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Sukzession und Alternativen in der forstlichen Rekultivierung in Kiesgruben

Nach heutigem Stand des Wissens und der Technik ist die forstliche Rekultivierung von Kiesgruben und Steinbrüchen sehr kosten- und energieaufwendig und dennoch vielfach nicht zufriedenstellend. Die vorliegende, auf mehrere Jahre angelegte Untersuchung befasst sich mit der Vegetationsentwicklung (ungelenkte Sukzession) in für forstliche Pflanzungen vorbereiteten Rekultivierungsflächen, und zwar auf 'rohem und mit Waldoberbodenauflage (mit entsprechendem Diasporenreservoir) behandeltem Rekultivierungssubstrat. Von besonderem Interesse sind hierbei die Gehölze. In zwei Versuchsanlagen (Kiesgrube, Versuchsgelände des Institutes) mit 32 Versuchsparzellen à 2,1 x 2,1 m bzw. 1,5 x 1,5 m werden vier Varianten werden untersucht: Rohboden (Bodengemisch), Auflage von Altwaldoberboden auf Rohboden, beide Varianten jeweils ohne und mit Strohabdeckung. Von April bis Oktober 1999 wurden acht mal Anzahl und Deckung der Arten höherer Pflanzen der Versuchsparzellen aufgenommen sowie der Diasporenregen auf die Versuchsanlage erfaßt. Um die Herkunft der keimenden Pflanzen zu erfassen, wurde neben der Erfassung des Diasporenregens mittels Keimversuchen das Diasporenreservoir der Ausgangssubstrate (Rohboden, Waldoberboden) ermittelt sowie die Flora der unmittelbaren Umgebung erfaßt. Des weiteren werden klimatische Daten einbezogen sowie auf dem Versuchsgelände standörtliche Parameter (Bodenfeuchte in unterschiedlichen Tiefen) gemessen. Es zeigen sich signifikante Unterschiede in der Besiedlungsentwicklung und der Artenzusammensetzung der verschiedenen Varianten. Die Besiedlung erfolgte am raschesten und mit höchsten Deckungsgraden auf Versuchsparzellen mit einer Auflage von Altwaldoberboden. Hier entwickelten sich erst Schlagfluren, im zweiten Jahr breitete sich verstärkt die Brombeere aus. Gehölze treten nur vereinzelt auf. Auf den Rohbodenparzellen siedelten sich erwartungsgemäß Pionier- und Ruderalarten an, die Besiedlung erfolgte gegenüber der Waldbodenvariante jedoch verzögert und nicht so üppig. Die Dynamik auf Parzellen mit Strohauflage wurde im ersten Jahr vor allem von Weizenpflanzen, im zweiten von Ruderalarten bestimmt; Arten der obigen Varianten traten stark verzögert und nur in Einzelexemplaren auf. Für gesicherte erste Prognosen reicht der kurze Untersuchungszeitraum (April bis November 1999) noch nicht aus. Bezüglich der Gehölzentwicklung lassen sich auf einzelnen Rohbodenparzellen Anzeichen für die Entwicklung von Weidengebüschen oder Brombeergestrüppen erkennen. Auf den Parzellen mit Waldbodenauflage wird sich in den nächsten Jahren möglicherweise die Brombeere durchsetzen und andere Pflanzen unterdrücken.

Development of a modelling system for prediction and regulation of livestock waste pollution in the humid tropics

Introduction: In Malaysia, excessive nutrients from livestock waste management systems are currently released to the environment. Particularly, large amounts of manure from intensive pig production areas are being excreted daily and are not being fully utilised. Alternatively, the excess manure can be applied as an organic fertiliser source in neighbouring cropping systems on the small landholdings of the pig farms to improve soil fertility so that its nutrients will be available for crop uptake instead of being discharged into water streams. Thus, there is a need for better tools to analyse the present situation, to evaluate and monitor alternative livestock production systems and manure management scenarios, and to support farmers in the proper management of manure and fertiliser application. Such tools are essential to quantify, and assess nutrient fluxes, manure quality and content, manure storage and application rate to the land as well as its environmental effects. Several computer models of animal waste management systems to assist producers and authorities are now available. However, it is felt that more development is needed to adopt such models to the humid tropics and conditions of Malaysia and other developing countries in the region. Objectives: The aim is to develop a novel model to evaluate nutrient emission scenarios and the impact of livestock waste at the landscape or regional level in humid tropics. The study will link and improve existing models to evaluate emission of N to the atmosphere, and leaching of nutrients to groundwater and surface water. The simulation outputs of the models will be integrated with a GIS spatial analysis to model the distribution of nutrient emission, leaching and appropriate manure application on neighbouring crop lands and as an information and decision support tool for the relevant users.

Entwicklung eines Entsorgungskonzeptes für Reststoffe aus der Papierindustrie in Rheinland-Pfalz

Im Forschungsvorhaben wurde die Situation der Entsorgung der Papierreststoffe in Rheinland-Pfalz untersucht. Hierbei wurde festgestellt, dass Papierreststoffe auf Grund unterschiedlichster Anfallorte sehr heterogen zusammengesetzt sind. Menge und Beschaffenheit der Papierreststoffe eines Unternehmens sind abhängig von der erzeugten Papiersorte, den Einsatzstoffen (Primär- oder Sekundärrohstoffe) und den Verfahren der Abwasserreinigung. Problematisch für die weitere Behandlung der Reststoffe sind die häufig anzutreffenden Mischungen aus Fraktionen mit unterschiedlichen Schadstoffgehalten. Das heute in der Bundesrepublik noch vorherrschende Entsorgungsverfahren für die Reststoffe, die Ablagerung auf Deponien, wird in absehbarer Zukunft ohne Vorbehandlung nicht mehr zulässig sein. Daher gewinnen die stoffliche und die energetische Verwertung an Bedeutung. Vor diesem Hintergrund wurden Untersuchungen zur stofflichen Verwertung von rheinland-pfälzischen Papierreststoffen durchgeführt, wobei besonders die Vergärung und die Kompostierung betrachtet wurden. Die Versuchsergebnisse lassen den Schluß zu, dass für einige der in Rheinland-Pfalz anfallenden Papierreststoffe, die im Vergleich zu den Grenzwerten der Klärschlamm-Verordnung niedrige Schadstoffgehalte aufweisen, sowohl die Kompostierung als auch die Vergärung mögliche Verwertungsverfahren darstellen. Zur Aufstellung eines Entsorgungskonzeptes für Papierreststoffe in Rheinland-Pfalz fand eine Datenaufnahme durch eine Befragung der Unternehmen und Genehmigungsbehörden statt. Es wurden Herstellungsverfahren, Ausgangsstoffe, Reststoffmengen und -beschaffenheit sowie gegenwärtige und geplante Entsorgungswege erfasst. Die Entsorgung der Papierreststoffe ist zukünftig nur im Rahmen eines schlüssigen Entsorgungskonzeptes möglich. Als wichtiger Baustein für ein solches Konzept wurde ein Güteklassenmodell entwickelt, das von Güteklasse 1 (Reststoff gut geeignet für die landwirtschaftliche Verwertung) bis zur Güteklasse 5 (nicht geeignet für die stoffliche Verwertung) reicht. Grundlegendes Kriterium für die Einstufung der Reststoffe ist der Gehalt an Schadstoffen, gemessen an den Richtwerten der Bundesgütegemeinschaft Kompost e.V. und den Grenzwerten der Klärschlamm-VO.

Miscanthus 'Giganteus' als Industrierohstoff und für die thermische Nutzung

Die Bereitstellung von Industrierohstoffen und Energie in der Form von Wärme und elektrischen Strom aus Einjahres-, zweijährigen und ausdauernden Pflanzen stellt in allen industrialisierten Ländern und auch in Österreich mittel- und langfristig eine bedeutende Alternative zum Verbrauch fossiler Resourcen dar. Miscanthus Giganteus, eine ausdauernde Pflanze, benötigt eine stark vom Standort abhängige ein- bis zweijährige Etablierungsphase. Die Ernte des Aufwuchses ist erst ab dem zweiten Vegetationsjahr wirtschaftlich. Nach bisherigen Ergebnissen und Erwartungen ist eine ca. 20jährige Nutzungsdauer möglich. Die Feldversuche an fünf bezüglich Klima und Bodenform (Bodentyp und Art) unterschiedlichen Standorten ergaben von 1989 bis 2001 jährlich Trockensubstanzerträge von 17500 bis 24000 kg/ha. Die Ertragsschwankungen zwischen den Jahren sind relativ niedrig, standortbezogen zwischen 2000 und 4000 kg/ha. Zwischen den einzelnen Standorten gibt es bedeutende Ertragsunterschiede. Jährlich hohe Erträge werden an den Standorten ILZ (Steiermark) und in ST. FLORIAN (Oberösterreich) bei durchschnittlichen Jahresniederschlagsmengen zwischen 700 und 900 mm erzielt. Durch die geringeren Niederschläge bedingt ist das Ertragsniveau in MICHELNDORF, MARKGRAFNEUSIEDL, GROSS ENZERSDORF und STEINBRUNN niedriger. Bei Bewässerung in einer Menge von 100 bis 150 mm (Juli bis September) steigt der Biomasseertrag um ca. 2000 bis 5000 kg/ha an. Das Ertragsmaximum wird Ende November - Anfang Dezember erreicht. Bis zum üblichen Erntetermin Ende Februar - Mitte März fällt der Ertrag aufgrund des Blattfalles und Abbrechen der dünnen Stängel und Triebspitzen ab. Der Wassergehalt im Erntegut liegt bei einer Ernte Ende November - Anfang Dezember über 50 Prozent, er fällt je nach mittlerem Stängeldurchmesser und Winter-Witterungsverlauf bis Ende Februar auf 30 bis ca. 42 Prozent ab. Eine Stickstoffdüngermenge über 60 kg N/ha führt nur selten zu steigenden Erträgen. Gülle als Dünger erreicht wegen der meist dichten Blattmulchauflage nur eine geringe Düngerwirkung. Die wesentlichen Qualitätskriterien bei einer thermisch energetischen bzw. stofflichen Nutzung sind konstant. Der Aschegehalt im Erntegut weist ab dem dritten Aufwuchsjahr Werte zwischen 3,2 und 5,0 Prozent auf. Auch der N- Gehalt im Erntegut bleibt ab dem Dritten Aufwuchsjahr beinahe konstant und liegt zwischen 0,3 und 0,42 Prozent. Den größten Anteil der Miscanthusasche bilden Siliciumoxyd (ca. 40 bis 50 5) und K2O (12 bis 20 Prozent). Miscanthuserntegut ist bei entsprechender Technologie ein Rohstoff für die Zellulosegewinnung. Der Gehalt ab dem dritten Aufwuchsjahr liegt bei ca. 47,5 Prozent und ist nur geringfügig niedriger als im Laub- oder Nadelholz.

Environmentally Compatible Air Transport Systems (ECATS- Network of Excellence)

The Network of Excellence, ECATS, will be a durable and long lasting means of cooperation and communication within Europe, made up of a number of leading Research Establishments and Universities who have expertise in the field of aeronautics and the environment. ECATS's vision is to contribute to the environmental goals of the Vision 2020 for Aeronautics and the Strategic Research Agenda. The overall goals of ECATS are to create a European Virtual Institute for research of environmental compatible air transport; to develop and maintain durable means for cooperation and communication within Europe and to strengthen Europe's excellence and its role of the influence in the international community. The Joint Research Programme will take into account engine technology, alternative fuels, aviations impact on air quality, operational aspects of aviation, and the development of scenarios. Lasting integration will be achieved by joint management and working structures, joint-decision making processes and will be supported through specific integration activities as a common web-based information and communication system, common education, training and exchange programmes, coordinated use of facilities and equipment, dissemination and joint management of innovation. The excellence and commitment of the ECATS partners, many of whom are already linked through their participation in AERONET, will guarantee an effective and durable integration. Support by community funding will be applied for a period of 5 years. FZK is concentrating on activities in the area of airport air quality.

FP6-SUSTDEV, Reduction, modification and valorisation of sludge (REMOVALS)

The adoption of the Urban Waste Water Treatment Directive 91/271/EEC imposes the sewage sludge to be subsequently treated so it is expected by 2005 to increase twofold in comparison whit 1992. However, classical incineration to treat this vast amount of sludge must be no longer accepted from an environmental point of view. In addition, the Sewage Sludge Directive 86/278/EEC regulates the uses and properties of stabilised sludge for being either recycled or disposed. Both directives drive specific actions in two complementary ways. Firstly, a deep knowledge of current sludge treatment, such as mesophilic, thermophilic or autothermophilic processes, must be promoted to solve that problem in the UE ambit, taking in account the particular considerations of each treatment facility. In second place, the development of new processes must be supported to open new alternatives that could valorise that waste.The proposal aims at developing strategies for the disposal and reuse of waste sludge. The scope envisages to develop several processes for reducing both amount and toxicity of sludge, with simultaneous transformation into green energy vectors such as methane or hydrogen. In outline, mesophilic and mainly thermophilic and autothermophilic conditions will be deeply explored as classical alternatives for sludge stabilisation, assuring sanitary conditions of the treated sludge. Also, valuable materials will be obtained from sludge, such as activated carbons, which will be used in conventional adsorption processes and in innovative advanced oxidation processes.The main outcomes expected at the end of the projects are guidelines for technology selection in agreement with the geographic, economic and technical characteristics of the sewage plants, demonstration of the feasibility of new applications for the sewage sludge, manufacturing of activated carbon from sludge sewage as innovative recycling of sludge waste, and a deep understanding of the methods involved. Prime Contractor: Universitat Rovira i Virgili, Tarragona, Spain.

Lightweight amorphous silicon solar panels

Objective: New process route for lightweight, unbreakable and economically feasible solar panels on the basis of amorphous silicon. Results: From a number of canditates enamel-coated steel sheet as substrate and an organic barrier as protective layer was chosen as an alternative to the dual glass panels. Criteria were vacuum compatibility, surface rougness and insulating properties. This concept requires that the production order of the thin film solar cell is reversed into back electrode, active stack, front transparent electrode. Inverted processes and low temperature processes were investigated in parallel. Protection against damage due to permeating water was reduced with an improved organic barrier coating. Also, less vulnerable back electrode materials were studied. Fluorine doped tin oxide, tin-doped indiumoxide and aluminium-doped zinc oxide were studied. However, the best and most economical results were optained with ITO. For monolithic integration mechanical masking and laser scribing were investigated. Mechanical masking failed due to the uneveness of the enamel surface. Laser scribing is possible due to the diminished power need with each consecutive layer. Some concepts for better light capture (texturing, optical coatings) were investigated. Based on the inverted process route small scale and full scale panels were manufactured and tested. Ultimately, the full scale failed due to the built-up of stress which caused delamination and could not sufficiently be reduced. The panel costs of the new route proved very similar to the existing product, but required an additional investment in vacuum deposition equipment. Surprisingly, ITO with recycling proved to be the most cost effective transparent electrode material.

Sustainable sanitation system for low-income densely populated urban areas in Indonesia (Case study: Kali Rungkut Sub-District, Surabaya, East Java)

Waterborne sewage system has proven to be inappropriate to solve sanitation needs in developing countries. Approximately 90 percentt of city sewage in developing countries today is discharged untreated, polluting rivers, lakes and coastal areas (Winblad, 1997). With increasing population density and the resultant groundwater pollution, conventional decentralized disposal systems such as latrines and seepage pits are not viable alternatives either. Many cities are short of water and subject to critical environmental degradation (Niemczynowicz, 1996). Conventional sanitation technologies based on flush toilets, sewers, treatment and discharge cannot solve the problems in urban areas anymore. A sustainable sanitation and wastewater management system is urgently needed in order to address these issues. Ecological sanitation (Ecosan) is proposed as an alternative system to solve the following problems: lack of sanitation and water body contamination by pathogens from human waste. Ecosan does not only provide sanitation facilities for the people, but also seeks to protect public health, prevents water pollution and at the same time returns valuable nutrients to the soil so that it also helps to ensure food security and contributes to the objectives of sustainable development. The objective of this research is to search for a sustainable sanitation and human waste management system that is appropriate to be applied in poor income people living in densely populated urban areas in Indonesia. As Ecological Sanitation has not been applied in Indonesia before, this dissertation also aims to investigate its effectiveness and community acceptance in Indonesia. Two other existing systems are also studied as the comparison, which are the conventional septic tank system and the decentralized wastewater system (Dewats). All of these sanitation systems are assessed based on three sustainability criteria: economical, environmental and social.

Vermicomposting of brown water sludge using the Rottebehälter system as a component of ecological sanitation with urine diverting flush toilets

A research project has been initiated at the Hamburg University of Technology under the supervision of Prof Ralf Otterpohl, director of the institute of municipal and industrial wastewater management. This project has brought together the vermicomposting and the Rottebehälter technology, where worms has been applied to fresh brown water sludge in a pilot plant connected to the toilets in the university building. Flush toilets are in use with the system, for most ecosan applications urine sorting would be implemented. The disadvantages over dry systems is the water consumption and the pathogenic filtrate from the filter-units. However, there are very many situations around the world where dry systems are either not technically feasible, not accepted or difficult because of wet anal cleaning. It will be a good idea to combine with low-flush toilets. Originally Rottebehälter are meant to replace septic tanks and they are a good alternative avoiding methane emittions and poducing a much more usable material. With this system the water level loses 1,5 to 2 meters, making application more feasible in ground with a good gradient. Worm application will help to get to real composting over the idle phase, rather than the usual pre-composting. The first results with the collected still very wet blackwater were extremely successfull, the the worms have converted the the material into a moist earth-like material over a 3 months period without any additives. One or two further month will produce an excellent humus provided it will not become too dry. Temperatures should not be too low, the TUHH lab plant on technical scale opearates above 17 degree C. Different species are being currently researched in different temperatures. The combination of these two technologies has a very good potential to be applied in rural and peri-urban areas in both high and low income countries. Worms can also improve the performance of dry earth toilets and help sanitising.

Zivilgesellschaft und Protest. Zur Geschichte der Umweltbewegung in der Bundesrepublik Deutschland zwischen 1945 und 1980 am Beispiel Bayerns

Die Doktorarbeit beschäftigt sich mit Zivilgesellschaft und Protest anhand der Geschichte der Naturschutz- und Umweltbewegung in Bayern zwischen 1945 und 1980. Vor dem Hintergrund gesamtgesellschaftlicher und -politischer Veränderungen werden zentrale Konfliktfelder und Akteure untersucht. Es handelt sich dabei um die Bereiche Wasserkraft, Atomkraft und Tourismus sowie den Bund Naturschutz in Bayern, den Touristenverein 'Die Naturfreunde', den Deutschen Alpenverein sowie Bürgerinitiativen, v.a. aus dem Bereich der Anti-AKW-Bewegung. Fragestellung: Es wird eruiert, unter welchen Gegebenheiten Umweltfragen zu zentralen gesellschaftlich-politischen Anliegen wurden. Im Mittelpunkt steht die Rolle zivilgesellschaftlicher Organisationen bei der Etablierung von Themen in der öffentlichen Diskussion und bei deren politischer Umsetzung. Zentral ist dabei das Handeln der Naturschutz- und Umweltbewegung in Konfliktsituationen. Schwerpunkte liegen auf Beweggründen und Handlungsstrategien der verschiedenen Akteure, ihren Interaktionen, den strukturellen Rahmenbedingungen sowie auf Ergebnissen und Auswirkungen ihres Handelns. Erste Ergebnisse: Umwelt als gesellschaftlich-politisches Problem ist ein Konstrukt, das erst dann mobilisierende Kräfte entfalten kann, wenn neben materiellen Zerstörungen die Wahrnehmung tritt, dass ein Problem einen nicht mehr hinzunehmenden Zustand erreicht hat. Die steigende Relevanz des Umweltthemas sowie der Wandel der primären Trägergruppen des Natur- und Umweltschutzes von eher konservativen zu alternativ-linken Kreisen beruht daher neben Veränderungen der politischen Gelegenheitsstruktur auf dem gesellschaftlichen Wertewandel bei öffentlicher Meinung und Eliten. Die Beschäftigung mit Umweltthemen erreichte dabei zwar Anfang der 1970er Jahre einen Höhepunkt, doch wird gezeigt, dass auch der Naturschutz der 1950er Jahre in Einzelfällen ein hohes Mobilisierungspotential entfaltete, vor allem bei Konflikten um den Bau von Wasserkraftwerken.

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