Bergbaus und der Landwirtschaft. Dies war die Wassermenge, die in den Betrieben als Kühl- oder Produktionswasser, Bewässerungswasser beziehungsweise für die Versorgung der Belegschaft genutzt wurde. Tatsächlich war das Wasseraufkommen der Betriebe geringer, da rund 0,9 Mrd. m³ dieser Wassermenge ungenutzt an Dritte abgegeben wurde.</p><p>Hoher Kühlwasserbedarf bei der Energieversorgung</p><p>Der Wasserbedarf der einzelnen Branchen ist unterschiedlich hoch. In Deutschland hat die Energieversorgung den größten Wasserbedarf. Die entnommene Wassermenge wird fast ausschließlich zu Kühlzwecken eingesetzt.</p><p>Für die Energiebereitstellung entnahmen die Energieversorger im Jahr 2022 ca. 6,9 Mrd. m³, das sind rund 38,6 % der Gesamtentnahmen von 17,9 Mrd. m³ aller relevanten Nutzergruppen . Dabei deckten die Kraftwerke ihren Wasserbedarf nahezu vollständig über eigene Gewinnungsanlagen aus Oberflächengewässern. Der fremdbezogene Anteil lag bei etwa 3,6 %, dadurch lag das Wasseraufkommen für die Energieversorgung bei 7,2 Mrd. m³. Das Wasser wurde nach dem Gebrauch zu großen Teilen wieder in die anliegenden Oberflächengewässer eingeleitet (siehe Abb. „Wasseraufkommen für die Energieversorgung“). Verdunstet sind rund 0,45 Mrd. m³ bei der Kühlung von Kraftwerken.</p><p>Bei den Unternehmen des Bergbaus und der Verarbeitenden Gewerbe verzeichnen wir eine andere Entwicklung. Zwar nahm auch hier der Wasserbedarf kontinuierlich ab, aber seit dem Jahr 2001 stieg der Anteil der Wassermenge, die über Dritte bezogen wurde an. Zum Vergleich: Im Jahr 2001 betrug die Wassermenge aus Eigengewinnung und Fremdbezug ca. 8,65 Mrd. m³, der Anteil des Fremdbezuges betrug 10,3 %. Dagegen stieg die Fremdversorgungsquote im Jahr 2019 auf 23,3 % bei einem Wasseraufkommen von ca. 7,0 Mrd. m³. Dies scheint sich wieder zu ändern: Im Jahr 2022 sanken der Anteil aus Eigengewinnung als auch der Fremdbezug, zusammen um rund 5 % gegenüber 2019 (siehe Abb. „Wasseraufkommen im Bergbau und verarbeitenden Gewerbe“).</p><p>Effizienter Wassereinsatz durch Mehrfach- und Kreislaufnutzung</p><p>Im Jahr 2022 betrug das eingesetzte Frischwasser in Deutschland für die Hauptsektoren Bergbau, verarbeitendes Gewerbe, Energieversorgung und Landwirtschaft insgesamt 14,3 Mrd. m³. Seit 1991 ging die eingesetzte Wassermenge in Kühl- und Produktionsprozessen von 29 Mrd. m³ deutlich &nbsp;zurück. Das liegt in erster Linie an dem effizienten Umgang mit Wasser, der auch durch Mehrfach- und Kreislauftechnologien unterstützt wird. Mehrfachnutzung bedeutet, dass die eingesetzte Wassermenge nacheinander für verschiedene Zwecke genutzt wurde, bei einer Kreislaufnutzung wurde das Wasser umgewälzt und für denselben Zweck wiedergenutzt.</p><p>Kühlwasser: Regionale Unterschiede beachten</p><p>Die Auswertung des für die Kühlung in allen Sektoren eingesetzten Wassers verdeutlicht regionale Unterschiede. So ist der Kühlwasserbedarf in &nbsp;den meisten Flussgebietseinheiten (FGE) deutlich gesunken: In der FGE Rhein 2022 auf 5,8 Mrd. m³ (2013: 8,2 Mrd. m³) und in der FGE Weser von 3,5 Mrd. m³ 2013 auf 1,3 Mrd. m³ 2022. Die für Kühlzwecke eingesetzte Wassermenge in der FGE Elbe &nbsp;ist nach zwischenzeitlichem Anstieg Mitte der 2010er Jahre 2022 deutlich auf 1,4 Mrd. m³ zurück gegangen (2013: 3,4/ 2016: 4,3 Mrd. m³). In der FGE Donau ist die eingesetzte Kühlwassermenge 2022 mit 1,9 Mrd. m³ gegenüber 2016 leicht angestiegen (1,7 Mrd. m³). In allen anderen FGE liegen die eingesetzten Kühlwassermengen auf sehr viel niedrigerem Niveau.</p><p>Nutzung verschiedener Wasserquellen</p><p>Im Jahr 2022 gewannen die produzierenden und ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/v?tag=verarbeitenden_Gewerbe#alphabar">verarbeitenden Gewerbe</a>⁠ etwa 76,6 % ihrer Wassermenge aus Oberflächengewässern, das heißt aus Flüssen, Seen oder Talsperren sowie aus Meer- und Brackwasser und z.B. Niederschlag. Weitere 17,1 % entnahmen sie aus Grund- und Quellwasser sowie etwa 6,4 % aus Uferfiltrat und angereichertem Grundwasser.</p><p>Interessant ist ein Vergleich mit der Landwirtschaft. Im Jahr 2016 betrugen die Wasserentnahmen für die Landwirtschaft etwa 0,3 Milliarden Kubikmeter, im Jahr 2022 bereits 0,45 Mrd. m³. Der Anteil an den Gesamtwasserentnahmen betrug 2022 2,5%. Insbesondere für die Bewässerung versorgt sich die Landwirtschaft aus Grundwasservorkommen. Die Grundwasserentnahmen lagen im Jahr 2022 bei ca. 69,1 %, 27,8 % wurde aus Oberflächengewässern entnommen (siehe Abb. „Wassergewinnung nichtöffentlicher Betriebe 2022“).</p>

Lernen mit der WasserFarm - Hydroponik in der Bildung

Zielsetzung: Die auch hierzulande zunehmenden Dürreperioden und sinkenden Grundwasserstände rücken das Thema wassereffiziente Nahrungsmittelproduktion vermehrt in den Fokus. Dennoch fehlt im laufenden Schulbetrieb häufig der Bezug oder die Möglichkeit, zusammenhängende Prozesse praxisnah zu erkunden, zu erleben und zu verstehen. Schülerinnen und Schülern diese wichtigen Lernprozesse zu ermöglichen und im Sinne des BNE-Ansatzes interdisziplinäre, reflexive und forschende Gestaltungskompetenzen an Schulen zu fördern, ist wesentlicher Inhalt des vorliegenden Projekts 'WasserFarm'. Zentrale Bestandteile der 'WasserFarm' sind die Schulung von Lehrpersonal, die Vermittlung von Basiswissen der hydroponischen Kultivierung und systemspezifischer Inhalte mit MINT-Bezug sowie die Unterstützung eines partizipativen Lern- und Verständnisprozesses von Schülerinnen und Schülern bezüglich globaler Nachhaltigkeit. Hydroponik ist eine erdlose und damit standortunabhängige Anbaumethode von Pflanzen. Die Pflanzen werden dabei durch eine Nährstofflösung mit allen wichtigen Nährstoffen versorgt. Durch die kontinuierliche Wiederverwendung des Wassers, also die Kreislaufführung dieser wasserbasierten Nährstofflösung, zeichnet sich der hydroponische Anbau durch eine hohe Ressourceneffizienz und die Vermeidung von umweltbelastenden Nährstoffüberschüssen, Pestiziden, Insektiziden und Herbiziden aus. Ziel des Projektes ist es, durch ein objektbezogenes interdisziplinäres Schulungskonzept einen Lernrahmen zu schaffen, in dem Schülerinnen und Schülern durch Partizipation und Mitgestaltung fächerübergreifende Themen wie die nachhaltige Lebensmittelproduktion, Funktionsweisen von Kreislauftechnologien, Nährstoff- und Wasserkreisläufe, Ressourceneffizienz erlernen und so ein Bewusstsein für globale Herausforderungen und Lösungsansätze im Sinne der Sustainable Development Goals entwickeln können. Darüber hinaus soll den Schülerinnen und Schülern das Wissen und die Mittel mitgegeben werden, um auch eigenständig eine Hydroponikanlage einrichten und betreiben zu können. Dadurch sollen deren Nachhaltigkeits- und Gestaltungskompetenzen gefördert und ein Bewusstsein für globale Herausforderungen und Lösungsansätze in Zeiten des Klimawandels geweckt werden. Das Projekt wird an drei Pilotschulen in zwei Bundesländern (Brandenburg, Schleswig-Holstein) durchgeführt.

Oekologisches Wohngebiet Heerdt

Das OEKOTOP HEERDT ist ein beispielhaftes Modell fuer zukuenftiges staedtisches Leben. Wir schaffen ein ganzheitliches oekologisches System, das moeglichst autonom sein soll. Sonne und Wind versorgen uns mit Energie, Abwaesser werden durch Wurzelraumentsorgung geklaert, Grauwasser wird wiederverwendet, Biogaerten und Permakulturpark liefern gesundes Obst und Gemuese zur Selbstversorgung, naturnah gehaltene Freiraeume schaffen Lebensbereiche fuer bedrohte Pflanzen und Tiere. Wohnen, Arbeiten und Erholen sind nicht mehr getrennt. Wir schaffen neue oekologisch orientierte Arbeitsplaetze. Wir entwickeln soziale Wohnkonzepte mit vielfaeltigen Nutzungsmoeglichkeiten fuer alle Altersgruppen. Die natuerlichen Freiraeume dienen als Naherholungsgebiete und Spielbereiche. Intensive oekopaedagogische Arbeit unterstuetzt die Entwicklung des Systems. Wir arbeiten mit aehnlichen Projekten ueberregional zusammen. Wir setzen das Konzept gemeinsam mit Fachleuten in prozesshafter Planung um und realisieren es moeglichst weitgehend in Selbsthilfe. Die sozialoekologische Tradition wird weiter verfolgt (Organisation der praktischen Arbeiten, Mitgestalten von Wohnkonzepten, soziale Freiraumgestaltung und aehnliches). Das Projekt soll staendig wissenschaftlich begleitet werden.

RUBIN - AIX-Net-WWR - VP3 OXI, TP3.1: Entwicklung von nicht thermischen Plasmaanlagen zur Spurenstoffentfernung

Konzeptstudie zur Abwärmenutzung in einem Luftspeicher-Gasturbinenkraftwerk (LGT)

Die Einspeicherung von Druckluft in die Kavernen des LGT muss nahezu isotherm erfolgen. Die dabei anfallende Verdichtungswärme wird bisher in die Umgebung abgegeben. In der Studie werden Möglichkeiten untersucht und bewertet, diese und auch die Turbinenabwärme bei Turbinenbetrieb in Form von Dampf zu speichern. Mit dem gespeicherten Dampf wird beim Ausspeichern ein integrierter Gas-Dampf-Prozess realisiert, mit dem die gespeicherte Energie genutzt werden kann, was zu deutlichen Brennstoffeinsparungen führt.

Einfluss des organischen Materials auf Transformationsprozesse

Oxidationsverfahren werden seit Jahrzenten in der Wasseraufbereitung z.B. zur Desinfektion eingesetzt. In den letzten Jahren wird zudem Ozon als mögliche Aufbereitungsstufe für den Abbau von Schadstoffen in der Abwasseraufbereitung diskutiert und z. T. eingesetzt. Da Schadstoffe in der Regel nicht mineralisiert werden, kommt es zur Bildung einer Vielzahl von Transformationsprodukten, die in manchen Fällen eine größere toxische Wirkung haben können als ihre Ausgangssubstanzen. Diese Transformationsprozesse sind sehr komplex und wurden in den letzten Jahren intensiv in definierten Reinstwassersystemen untersucht. Hauptbestandteile der Wassermatrix wie z. B. organisches Material können jedoch ebenfalls in die Reaktionen eingreifen und ggf. die Bildung von Tranformationsprodukten beeinflussen. Dies ist möglich, da die Komplexen Transformationsprozesse häufig über die Bildung reaktiver Zwischenstufen geschieht. Das sind Übergangsprodukte wie N-zentrierte Radikale (Aminylradikale), die z.B. bei der Ozonung gebildet werden können. Die Reaktion dieser Radiale ist jedoch bisher kaum untersucht, so dass es schwer ist Transformationsreaktionen in Realsystemen vorherzusagen. Das vorliegende Projekt beschäftigt sich mit dem Einfluss von Matrixkomponenten auf Transformationsprozesse. Dabei sollen die Reaktionen reaktiver Zwischenstufen mit Modelverbindungen untersucht werden, die bestimmte funktionelle Gruppen des organischen Materials repräsentieren, wie z.B. phenolische Verbindungen. Im weiteren Projektverlauf soll der Einfluss komplexerer Substanzen wie Huminsäuren untersucht werden. Die Ergebnisse sollen dazu beitragen Transformationsprozesse in realen Systemen besser zu verstehen und somit die Vorhersage von ggf. problematischen Transformationsprodukten zu erleichtern.

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