Da sich der Klimawandel und die menschlichen Aktivitäten verstärken, wird es erwartet, dass die terrestrischen Einträge von gelöstem organischem Material (Disssolved Organic Matter, DOM) in Seen zunehmen. Diese erhöhten Einträge führt zu einer braunen Verfärbung des Wassers und einer verringerten Lichtdurchlässigkeit in der Wassersäule, was Herausforderungen für die Seenökosysteme darstellt sowie ihren gesellschaftlichen Wert beeinträchtigt. Aquatische Mikroorganismen können besonders anfällig für die Verfärbung von Seen sein, mit Folgen für die Primärproduktion, Nahrungsnetze und das Auftreten von giftigen Algenblüten. Unsere Fähigkeit, die ökologischen Folgen der Verfärbung von Seen vorherzusagen, wird jedoch durch begrenztes Wissen über die Reaktionen der mikrobiellen Gemeinschaft, sowie die Widerstandsfähigkeit dieser Gemeinschaften gegenüber Umweltveränderungen beeinträchtigt. Wir schlagen vor, dass die Reaktion der aquatischen Mikroorganismen auf Umweltstress stark von Interaktionen mit anderen Mitgliedern der Gemeinschaft beeinflusst wird. Daher wird dieses Projekt ökologische Interaktionen zwischen einzelligen Algen (Phytoplankton) und Bakterien in Seen untersuchen, die erhöhte DOM Einträge und reduzierte Lichtverfügbarkeit erleben. Während mikrobielle Interaktionen hauptsächlich in vereinfachten Modelsystemen untersucht wurden, bleibt die Empfindlichkeit von algenassoziierten Bakteriengemeinschaften gegenüber Umweltstressoren und deren Auswirkungen auf die physiologischen Eigenschaften der Algen weitgehend unerforscht. Um diese Lücke zu schließen, unser Ziel ist es, zu untersuchen, wie sich die Verfärbung des Wassers auf Folgendes auswirkt: 1. die physiologischen Reaktionen des Phytoplanktons, 2. den Transfer von DOM zwischen Algen und assoziierten Bakterien und 3. die Zusammensetzung der algenassoziierten Bakteriengemeinschaften. Damit wollen wir die wechselseitigen Einflüsse zwischen Phytoplankton und zugehörigen Bakterien sowie die Kohlenstoffaufnahme von interessanten bakteriellen Taxa unter sich ändernder Licht- und DOM-Verfügbarkeit entschlüsseln. Messungen der natürlichen Isotopenhäufigkeit und Labeling Experimente mit stabilen Isotopen werden verwendet, um die Primärproduktion, die Atmung und die Aufnahme des durch die Algen produzierten Kohlenstoffs quantitativ zu erfassen. Darüber hinaus werden wir Mikroskopie und genomische Analysen verwenden, um die räumliche Strukturierung und die Zusammensetzung der algenassoziierten Gemeinschaft von Mikroorganismen zu erfassen. Unsere Experimente werden uns helfen zu verstehen, ob die grundlegende Funktionalität trotz der Veränderungen der Gemeinschaft erhalten bleibt, und welche bakteriellen Taxa und Funktionen voraussichtlich stärker auf die Veränderungen reagieren werden. Dieses Projekt wird das Wissen über Interaktionen auf zellulärer Ebene in eine ökosystemweite Perspektive von Süßwasserseen integrieren.
Beim Stofftransport in heterogenen porösen Medien unterscheidet sich die Spreizung einer Stoffwolke, die ihre zunehmende Ungleichförmigkeit misst, von der Mischung, die den Stoffaustausch der Wolke mit ihrer Umgebung quantifiziert. Der erste Prozess geht dem zweiten voraus, aber nur der zweite ermöglicht durchmischungskontrollierte Reaktionen. Es fehlen Theorien, die sowohl die großskalige nicht-Ficksche Spreizung als auch die Mischung gut beschreiben. Die bestehenden Theorien geben auch keine praktischen Hinweise, welche großskaligen konservativen Transportexperimente geeignet sind, um die Mischung zu quantifizieren. Das Projekt nützt aus, dass die kinematische Verformung von Wasserpaketen in heterogenen porösen Medien vollständig umkehrbar ist, wohingegen die diffusive Vermischung irreversibel ist. Die Wechselwirkung zwischen Deformation und kleinskaliger Mischung beim Stofftransport in solchen Medien bewirkt eine partielle Umkehrbarkeit der Spreizung: Nach einer Flussumkehr nimmt die räumliche Ausdehnung einer Stoffwolke ab, erreicht aber nicht den ursprünglichen Ausgangszustand. Das Projekt analysiert zweite Zentralmomente von Stoffwolken (, deren halbe zeitliche Veränderung Dispersionskoeffizienten definieren,) in heterogenen porösen Medien mit makroskopisch gleichförmiger Strömung, die umgekehrt wird. Der irreversible Anteil der Dispersion nach gleicher Zeit der Vorwärts- und Rückwärtsbewegung wird als Maß für die Mischung angenommen. In nicht-radialen “push-pull” Experimenten wird die Varianz der Durchbruchskurve der zurückkommenden Stoffwolke im Zugabe/Entnahme-Querschnitt betrachtet. Die Untersuchungen umfassen Particle-Tracking Random-Walk Simulationen in 3-D virtuellen Medien, stochastische Störungsmethoden für die theoretische Analyse räumlicher Momente, einen neuen korrelierten Continuous-Time Random-Walk Ansatz mit Erinnerung vorangegangener Schritte und zufälligem Austausch mit dem Mittelwert für die Analyse zeitlicher Momente sowie Tracerexperimente in einem ca. 2m × 1m quasi 2-D Versuchsbehälter mit Fluiden, die den gleichen Brechungsindex wie Glas haben, um die Detektion mittels Lichttransmission zu optimieren. Die Experimente erfassen auch die Durchbruchskurven der zurückkehrenden Tracer. Es wird vermutet, dass die lineare stochastische Theorie die Ensemble- und effektiven Momente bei kleiner Heterogenität gut vorhersagen. Die Erhöhung der inversen Péclet-Zahl, der Stärke der Heterogenität und der Anisotropie sollte den irreversiblen Anteil der Dispersion erhöhen. Es wird erwartet, dass die zweiten Zentralmomente nach Strömungsumkehr abnehmen und wieder zunehmen, bevor die Ausgangsposition der Wolke erreicht wird. Die Schrumpfungszeit und der reversible Anteil der Ensemble-Dispersion sollte mit der lokalen Péclet-Zahl skalieren. Das Projekt entwickelt neue theoretische und experimentelle Ansätze um Spreizung von Mischung in heterogenen porösen Medien zu unterscheiden, was das Verhalten reaktiver Stoffe kontrollieren kann.
Die Bundesregierung macht seit vielen Jahren Nachhaltigkeit zu einem Grundprinzip ihrer Politik und möchte im Bereich des nachhaltigen Bauens eine Vorbildrolle einnehmen. Vor diesem Hintergrund stellt sich die Frage, wie das BNB weiterentwickelt werden kann, um die von der Bundesregierung beschlossenen Klimaschutzziele stärker zu adressieren. In diesem Forschungsvorhaben sollen neue Aspekte und Schwerpunkte im Rahmen der Nachhaltigkeitsbewertung im Bauwesen identifiziert, bewertet und hinsichtlich der Berücksichtigung in der Bewertungssystematik des BNB betrachtet werden.
Ausgangslage:
Maßnahmen des Klimaschutzes im Bauwesen orientieren in der Regel auf die Emissionsreduzierung klimaschädlicher Gase, die zum einen durch die Herstellung von Bauprodukten und zum anderen durch die Energieerzeugung für die Konditionierung der Gebäude entstehen. Diese Emissionen werden im BNB mit Hilfe einer Ökobilanz ermittelt und durch Flächenbezug vergleichbar gemacht und bewertet. Damit werden optimierende Maßnahmen durch die Wahl der Bauweise, der Bauprodukte, des Energieeffizienz- und Komfortniveaus in der Bewertung berücksichtigt.
Darüber hinaus gibt es ungenutzte Potenziale wie z. B. die Reduzierung des absoluten Flächenverbrauchs und des Kühlbedarfs durch Dach- und Fassadenbegrünung sowie die Einbeziehung der technischen Ausstattung des Nutzers und der Nutzung von Ökostrom in eine Gesamtbetrachtung.
Neben der Erweiterung des Betrachtungshorizonts soll auch die Effektivität von Planungsentscheidungen für einen erhöhten Klimaschutz verbessert werden. Dazu bedarf es mehr Transparenz bei der Darstellung der Wirkungszusammenhänge und der Auswirkungen von Bauherren-Entscheidungen vor allem in frühen Planungsphasen.
Ziel:
Die BNB-Anforderungen zur Erreichung eines höheren Klimaschutz-Standards sollen wirkungsbezogen geschärft und erweitert werden. Zusätzlich zur Ökobilanzierung des Gebäudes sollen Anforderungen zu den Themen 'Suffizienz', 'Ressourcenschonung', 'Recycling', 'Innovationen' und weiteren Aspekten ergänzt werden.
Die Auswirkungen von Planungslösungen auf den Klimaschutz sollen transparenter gemacht werden. Die Bauherren und Planer müssen die Klimaauswirkungen ihrer Vorschläge und Entscheidungen erkennen und steuern können.
Die Agenda 2030 betont die Wichtigkeit des Beitrags der Wirtschaft und die Notwendigkeit einer transparenten Berichterstattung.
Mit der Forschungsaktivität sollen Forschungsprojekte ermöglicht werden, die eine positive Beeinflussung der aktuellen Entwicklungen in der Unternehmensberichterstattung sowie im Bereich nachhaltiges Lieferkettenmanagement bzw. Umweltmanagement zur Folge haben. Insbesondere sollen für KMU niederschwellige Konzepte und Angebote entwickelt werden.
Die Fokussierung auf wesentliche Umweltwirkungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette von Unternehmen soll gestärkt werden. Mit der Entwicklung bzw. Förderung von wissenschaftlich fundierten Ansätzen soll eine seriöse Messbarkeit und Vergleichbarkeit von Nachhaltigkeitsleistungen gewährleisten werden. Diese können den Unternehmen wichtige Impulse für die Steigerung der Effizienz und Effektivität ihres Umweltmanagements geben.
Projektziele:
Studie 'Wesentliche Umweltwirkungen entlang der Lieferkette von Schweizer Unternehmen'
Das BAFU möchte mit dieser Studie den Unternehmen in der Schweiz eine praktikable Hilfestellung bereitstellen. Ziel ist es, den Schweizer Unternehmen zu helfen, relevante Umweltthemen zu identifizieren und somit konkrete, machbare und erfolgversprechende Ansatzpunkte für Umweltaktivitäten in der Lieferkette zu schaffen. In der Publikation sollen wesentliche Umweltwirkungen in den globalen Lieferketten aufgezeigt werden und zentrale Kettenglieder, an denen potentiell relevante Umweltwirkungen auftreten, sichtbar gemacht werden. Die Umweltwirkungen sollen auf Basis etablierter Methoden modelliert und analysiert werden. Die Ergebnisse sollen anschaulich, leicht verständlich und ansprechend für die Zielgruppe ‚Unternehmen' (insbesondere KMU) gestaltet sein, so dass diese Ableitungen für ihre eigene Geschäftstätigkeit treffen können.
Beitrag zu nachhaltige Konsum- und Produktionsmuster CH & ww z.B. durch Steigerung von Transparenz, Effizienz ,Suffizienz und Konsistenz in Lieferkette von Schweizer Unternehmen
- Forschungsaktivitäten, die eine positive Beeinflussung der aktuellen Entwicklungen in der Unternehmensberichterstattung sowie im Bereich nachhaltiges Lieferkettenmanagement bzw. Umweltmanagement zur Folge haben.
- Eruierung von Massnahmen, wie freiwillige Nachhaltigkeitsberichterstattung von Unternehmen (z.B. KMU), erhöht werden kann und welche Angebote hierzu notwendig sind.