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Öffentliche Abwasserentsorgung

<p> <p>Das Hauptziel der Abwasserbehandlung ist, Gewässerbelastungen weitgehend zu reduzieren. Dabei fällt Klärschlamm an, der inzwischen zumeist in getrockneter Form thermisch verwertet wird. Die Rückgewinnung und Wiederverwertung von Stoffen wie Phosphor aus Abwasser und Klärschlamm trägt dazu bei Nährstoffkreisläufe zu schließen.</p> </p><p>Das Hauptziel der Abwasserbehandlung ist, Gewässerbelastungen weitgehend zu reduzieren. Dabei fällt Klärschlamm an, der inzwischen zumeist in getrockneter Form thermisch verwertet wird. Die Rückgewinnung und Wiederverwertung von Stoffen wie Phosphor aus Abwasser und Klärschlamm trägt dazu bei Nährstoffkreisläufe zu schließen.</p><p> Rund 10 Milliarden Kubikmeter Abwasser jährlich <p>8.659 öffentliche Kläranlagen haben im Jahr 2022 nach Erhebungen des Statistischen Bundesamtes über 8,33 Milliarden Kubikmeter (Mrd. m³) Abwasser behandelt und anschließend in Oberflächengewässer eingeleitet. Die behandelte Abwassermenge sank damit gegenüber der Erhebung im Jahr 2019 um 0.72 Mrd m³. Diese Abwassermenge setzte sich aus rund 4,82 Mrd. m³ Schmutz-, 1,49 Mrd. m³ Fremd- und 2,02 Mrd m³ Niederschlagswasser zusammen (siehe Tab. „In öffentlichen Kläranlagen behandelte Abwassermenge“). Schmutzwasser ist jenes Wasser aus privaten Haushalten sowie aus gewerblichen und industriellen Betrieben, das in die Kanalisation eingeleitet wird. Als Fremdwasser wird jenes Wasser bezeichnet, das nicht gezielt in die Kanalisation eingeleitet wird, also etwa in diese aus dem Boden einsickert.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/2_tab_beh-abwassermenge_2025-04-09.png"> </a> <strong> Tab: In öffentlichen Kläranlagen behandelte Abwassermenge </strong> Quelle: Statistisches Bundesamt Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2_tab_beh-abwassermenge_2025-04-09.pdf">Tabelle als PDF (54,85 kB)</a></li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2_tab_beh-abwassermenge_2025-04-09.xlsx">Tabelle als Excel (19,60 kB)</a></li> </ul> </p><p> Fast 100 Prozent biologisch gereinigt <p>Die rund 8.700 Kläranlagen haben im Jahr 2022 rund 99,99 % des Abwassers biologisch und weniger als 0,005 % ausschließlich mechanisch behandelt (siehe Tabelle). In einem Großteil der Anlagen wird Stickstoff in zwei Schritten entfernt.</p> <ul> <li>Nitrifizierung: Dabei werden Ammonium-Ionen mit Hilfe von Bakterien in Nitrat-Ionen umgewandelt.</li> <li>Denitrifizierung: Dabei werden Nitrat-Ionen mit Hilfe von Bakterien in molekularen Stickstoff umgewandelt.</li> </ul> <p>Bei einem Großteil des Abwassers erfolgt darüber hinaus die Entfernung von Phosphor. Hierbei werden Phosphat-Ionen entweder durch Zugabe von Salzen ausgefällt oder mit Hilfe von Bakterien ausgetragen und in den Klärschlamm überführt.</p> <p>Bei 3,7 % des Abwassers wurde in 2022 zusätzlich eine Elemination von Spurenstoffen durchgeführt. Als weitere zusätzliche Verfahrensstufen kamen Filtration und Desinfektion des Abwassers zur Anwendung.</p> </p><p> Klärschlamm aus öffentlichen Kläranlagen <p>Auf Kläranlagen fiel im Jahr 2024 Klärschlamm mit einer Trockenmasse von etwa 1,67 Millionen Tonnen an.</p> <ul> <li>Rund 82 % des Klärschlamms wurde 2024 thermisch verwertet (2013: 58 %).</li> <li>Nur noch rund 17 % des Klärschlamms wurde stofflich verwertet (2013: 42 %). Knapp 12 % wurden aufgrund der enthaltenen Nährstoffe landwirtschaftlich verwertet (2013: 27 %). Rund 0,8 % wurde bei landschaftsbaulichen Maßnahmen wie z. B. <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/rekultivierung">Rekultivierung</a> eingesetzt (2013: 11 %).</li> <li>Die Deponierung unbehandelter Klärschlämme ist seit 2005 untersagt.</li> </ul> </p><p> Rohstoffquelle Abwasser und Klärschlamm <p>Abwasser enthält neben einer Vielzahl von anthropogenen Spurenstoffen auch viele Stoffe, die es lohnt aus dem Abwasser zu recyceln. Dies betrifft vor allem die Rückgewinnung von Nährstoffen. Phosphor ist ein wichtiger Nährstoff in der Pflanzenernährung. Der weltweite Phosphorverbrauch vor allem in Form von Mineraldünger ist in den letzten Jahren deutlich angestiegen an. Deutschland und die EU sind bei mineralischen Phosphatdüngemitteln vollständig von Einfuhren z. B. aus Russland abhängig, während derzeit immer noch phosphatreiche Abfälle und Abwässer meist ohne Nutzung der Nährstoffe entsorgt werden. Deshalb schränkt die 2017 novellierte <a href="https://www.gesetze-im-internet.de/abfkl_rv_2017/BJNR346510017.html">Klärschlammverordnung</a> ab 2029 die bodenbezogene Klärschlammverwertung gegenüber einer thermischen Vorbehandlung und anschließendem Phosphorrecycling erheblich ein. Gleichzeit wird damit der unerwünschte Eintrag von anthropogenen Spurenstoffen, wie Arzneimittel oder Bioziden, weiter eingeschränkt. Klärschlamm aus großen Kläranlagen und Klärschlamm, welcher die Grenzwerte für eine bodenbezogene Nutzung nicht einhält muss ab einem Phosphor-Gehalt von 20 g/kg Klärschlamm Trockenmasse einer technischen Phosphorrückgewinnung zugeführt werden. Die Rückgewinnung des Nährstoffes Phosphor hilft Stoffkreisläufe im Sinne nachhaltiger Ressourcennutzung und -schonung zu schließen.</p> </p><p> Phosphor aus Abwasser und Klärschlamm <p>Allein das kommunale Abwasser Deutschlands birgt ein jährliches Reservoir von mehr als 70.000 Tonnen (t) Phosphor. Zirka 65.000 t Phosphor finden sich im Klärschlamm wieder. In den letzten Jahren führt Deutschland im Schnitt jährlich mehr als 100.000 t Phosphor in Form von Mineraldüngern ein. Große Anteile kommen hiervon aus Russland. In den letzten Jahren wurden verschiedene Verfahren zur Rückgewinnung von Phosphor aus Abwasser, Klärschlamm oder Klärschlammasche entwickelt. Das Bundesumweltministerium fördert im Rahmen des Umweltinnovationsprogrammes die großtechnische Umsetzung innovativer Verfahren zur Phosphorrückgewinnung. Erste großtechnische Anlage zur Produktion zur Rückgewinnung von Phosphor – z. B. Herstellung von Phosphorsäure aus Klärschlammasche – werden aktuell umgesetzt.</p> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>

KI-basierte Erkennung und Klassifizierung von Elektro(-alt)geräten zur robotischen Prozessautomatisierung in kreislaufwirtschaftsorientierten digitalen Managementökosystemen, KIKERP: KI-basierte Erkennung und Klassifizierung von Elektro(-alt)geräten zur robotischen Prozessautomatisierung in kreislaufwirtschaftsorientierten digitalen Managementökosystemen

Regionalstudie Harz: Entwicklungsszenarien für die Wiederbewaldung und ihre sozio-ökonomischen Auswirkungen, Teilprojekt: 2

Ressortforschungsplan 2024, Ressourcenschonung und Kreislaufwirtschaft im Bedarfsfeld Freizeit (FreiRess)

Das Bedarfsfeld 'Freizeit und Kultur' zeichnet sich für 13 Prozent des deutschen Ressourcenkonsums aus und ist daher ein fast gleichbedeutender Hebel wie z. B. das Bedarfsfeld Mobilität (18 %). Auf Basis von Erfahrungen aus der Nexus-Forschung soll das Vorhaben Potentiale für Ressourcenschonung und Kreislaufwirtschaft identifizieren und umsetzen. Auf Basis makroökonomischer Berechnungen sollen besonders relevante Teilbereiche analysiert und Infos abgeleitet werden, an welchen Stellen die größten Rohstoffinanspruchnahmen anfallen und wo sich die besten Kreislaufwirtschaftsoptionen ergeben. Geeignete Handlungsfelder, Handlungsmaßnahmen und Best Practise sollen in zwei Stakeholder*innen-Workshops diskutiert und umgesetzt werden.

Naturschutz im 21. Jahrhundert – in Afrika entscheidet sich vieles

Der Beitrag konzentriert sich auf die Nutzung der natürlichen Ressourcen in Afrika und die dreifache Krise durch Klimawandel, Biodiversitätsverlust und Pandemien. Er soll das Bewusstsein dafür schärfen, dass die Lebensweise der Menschen in Afrika nicht die Hauptursache des Klimawandels ist, aber die Menschen und die Natur in Afrika stark von dessen Auswirkungen betroffen sind und dass der Globale Norden eine wichtige Rolle bei der Abschwächung dieser Auswirkungen spielen muss. Der Kontext des Naturschutzes in Afrika sowie Fragen der Verantwortung und Möglichkeiten des Einflusses werden diskutiert. Dies schließt die Themen Bevölkerungswachstum, Korruption, wirtschaftliche Ausbeutung und nicht nachhaltige Nutzung von Ressourcen ein. Darüber hinaus wird die Notwendigkeit von Kernschutzgebieten für Wildnis in Afrika betont, um den Verlust der biologischen Vielfalt einzudämmen. Eine wichtige Rolle bei deren Realisierung kommt sowohl nationalen Schutzgebieten als auch von lokalen Gemeinschaften verwalteten Gebieten zu. Die Realisierung dieser Ziele leidet unter Herausforderungen in der Governance sowie unter einer unzureichenden und unsicheren Finanzierung. Letztendlich ist es Aufgabe des Globalen Nordens, es zu ermöglichen, dass dem Schutz der afrikanischen Biodiversität Priorität eingeräumt werden kann: von Menschen und für Menschen.

IV Habitat Species management area

In Rheinland-Pfalz erfüllen die Natura 2000 Gebiete die IUCN Kategorie IV (Habitat Species management area). Category IV protected areas aim to protect particular species or habitats and management reflects this priority. Many category IV protected areas will need regular, active interventions to address the requirements of particular species or to maintain habitats, but this is not a requirement of the category. Primary objective To maintain, conserve and restore species and habitats. Other objectives: To protect vegetation patterns or other biological features through traditional management approaches; To protect fragments of habitats as components of landscape or seascape-scale conservation strategies; To develop public education and appreciation of the species and/or habitats concerned; To provide a means by which the urban residents may obtain regular contact with nature. Distinguishing features Category IV protected areas usually help to protect, or restore: 1) flora species of international, national or local importance; 2) fauna species of international, national or local importance including resident or migratory fauna; and/or 3) habitats. The size of the area varies but can often be relatively small; this is however not a distinguishing feature. Management will differ depending on need. Protection may be sufficient to maintain particular habitats and/or species. However, as category IV protected areas often include fragments of an ecosystem, these areas may not be self-sustaining and will require regular and active management interventions to ensure the survival of specific habitats and/or to meet the requirements of particular species. A number of approaches are suitable: Role in the landscape/seascape Category IV protected areas frequently play a role in “plugging the gaps” in conservation strategies by protecting key species or habitats in ecosystems. They could, for instance, be used to: Protect critically endangered populations of species that need particular management interventions to ensure their continued survival; Protect rare or threatened habitats including fragments of habitats; Secure stepping-stones (places for migratory species to feed and rest) or breeding sites; Provide flexible management strategies and options in buffer zones around, or connectivity conservation corridors between, more strictly protected areas that are more acceptable to local communities and other stakeholders; Maintain species that have become dependent on cultural landscapes where their original habitats have disappeared or been altered. What makes category IV unique? Category IV provides a management approach used in areas that have already undergone substantial modification, necessitating protection of remaining fragments, with or without intervention. Category IV differs from the other categories in the following ways: Category Ia Category IV protected areas are not strictly protected from human use; scientific research may take place but generally as a secondary objective. Category Ib Category IV protected areas can not be described as “wilderness”, as defined by IUCN. Many will be subject to management intervention that is inimical to the concept of category Ib wilderness areas; those that remain un-managed are likely to be too small to fulfil the aims of category Ib. Category II Category IV protected areas aim their conservation at particular species or habitats and may in consequence have to pay less attention to other elements of the ecosystem in consequence, whereas category II protected areas aim to conserve fully functional ecosystems. Categories II and IV may in some circumstances closely resemble each other and the distinction is partly a matter of objective – i.e., whether the aim is to protect to the extent possible the entire ecosystem (category II) or is focused to protect a few key species or habitats (category IV). Category III The objective of category IV areas is of a more biological nature whereas category III is site-specific and more morphologically or culturally oriented. Category V Category IV protected areas aim to protect identified target species and habitats whereas category V aims to protect overall landscapes/seascapes with value for nature conservation. Category V protected areas will generally possess socio-cultural characteristics that may be absent in IV. Where category IV areas may use traditional management approaches this will explicitly be to maintain associated species as part of a management plan and not more broadly as part of a management approach that includes a wide range of for-profit activities. Category VI Management interventions in category IV protected areas are primarily aimed at maintaining species or habitats while in category VI protected areas they are aimed at linking nature conservation with the sustainable use of resources. As with category V, category VI protected areas are generally larger than category IV.

Nachhaltige Nutzung von Energie aus Biomasse im Spannungsfeld von Klimaschutz, Landschaft und Gesellschaft - Phase II - Teilprojekt: Sicherung der landwirtschaftlichen Rohstoffbasis - Entscheidungsverhalten landwirtschaftlicher Betriebsleiter

Dynamische Analyse und Vorhersagemodelle der Vulnerabilität von Karstquellen: Integration und Anwendung unspezifischer sowie quellenbezogener Indikatoren in ein hybrides Abflussmodell

Grundwasser dient als lebenswichtige Trinkwasserquelle, doch die steigende Nachfrage übt einen zunehmenden Druck auf lokale Grundwasserleiter aus. Besondere Beachtung gilt Karstgrundwassereinzugsgebiete, die durch eine schnelle Grundwasserneubildung und einen raschen Schadstofftransport gekennzeichnet sind. Die Bewertung der Vulnerabilität von Karstgrundwasserleitern und -quellen stützt sich bisher überwiegend auf statische Methoden, die nur selten integrative betrachtet werden. Es gibt es eine Vielzahl vielversprechender Indikatoren, sowohl nicht quellenspezifischer Art (z. B. elektrische Leitfähigkeit, Trübung, gelöster organischer Kohlenstoff), um schnelle Abflüsse zu erkennen, als auch quellenspezifischer Art (z. B. Metazachlor, Cyclamat, Koffein, Acesulfam), um die Herkunft von Schadstoffen in Karstgrundwasserleitern zu bestimmen. Diesen Indikatoren mangelt es jedoch an eine Prognosefähigkeit, da sie sich auf die Identifizierung von Verunreinigungen in Echtzeit oder die Verfolgung des Ursprungs der Verunreinigungen beschränken. Dieses Projekt zielt darauf ab, neue Methoden für die Echtzeitbewertung der Gefährdung und die Vorhersagemodellierung in Karstgrundwasserleitern zu verbessern und zu entwickeln, indem ein modernes hybrides Abflussmodell (mit räumlich aufgelöster Anreicherung und verklumptem Grundwasser) mit einem indikatorbasierten Ansatz integriert wird, der sowohl nicht quellenspezifische als auch quellenspezifische Indikatoren verwendet. Zu diesem Zweck, wird das hybride Abflussmodell bezüglich der schnellen Abflusskomponente auf der Grundlage nicht quellenspezifischer Indikatoren kalibrieren. Darüber hinaus werden Eintragsherde, wie punktuelle Einträge aus Abwasserüberschlägen und diffuse Einträge aus der Landwirtschaft, in das Modell einbezogen, gekoppelt mit einem reaktiven Stofftransportmodell. Dieser umfassende Ansatz wird es ermöglichen, Zeiträume mit erhöhter schneller Abflusskomponente, die häufig mit Verunreinigungen durch Bakterien, Viren, organische Verbindungen assoziiert ist, und Einträge aus spezifischen Quellen zu identifizieren. Ein besonders bemerkenswertes Merkmal dieses Ansatzes die Fähigkeit, potenzielle Auswirkungen auf die Wasserqualität vorherzusagen, indem Wettervorhersagen bis zu 24 Stunden im Voraus genutzt werden. Die Ergebnisse dieses Projekts sind von großer Bedeutung für ein zeitgemäßes, modellgestütztes Grundwassermanagement in Karstgrundwasserleitern, das der dringenden Notwendigkeit einer nachhaltigen Ressourcennutzung und des Umweltschutzes Rechnung trägt.

Graduiertenkolleg (GRK) 3068: Climate-informed Engineering

Breakthroughs in computing have led to the development of new generations of Earth Systems Models, which provide detailed information on how our planet may locally respond to the ongoing global warming, with unprecedented spatial and temporal resolutions of 1 km and a few minutes, respectively. This massive climate data may be of little value, if not utilized by engineers who are involved in developing technical solutions for real-world challenges. Engineers stand to benefit from seizing this opportunity and by incorporating climate data in engineering designs, solutions, and practices. This benefit is precisely the key driving force for founding the Research Training Group (RTG) on Climate-informed Engineering (CIE) as an emerging interdisciplinary field of research integrating state-of-the-art climate information with engineering education. A structured training strategy is designed in the RTG featuring a broad range of educational activities to facilitate training and promote early-career researchers who will contribute to developing the next generation of engineering solutions that are adaptive to climate. In doing so, we will integrate a new generation of climate models in our training through the active involvement of the Max-Planck Institute for Meteorology (MPI-M), an internationally renowned organization at the forefront of global efforts on climate models. Furthermore, the RTG offers a joint PhD program between TUHH and the United Nations University Institute for Water, Environment and Health (UNU-INWEH). Hence, the PhD candidates will benefit from the interactions with renowned experts at UNU and the UN on a variety of topics related to United Nations Sustainable Development Goals, which is at the heart of our RTG. The RTG will utilize engineering science and innovative approaches to develop new materials, processes, and predictive capabilities to help people, businesses, and ecosystem in the face of climate change. The RTG will include three main Research Areas, namely CIE for Built Environment, CIE for Process Engineering and CIE for Sustainable Resource Management and Environment. Ten projects are designed in the first funding phase, covering a wide range of topics, spanning from influence of climate on renewable resources and food engineering to developing novel materials for latent heat storage. The projects will couple indoor and outdoor climates based on Internet-of-Things technologies and will develop predictive capabilities for water and food security. All the principal investigators and PhD candidates share the common goal of employing new-generation climate information to devise strategies for mitigating climate change. This interdisciplinary RTG is the first of its kind, ultimately enabling engineers to build infrastructure and to develop new materials and processes that are informed by the climate data, which will be an increasingly important dimension of engineering education in the 21st century.

Modellregion Bioökoonomie im Rheinischen Revier

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