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Bodenschutz beim Anbau nachwachsender Rohstoffe

Nachwachsende Rohstoffe (NaWaRo) können einen wichtigen Beitrag zum ⁠ Klimaschutz ⁠ und zur Versorgungssicherheit mit Energie liefern. Als sich ständig erneuernde Rohstoff- und Energiequellen gehören sie zu den natürlichen Ressourcen, die auch in Deutschland zur Verfügung stehen. Sofern sie positive Ökobilanzergebnisse aufweisen, können sie Umweltbelastungen, insbesondere die ⁠ CO2 ⁠-Anreicherung in der ⁠ Atmosphäre ⁠, reduzieren (EWSA 2006). Der Anbauund die Nutzung dieser Stoffe ist in Deutschland Bestandteil einer breiteren Diskussion um Ressourcenverfügbarkeit, -knappheit und -effizienz (SRU, 2005 & 2007) und Teil aktueller Überlegungen zu einer deutschen und EU-Strategie zur Schonung der natürlichen Ressourcen (Bundesregierung, 2002; EU, 2001 &  2007a). Veröffentlicht in Broschüren.

Ökologische Rohstoffverfügbarkeit

Umweltrisiken sind die Versorgungsrisiken der Zukunft Die Verfügbarkeit von Rohstoffen wird nicht allein durch technisch-geologische, wirtschaftliche und politische Aspekte beeinflusst. Auch die Umweltrisiken des Bergbaus haben einen realen Einfluss darauf. Mit der vom Umweltbundesamt entwickelten ÖkoRess-Bewertungsmethode liegt nun erstmals ein Methodenvorschlag vor, mit dem Unternehmen, zivilgesellschaftliche Gruppen und Behörden ökologische Gefährdungspotentiale von Rohstoffen und Bergbauprojekten bewerten und ökologisch kritische Rohstoffe identifizieren können. In Industrieländern mit rohstoffintensiven Fertigungsindustrien wie Deutschland werden die Forderungen nach transparenten Rohstofflieferketten und mehr unternehmerischer Verantwortung immer stärker. Der Bergbau ist nicht mehr der blinde Fleck in den globalen Lieferketten. Gleichzeitig gibt es am anderen Ende der globalen Wertschöpfungsketten zunehmend sozial-ökologische Konflikte und Proteste gegen den Bergbau. Der globale Bergbausektor setzt sich zunehmend anspruchsvolle freiwillige Umweltstandards und das Bestreben der Rohstoffförderländer, den Nutzen des Bergbaus für die Entwicklung zu maximieren und die negativen Auswirkungen zu minimieren, nimmt zu. Diese Entwicklung hat Auswirkungen auf globale Rohstoffmärkte, denn nicht allein technische, wirtschaftliche und politische Aspekte beeinflussen die Verfügbarkeit von Rohstoffen: Auch die Verfügbarkeit von Wasser, Energie, Land und nicht zuletzt die gesellschaftliche Akzeptanz für die negativen Umweltauswirkungen sind knapper werdende Ressourcen mit einem realen Einfluss. Durch den Trend zu steigenden Umweltstandards im Bergbau ist mittelfristig mit steigenden Rohstoffpreisen durch höhere Produktionskosten und einer Verknappung des „ökologisch verfügbaren“ Rohstoffangebots zu rechnen. Ein aktuelles Beispiel ist der Anstieg des Nickelpreises in Folge der Schließung von 20 Bergwerken auf den Philippinen aufgrund von Umweltproblemen. Die seit 2008 entbrannte Diskussion um die Kritikalität von Rohstoffen war eine Reaktion auf unerwartet hohe Preisanstiege bei einzelnen Rohstoffen. Es wuchs die Sorge, Versorgungsrisiken könnten in naher Zukunft zu Preisanstiegen und Versorgungsengpässen führen. Zu den bislang als kritisch identifizierten Rohstoffen zählen z.B. die Seltenen Erden, Indium, Niob oder die Platingruppenmetalle. Umweltaspekten wurde in den bisherigen Studien zur Kritikalität allerdings trotz ihrer zunehmenden Relevanz nicht ausreichend Rechnung getragen. Rohstoffe sind ökologisch kritisch, wenn sie ein hohes Umweltgefährdungspotential aufweisen und gleichzeitig von hoher wirtschaftlicher Bedeutung sind. In einem Forschungsprojekt (ÖkoRess I) im Auftrag des Umweltbundesamtes wurde nun durch ein Forschungskonsortium, bestehend aus Öko-Institut, ifeu-Institut und projekt consult, eine Methode zur Bewertung der Umweltgefährdungspotenziale bei der bergbaulichen Gewinnung von Rohstoffen entwickelt. Dazu wurde zunächst ein standortbezogenes Bewertungsmodell erarbeitet und darauf aufbauend ein rohstoffbezogenes Bewertungsmodell abgeleitet. Im laufenden Folgevorhaben ÖkoRess II (Auftragnehmer von ÖkoRess I plus Adelphi-Consult) wird die Methode weiterentwickelt und auf ca. 50 bergbaulich gewonnene Rohstoffe angewendet. Die Ergebnisse stehen Ende 2018 fest. Wie auch die „konventionelle“ Kritikalität ist die ökologische Kritikalität vor allem ein Ruf nach mehr Aufmerksamkeit. Das Umweltbundesamt stellt mit der rohstoffbezogenen ÖkoRess-Bewertungsmethode für ökologische Gefährdungspotentiale des Bergbaus einen Kompass zur Verfügung. Unternehmen, zivilgesellschaftliche Gruppen aber auch Regierungsorganisationen können damit die aus Umweltsicht prioritären Rohstoffe und rohstoffspezifische Problemlagen identifizieren und entsprechend handeln. Zum Beispiel werden Unternehmen befähigt, im Rahmen eines nachhaltigen Lieferkettenmanagements die richtigen Fragen an ihre Lieferanten zu stellen: Welche Umweltstandards werden angewendet um zu verhindern, dass sich die ermittelten Umweltgefährdungspotentiale zu realen Umweltbelastungen entwickeln?

Markt für Methanol

technologyComment of methanol production (GLO): For normal methanol synthesis, reforming is performed in one step in a tubular reactor at 850 – 900 °C in order to leave as little methane as possible in the synthesis gas. For large methanol synthesis plants, Lurgi has introduced a two-step combination (combined reforming process) that gives better results. In the primary tubular reformer, lower temperature (ca. 800 °C) but higher pressure (2.5-4.0 MPa instead of 1.5-2.5 MPa) are applied. More recently, Lurgi developed another two-step gas production scheme. It is based on catalytic autothermal reforming with an adiabatic performer and has economical advantages for very large methanol plants. At locations where no carbon dioxide is available most of the methanol plants are based on the following gas production technologies, depending on their capacities: steam reforming for capacities up to 2000 t d-1 or combined reforming from 1800 to 2500 t d-1 (Ullmann 2001). For the energy and resource flows in this inventory a modern steam reforming process was taken as average technology. To estimate best and worst case values, also values from combined reforming and autothermal reforming were investigated. Methanol produced using a low pressure steam reforming process (ICI LPM) accounts for approximately 60% of the world capacity (Synetix 2000a). Besides steam reforming, combined reforming has gained importance due to the production of methanol in large plants at remote locations. The reaction of the steam-reforming route can be formulated for methane, the major constituent of natural gas, as follows: Synthesis gas preparation: CH4 + H2O → CO + 3 H2; ΔH = 206 kJ mol-1 CO + H2O → CO2 + H2; ΔH = - 41 kJ mol-1 Methanol synthesis: CO + 2 H2 → CH3OH; ΔH = -98 kJ mol-1 CO2 + 3 H2 → CH3OH + H2O; ΔH = -58 kJ mol-1 For an average plant the total carbon efficiency is around 75%, 81% for the synthesis gas preparation and 93% for the methanol synthesis (Le Blanc et al. 1994, p. 114). For steam reformers usually a steam to carbon ratio of 3:1 to 3.5:1 is used. As methanol production is a highly integrated process with a complicated steam system, heat recovery and often also internal electricity production (out of excess steam), there were only data of the efficiency and energy consumption of the total process available. Therefore the process was not divided into a reforming process, a synthesis process and a purification process for estimating the energy and resource flows. Also the energy and resource flows in the methanol production plants are site specific (dependent on the local availability of resources such as CO2, O2, or electricity). In this inventory typical values for a methanol plant using steam-reforming technology were used. The main resource for methanol production is natural gas, which acts as feedstock and fuel. A natural gas based methanol plant consumes typically 29-37 MJ (LHV) of natural gas per kg of methanol. This gas is needed as feedstock for the produced methanol (20 MJ kg-1 LHV) and also used as fuel for the utilities of the plant. From the converted feed, 1 kg methanol and 0.06 kg hydrogen is yielded. It was assumed that the purged hydrogen was also burned in the furnace. The only emission to air considered from burning hydrogen is NOX. The energy amount generated is not considered, because the process of the furnace is specified for natural gas as fuel. The NOX emissions of the hydrogen burning were therefore calculated separately. References: Althaus H.-J., Chudacoff M., Hischier R., Jungbluth N., Osses M. and Primas A. (2007) Life Cycle Inventories of Chemicals. ecoinvent report No. 8, v2.0. EMPA Dübendorf, Swiss Centre for Life Cycle Inventories, Dübendorf, CH. technologyComment of synthetic fuel production, from coal, high temperature Fisher-Tropsch operations (ZA): SECUNDA SYNFUEL OPERATIONS: Secunda Synfuels Operations operates the world’s only commercial coal-based synthetic fuels manufacturing facility of its kind, producing synthesis gas (syngas) through coal gasification and natural gas reforming. They make use of their proprietary technology to convert syngas into synthetic fuel components, pipeline gas and chemical feedstock for the downstream production of solvents, polymers, comonomers and other chemicals. Primary internal customers are Sasol Chemicals Operations, Sasol Exploration and Production International and other chemical companies. Carbon is produced for the recarburiser, aluminium, electrode and cathodic production markets. Secunda Synfuels Operations receives coal from five mines in Mpumalanga (see figure attached). After being crushed, the coal is blended to obtain an even quality distribution. Electricity is generated by both steam and gas and used to gasify the coal at a temperature of 1300°C. This produces syngas from which two types of reactor - circulating fluidised bed and Sasol Advanced SynthoTM reactors – produce components for making synthetic fuels as well as a number of downstream chemicals. Gas water and tar oil streams emanating from the gasification process are refined to produce ammonia and various grades of coke respectively. imageUrlTagReplacea79dc0c2-0dda-47ec-94e0-6f076bc8cdb6 SECUNDA CHEMICAL OPERATIONS: The Secunda Chemicals Operations hub forms part of the Southern African Operations and is the consolidation of all the chemical operating facilities in Secunda, along with Site Services activities. The Secunda Chemicals hub produces a diverse range of products that include industrial explosives, fertilisers; polypropylene, ethylene and propylene; solvents (acetone, methyl ethyl ketone (MEK), ethanol, n-Propanol, iso-propanol, SABUTOL-TM, PROPYLOL-TM, mixed C3 and C4 alcohols, mixed C5 and C6 alcohols, High Purity Ethanol, and Ethyl Acetate) as well as the co-monomers, 1-hexene, 1-pentene and 1-octene and detergent alcohol (SafolTM).

Adapt to climate change in the Upper Niger Basin and the Inner Niger Delta (WETLANDS 2)

Das Projekt "Adapt to climate change in the Upper Niger Basin and the Inner Niger Delta (WETLANDS 2)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung e.V. durchgeführt. Wetlands International (https://www.wetlands.org/) received funding from the Dutch Embassy to conduct a comprehensive impact study on ecosystems and livelihoods in the Upper Niger Basin (UNB) with special focus on the Inner Niger Delta (IND) in Mali. The IND is one of the largest wetlands worldwide and is habitat to millions of migrating birds and provides around 1.5 million people with natural resources and livelihoods, such as fish, grasslands for cattle grazing, rice farming, and gardening. The role of the PIK team involved in this phase of the project is the simulation of water resources under climate and water and land use change scenarios in the Upper Niger and Bani River basins in West Africa UNB. We investigate the impacts of reservoir management on the availability of water for irrigation, assess the feasibility of the plans to extend the irrigated area, and study the impacts of all management operations and climate change projections on inflow patterns into the Inner Niger Delta. The eco-hydrological model SWIM is used for this purpose. We will make use of four downscaled and bias-corrected global Earth System Models provided by ISI-MIP.

Part: 2

Das Projekt "Part: 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forstliche Versuchs- und Forschungsanstalt Baden-Württemberg durchgeführt. Ziel des Gesamtprojekts 'EU Hardwoods' ist es, die wissenschaftliche Basis für eine gesteigerte Verwendung von Laubholz als Rohstoff für den Holzbau zu schaffen. Innerhalb des Gesamtprojekts ist das Ziel des Vorhabens, die momentane und zukünftige Verfügbarkeit verschiedener Laubhölzer als Rohstoff für Holzwerkstoffe im Bausektor in den beteiligten europäischen Ländern abzuschätzen und eine Charakterisierung dieser Ressourcen hinsichtlich der technisch relevanten Eigenschaften des Rundholzes vorzunehmen. Damit sollen das Rohstoffpotenzial für eine entsprechende Wertschöpfungskette sowie die Einsatzmöglichkeiten dieses Rohstoffs für Holzwerkstoffe und die Anforderungen bei seiner Verarbeitung ermittelt werden. Das Vorhaben entspricht im Wesentlichen einem Arbeitspaket innerhalb des Projekts 'EU Hardwoods'. Es ist in drei Teilaufgaben gegliedert. In Teilaufgabe 1 sollen nationale Waldinventuren der Partnerländer ausgewertet werden, um die derzeitigen Laubholzressourcen differenziert nach Art, Alter, Dimension und, soweit möglich, Sorten und Qualität zu ermitteln. In Teilaufgabe 2 sollen Prognosemodelle genutzt werden, um entsprechend die zukünftigen Ressourcen abzuschätzen. Teilaufgabe 3 umfasst die technische Charakterisierung dieser Ressourcen, indem zerstörungsfreie Untersuchungsverfahren (Röntgen-CT und Laser-Interferometrie) an Stichproben von Rund- und Schnittholz angewandt und mit konventionellen Verfahren zur Qualitätssortierung verknüpft werden.

Teil 2

Das Projekt "Teil 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von CUTEC-Institut GmbH durchgeführt. Ressourceneffizienz kann auf unterschiedlichen Ebenen betrachtet werden. Auf globaler Betrachtungsebene stehen der Erhalt der Rohstoffvorräte sowie die Verringerung der mit dem Ressourcenverbrauch/der Ressourcennutzung einhergehenden Umweltbelastungen im Mittelpunkt. Auf volkswirtschaftlicher Ebene ist vornehmlich die mengen- und kostenbezogene Verfügbarkeit von Interesse. Dabei wird das Ziel verfolgt, Einschränkungen für die wirtschaftliche Entwicklung langfristig zu verhindern. Ressourceneffizienz setzt sich aus den beiden Gebieten Energieeffizienz und Materialeffizienz zusammen. Materialeffizienz (wie auch Energieeffizienz) senkt Kosten und Abhängigkeit von Rohstoffimporten, steigert die Produktivität und trägt zum Erreichen umweltpolitischer Ziele bei. Obwohl beide wichtige Produktionsfaktoren im verarbeitenden Gewerbe sind, nimmt der Materialkostenanteil mit aktuell 45 % einen weitaus größeren Anteil an den gesamten Produktionskosten ein. Steigende Preise und sinkende Verfügbarkeit sind dabei die vorherrschenden Treiber für ressourceneffizientes Produzieren. Deshalb soll in der angebotenen Studie ein allgemeiner Ansatz zum Vergleich der Ressourceneffizienz der Primär- und Sekundärrohstoffgewinnung für die definierten wirtschaftsstrategischen Metalle Baden-Württembergs durchgeführt werden.

Nematodes as link between microbial and faunal food web

Das Projekt "Nematodes as link between microbial and faunal food web" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin (Humboldt-Univ.), Institut für Biologie, Arbeitsgruppe Ökologie durchgeführt. The proposed project examines the nematode fauna at the two field experiments 'Long-term recalcitrant C input' and 'Carbon flow via the herbivore and detrital food chain'. A gradient from resource rich to deeper oligotrophe habitats, i.e. from high to low diverse food webs, is investigated. The impact of resource availability and quality (recalcitrant versus labile) and presence or absence of living plants (rhizosphere versus detritusphere) on the nematode population are assessed. Insight into micro-food web structure is gained by application of the nematode faunal analysis concept, based on the enrichment, structure and channel index. In laboratory model systems carbon flux rates for food web links are determined between bacteria/fungi and their nematode grazers for dominant taxa in the arable field. Further, carbon leakage from plant roots induced by herbivore nematode is studied as link between root and bacterial energy channels. By using 13C/12C stable isotope probing (FA-SIP) fatty acids serve as major carbon currency. Coupling qualitative and quantitative data on nematode field populations, with carbon flow via biomarker fatty acids in microorganisms and grazers will allow to connect microbial and faunal food web, and to directly link nematode functional groups with specific processes in the soil carbon cycle.

Teilprojekt: TH Köln

Das Projekt "Teilprojekt: TH Köln" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Köln, Institut für Technologie- und Ressourcenmanagement in den Tropen und Subtropen (ITT) durchgeführt. Die Belastungen, die aus rasantem ökonomischem Wachstum und steigenden Risiken - hervorgerufen durch klimatisch bedingte Naturkatastrophen - entstehen, stellen eine große Herausforderung für die Ressourcenversorgung und damit für die Entwicklung in städtischen Regionen Afrikas dar. Die Versorgungssysteme für Ressourcen wie Wasser, Energie und Lebensmittel sind äußerst anfällig. Dieses Projekt zielt darauf ab, eine langfristige forschungsbasierte Hochschulpartnerschaft zwischen Deutschland und Afrika, auf dem Gebiet nachhaltiger Versorgungssysteme im städtischen Kontext, zu etablieren. Die geplanten Forschungsanstrengungen wählen die Schlüssel-Versorgungsketten aus und bewerten die Risiken in Verbindung mit der Wasser-, Energie- und Lebensmittelversorgung für Fallbeispiele in der Stadt Niamey. Des Weiteren werden umsetzbare Anpassungsstrategien und Optionen zur Risikominimierung, durch Beispielmaßnahmen, aufgezeigt. Die Forschungsaktivitäten innerhalb des Projektes werden für die Entwicklung von e-learning basiertem Unterrichtsmaterial und Schulungen verwendet.

A first assessment of climate change impacts on the water resources in the Tinguiririca catchment in Chile (STATKRAFT)

Das Projekt "A first assessment of climate change impacts on the water resources in the Tinguiririca catchment in Chile (STATKRAFT)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung e.V. durchgeführt. The objective of the study is to obtain information on the climate change effects on the annual runoff, the seasonal runoff pattern, the snow storage and if possible, on the changes in extremes as floods and droughts for the Chilean catchment in the Tinguiririca river. Furthermore, information on the uncertainties in the estimated changes resulting from the choices of GCMs, RCMs, hydrological model and emission scenario will be obtained.

Partner B

Das Projekt "Partner B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Institut für Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz (INRES), Bereich Bodenwissenschaften, Allgemeine Bodenkunde und Bodenökologie durchgeführt. Die Nahrungsmittelerzeugung zeigt In vielen Regionen Ostafrikas stagnierende oder Rückläufige Tendenzen. Im Gegensatz dazu zeigen Feuchtgebiete ganzjährige Wasserverfügbarkeit, haben relativ fruchtbaren Böden und bieten die Möglichkeit mehrere Kulturen im Jahr zu ernten. Wir postulieren, dass diese Feuchtgebiete zur Kornkammer der Region werden. Der agronomische Projektteil des 'GlobE-Wetlands' Forschungsverbundes charakterisiert und kategorisiert bestehende Feuchtgebietstypen hinsichtlich ihrer Ressourcenverfügbarkeit und -qualität ('typology'), erfasst raum-zeitlicher Prozesse der Stoffverlagerung ('element fluxes'), ermittelt die Differenzen zwischen aktuellen und potentiell möglichen Erträgen für die wichtigsten Kulturpflanzen ('yield gaps'), und bewertet ökonomische Chancen und Risiken der Feuchtgebietsnutzung ('trade-offs'). Technologie-Optionen werden entwickelt und hinsichtlich ihrer Eignung bewertet, ein hohes Produktionspotential mit Belangen des Naturschutzes zu vereinbaren. Mit Hilfe von Modellen werden die Daten disziplinen- und skalenübergreifend integriert und Entscheidungshilfen zur regionalen Extrapolation künftiger Nutzungsformen entwickelt. Die Einbindung von Nutzern und Akteuren aus Forschung, Entwicklung und Politik stellen die Umsetzung der erarbeiteten Maßnahmen in der Region und darüber hinaus sicher.

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