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Mit steigendem Anteil an erneuerbaren Energien aus Sonne und Wind wachsen in Deutschland auch die Herausforderungen einer jederzeit bedarfsgerechten Energieversorgung. Verfügbare Umwandlungs- und Speichertechnologien (z.B. Batterien, Pumpspeicherkraftwerke) können auf Grund zu geringer Kapazitäten nur als kurz- bzw. mittelfristige Speicher eingesetzt werden. In Gegensatz dazu stellt das Gasnetz einen der größten verfügbaren Langzeitspeicher dar. Das Projekt verfolgt vor diesem Hintergrund die Erforschung und Weiterentwicklung der mikrobiologischen Erzeugung von Methan (als speicherfähiges Gas) direkt aus Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid, welche im Vergleich zum bekannten chemisch-katalytischen Verfahren (Sabatier-Prozess), eine deutlich effizientere Alternative darstellt. Der dafür benötigte Wasserstoff wird in Phasen mit Stromüberschuss elektrolytisch erzeugt, Kohlenstoffdioxid kann möglichst direkt am Ort der Entstehung genutzt werden (z.B. Industrie, Biogasanlagen, BHKW). Ziel ist insbesondere die Untersuchung der bedarfsgerechten, flexiblen sowie möglichst effizienten Betriebsweise der mikrobiologischen Methanisierung, welche für eine Anwendung als Energieumwandlungs- und Speichertechnologie entscheidend ist.
Im Zuge des vorausschauenden Wassermanagements werden Niederschlagsabflüsse von Verkehrsflächen regelmäßig vor Ort versickert. Aufgrund von verkehrsbedingten Emissionen, atmosphärischen Verunreinigungen und temporären punktuellen Einträgen (Unfall/Baustelle/Veranstaltung) können diese zum Teil stark mit Schwermetallen und organischen Stoffen verunreinigt sein. Eine Kontamination des Boden-/Grundwassersystems wird bei Versickerung durch die natürliche Reinigungswirkung des bewachsenen Oberbodens wirksam verhindert. Im urbanen Raum muss diese Schutzfunktion jedoch oftmals auf engstem Raum mit technischen Lösungen in Rinnen und Schachtbauwerken der Entwässerung erwirkt werden. Die Herausforderung dabei: Die Anlage muss durchlässig genug sein, damit das Wasser nicht zurückstaut und der Verkehr auch bei Regen weiter fließen kann. Gleichzeitig muss sie leistungsfähig genug sein, um Boden und Grundwasser auch bei größeren abfließenden Wassermengen ausreichend vor Schadstoffeinträgen zu schützen.
Außer zahlreichen Laboruntersuchungen gibt es jedoch bisher wenige wissenschaftlich dokumentierte Erfahrungen zum Verhalten von dezentralen Behandlungsanlagen im Praxisbetrieb, insbesondere bezüglich der Standzeiten und des Kolmationsrisikos sowie zu Wartung und Betrieb der Anlagen.
Ziel des vom Bayerischen Landesamt für Umwelt (LfU) finanzierten Forschungsvorhaben ist es daher, unabhängige praxisorientierte Untersuchungen an dezentralen Behandlungsanlagen mit Zulassung des Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBT) durchzuführen. Hierzu werden in der Landeshauptstadt München drei Behandlungsanlagen (zwei Schacht- und ein Rinnensystem) mit verschiedenen Wirkprinzipien an einer stark befahrenen Straße unter gleichen Einflussbedingungen errichtet und für den Zeitraum von eineinhalb Jahren betrieben, um saisonale Einflüsse für den Betrieb (z.B. Pollen im Frühjahr, Starkregen und Trockenperioden im Sommer, erhöhter Blattanfall im Herbst und Streusalzeinfluss im Winter) zu erfassen. Neben (Schad-)Stoffanfall, -rückhalt und -remobilisierung unter Streusalzeinfluss und Dauer(ein)stau werden betrieblichen Aspekte erfasst und untersucht. Dabei wird ein Monitoring von bisher unzureichend untersuchten Stoffen wie Antiklopfmittel (MTBE/ETBE), Cyaniden aus Streusalzen und Feinpartikeln (AFSfein) integriert. Durch das Forschungsvorhaben werden bayrischen Wasserwirtschaftsämtern fundierte Grundlagen für wasserrechtliche Beurteilungen sowie für die Beratung von Betreibern zur Verfügung gestellt. Die Ergebnisse dienen darüber hinaus der Arbeit und Steuerung verschiedener bundesweit agierender Fachgremien, u.a. der DWA und des DIBt.
Das Forschungsvorhaben läuft im Zeitraum von Februar 2017 bis März 2019.
Ziel des Forschungsvorhabens war die grundlegende wissenschaftliche Beschreibung und Erklärung des Remobilisierungsverhaltens von bereits auf Filtermaterialien zurückgehaltener Schwermetalle bei der dezentralen Behandlung von Verkehrsflächenabflüssen unter Verwendung verschiedener Auftausalze. Da es keine Prüfvorschrift im Rahmen des Zulassungsprozesses beim Deutschen Institut für Bautechnik gibt, anhand derer das Remobilisierungsverhalten umfassend untersucht werden kann, gibt es derzeit keine dezentrale Behandlungsanlage für Verkehrsflächenabflüsse, bei der die Filterstabilität bezüglich aufkommensrelevanter Feuchtsalze nachgewiesen wurde.
Durch die Co-Vergärung, d.h. durch die Mitbehandlung biogener Abfälle in den Faulbehältern einer Kläranlage, kann die Faulgasproduktion beträchtlich gesteigert werden. Je nach Art und Menge der zugegebenen Bioabfälle kann die Gaserzeugung so stark ansteigen, dass ein energieautarker Betrieb der Kläranlage möglich wird. Gerade in Zeiten stark wachsender Energiepreise ist die Steigerung der Eigenproduktion an Energie sehr willkommen und wird zunehmend interessant für die Kläranlagenbetreiber. Außerdem wird bei der Co-Vergärung Energie aus erneuerbaren Quellen erzeugt und damit auch ein Beitrag zum Klimaschutz geleistet.
Die Verfügbarkeit von geeigneten Ressourcen für die Trinkwassergewinnung ist weltweit eine der wesentlichen Herausforderungen für eine nachhaltige Entwicklung. Strategien zur Wiederverwendung von Abwasser, sowohl direkt als auch indirekt, können zu einer sinnvollen Entlastung übernutzter Ressourcen beitragen. Um eine hohe Trinkwasserqualität aus indirekter Wiederverwendung zu sichern, müssen potentielle Gefahren zuverlässig identifiziert, bewertet und berücksichtigt werden. Im Januar 2015 beginnt das Forschungsprojekt FRAME, in dem gemeinsam mit anderen Europäischen Forschungseinrichtungen Strategien zur Erfassung von und zum Umgang mit neuartigen Schadstoffen entwickelt werden sollen, die für die indirekte Wiederverwendung von Abwasser als Trinkwasserressource relevant sind.
Die bayerische Wasserwirtschaftsverwaltung benötigt im Rahmen Ihrer Beratungs- und Prüfungsfunktion bei der kommunalen Abwasserentsorgung (z.B. im Rahmen von Förderverfahren oder politischen Anfragen) aktuelle Daten zu den Kosten von kommunalen Kläranlagen und Kanalbauteilen. Dazu hat das Bayerische Landesamt für Umwelt (LfU) die Technische Universität München (TUM) beauftragt, spezifische Investitions- und Sanierungskosten zu erheben und auszuwerten.
Bepflanzte Bodenfilter in Pflanzenkläranlagen weisen eine stabile biologische Behandlung von kommunalem Abwasser auf, können jedoch nur bedingt denitrifizieren. Um an bestimmten Standorten auch weitergehende Anforderungen an die Reduzierung des Stickstoffabbaus zu erfüllen, können Pflanzenkläranlagen zur Denitrifikation mit einer Rückführung des Filterablaufs in den Zulauf ausgestattet werden.
Das zentrale Ziel des Projektes ist die Verknüpfung der Transportprozesse in Fließgewässern mit den Vorgängen in der Biozönose. Am Beispiel der Isar sollen die Wechselwirkungen pathogener Keime aus fäkalen Verunreinigungen in der Bulkphase von Fließgewässern mit dem benthischen Biofilm untersucht und aufgeklärt werden. Die Hauptprozesse sollen durch Labor- und Felduntersuchungen quantifiziert, kinetisch formuliert sowie anschließend in das mathematische Modell zur Simulation des Keimwachstums und -transportverhaltens integriert werden.
Vor dem Hintergrund der Wasserknappheit im 21. Jahrhundert und um ausreichende Wasserqualität gewährleisten zu können, wird nach Technologien gesucht, die mit einer möglichst geringen Umweltbelastung (Material- und Energieverbrauch, rückstandsfrei) Schmutzstoffe aus dem Abwasser entfernen.
Lachgas (N2O) kann während der biologischen Stickstoffelimination als unerwünschtes Intermediat oder Nebenprodukt emittiert werden. Nachdem dieses im Vergleich zu Kohlenstoffdioxid ein 298 höheres Treibhausgaspotential besitzt, für rund 114 Jahre in der Atmosphäre verweilt und zudem die Ozonschicht zerstört, sollten diese Emissionen weitestgehend reduziert werden, um deren negativen Einfluss auf die Umwelt zu minimieren. Da Lachgas allerdings auch als Energiequelle genutzt werden kann, verfolgt das Projekt neben der Erforschung der verschiedenen biogenen Lachgasproduktionswege und davon abgeleiteten Vermeidungsstrategien für die Stickstoffelimination auch die gezielte Produktion von Lachgas mit gekoppelten Extraktionsverfahren zur Erfassung von N2O.
Ziel eines vom Bayerischen Landesamt für Umwelt finanzierten Forschungsvorhabens ist die Durchführung einer Bestandsaufnahme bereits bestehender technischer Maßnahmen und Umsetzungen zur weitestgehenden Phosphorelimination auf kommunalen Kläranlagen und eine Zusammenstellung und Analyse der Handlungsmöglichkeiten. Dies beinhaltet sowohl chemische wie auch biologische Verfahren und Verfahrenskombinationen inklusive mechanisch-physikalischer Abtrennverfahren ausgefällter Produkte.
In Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft und Umwelttechnik der Ruhr-Universität Bochum (RUB) und der Fa. Dr. Pecher AG wurde ein dezentrales Regenwasserbehandlungssystem für den Rückhalt von Kohlenwasserstoffen und organischen Spurenstoffen aus Verkehrsflächenabflüssen entwickelt bzw. optimiert.
Uferfiltration und künstliche Grundwasseranreicherung werden seit Jahrzehnten zur Trinkwassergewinnung eingesetzt. Bei der Infiltration des Wassers spielen neben Filtration und Sorption vor allem mikrobiologische Prozesse eine entscheidende Rolle bei der Entfernung vieler Verunreinigungen. Aktuelle Studien zum Abbau von organischen Spurenstoffen haben gezeigt, dass neben den Redoxbedingungen die Konzentration und Bioverfügbarkeit des organischen Kohlenstoffs sehr wichtig für die Umsetzung dieser Substanzen ist.
Zur Bewertung der stofflichen Belastung von Verkehrsflächenabflüssen wird in den technischen Regelwerken die durchschnittliche tägliche Verkehrsstärke (DTV) heran-gezogen. Entsprechend der DTV werden Empfehlungen für Versickerungsanlagen für Verkehrsflächenabflüsse gegeben. Diese Vorgehensweise wird jedoch durch die Zusammenstellung von Literaturdaten für Ablaufwerte verschiedener Verkehrsflächen-abflüsse in Frage gestellt. Allerdings sind diese Literaturdaten nicht unbedingt belastbar, da sehr viele Randbedingungen wie beispielsweise Probenahmezeitpunkt und Probe¬menge fehlen.
