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Potentiale einer am Kreislaufgedanken orientierten Wasserbewirtschaftung in urbanen Oekosystemen

Die bestehende Stadtentwaesserung ist auf die schnelle Ableitung von Abwaessern inkl. des Niederschlagswassers optimiert. In einem extrem dicht besiedelten und durch vielfaeltige Flaecheninanspruchnahme gekennzeichneten Gebiet wird abgeschaetzt, welches Potential die am Prinzip von Nachhaltigkeit und Kreislauffuehrung von Stoffen orientierten alternativen Vorgehensweisen der Wasserbewirtschaftung besitzen. Dabei werden die Wahrung des Entwaesserungskomforts und die Preisgestaltung beruecksichtigt.

Bestandsaufnahme und Verbesserung von Wasserkreislaeufen in Papierfabriken mit integrierter Altpapierstofferzeugung

1. Der bei der Papiererzeugung seit 1974 von 48 auf 16 l/kg Produkt verringerte mittlere Frischwassereinsatz und die Zunahme der mit dem Altpapier eingetragenen Stoerstofffracht fuehrte zu einer Aufkonzentrierung von geloesten und kolloidalen Substanzen im Kreislaufwasser. Durch angepasste Kreislaufschaltungen kann die erhoehte Belastung des Kreislaufwassers vermieden werden, um eine geregelte Produktion und eine entsprechende Produktqualitaet zu gewaehrleisten. Bisher sind jedoch kaum allgemeine Regeln erkennbar, die eine verbesserte Kreislaufschaltung bei einer bestimmten Produktgruppe auszeichnen. 2. Ziel des Vorhabens war die Aufstellung allgemeiner Regeln zur Bewertung von Kreislaufschaltungen am Beispiel altpapierverarbeitender Papierfabriken und die Erarbeitung von Massnahmen zur Reduzierung der Kreislaufbelastung und damit zur Verringerung von Produktionsstoerungen. 3. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurden Untersuchungen in 8 Papierfabriken mit integrierter Altpapierstofferzeugung durchgefuehrt und umfassende Daten zur Belastung und Schaltung der Wasserkreislaeufe ermittelt. Es wurde eine Vorgehensweise zur systematischen Bestandsaufnahme von Wasserkreislaeufen erarbeitet. Die untersuchten Systeme unterscheiden sich nicht nur in der Hoehe der Belastung des Kreislaufwassers, sondern auch in der Struktur der Kreislaeufe stark voneinander. Die bekannten Kennzahlen (z.B. K1) deuten auf ein meist beachtliches Optimierungspotential hin. Zur Praezisierung des Optimierungspotential wurde ein neuer Kennwert (K2) entwickelt. Mit den Kennwerten K1 und K2 kann die Ist-Situation bewertet sowie der Erfolg von Optimierungsmassnahmen in Wasserkreislaeufen definiert und kontrolliert werden. Die Kennwerte stellen ein einfaches und leicht zu handhabendes Werkzeug zur Optimierung der Wasserkreislaeufe dar. 4. Fuer jede Papierfabrik wurden Optimierungsvorschlaege erarbeitet, die Reduzierungen der spezifischen Frischwassermengen um bis zu 50 Prozent bzw. die Verringerung der Belastungen (CSB) an den Papiermaschinen um bis zu 80 Prozent ermoeglichen. Mit diesen und einer Reihe weiteren Massnahmen zur Optimierung der Wasserkreislaeufe koennen Produktionskosten von bis zu 55 DM/t eingespart werden.

NEWR: Oxidation mit Sulfat-Radikalen in einem nano-aktivierten katalytischen Filtrationsprozess zur Wasserwiederverwendung (Deutsch-Israelische Wassertechnologie-Kooperation)

Wissenschaftliche Begleitung und Optimierung eines produktionsintegrierten Verfahrens zur Betriebswasserrueckgewinnung in einer Spezialfabrik und Bau einer Demonstrationsanlage im grosstechnischen Massstab

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.

NUR - Nachhaltige Entwicklung urbaner Regionen: Qualifizierung städtischer Regionen zur Umsetzung von Nachhaltigkeits- und Resilienzstrategien unter Berücksichtigung des urban-ruralen Nexus, Teilprojekt 6: 'Sanitärkonzepte und Pilotprojekte'

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.

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.

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.

Entfernung von toxischen Schwermetallen aus industriellen Abwässern unter Verwendung immobilisierter Makroalgenbiomasse

Mit dem Projekt wird das Ziel verfolgt, ein wirtschaftlich einsetzbares Verfahren zur Schwermetallentfernung auf der Grundlage von Algenbiomasse zu entwickeln. Die Grundlage für die Antragstellung bilden die Ergebnisse, die zur Abtrennung von Schwermetallen aus der wässrigen Phase im Sonderforschungsbereich 193 der Deutschen Forschungsgemeinschaft 'Biologische Behandlung industrieller und gewerblicher Abwässer' an der Technischen Universität Berlin in der 3. und 4. Förderphase von 1997 bis 2001 unter Verwendung von Mikroalgenbiomasse erreicht wurden. Mit dem Forschungsvorhaben soll versucht werden, dem Problem der Bereitstellung preiswerter Biomasse näher zu kommen. Hierzu können marine Makroalgen, die aus dem Meer gewonnen werden oder die bereits zur Wertstoffgewinnung verwendet werden, dienen. Bisher sind in den Teilprojekten F2 und F3 des Sonderforschungsbereichs 193 der Deutschen Forschungsgemeinschaft 30 verschiedene Mikroalgen aus unterschiedlichen Bezugsquellen eingesetzt worden. Der gegenwärtige Stand der Untersuchungen im Hinblick auf Aufnahmekapazität und -geschwindigkeit der Schadstoffe lässt Rückschlüsse auf eine erfolgversprechende technische Anwendungsmöglichkeit zu. Voraussetzung dafür ist die Lösung des Problems des durch die Kultivierungsbedingungen für die Mikroalgen noch zu hohen Preises für die Biomasse. Zeigen Makroalgen im Vergleich zu den Mikroalgen ähnliche positive Eigenschaften im Hinblick auf die Aufnahmefähigkeit (Kapazität, Selektivität) für Schwermetallionen, so könnten Immobilisate auf der Basis von Makroalgenbiomasse eine Alternative darstellen. Neben den bereits im Sonderforschungsbereich 193 eingesetzten Metallen Blei, Nickel, Cadmium, Zink und Kupfer ist die Ausdehnung der Untersuchungen auf weitere Metalle geplant, die als Kontaminationen in der Abwasseraufbereitung unterschiedlicher Herkunftsquellen eine wichtige Rolle spielen. Vorgesehen ist eine Erweiterung auf die Metalle Chrom (Cr+3) und Arsen (As). Der Schwerpunkt der Untersuchungen sollte auf industriell nutzbaren preiswerten Makroalgen liegen, die in großer Menge als Biomassenquelle vorhanden sind und leicht beschafft werden können.

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