<p>Jährlich werden in Deutschland rund 2.050 Tonnen Feinstaub (PM₁₀) durch das Abbrennen von Feuerwerkskörpern freigesetzt, der Großteil davon in der Silvesternacht. Dies entspricht in etwa einem Prozent der gesamt freigesetzten Feinstaubmenge in Deutschland. Am ersten Tag des neuen Jahres ist die Luftbelastung mit gesundheitsgefährdendem Feinstaub vielerorts so hoch, wie sonst im ganzen Jahr nicht.</p><p>Silvesterfeuerwerk: Einfluss auf Mensch und Umwelt</p><p>Ein Feuerwerk ist schön anzusehen. Es hat aber auch negative Seiten: Verbrennungen, Augenverletzungen und Hörschädigungen, Explosionsschäden und andere Sachschäden an Fahrzeugen und Gebäuden, der Eintrag von Plastik in die Umwelt, enorme Müllmengen, verängstigte Haustiere sowie ökologische Schäden und die Störung von Wildtieren. <br><br>Jährlich werden rund 2.050 Tonnen Feinstaub (PM10) - davon rund 1.700 Tonnen PM2.5 - durch das Abbrennen von Feuerwerkskörpern freigesetzt, der größte Teil davon in der Silvesternacht. Diese Menge entspricht in etwa einem Prozent der gesamt freigesetzten PM10-Menge in Deutschland. Die Broschüre zeigt anhand aktueller Auswertungen von Luftdaten, dass am ersten Tag des neuen Jahres die Luftbelastung mit gesundheitsgefährdendem Feinstaub vielerorts so hoch ist, wie sonst im ganzen Jahr nicht. Zudem fasst sie alle relevanten Wirkungen des Feuerwerks auf Mensch und Umwelt zusammen.<br><br></p><p>Die PM10-Stundenmittelwerte können über eine <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=API#alphabar">API</a> automatisiert abgerufen werden (CSV-Tabelle mit 1-Stundenmittelwerten aller Messstationen):</p><p><a href="https://luftdaten.umweltbundesamt.de/api-proxy/measures/csv?date_from=2022-12-31&time_from=1&date_to=2023-01-01&time_to=24&data[0][co]=1&data[0][sc]=2&data[0][ti]=12&lang=de">Beispiel Stundenwerte-Abruf Jahreswechsel 2022 - 2023</a></p><p><a href="https://luftdaten.umweltbundesamt.de/api-proxy/measures/csv?date_from=2023-12-31&time_from=1&date_to=2024-01-01&time_to=24&data[0][co]=1&data[0][sc]=2&data[0][ti]=12&lang=de">Beispiel Stundenwerte-Abruf Jahreswechsel 2023 - 2024</a></p><p><a href="https://luftdaten.umweltbundesamt.de/api-proxy/measures/csv?date_from=2024-12-31&time_from=1&date_to=2025-01-01&time_to=24&data[0][co]=1&data[0][sc]=2&data[0][ti]=12&lang=de">Beispiel Stundenwerte-Abruf Jahreswechsel 2024 - 2025</a> </p><p><a href="https://luftdaten.umweltbundesamt.de/api-proxy/measures/csv?date_from=2025-12-31&time_from=1&date_to=2026-01-01&time_to=24&data[0][co]=1&data[0][sc]=2&data[0][ti]=12&lang=de">Beispiel Stundenwerte-Abruf Jahreswechsel 2025 - 2026</a> (erst ab 01.01.2026 verfügbar, Achtung: vorläufige, ungeprüfte Daten)</p><p>Die PM10-Tagesmittelwerte können über eine API automatisiert abgerufen werden (CSV-Tabelle mit Tagesmittelwerten aller Messstationen):</p><p><a href="https://luftdaten.umweltbundesamt.de/api-proxy/measures/csv?date_from=2023-01-01&time_from=1&date_to=2023-01-01&time_to=24&data[0][co]=1&data[0][sc]=1&data[0][ti]=12&lang=de">Beispiel Tagesmittelwert-Abruf 01.01.2023</a></p><p><a href="https://luftdaten.umweltbundesamt.de/api-proxy/measures/csv?date_from=2024-01-01&time_from=1&date_to=2024-01-01&time_to=24&data[0][co]=1&data[0][sc]=1&data[0][ti]=12&lang=de">Beispiel Tagesmittelwert-Abruf 01.01.2024</a></p><p><a href="https://luftdaten.umweltbundesamt.de/api-proxy/measures/csv?date_from=2025-01-01&time_from=1&date_to=2025-01-01&time_to=24&data[0][co]=1&data[0][sc]=1&data[0][ti]=12&lang=de">Beispiel Tagesmittelwert-Abruf 01.01.2025</a> </p><p><a href="https://luftdaten.umweltbundesamt.de/api-proxy/measures/csv?date_from=2026-01-01&time_from=1&date_to=2026-01-01&time_to=24&data[0][co]=1&data[0][sc]=1&data[0][ti]=12&lang=de">Beispiel Tagesmittelwert-Abruf 01.01.2026</a> (erst ab 02.01.2026 verfügbar, Achtung: vorläufige, ungeprüfte Daten)</p><p>PM10-Tagesmittelwerte am Neujahrstag</p><p>Einhergehend mit den durch das Silvesterfeuerwerk freigesetzten Emissionen ist die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=PM10#alphabar">PM10</a>-Belastung in der Silvesternacht hoch. Besonders an den Stunden nach Mitternacht treten Messwerte von bis zu mehreren 1.000 Mikrogramm pro m³ im Stundenmittel auf. Diese hohen Stundenwerte beeinflussen auch den PM10-Tagesmittelwert, mit dem der Schutz der menschlichen Gesundheit beurteilt wird. Tagesmittelwerte größer 50 µg/m³ gelten demnach bereits als einer von 35 zulässigen Überschreitungstagen.</p><p>Die der Höhe nach absteigenden PM10-Neujahrstagesmittelwerte aller Messstationen machen deutlich, dass die Belastung abhängig von den Wetterbedingungen in den letzten 10 Jahren zwar variierte, jedoch meist eine Vielzahl der Messstationen Werte oberhalb des Tagesgrenzwertes registrierte. Anders an den Neujahrstagen 2021 und 2022: durch die außergewöhnlich niedrigen freigesetzten PM10-Mengen aufgrund der Corona-Maßnahmen fehlen die üblichen Spitzenwerte komplett. Mit der Aufhebung aller Maßnahmen zum Jahreswechsel 2022/2023 ordnet sich der Neujahrstag 2023 wieder als ein typisch belasteter 1. Januar ein.</p><p>Tagesmittelwerte aller Stationen an den Neujahrstagen 2015-2025 in µg/m³</p><p>Tagesmittelwerte der Feinstaubkonzentration (PM10) - Neujahr 2025</p>
Das Projekt KI-RAM liefert Beiträge zur Reduzierung von verkehrsbedingten Mikroplastikemissionen durch Reifenabrieb. Ein auf Abrieb fokussierter Digitaler Zwilling von Nutzfahrzeugreifen wird erstellt. Mittels KI-basierter Analyse von Inline-Abriebsensor-Daten werden Haupteinflussfaktoren identifiziert, Restlaufzeitprognosen & ein Reifenranking realisiert, sowie Strategien zur Abriebvermeidung erarbeitet. Für DENKweit bestehen die folgenden wissenschaftlich-technischen Teilziele: Es soll ein Trainings- und Referenzdatensatz von Thermographieaufnahmen an Reifen aufgebaut werden, der als Grundlage für die Entwicklung von KI-basierten Auswertemethoden dient. Für die KI-basierte Analyse der IR-Reifendaten sollen verschiedene Netzarchitekturen hinsichtlich ihres Klassifizierungserfolges entwickelt und verglichen werden. Dazu gehören Objektdetektionsnetzwerke, Klassifizierungsnetzwerke und Anomaliedetektionsnetzwerke. Der Klassifizierungserfolg der einzelnen Architekturen als auch von Kombinationen der Netzwerke soll untersucht werden. Nachgeschaltet zu den neuronalen Netzwerken sind die gefundenen spezifischen Merkmale hinsichtlich Eigenschaften wie Fläche oder Temperaturbereich zu kategorisieren und gegebenenfalls in Defektkategorien einzuteilen. Die neuronalen Netze sollen so erweitert werden, dass externe Daten wie Abriebindikatoren beim Training berücksichtigt werden können. Das bezieht sich zum einen auf das Training der neuronalen Netze, zum anderen auf die nachgelagerte Verarbeitung der Netzergebnisse, um auch hier Wechselwirkungen mit den zusätzlichen Daten zu ermöglichen und statistische Auswertungen (Korrelationsanalysen, etc.) betreiben zu können. Experimentelle Validierung der Netze mit Messdaten des Abriebsensors erlauben es, die durch die KI ausgewerteten IR-Daten mit und ohne Kombination mit den Daten des Abriebsensors Aussagen über Haupteinflussfaktoren, Restlaufzeiten zutreffen und ein Reifenranking vorzunehmen.
Die traceless materials GmbH ist ein Bioökonomie Start-up Unternehmen, das im Jahr 2020 als Ausgründung der TU Hamburg hervorgegangen ist. Das Hauptgeschäftsfeld stellt die Entwicklung und Produktion des traceless Materials (rückstandslos biologisch abbaubares Material) für den Kunststoffverarbeitungsmarkt dar. Erklärtes Ziel ist, einen messbaren Beitrag zur Lösung der weltweiten Verschmutzung durch Kunststoffe zu leisten.
Die traceless materials GmbH stellt mittels eines innovativen Verfahrens ein Material her, welches vergleichbare Eigenschaften wie Kunststoff besitzt. Es handelt sich dabei aber um eine neuartige Materialkategorie. Konventioneller Kunststoff wird in einem synthetischen Verfahren und zum Großteil aus fossilen Rohstoffen hergestellt. Der Rohstoff in diesem Projekt hingegen sind pflanzliche Reststoffe, welche nach der Extraktion der natürlichen Polymere noch als Futtermittel oder zur energetischen Verwertung genutzt werden können. Im Vorhaben soll eine Demonstrationsanlage mit einer Kapazität von mehreren Tausend Tonnen pro Jahr errichtet und betrieben werden. Im Herstellungsprozess des traceless Materials wird als Rohstoff ein pflanzlicher Reststoff verwendet, der als Nebenprodukt der industriellen Getreideverarbeitung anfällt. Mit einem zum Patent angemeldeten Verfahren werden daraus natürliche Polymere extrahiert und zu einem Granulat verarbeitet. Dieses Granulat kann mit gängigen Technologien der Kunststoffverarbeitung zu verschiedenen Produktanwendungen weiterverarbeitet werden, beispielsweise im Spritzguss oder der Extrusion.
Das hergestellte Material könnte z.B. zur Herstellung von Einwegverpackungen und -produkten, welche leicht in die Umwelt gelangen oder sich nicht recyceln lassen, eingesetzt werden und so zur Verbrauchsminderung fossiler Rohstoffe beitragen. Damit soll auch die Umweltverschmutzung zurückgehen, da das Material sich rückstandslos abbaut und nicht schädlich für Flora und Fauna ist, wenn es unsachgemäß in der Umwelt entsorgt werden sollte. Produkte, die aus dem Material hergestellt werden, sind entweder über den Restmüll oder bei Verpackungen über den gelben Sack/die gelbe Tonne/Wertstofftonne zu entsorgen. In beiden Fällen werden sie energetisch verwertet, da der Marktanteil für eine sortenreine Sammlung und mechanisches Recycling derzeit zu gering ist. Eine Entsorgung über die Bioabfallsammlung ist nicht zulässig, auch wenn das Material zertifiziert gartenkompostierbar ist. Bei einer Kompostierung würde auch der energetische Nutzen verloren gehen.
Bei einer jährlichen Produktionskapazität von mehreren Tausend Tonnen können nicht nur substantiell CO2-Emissionen und fossile Energieträger, sondern auch Wasser und Landressourcen eingespart werden.
Das Verfahren ist für eine Vielzahl von Unternehmen der Chemie- und Kunststoffindustrie übertragbar. Da das Material auf den gängigen Anlagen der kunststoffverarbeitenden Industrie eingesetzt werden kann, ist eine Übertragbarkeit ohne (hohen) Aufwand möglich. Weiterhin wird an der Übertragbarkeit dieses Verfahrens der Polymerextraktion auf andere Reststoffe von Getreide geforscht.
Weltweit werden Böden zunehmend mit Plastikmüll belastet. Der kontinuierliche Eintrag von Mikroplastik beeinflusst Lebensbedingungen von Pflanzen und Bodenorganismen. Bislang verstehen wir nur unzureichend, wie sich die Anwesenheit von Mikroplastik auf Struktur und Funktionsweise des Bodens auswirkt. Es ist unklar, wie stark die Rhizosphäre dadurch beeinflusst wird und welche Risiken sich daraus für die Pflanzen ergeben. Inzwischen gibt es verschiedene Analyseverfahren, um unterschiedliche Aspekte der Mikroplastikverschmutzung des Bodens zu untersuchen. Allerdings beinhalten diese Verfahren üblicherweise Prozessschritte, bei denen die Integrität der Probe zerstört wird, wodurch sich der Zusammenhang zwischen der Verteilung von Mikroplastik in der Probe und der Mikrostruktur und Hydraulik des Bodens nicht mehr erschließen lässt. Vor kurzem haben wir jedoch einen nicht-invasiven Ansatz entwickelt, mit dem Mikroplastik in sandigen Böden nachgewiesen werden kann. Mittels komplementärer Neutronen- und Röntgentomographie lassen sich Mikroplastikpartikeln im trockenen Boden detektieren und gleichzeitig die dreidimensionale Struktur der Bodenmatrix analysieren. In diesem Projekt wird die Methode getestet, optimiert und dann angewandt, um besser zu verstehen, wie Mikroplastik unterschiedlicher Größe und Form die Mikrostruktur und Eigenschaften des Bodens beeinflusst. Außerdem wird untersucht, ob in die Rhizosphäre eingelagertes Mikroplastik die Bedingungen für das Wurzelwachstum und die Wasseraufnahme verändert und welchen Einfluss Mikroplastik unterschiedlicher Größe und Form auf die Infiltration und Wasserbewegung im Boden hat. Zunächst wird die Auflösung der Methode optimiert, um auch sehr feine Strukturen, wie Mikroplastikfasern und Folienfragmente, detektieren zu können. Die Segmentierung der 3D Bilddaten wird durch die Berücksichtigung von Form-Deskriptoren sowie durch Maschinelles Lernen unterstützt, um Mikroplastikpartikeln von organischen Bodenbestandteilen zu unterscheiden. In einem Aggregationsexperiment mit wird für einen natürlichen Sandboden der Einfluss von Mikroplastikfasern auf die Bildung und Stabilität von Bodenaggregaten mittels hochauflösender Dual-mode Tomographie analysiert. Im nächsten Schritt wird die Rhizosphäre junger Mais- und Lupinenpflanzen untersucht, um potentielle Einflüsse verschieden geformter Mikroplastikpartikel auf lokale Strukturen der Bodenmatrix, Wurzeln und Wasserpfade zu ermitteln. Schließlich werden wir High-Speed Neutronentomographie einsetzen, um dynamischen 3D-Infiltrationsmuster in Bodensäulen mit und ohne Wurzelsysteme zu erfassen. Die Form und Geschwindigkeit der Wasserfront wird zeigen, ob und wie die Bodenbenetzbarkeit durch eingelagerte Mikroplastikpartikel beeinflusst wird. Das vorgeschlagene Projekt wird einzigartige neue Einblicke in die durch Mikroplastik modifizierte Struktur der Bodenmatrix geben, die für das mechanistische Verständnis der resultierenden Bodeneigenschaften gebraucht werden.
Die Anwendung von Mulchfolien ist essentieller Bestandteil einer nachhaltigen Landwirtschaft. Allerdings treten zunehmende Umweltprobleme mit der damit assoziierten Müllakkumulation sowie auch der Mikroplastikkontamination im Umweltsystem auf. Das Mikroplastik ist hierbei ein physikalisches Abbauprodukt der Mulchfolien, welches sich im Agrarökosystem, in den Böden, den Gewässern und potentiell auch in der Nahrungskette verteilt. Daher wird der Übergang zu bioabbaubaren Mulchfolien als wegweisende Lösung aus dieser Problematik angesehen. Allerdings sind die Abbauprodukte dieser abbaubaren Plastikformen und deren Implikationen bisher wenig erforscht und ihre Auswirkung auf das Umweltsystem kann nicht abgeschätzt werden. Das übergreifende Ziel dieses Projekt ist es daher zu untersuchen, ob und in welchem Umfang die Freisetzung dieser Abbauprodukte das Bodenmikrobiom und dessen Funktionen aber auch den pflanzlichen Metabolismus und die Wurzelexsudation beeinflusst. Um diese zu untersuchen identifizieren wir die Abbauprodukte mittels einer Inkubation der bioabbaubaren Folien in einem Modellbodensystem mit Inokulaten mikrobieller Bodengemeinschaften. Des Weiteren wird die Auswirkung dieser Abbauprodukte auf das System Pflanzen-Boden in einem Mesokosmusversuch eruiert. In diesem werden die Auswirkung auf bodenmikrobielle Gemeinschaften, deren Funktionen und die Wurzelmetabolite von Mais untersucht - alle Faktoren, welche essentiell für Nährstoffkreisläufe und die Bodenfruchtbarkeit verantwortlich sind. Isotopenmarkierte abbaubare und konventionelle Plastikfolien (z.B. 13C-Polyhydroxybutyrate (PHBs - gewonnen aus mikrobiellen Kulturen), 13C-Polyethylene) werden eingesetzt um die Dynamik des Abbaus und das Schicksal der Abbauprodukte im Boden zu verfolgen. Die Applikation von 13C-markierten PHBs auf Böden mit 14C-angereicherter mikrobieller Nekromasse (repräsentativ für die junge organische Bodensubstanz) wird es uns nicht nur ermöglichen potentielle Primingeffekte der Abbauprodukte zu quantifizieren, sondern auch, welche Pools der organischen Bodensubstanz hiervon besonders betroffen sind. All diese Studien finden auf repräsentativen koreanischen und deutschen Ackerböden statt. Das so generierte übergeordnete Verständnis der Auswirkungen bioabbaubarer Mulchfolien auf das Boden-Pflanze-System wird es uns erlauben Implikationen für das Agrarökosystem abzuschätzen. Diese Erkenntnisse werden zu grundsätzlichen Empfehlungen über eine nachhaltige Weiterentwicklung einer zukunftsorientierten Landwirtschaft beitragen.