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Physiologische Reaktionen von Bäumen auf den Klimawandel - Wallis

Pflanzen im Allgemeinen und Bäume im Speziellen reagieren sehr sensibel auf klimatische Veränderungen. Der Kohlenstoff- und Wasserhaushalt wird unter Feldbedingungen gemessen und gibt so Aufschluss über physiologische Regelmechanismen (z.B. zwischen Wasserhaushalt und dem Öffnungsgrad der Stomata) oder das Baumwachstum. Mit Hilfe von systemischen Modellen interpretieren wir die ökophysiologischen Messungen und folgern daraus, wie weit sich einzelne Baumarten an veränderte klimatische Bedingungen anpassen können und ab wann artspezifische physiologische Grenzen erreicht werden. Im Wallis wachsen Waldföhren und Flaumeichen zumindest zeitweise am Rande ihrer physiologischen Möglichkeiten. Erste Resultate zeigen, warum die Flaumeiche (Quercus pubescens) unter den herrschenden klimatischen Bedingungen physiologische Vorteile gegenüber der Waldföhre (Pinus sylvestris) hat.

Betriebliche Abwasserreinigung im Kombibecken

Die Mindestanforderungen fuer die Einleitung von kommunalem Abwasser sind durch die Novelle des Anhang 1 der Rahmen-Abwasser-Verwaltungsvorschrift vom 08.09.89 verschaerft worden. Fuer die Phosphor- und Stickstoffelimination bedeutet dies, dass nahezu alle Klaeranlagen mit unterschiedlichem Aufwand saniert bzw. erweitert werden muessen. Das hier entwickelte Kombibecken soll durch Modifikation der Prozessfuehrung sowie durch konstruktive Aenderungen den neuen Anforderungen angepasst werden. Das nach dem Submersverfahren arbeitende einstufige Kombibecken im Pilotmassstab ist fuer die betriebliche Abwasserreinigung konzipiert worden und besteht aus einem Belebungsteil mit integriertem Sedimenter sowie einer Ueberschussschlammtasche. Ruehrer und Tauchstrahlbeluefter ermoeglichen das Einstellen definierter Sauerstoffpartialdruecke. In ersten orientierenden Versuchen wird der CSB von Abwaessern aus der Lebensmittelindustrie in Hoehe von 4.000 bis 7.000 mg O2/l um etwa 70 Prozent gesenkt; beim Einsatz in einem Berliner Klaerwerk betraegt die CSB-Reduktion des kommunalen Abwassers etwa 90 Prozent. Die Nitrifikation entspricht der des Klaerwerkes. Die intermittierende Denitrifikation laesst sich hier zunaechst bis zu Raumbelastungen von 0,39 kg BSB 5/m3 realisieren und wird durch periodische Belueftungsintervalle aufrechterhalten. Zur Zeit werden Mehrkammersysteme mit integrierter Phosphorelimination erprobt.

Reaktivierung der Doelitzer Wassermuehle (Vorplanung und landschaftspflegerischer Begleitplan)

Beseitigung von Umweltschaeden an der Begiesserei der ehemaligen Filmfabrik Wolfen (Abschluss des Sofortprogramms neuer Laender)

Dampfkraftwerk Dürnrohr: Reduzierung der Katalysatorinstandhaltungskosten

Ausgangssituation: Das Dampfkraftwerk Dürnrohr ist mit einer SCR (Selectiv Catalytic Reduction) Entstickungsanlage im Rauchgasstrom ausgestattet. Durch Alterung der Katalysatoren ist eine Erneuerung einer Katalysatorlage erforderlich. Zusammenfassung: Verfahren zur Reaktivierung (Waschen) der Katalysatoren sollen getestet und speziell für diese Anlage erprobt werden. Innovation: Durch die Vermeidung einer Nachladung können erhebliche Kosteneinsparungen erzielt werden. Bisher liegen bei keinem unserer Kraftwerke Erfahrungen mit der Reaktivierung des Katalysators vor. Nutzen: Der Verbund erwirbt Know-how auf dem Gebiet der Katalysatorreaktivierung, was auch für künftige Anwendungen eine bedeutende Verbesserung der Wirtschaftlichkeit darstellt.

Aufnahme, Metabolismus und Bildung nicht-extrahierbarer Rückstande aus 4-Nitrophenol in Pflanzengeweben

Das Xenobiotikum 4-Nitrophenol kann als Industriechemikalie (Ausgangsverbindung für zahlreiche Substanzen) oder als Metabolit von Pflanzenschutzmitteln (z.B. des Insektizids Parathion) in die Umwelt gelangen. Auf Grund seiner physikochemischen Eigenschaften wird es von Pflanzen aufgenommen. Ziel des Vorhabens war es, das Schicksal der Verbindung in Pflanzengeweben zu studieren. Als Modellsysteme dienten dabei neben ganzen Pflanzen (aseptisch auf Hydrokultur gezogen) insbesondere Zellkulturen (Kallus oder Suspension), wobei die untersuchten Pflanzenspezies Sojabohne (Glycine max), Weizen (Triticum aestivum), Karotte (Daucus carota), Kornrade (Agrostemma githago), Windhafer (Avena fatua) und Stechapfel (Datura stramonium) waren. Neben Zuckerkonjugaten (Mono- und Disaccharide, Malonylglucoside) interessierten vor allem sogenannte nicht-extrahierbare Rückstände von 4-Nitrophenol. Bei letzteren stellt man sich kovalente und nicht-kovalente Bindungen zwischen Xenobiotika und unlöslichen pflanzlichen Makromolekülen, wie z.B. Lignin, Cellulose, Hemicellulose und Pektin, vor. Ein weiteres Ziel des Vorhabens war es zu untersuchen, ob Pflanzen als Senke zu Eliminierung von 4-Nitrophenol in der Umwelt fungieren können.

Gesamtkonzept für eine umweltorientierte Organisation und Institutionalisierung einer verkehrsträgerübergreifenden Infrastrukturfinanzierung in Deutschland

Hinsichtlich des derzeitigen Systems der Planung, Finanzierung und Realisierung überregionaler Verkehrsinfrastruktur-vorhaben besteht anerkannter Reformbedarf. Im Zusammenhang mit erheblichem Handlungs- und Finanzierungsbedarf für die nachholende Sanierung und Instandhaltung der heutigen Verkehrsinfrastruktur bedürfen dringende ökologische, nicht zuletzt klimapolitische Zielsetzungen der Integration in einem Gesamtkonzept für die Organisation und Institutionalisierung einer effizienteren Infrastrukturfinanzierung, die verkehrsträgerübergreifend umweltorientierte Infrastrukturvorhaben effizient priorisiert und vor allem dazu beiträgt, strukturelle Defizite des Verkehrsträgers Schiene entscheidend zu verringern. Zu mehreren der hier relevanten Problemlagen existieren insgesamt zahlreiche Reformansätze, jedoch liegt kein integrierter Ansatz vor, der die Belange des Umwelt- und Klimaschutzes hinreichend berücksichtigt. Ablauf und institutionelle Verankerung der Priorisierung, Finanzierung und Realisierung von Verkehrsinfrastrukturvorhaben erfordern umweltorientierte Maßstäbe, effizientere Verfahren und langfristig sichergestellte Finanzmittel. Das Gesamtkonzept soll je einen kurzfristig und langfristig zu realisierenden Lösungsansatz hierzu entwickeln und mit einem Maßnahmenplan den Weg zur Umsetzung aufzeigen.

Kanalsanierung: Entwicklung innovativer Konzeptionen und Verfahren zur Sanierung von öffentlichen und privaten Kanälen mit dem Schwerpunkt Grundstücksentwässerung, Entwicklungsunterstützende Untersuchungen zur 'Infiltrationsdichtheit' bei Werkstoffwechseln bzw. Übergängen insbesondere im Zusammenhang mit der Fremdwassersanierung - Phase II: Vergleichende Untersuchungen an Werkstoffwechseln und Übergängen

Ziel des in zwei Einzelphasen unterteilten Gesamtvorhabens war es, zuverlässige Prüfverfahren und Bewertungskriterien für die Beurteilung der Infiltrationsdichtheit zu entwickeln, das Leistungskriterium 'Infiltrationsdichtheit' für die in der Praxis relevanten Werkstoffwechsel und Übergänge zu überprüfen und insbesondere durch vergleichende Produkt- und Verfahrenstests die Entwicklung dauerhaft infiltrationsdichter Produkte und Verfahren zur sicheren Fremdwassersanierung zu unterstützen. Im Rahmen der im März 2011 abgeschlossenen ersten Projektphase wurden im Wesentlichen Abnahmekriterien für die 'Infiltrationsdichtheit' entwickelt und ein aussagekräftiges und praxisnahes Prüfkonzept erarbeitet, um somit die Grundlagen für vergleichende Untersuchungen an Werkstoffwechseln und Übergängen zu schaffen. Das Hauptziel der hier bearbeiteten Phase II des Projektes war es nun, durch vergleichende Untersuchungen an Werkstoffwechseln neutrale und unabhängige Informationen zu Infiltrationsdichtheit, Einbau- und Betriebsqualität der unterschiedlichen Produkte und Verfahren zur Verfügung zu stellen. Der Schwerpunkt lag hierbei auf Produkten und Verfahren zur Reparatur bzw. Einbindung von Hausanschlussstutzen sowohl am unsanierten Altrohr als auch nach einer Linersanierung. Darüber hinaus wurden im Rahmen des Projektes weitere Ziele verfolgt, welche vielfältige Aspekte einer Fremdwassersanierung betrachteten. So wurde ausgehend von Baustellenbegleitungen ein Abnahmekatalog für Schachtanbindungen renovierter Kanäle zusammengestellt. Darüber hinaus wurden grundsätzliche Risiken für Neubau-Bauteile er-fasst, so z.B. mit Blick auf die Einbau- und Bodenbedingungen, das Herstellungsverfahren, die Bauüberwachung, das Rohrmaterial und die Art des Übergangs. Erfahrungen aus der Prüfung vor und nach Verfüllung der Baugrube sowie der Gewährleistungsabnahme wurden dabei berücksichtigt. Im Rahmen eines in 2010 abgeschlossen Forschungsprojektes war deutlich geworden, dass der Anstieg des Grundwasserspiegels ggf. zu nachteiligen Auftriebseffekten an den linersanierten Hausanschlussleitungen führen kann. Um mögliche Auftriebsrisiken besser zu be-schreiben, wurden ergänzende Messungen an Leitungen unter Auftrieb im Versuchsmaßstab 1:1 sowie u.a. FEM-Berechnungen durchgeführt. Außerdem wurde als Basis für künftige Forschungsvorhaben ausgehend von der kontinuierlichen Erfassung von Grundwasserständen im Großversuch ein rechnerisches Grundwasser-Modellnetz für den IKT-Großversuchsstand entwickelt.

WavE - EPoNa: Ertüchtigung von Abwasser-Ponds zur Erzeugung von Bewässerungswasser am Beispiel des Cuvelai-Etosha-Basins in Namibia, Teilprojekt 3

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung und Demonstration einer Methodik zur beispielhaften Sanierung, Erweiterung und Ertüchtigung einer Pondanlage durch Kombination mit vor- und nachgeschalteten technischen Maßnahmen hin zu einer Produktionsanlage für Bewässerungswasser. Aufgabe der IEEM gGmbH in diesem Verbundvorhaben ist dabei zum einen die Entwicklung und Demonstration einer Nachbehandlungstechnologie zur Aufbereitung des Teichablaufs hin zu nutzbarem Bewässerungswasser, zum anderen die vorhabenbegleitende Optimierung durch projektbegleitende Kostenschätzung, Kosten-Nutzen-Analyse und der Entwicklung eines perspektivischen Finanzierungsmodells in Kooperation mit Geberbanken. Das Gesamtprojekt ist in verschiedene Arbeitspakete (APs) unterteilt, welche alle federführend von einem der Projektpartner, allerdings in enger Zusammenarbeit mit den anderen Projektpartnern, bearbeitet werden. Allen Arbeiten ist ein AP zur Bestandsaufnahme der Ist-Situation an dem Projektstandort vorgeschaltet. Die von der IEEM gGmbH federführend zu bearbeitenden APs sind in weitere Arbeitsschritte untergliedert. So wird in dem AP 'Nachbehandlung' in einem ersten Schritt die für den speziellen Anwendungsfall beste Nachbehandlungstechnologie aus verschiedenen Technologievarianten gewählt und diese in einem weiteren Schritt konzipiert und vor Ort errichtet. In weiteren Arbeitsschritten wird die errichtete Nachbehandlungstechnologie zur Demonstration betrieben und Betriebsparameter gesammelt, welche in einem weiteren Schritt ausgewertet werden. Abschließend werden Hinweise für die Replikation an anderen Standorten gegeben. Auch das AP 'Gesamtökonomische Betrachtung' ist in verschiedene Schritte wie der betriebswirtschaftlichen Bewertung der Kosten und Nutzen des Projektes als auch einer volkswirtschaftlichen Betrachtung untergliedert. In einem finalen Schritt werden die Finanzierungsoptionen des Projektes diskutiert.

WavE - EPoNa: Ertüchtigung von Abwasser-Ponds zur Erzeugung von Bewässerungswasser am Beispiel des Cuvelai-Etosha-Basins in Namibia, Teilprojekt 5

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung und Demonstration einer Methodik zur beispielhaften Sanierung, Erweiterung und Ertüchtigung einer Pondanlage durch Kombination mit vor- und nachgeschalteten technischen Maßnahmen hin zu einer Produktionsanlage für Bewässerungswasser. Diese Anlage trägt weiterhin zur Minimierung der Methanemissionen, Reduzierung von Gesundheitsrisiken durch Vermeidung von Kontaminationen nachgeschalteter Flutgewässer, der Entwicklung und Demonstration einer angepassten Bewässerung und landwirtschaftlichen Nutzung des Wassers und der Nährstoffe bei. Dabei gilt es einen nachhaltigen Betrieb der Abwasserreinigung und Bewässerung durch Aus- und Weiterbildung sowie durch die Etablierung von Managementstrukturen und die Diffusion der Ergebnisse zur Nutzung in Namibia und weltweit durch die deutsche Wirtschaft und lokale Betreiber zu etablieren und zu sichern. Die Untersuchungen sollen an einer Straße einer zweistraßigen, 4-stufigen Pondanlage in Outapi (Nordnamibia) erfolgen. Untersucht werden die Auswirkungen technischer Maßnahmen wie eine vorgeschaltete Feststoffentnahme durch einen UASB-Reaktor und parallel dazu mit einem Mikro-sieb, die Verbesserung der Strömungsführung in den Ponds, sowie die Erprobung eines Ablauffilters zur Erhöhung der Ablaufqualität, ein low tech Schlammmanagement sowie geeignete Bewässerungsverfahren, Pflanzenanbau und Management der Wasserwiederverwendung. Entwicklung von Optionen zur Vorbehandlung durch Feststoffabtrennung, z.B. durch an-aerober Stabilisierung und Nutzung oder Verbrennung des gebildeten Methans und/oder Feststoffabtrennung mittels Mikrosieben und Verwertung des Siebgutes; Ziel ist hier die Minderung der Methanemissionen als starkes Treibhausgas und die Kapazitätserweiterung der Ponds durch Reduzierung des Feststoff-/CSB-Eintrags.

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