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Kleine Anaerobanlagen zur Verwertung von Wirtschaftsdünger

In Deutschland ist die Landwirtschaft für über 59 % der Methan- und 95 % der Ammoniakemissionen verantwortlich. Dabei hat Methan ein etwa 84-mal höheres kurzfristiges Treibhauspotenzial als CO2 (IPPC), weshalb der schnellen Reduzierung von Methanemissionen zur Verlangsamung des Klimawandels Priotität eingeräumt werden muss. Zusätzlich ist es eine Vorläufersubstanz bei der Bildung von bodennahem Ozon, das Pflanzen schädigt, indirekt zum Klimawandel beitragen kann und zusätzlich zu Beeinträchtigungen der menschlichen Gesundheit führt. Die wichtigsten Quellen von Methan sind Emissionen während des tierischen Verdauungsprozesses von Wiederkäuern und Emissionen durch die Lagerung von Festmist und Gülle. Zielsetzung des Vorhabens ist die Entwicklung einer digitalisierten Biogasanlage zur Vergärung von Flüssigmist für landwirtschaftliche Betriebe mit einem Tierbestand ab ca. 170 Großvieheinheiten (GV). Diese Güllekleinanlagen verwenden eine einstufige Güllevergärung und basieren auf einem kostengünstigen, vollständig recyclierbaren Rührkesselreaktor. Diese Anlagen bieten ein sehr großes Übertragungspotenzial auf eine Vielzahl von landwirtschaftlichen Betrieben, nicht nur in Deutschland. Sie können dezentral Strom und Wärme mit hohen Nutzungsgraden bereitstellen

Gesundheitsrisiken durch Hitze

<p>Sommerlich hohe Lufttemperatur birgt für Mensch und Umwelt ein hohes Schädigungspotenzial. Der Klimawandel führt nachweislich vermehrt zu extremer Hitze am Tag und in der Nacht, wodurch sich die gesundheitlichen Risiken für bestimmte Personengruppen erhöhen können. Für die Gesundheit von besonderer Bedeutung sind Phasen mit mehrtägig anhaltender, extremer Hitze.</p><p>Indikatoren der Lufttemperatur: Heiße Tage und Tropennächte</p><p>Die klimatologischen Kenngrößen „Heiße Tage“ und „Tropennächte“ des Deutschen Wetterdienstes (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/d?tag=DWD#alphabar">DWD</a>⁠) werden unter anderem zur Beurteilung von gesundheitlichen Belastungen verwendet. So ist ein „Heißer Tag“ definiert als Tag, dessen höchste Temperatur oberhalb von 30 Grad Celsius (°C) liegt, und eine „Tropennacht“ als Nacht, deren niedrigste Temperatur 20 °C nicht unterschreitet.</p><p>Die raumbezogene Darstellung von „Heißen Tagen“ (HT) und „Tropennächten“ (TN) über die Jahre 2000 bis 2024 zeigt, dass diese zum Beispiel während der extremen „Hitzesommer“ in den Jahren 2003, 2015, 2018 und 2022 in Deutschland verstärkt registriert wurden (siehe interaktive Karte „Heiße Tage/Tropennächte“).</p><p>Zu beachten ist, dass ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/h?tag=Heie_Tage#alphabar">Heiße Tage</a>⁠ und ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Tropennchte#alphabar">Tropennächte</a>⁠ regional unterschiedlich verteilt und ausgeprägt sein können, wie die Sommer der Jahre 2015, 2018, 2019 und 2022 zeigen. So traten Heiße Tage 2015 erheblich häufiger in Süddeutschland (maximal 40 HT) als in Norddeutschland (2015: maximal 18 HT) auf. Auch Tropennächte belasteten die Menschen im Süden und Westen Deutschlands häufiger: 2015 in Südwestdeutschland (maximal 13 TN). Besonders und wiederkehrend betroffen von extremer Hitze Demgegenüber betraf die extreme Hitze der Sommer 2018 und 2019 sind einige Teilregionen Süd- und Südwestdeutschlands (oberes Rheintal und Rhein-Maingebiet) sowie weite Teile Mittel- und Ostdeutschlands, wie Südbrandenburg und Sachsen (bis zu 45 HT und 13 TN). Während 2022 vor allem die Oberrheinische Tiefebene von Basel bis Frankfurt am Main sowie weitere Ballungsräume in Süddeutschland mit weit mehr als 30 Heißen Tage betroffen waren, lag der Hitzeschwerpunkt des Sommers 2024 mit bis zu 30 Heißen Tagen erneut in Brandenburg und Sachsen, bei nur sehr wenigen Tropennächten. 2025 gab es 11 Heiße Tage (gemittelt über die Fläche Deutschlands).</p><p>Informationen zur interaktiven Karte</p><p>Quellen: ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/h?tag=Heie_Tage#alphabar">Heiße Tage</a>⁠ 2000-2025 – ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/d?tag=DWD#alphabar">DWD</a>⁠/Climate Data Center, ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Tropennchte#alphabar">Tropennächte</a>⁠ 2000-2025 – DWD/Climate Data Center; Daten für 2025 – Persönliche Mitteilung des DWD vom 14.11.2025.</p><p>Die Bearbeitung der interaktiven Karte erfolgt durch das Umweltbundesamt, FG I 1.6 und I 1.7.</p><p>Gesundheitsrisiko Hitze</p><p>Der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimawandel#alphabar">Klimawandel</a>⁠ beeinflusst in vielfältiger Weise unsere Umwelt. Klimamodelle prognostizieren, dass der Anstieg der mittleren jährlichen Lufttemperatur zukünftig zu wärmeren bzw. heißeren Sommern mit einer größeren Anzahl an Heißen Tagen und Tropennächten führen wird. Extreme Hitzeereignisse können dann häufiger, in ihrer Intensität stärker und auch länger anhaltend auftreten. Es gibt bereits belastbare Hinweise darauf, dass sich die maximale Lufttemperatur in Deutschland in Richtung extremer Hitze verschieben wird (vgl. Friedrich et al. 2023). Dieser Trend ist in der Abbildung „Anzahl der Tage mit einem Lufttemperatur-Maximum über 30 Grad Celsius“ bereits deutlich erkennbar.</p><p>Die mit der Klimaerwärmung verbundene zunehmende Hitzebelastung ist zudem von erheblicher gesundheitlicher Bedeutung, da sie den Organismus des Menschen in besonderer Weise beansprucht und zu Problemen des Herz-Kreislaufsystems führen kann. Außerdem fördert eine hohe Lufttemperatur zusammen mit intensiver Sonneneinstrahlung die Entstehung von gesundheitsgefährdendem bodennahem Ozon (siehe <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/umwelt-gesundheit/gesundheitsrisiken-durch-ozon">„Gesundheitsrisiken durch Ozon“</a>). Anhaltend hohe Lufttemperatur während Hitzeperioden stellt ein zusätzliches Gesundheitsrisiko für die Bevölkerung dar. Bei Hitze kann das körpereigene Kühlsystem überlastet werden. Als Folge von Hitzebelastung können bei empfindlichen Personen Regulationsstörungen und Kreislaufprobleme auftreten. Typische Symptome sind Kopfschmerzen, Erschöpfung und Benommenheit. Ältere Menschen und Personen mit chronischen Vorerkrankungen (wie zum Beispiel Herz-Kreislauf-Erkrankungen) sind von diesen Symptomen besonders betroffen. So werden während extremer Hitze einerseits vermehrt Rettungseinsätze registriert, andererseits verstarben in den beiden Hitzesommern 2018 und 2019 in Deutschland insgesamt etwa 15.600 Menschen zusätzlich an den Folgen der Hitzebelastung (vgl. Winklmayr et al. 2022). Modellrechnungen prognostizieren für Deutschland, dass zukünftig mit einem Anstieg hitzebedingter Mortalität von 1 bis 6 Prozent pro einem Grad Celsius Temperaturanstieg zu rechnen ist, dies entspräche über 5.000 zusätzlichen Sterbefällen pro Jahr durch Hitze bereits bis Mitte dieses Jahrhunderts.</p><p>Der Wärmeinseleffekt: Mehr Tropennächte in Innenstädten</p><p>Eine Studie untersuchte die klimatischen Verhältnisse von vier Messstationen in Berlin für den Zeitraum 2001-2015 anhand der beiden Kenngrößen „Heiße Tage“ und „Tropennächte“. Während an den unterschiedlich gelegenen Stationen die Anzahl Heißer Tage vergleichbar hoch war, traten ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Tropennchte#alphabar">Tropennächte</a>⁠ an der innerhalb dichter, innerstädtischer Bebauungsstrukturen gelegenen Station wesentlich häufiger (mehr als 3 mal so oft) auf, als auf Freiflächen (vgl. <a href="https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/4031/publikationen/uba_krug_muecke.pdf">Krug &amp; Mücke 2018</a>). Eine Innenstadt speichert die Wärmestrahlung tagsüber und gibt sie nachts nur reduziert wieder ab. Die innerstädtische Minimaltemperatur kann während der Nacht um bis zu 10 Grad Celsius über der am Stadtrand liegen. Dies ist als städtischer Wärmeinseleffekt bekannt.</p><p>Hitzeperioden</p><p>Von besonderer gesundheitlicher Bedeutung sind zudem Perioden anhaltender Hitzebelastung (umgangssprachlich „Hitzewellen“), in denen ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/h?tag=Heie_Tage#alphabar">Heiße Tage</a>⁠ in Kombination mit Tropennächten über einen längeren Zeitraum auftreten können. Sie sind gesundheitlich äußerst problematisch, da Menschen nicht nur tagsüber extremer Hitze ausgesetzt sind, sondern der Körper zusätzlich auch in den Nachtstunden durch eine hohe Innenraumtemperatur eines wärmegespeicherten Gebäudes thermophysiologisch belastet ist und sich wegen der fehlenden Nachtabkühlung nicht ausreichend gut erholen kann. Ein Vergleich von Messstellen des Deutschen Wetterdienstes (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/d?tag=DWD#alphabar">DWD</a>⁠) in Hamburg, Berlin, Frankfurt/Main und München zeigt, dass beispielsweise während der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/h?tag=Hitzesommer#alphabar">Hitzesommer</a>⁠ 2003 und 2015 in Frankfurt/Main 6 mehrtägige Phasen beobachtet wurden, an denen mindestens 3 aufeinanderfolgende Heiße Tage mit sich unmittelbar anschließenden Tropennächten kombiniert waren&nbsp;(vgl. <a href="https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/4031/publikationen/uba_krug_muecke.pdf">Krug &amp; Mücke 2018</a>). Zu erwarten ist, dass mit einer weiteren Erwärmung des Klimas die Gesundheitsbelastung durch das gemeinsame Auftreten von Heißen Tagen und Tropennächten während länger anhaltender Hitzeperioden – wie sie zum Beispiel in den Sommern der Jahre 2003, 2006, 2015 und vor allem 2018 in Frankfurt am Main beobachtet werden konnten – auch in Zukunft zunehmen wird (siehe Abb. „Heiße Tage und ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Tropennchte#alphabar">Tropennächte</a>⁠ 2001 bis 2020“). Davon werden insbesondere die in den Innenstädten (wie in Frankfurt am Main) lebenden Menschen betroffen sein. Eine Fortschreibung der Abbildung über das Jahr 2020 hinaus ist aktuell aus technischen Gründen leider nicht möglich.&nbsp;</p><p><em>Tipps zum Weiterlesen: </em></p><p><em>Winklmayr, C., Muthers, S., Niemann, H., Mücke, H-G, an der Heiden, M (2022): Hitzebedingte Mortalität in Deutschland zwischen 1992 und 2021. Dtsch Arztebl Int 2022; 119: 451-7; DOI: 10.3238/arztebl.m2022.0202</em></p><p><em>Bunz, M. &amp; Mücke, H.-G. (2017): ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimawandel#alphabar">Klimawandel</a>⁠ – physische und psychische Folgen. In: Bundesgesundheitsblatt 60, Heft 6, Juni 2017, S. 632-639.</em></p><p><em>Friedrich, K. Deutschländer, T., Kreienkamp, F., Leps, N., Mächel, H. und A. Walter (2023): Klimawandel und Extremwetterereignisse: Temperatur inklusive Hitzewellen. S. 47-56. In: Guy P. Brasseur, Daniela Jacob, Susanne Schuck-Zöller (Hrsg.) (2023): Klimawandel in Deutschland. Entwicklung, Folgen, Risiken und Perspektiven. 2. Auflage, 527 S., über 100 Abb., Berlin Heidelberg. ISBN 978-3-662-6669-8 (eBook): Open Access.</em></p>

Methane, the underestimated greenhouse gas

Methane is the second most important greenhouse gas after carbon dioxide. On top of this, methane is a key precursor for the formation of ground-level ozone. Ozone is linked to negative health effects whilst also damaging ecosystems and crops. Reducing methane emissions thus contributes to climate protection and also helps protect public health and ecosystems. For several years now, there have been efforts at both the international and European level to significantly reduce methane emissions and to set specific reduction targets. Despite the initiatives in place to abate methane emissions, many people remain unaware of how necessary a reduction is and the benefits this would bring. With this position paper, the German Environment Agency aims to provide information about the effects and the most important sources of methane whilst specifying concrete measures to reduce methane at a national level and worldwide. The paper is aimed primarily at political decision-makers. Veröffentlicht in Position.

Messung des bodennahen Ozons

Die laufende Messung des bodennahen Ozons ist in einer Grossstadt von grosser Bedeutung fuer Umweltfragen. Die Konzentration des bodennahen Ozons ist ein empfindlicher Modikator fuer stagnierende Luft. Ozonwerte, die wesentlich ueber dem Durchschnitt liegen, weisen auf eine Smoglage hin.

Kleine Anaerobanlagen zur Verwertung von Wirtschaftsdünger, Teilvorhaben 1: Wissenschaftliche Begleitung, ökonomische und ökologische Gesamtbeurteilung

In Deutschland ist die Landwirtschaft für über 59 % der Methan- und 95 % der Ammoniakemissionen verantwortlich. Dabei hat Methan ein etwa 84-mal höheres kurzfristiges Treibhauspotenzial als CO2 (IPPC), weshalb der schnellen Reduzierung von Methanemissionen zur Verlangsamung des Klimawandels Priotität eingeräumt werden muss. Zusätzlich ist es eine Vorläufersubstanz bei der Bildung von bodennahem Ozon, das Pflanzen schädigt, indirekt zum Klimawandel beitragen kann und zusätzlich zu Beeinträchtigungen der menschlichen Gesundheit führt. Die wichtigsten Quellen von Methan sind Emissionen während des tierischen Verdauungsprozesses von Wiederkäuern und Emissionen durch die Lagerung von Festmist und Gülle. Zielsetzung des Vorhabens ist die Entwicklung einer digitalisierten Biogasanlage zur Vergärung von Flüssigmist für landwirtschaftliche Betriebe mit einem Tierbestand ab ca. 170 Großvieheinheiten (GV). Diese Güllekleinanlagen verwenden eine einstufige Güllevergärung und basieren auf einem kostengünstigen, vollständig recyclierbaren Rührkesselreaktor. Diese Anlagen bieten ein sehr großes Übertragungspotenzial auf eine Vielzahl von landwirtschaftlichen Betrieben, nicht nur in Deutschland. Sie können dezentral Strom und Wärme mit hohen Nutzungsgraden bereitstellen

Kleine Anaerobanlagen zur Verwertung von Wirtschaftsdünger, Teilvorhaben 4: Rechtliche Rahmenbedingungen

In Deutschland ist die Landwirtschaft für über 59 % der Methan- und 95 % der Ammoniakemissionen verantwortlich. Dabei hat Methan ein etwa 84-mal höheres kurzfristiges Treibhauspotenzial als CO2 (IPPC), weshalb der schnellen Reduzierung von Methanemissionen zur Verlangsamung des Klimawandels Priotität eingeräumt werden muss. Zusätzlich ist es eine Vorläufersubstanz bei der Bildung von bodennahem Ozon, das Pflanzen schädigt, indirekt zum Klimawandel beitragen kann und zusätzlich zu Beeinträchtigungen der menschlichen Gesundheit führt. Die wichtigsten Quellen von Methan sind Emissionen während des tierischen Verdauungsprozesses von Wiederkäuern und Emissionen durch die Lagerung von Festmist und Gülle. Zielsetzung des Vorhabens ist die Entwicklung einer digitalisierten Biogasanlage zur Vergärung von Flüssigmist für landwirtschaftliche Betriebe mit einem Tierbestand ab ca. 170 Großvieheinheiten (GV). Diese Güllekleinanlagen verwenden eine einstufige Güllevergärung und basieren auf einem kostengünstigen, vollständig recyclierbaren Rührkesselreaktor. Diese Anlagen bieten ein sehr großes Übertragungspotenzial auf eine Vielzahl von landwirtschaftlichen Betrieben, nicht nur in Deutschland. Sie können dezentral Strom und Wärme mit hohen Nutzungsgraden bereitstellen. Innerhalb des Verbundvorhabens ist renergie Allgäu e.V. dafür zuständig, die rechtlichen und insbesonderen genehmigungsrechtliichen Rahmenbedigungen zu analysieren und wesentlich dazu beizutragen die Genehmigungsfähigkeit zu erreichen. Außerdem ist renergie Allgäu e.V. als Praxispartner dafür zuständig, die spätere Übertragbarkeit in die landwirtschaftliche Praxis sicherzustellen und zu verbessern.

Untersuchung des bodennahen Ozons

Kontinuierliche Messung des bodennahen Ozons in verschiedenen Hoehen ueber Grund (bis zu 30 m). Bestimmung der Jahres-, Monat- und Tagesgaenge. Erforschung des Zusammenhangs mit meterologischen Groessen. Untersuchung der Ursachen gefundener kurzzeitiger Extremwerte (bis 500 nb) des natuerlichen Ozons. Untersuchung der Zusammenhaenge zwischen bodennahem Ozon und anthropogenen Spurengasen (z.B. SO2).

Kleine Anaerobanlagen zur Verwertung von Wirtschaftsdünger, Teilvorhaben 2: Messtechnische Erfassung und Digitalisierung

In Deutschland ist die Landwirtschaft für über 59 % der Methan- und 95 % der Ammoniakemissionen verantwortlich . Methan hat ein etwa 84-mal höheres kurzfristiges Treibhauspotenzial als CO2 (IPPC), weshalb der schnellen Reduzierung von Methanemissionen zur Verlangsamung des Klimawandels Priotität eingeräumt werden muss. Zusätzlich ist es eine Vorläufersubstanz bei der Bildung von bodennahem Ozon, das Pflanzen schädigt, indirekt zum Klimawandel beitragen kann und zusätzlich zu Beeinträchtigungen der menschlichen Gesundheit führt. Die wichtigsten Quellen von Methan sind Emissionen während des tierischen Verdauungsprozesses von Wiederkäuern und Emissionen durch die Lagerung von Festmist und Gülle. Zielsetzung des Projektes ist die Entwicklung einer digitalisierten Biogasanlage zur Vergärung von Flüssigmist für landwirtschaftliche Betriebe mit einem Tierbestand ab ca. 170 Großvieheinheiten (GV). Diese Güllekleinanlagen verwenden eine einstufige Güllevergärung und basieren auf einem kostengünstigen, vollständig recyclierbaren Rührkesselreaktor. Innerhalb der Verbundvorhabens wird die Professur Sensorik der TU Dortmund neuartige, mikrostrukturierte Prozesssensorik entwickeln und zur vollständigen Digitalisierung des Anlagentyps nutzen. Damit wird insbesondere ein automatischer Betrieb der Anlagen sowie die Internet-basierte Zustandsüberwachung der Anlagen möglich. Hierzu wird die Gesamtanlagensteuerung basierend auf hochselektiver und hochempfindlicher, resonatorverstärkter direkter Multigassensorik realisiert.

Geodatenbasierte Erarbeitung eines repräsentativen Messnetzes für die Bewertung der Wirkungen bodennahen Ozons auf die Vegetation in Deutschland

In einem Guidance-Dokument für die Berichterstattung zum Wirkungsmonitoring nach der NEC-Richtlinie wird empfohlen, bei der Erhebung der Wirkungen Gebiete mit hoher Luftschadstoffbelastung aber auch Hintergrundgebiete, die unterschiedliche Empfindlichkeit der Ökosystemtypen und Faktoren, die die Wirkung beeinflussen, wie z. B. Klimazonen, zu berücksichtigen, um die Wirkungen repräsentativ zu erfassen. In dem Vorhaben soll zunächst allein aufgrund wissenschaftlicher Aspekte ein Messnetz für Ozon entwickelt werden, das den Anspruch der räumlichen Repräsentativität in Bezug auf oben genannte Aspekte sehr gut erfüllt. Mit Hilfe geostatistischer Verfahren sollen Raumeinheiten identifiziert werden, die hinsichtlich der Wirkungen bodennahen Ozons auf die Vegetation ähnliche Voraussetzungen bieten und auf dieser Grundlage die erforderliche Mindestprobenzahl bestimmt werden. Im Anschluss soll ein Optimierungsvorschlag, basierend auf dem derzeitigen Messnetz mit Fokus auf die Anforderungen an das Wirkungsmonitoring nach der NEC Richtlinie, erarbeitet werden.

Untersuchungen zum biogenen und anthropogenen Anteil der Ethylenemission und -immission in einem unter Ozonstress stehendem älteren Fichten-Buchen-Mischbestand

Ethylen spielt eine bedeutsame Rolle in Bildungs- und Abbauprozessen troposphärischen Ozons. Zudem kommt Ethylen in der Wechselwirkung zwischen Biosphäre und Atmosphäre eine besondere Bedeutung zu. So kann es durch Bildung von Ozon indirekt zu einer Schädigung von pflanzen führen, andererseits wird unter Stressbedingungen, z.B. unter erhöhten ambienten Ozonkonzentrationen, Ethylen von Pflanzen abgegeben. Ethylen wird jedoch auch von anthropogenen Quellen emittiert. Ziel des Vorhabens ist die Untersuchung des biogenen und anthropogenen Anteils der Ethylenemission und -immission in einem unter Ozonstress stehendem Waldgebiet. Das Vorhaben wird im besonderen auf die Ethylenemission von Buchen eingehen. Mittels gaschromatographischer Online-Messung von Ethylen, Isopren sowie Acetylen sollen die Emissions- und Immissionsgänge im Tagesverlauf sowie während einer Vegetationsperiode erfasst werden. Isopren wird nur durch biogene Prozesse emittiert. Für Acetylen sind keine biogenen Quellen bekannt. Somit ist über die gleichzeitige Messung von Acetylen und Isopren eine Diskriminierung des biogenen Anteils der Ethylenemissionen und -immissionen möglich. Als weitere Absicherung des biogenen Ethylenanteils soll die in der Ethylenbiosynthese wichtige Ethylenvorstufe 1-Aminocyclopropan1-Carboxylsäure berücksichtigt werden.

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