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Verborgener Lebensraum Grundwasser

Das Grundwasser ist Lebensraum einer bisher kaum erforschten Vielzahl an Kleinstlebewesen wie winzigen Krebsen, Milben oder Würmern. Diese Tierwelt spielt eine wichtige Rolle dabei, das Grundwasser zu säubern und damit unsere Trinkwasserversorgung sicherzustellen. In der Region Südbaden ist die Biodiversität im Grundwasser besonders hoch, wenn auch noch wenig erforscht. Im Vorfeld der Landesgartenschau 2022 in Neuenburg am Rhein planen die Veranstalter, den Lebensraum Grundwasser und seine Bewohner ins öffentliche Bewusstsein zu bringen. Innovativ ist der Ansatz als Citizen-Science-Projekt, bei dem möglichst viele Bürger, Schüler oder Studenten direkt an der Erfassung der Grundwasserorganismen mithelfen. Ziel ist es, so etwa 200-300 Grundwassermessstellen zu beproben und die Ergebnisse in studentischen Qualifikationsarbeiten zu analysieren.

Neben der Erfassung und Kartierung der Grundwasserorganismen erstellen die Projektpartner zusammen mit Studenten der Universität Koblenz-Landau Unterrichtseinheiten und Materialien für Schulen und Umweltverbände. Die Ergebnisse des Projektes werden auf der Landesgartenschau Neuenburg 2022 präsentiert und dienen als Grundlage für die zukünftige grundwasserökologische Forschung und wasserwirtschaftliche Planung.

Projektdaten

Projektnummer 2018-06
Projektart Forschung und Studien
Projektträger Landesgartenschau 2022 Neuenburg am Rhein
Laufzeit Juni 2018 bis Mai 2021
Zuschuss 150.000 €

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Ihre Ansprechpartner

Richard Tuth

Richard Tuth

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-29 84

E-Mail: richard.tuth@badenova.de

Michael Artmann

Michael Artmann

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-22 53

E-Mail: michael.artmann@badenova.de

Einblicke in weitere Förderprojekte:

Bewertende Untersuchung der Wirkungseffizienz oxidativer Verfahren zum Abbau hormonell wirksamer Spurenstoffe im Wasserkreislauf der Region Freiburg
Freiburg

UV-Strahlung zur Neutralisierung von hormonellen Spurenstoffen

Durch Düngemittel, industrielle Abwässer, aber auch durch Haushaltsabwässer und die unsachgemäße Entsorgung von Medikamenten gelangen hormonelle Spurenstoffe ins Wasser. Solche endokrine Disruptoren (EDR), können schon in kleinsten Mengen den menschlichen Hormonhaushalt stören und stehen im Verdacht Krebs zu erregen. Bisher sind über 200 verschiedene EDR bekannt; sie stammen aus Kunststoffen, Weichmachern oder Arzneimitteln. In den letzten Jahren rückten diese Stoffverbindungen verstärkt in den Fokus von Kommunen, Wissenschaftlern und Wasserversorgern. Ein Innovationsfondsprojekt aus dem Jahr 2009 entwickelte beispielsweise eine vereinfachte und kostengünstigere Nachweismethode für diese Stoffgruppe. Wissenschaftler des Instituts für Umweltmedizin und Krankenhaushygiene der Universitätsklinik Freiburg erproben nun ein Verfahren, das die EDR mit UV-Strahlung neutralisiert. Die so gennante UV-Photolyse lockert die chemischen Bindungen der EDR-Komplexe, so dass diese mit Sauerstoff oxidieren und dabei ihre hormonelle Wirkung verlieren. Kläranlagen verwenden dieses Verfahren schon, um Abwässer zu desinfizieren. Über die Auswirkungen auf EDR ist jedoch noch wenig bekannt. Zunächst erstellen die Wissenschaftler eine Übersicht der bekannten vorkommenden Stoffe im Wasser, u.a. mit Hilfe von Gewässerproben aus der Region. Anschließend simulieren Computermodelle die hormonelle Wirkung von Einzelsubstanzen. In einem Versuchsreaktor erproben die Forscher dann, wie diese Substanzen und ihre Gemische auf UV-Bestrahlung reagieren und untersuchen die Eigenschaften der dabei entstehenden Abbauprodukte. Mit dem Computermodell und Laborversuchen liefert das Projekt grundlegende Daten, die dabei helfen sollen, langfristig Richtwerte für hormonelle Spurenstoffe fest legen zu können und Verfahren zur Neutralisierung von EDR zu entwickeln. Darstellung dreier wesentlicher Erkenntnisse aus dem Projekt Es wurden zahlreiche östrogen-aktive Substanzen im Abwasser der Region FR mittels biologischem Screening-Verfahren detektiert. Eine konventionelle Klärung erreicht keine vollständige Elimination der Östrogenität. Eine Sandfiltration als 4. Reinigungsstufe reduzierte die östrogene Aktivität weiter. Die Effizienz des UV-Abbaus ist neben der Bestrahlungsdauer stark von den Substanzen und deren Konzentrationen abhängig. Eine Zugabe von H2O2 kann nicht pauschal als vorteilhaft bewertet werden. Das Kosten-Nutzen-Verhältnis ist als eher negativ einzustufen. Die humane Telomerase wurde als möglicher, neuer Endpunkt endokriner Disruption identifiziert. Dies hat Implikationen für die menschliche Gesundheit aufgrund möglicher Einflüsse auf Zellalterung und Krebsentstehung. Die präliminären Ergebnisse sollten weiter untersucht werden.

DaS inov BHKW – Datenorientierter Service für intelligent & vorausschauend gesteuerte BHKW
Freiburg

DaS inov BHKW

Die intelligente Steuerung von einem BHKW für eine immer bessere Wärmeprognose durch Integration strommarktoptimierter Erkenntnisse ist kein neues Themenfeld in der Energiebereitstellung. Viele Projekte befassen sich mit der Frage, wie man solche Anlagen flexibilisieren und aufschalten kann. Dabei liegt der Fokus trotz Mechanismen wie dem Zusammennehmen von kleineren Verbrauchseinheiten zu virtuellen Kraftwerken auf überregionalen Marktstrukturen und kumulierten Mengengerüsten. Doch das Energiesystem wandelt sich hin zu dezentralen Energiezellstrukturen und Direktvermarktungsmechanismen. Nach heutigem Stand sind diese noch nicht wirtschaftlich. Je dezentraler sich das Energiesystem unserer Zukunft gestaltet, desto mehr rücken Kleinstanlagen und Quartierskonzepte in den Fokus. Bis jetzt adressiert der Markt diese nicht. Je kleinteiliger die Strukturen werden, desto weniger greifen die Standardlastprofile und müssen folglich durch individualisierte bzw. flexibilisierte Verbraucher- oder Prosumerlastprofile ersetzt werden. Damit steigt die Komplexität der Wärmeprognose für die Beschaffung bei gleichzeitiger Gewährleistung der Wärmegarantie und dem Betrieb der Anlagen im wirtschaftlichen Optimum. Ausgehend von der gesetzlichen Anpassung des Produkts der Betriebskostenabrechnung, die dazu führt, dass es zu einer deutlichen Steigerung der Datengranularität durch Fernauslesung von Verbräuchen kommt, stellt sich die Frage, ob diese einen elementaren Baustein bei der Umsetzung von Marktmechanismen im regionalen Kontext liefert. Im Rahmen dieses Projekts möchte das Team in einer Machbarkeitsstudie untersuchen, ob es möglich ist, auf Basis unterschiedlicher Daten-quellen (Verbrauchsdaten, Wetterprognose, BHKW-Betriebsdaten, …) die Bau- und Einsatzplanung von BHKW im Kontext regionaler Einsatzfelder zu optimieren. Konkret sind z.B. die Absicherung der Verfügbarkeit von Wärme sowie die Erhöhung der Auslastung der Anlage denkbar. Gleichzeitig fließen Erfahrungen der Planungsstelle für BHKW (badenovaWÄRME-PLUS) und Ergebnisse aus der strommarktorientierten Beschaffung (badenova) in den Algorithmus mit ein. Ziel des Projektes ist es, in kleinen Iterationszyklen und stetigen Tests in Feldversuchen die Erkenntnis für eine Entscheidung über die Investition und Entwicklung einer datengetriebenen Dienstleistung zu gewinnen. Wie ein Wärmenetz optimiert werden kann, damit unterschiedliche dezentrale Wärmeerzeuger möglichst effizient zusammenspielen, wird auch im Zusammenschluss des Wärmenetz Kehl pilothaft umgesetzt, einem anderen ebenfalls vom Innnovationsfonds geförderten Projekt.

Gülleanwendung auf Grünland: Verminderung gasförmiger und gelöster Stickstoffverluste durch Zusatz pyrogener Pflanzenkohle zum Güllelager
Merzhausen

Biokohle gegen Stickstoffverluste in der Gülledüngung

Gülle ist ein altbewährtes Düngemittel. Beim Austragen von Gülle wie auch von mineralischen Düngern lösen sich jedoch Stickstoffverbindungen. Ammoniak oder Nitrat sickern ins Grundwasser; Lachgas trägt zur Klimaerwärmung bei. Verschiedene Ansätze bekämpfen dieses Problem seit Jahren und haben schon wesentlich dazu beigetragen, die Gülledüngung effizienter und nachhaltiger zu machen. Der Einsatz von Pflanzenkohle aus Pyrolyseanlagen bietet einen weiteren innovativen Baustein, um Stickstoffemissionen zu vermindern. Pyrolyseöfen wandeln bei hoher Hitze Biomasse in Verbrennungsgas und Biokohle um. Zum Einsatz kommt vor allem Material, das anderweitig kaum verwertbar ist. Ein Innovationsfondsprojekt aus dem Jahr 2011 beispielsweise nutzt eine mobile Pyrolyseanlage, um Biomasse aus Rebstockrodung direkt am Weinberg zu verkohlen. Die so gewonnene Kohle reduziert das Volumen der eingesetzten Biomasse drastisch, lässt sich somit leicht transportieren und ist vielseitig einsetzbar. Besonders in der Landwirtschaft zeigt die Biokohle ihr Potential: In den Boden eingearbeitet, speichert sie Wasser und Nährstoffe und wirkt als Kohlenstoffsenke. Aus Praxisberichten ist bekannt, dass im Boden eingearbeitete Biokohle auch Stickstoffemissionen vermindert. Wie genau die Biokohle die Stickstoffverbindungen bindet und den Nitratstoffwechsel verändert ist noch wenig bekannt. Am Mathislehof in Buchenbach erforschten Wissenschaftler vom Institut für Bodenkunde der Universität Freiburg und einer unabhängigen Agentur nun, inwiefern Biokohle Stickstoffemissionen reduziert. Dafür stellten die Forscher am Mathislehof, einem Mutterkuhbetrieb mit Weidewirtschaft, mehrere Versuchsbehälter auf. Die Fässer enthielten Gülle angereichert mit Biokohle in unterschiedlichen Konzentrationen. In regelmäßigen Abständen maßen die Forscher, welche Mengen an Stickstoffverbindungen, unter anderem Ammoniak und Lachgas, aus den Fässern entweichen. Im Frühjahr brachte der Mathieslehof diese verschiedenen Güllegemische mehrmals auf Versuchsflächen aus. Auf diesen Gebieten maßen die Forscher dann über ein Jahr hinweg die gasförmigen und flüssigen Stickstoffemissionen. Das einjährige Projekt maß außerdem, wie lange die Biokohle im Boden verbleibt, ob sie in Hanglagen stark auswäscht und wie sie sich auf das Ökosystem des Weidelandes auswirkt. Das Projekt erforschte damit ein Verfahren, das mit minimalem Aufwand Gülledüngung effizienter und gleichzeitig klimafreundlicher macht. Biokohle verwertet klimaneutral landwirtschaftliche Reststoffe und macht die Nährstoffe der Gülle für Pflanzen besser verfügbar. Weil die Biokohle Ammoniak und andere Geruchsstoffe bindet, nimmt auch der typische Geruch ab und macht so die Gülleausbringung gesellschaftlich akzeptabler. Darstellung dreier wesentlicher Erkenntnisse aus dem Projekt Aufgrund einer Befragung mit Blindgeruchsproben zeigte sich, dass acht Gramm Kohle pro Liter Gülle ausreichend sind, um eine Geruchsminderung um 40 Prozent zu erzeugen Die Kohlen erwiesen sich in diversen Biotests gut verträglich für die Umwelt und Lebenswelt des Bodens. Für Regenwürmer wirkte Gülle sogar anziehender, wenn diese mit Kohle behandelt worden war Keine messbaren Unterschiede in der Ausgasung von Ammoniak oder Lachgas. Auch nach Gülleausbringung auf Grünland war die N-Freisetzung gleich, ob gasförmig oder flüssig, hier einschließlich Nitrat und Ammonium. Sehr geringe Kohlemengen im ersten Anwendungsjahr könnten die Ursache fehlender Unterschiede sein. Für die beiden verwendeten Pflazenkohlen wurden Unterschiede in ihrer Wirkungsstärke festgestellt. Inwiefern diese jedoch bestimmt werden von Parametern der Herstellungsweise oder Biomassequelle ist aufgrund der vorliegenden Daten nicht ersichtlich The main results were as follows In olfactory tests, however, significant effects were visible in the presence of biochar. Due to blind tests and interviews only 8 g biochar per liter slurry were necessary to reduce the odor by 40 percent. In various bioassays the biochars proved to be without consequences for the soil environment. For earthworms cattle manure seemed even more attractive if it was treated with bochar before. Measurable differences in the emission of ammonia and nitrous oxide were undetectable. Similarly, no effect on the N-release (gaseous or liquid) emerged after slurry spreading on grassland, here including nitrate and ammonium. The lack of differences might be due to very small amounts of biochar in the first year of application (0,08 an 0,4 t/ha). The two biochars displayed different effects during several assays. But determining the criteria responsible for these differences (either parameters of manufacture or biomass source) is not apparent from the available data.