DBU aktuell – Nr.7-8 | Juli-August 2007

Informationen aus der FördertÀtigkeit der Deutschen Bundesstiftung Umwelt

Wie nachhaltig ist die Chemie heute?

Die »Chemie« hat gestimmt - da waren sich die rund 130 Teilnehmer der in diesem Jahr zum 13. Mal durchgeführten Internationalen DBU-Sommerakademie einig.

Im Mittelpunkt der einwöchigen Veranstaltung stand die Frage, welchen Beitrag die chemische Industrie zu einer nachhaltigen Entwicklung leisten kann - von der Rohstoffbasis über umweltfreundliche Synthesen und Prozesse
bis hin zur Produktentwicklung und Herstellung, insbesondere durch kleine und mittlere Unternehmen (KMU). Als wichtigste Ziele wurden dabei identifiziert:

In drei Arbeitsgruppen wurde diskutiert, wo mittelfristig durch technologische Innovationen große Umweltentlastungspotenziale zu realisieren sind und wo die drängendsten Herausforderungen liegen. Dabei bedingt Nachhaltige Chemie immer eine vernetzte ganzheitliche Betrachtungsweise entlang der gesamten Lebenskette eines Produktes. Betont wurde dabei stets, dass Umweltentlastungspotenziale weniger im Bereich der energieintensiven chemischen Produktion liegen, als vielmehr im Bereich neuer Produkte und Technologien, die von der Chemie geliefert werden.

Ausführlich beleuchtet wurde auch die künftige Rohstoffbasis der Chemie: Biotechnologische Konversionsverfahren nachwachsender Rohstoffe wurden dabei ebenso in den Blick genommen wie das Konzept der Bioraffinerie. Die Nutzungskonkurrenz zwischen stofflicher Verwendung und Nahrungsmittelverwendung, z. B. bei Mais, Raps und Weizen, führt in der Konsequenz dazu, dass der Preis für Brot mit dem Ölpreis steigen wird. Völlige Übereinstimmung bestand darin, der Nahrungsmittelproduktion bei der Nutzung nachwachsender Rohstoffe höchste Priorität einzuräumen. Statt Bioethanol aus Zucker zu erzeugen, sollten künftig stärker Reststoffe genutzt werden. Vor allem aber gilt es, das große Potenzial der Lignocellulose (Holz) zu erschließen.

In einigen Bereichen - so das Fazit der Sommerakademie - ist die Chemie in Sachen Nachhaltigkeit bereits gut aufgestellt: Hier wurden insbesondere Katalysatoren und alternative Lösemittelkonzepte hervorgehoben ebenso wie auch die stoffliche und energetische Nutzung nachwachsender Rohstoffe. Großes Potenzial wird auch der Mikroverfahrenstechnik als ressourceneffizienter Technologie eingeräumt, mit der nachhaltige Prozesse in neuen »Prozessfenstern« - beispielsweise bei hohem Druck oder hoher Temperatur ermöglicht werden.

Die Rolle der KMU liegt vorwiegend in der marktnahen Produktentwicklung. Für sie sind die sich ändernden Markterfordernisse und die Suche nach ökonomischen Einsparpotenzialen der entscheidende Innovationstreiber in Richtung auf mehr Nachhaltigkeit. Um realistische Marktchancen zu erreichen, müssen nachhaltigere Produkte bei günstigeren Preisen eine bessere Wertentwicklung aufweisen als bislang. Hemmnisse wurden ausgemacht im Bereich der begrenzten Verfügbarkeit an Fachkräften für nachhaltig betriebene Chemie sowie bei der Umsetzung innovativer Forschungs- und Entwicklungs-arbeiten in die industrielle Praxis.

Zum 13. Mal Veranstaltungsort der DBU-Sommerakademie – das Klosterstift St. Marienthal in Ostritz an der Neiße

DBU-Sonderpreise »jugend forscht«

Energie ist das zentrale Thema der beiden DBU-Sonderpreise im Rahmen von jugend forscht. Die Auszeichnung der besten Jungforscherinnen und Jungforscher fand dieses Jahr im Theater Neue Flora in Hamburg statt - in Anwesenheit von Andreas Storm, Staatssekretär im Bundesbildungsministerium.

Sebastian Igelmann, Fabian Winckler und Fabian Schreiber aus Münster erhielten den Preis (1.000 Euro) für ihr Konzept »schmelzender Hauswände«. Aus dem Physik-Unterricht der 6. Klasse erinnerten sich die 18-Jährigen daran, dass das Schmelzen und Verdampfen eines Stoffes viel Energie verbraucht. Diese kann beim umgekehrten Vorgang des Kondensierens und Verdampfens beispielsweise zum Heizen verwendet werden. Um sich dieses Prinzip zunutze zu machen, entwickelten die Jugendlichen aus Münster sogenannte Mikrokapseln aus Polyamid, die Paraffin enthalten.


DBU-Referent Felix Gruber (Mitte) ĂŒberreichte die Sonderpreise der DBU bei jugend forscht an die stolzen PreistrĂ€ger (v. l.): Sebastian Igelmann, Fabian Winckler, Fabian Schreiber und Steve Kretschmar.

Integriert in Gipskapseln eröffnen die Mikrokapseln eine effektive Möglichkeit der Hausdämmung. Bei Erwärmung des Hauses, durch Heizen oder Sonneneinstrahlung, schmilzt das Paraffin und benötigt dabei überdurchschnittlich viel Energie, so dass sich das Haus nicht weiter erwärmen kann, bis sämtliches Paraffin in den Kapseln geschmolzen ist. Kühlt sich das Haus ab, wird das Paraffin wieder fest. Die vorher gespeicherte Energie wird frei. Dies bedeutet, dass sich ein Haus mit Mikrokapseln langsamer aufheizt und auch langsamer wieder abkühlt als ein solches ohne. Neben einem angenehmeren Wohnklima muss somit weniger geheizt beziehungsweise gekühlt werden, was Energie spart.


Auch die Entwicklung »fokussierender Flachkollektoren (FFK)« des 19-jährigen Steve Kretschmar aus Waldkirchen in Sachsen würdigte die DBU mit einem Preis (500,- Euro). Seine Erfindung: Mit Spiegeln bündelt ein Kollektor das Sonnenlicht auf eine kleine Fläche und erwärmt damit ein Absorber­rohr stärker als in handelsüblichen Anlagen. Um die Wanderbewegung der Sonne ausgleichen zu können, hat der Jungforscher ein Antriebs- und Steuerungssystem zum Nachjustieren der Spiegel entwickelt und bereits einen Anlagen-Prototyp des FFK erstellt. Der Kollektor lässt sich übrigens problemlos in herkömmliche Dachkonstruktionen einbauen.

Demonstrator zur Kanalnetzsteuerung

Kostenlos steht seit kurzem ein Demonstrator zum Download im Internet bereit, der der Illustration gewässerschutzorientierter Abflusssteuerung in Mischwasser-Kanalnetzen dient. Die Software erlaubt es dem Anwender, die Grundprinzipien der Abflusssteuerung anhand von zwei einfachen Netzbeispielen nachzuvollziehen. Die in der Demonstrationssoftware verwendeten Beispiele enthalten die wesentlichen Konfigurationsmöglichkeiten von Speicherbauwerken, Netzelementen und Steuerungsoptionen.

Entwickelt wurde die Software von Dr. Albert Meßmer (Seeshaupt) in Koope­ration mit dem Institut für Automation und Kommunikation (ifak/Barleben) e. V. sowie dem Ingenieurbüro für Abfluss-Kläranlagen-Steuerung GmbH (Sont­hofen). Mitglieder der DWA-Arbeitsgruppe »Integrale Abflusssteuerung« haben die Entwicklung durch fachliche Anregungen unterstützt. Nach dem Wunsch der Entwickler soll der Demonstrator die umweltbewusste, kostengünstige und nachhaltige Bewirtschaftung von urbanen Abwassersystemen fördern.

www.ifak.eu
Mit dieser kostenlos herunterladbaren Software lassen sich die Grundprinzipien der Abflusssteuerung auf einfache Weise demonstrieren.

Verbesserte InnenraumluftqualitÀt in Automobilen

Das Freisetzen oder Ausgasen von chemischen Substanzen aus Polstern, Armaturen, Verkleidungen oder anderen, meist kunststoffhaltigen Werkstoffen (»Fogging«) stellt ein erhebliches Umwelt- und Gesundheitsproblem dar, insbesondere in Innenräumen. Die Firma helsa-automotive GmbH & Co. KG aus Gefrees (Bayern) entwickelt in Kooperation mit dem Institut für Technische Chemie und Umweltchemie der Friedrich-Schiller-Universität Jena den Prototyp für eine neuartige Umluftreinigungsanlage im Automobilbereich.

Der Abbau der in der Kabinenluft enthaltenen Schadstoffe erfolgt mithilfe eines titandioxidhaltigen Fotokatalysators. Angeregt durch eine energieeffiziente UV-A-Bestrahlungsquelle reagiert das an der Katalysatoroberfläche adsorbierte Wasser zu Hydroxyl-Radikalen. Diese führen zur Oxidation der Schadstoffmoleküle. Durch das günstige Oberflächen-zu-Volumen-Verhältnis des Fotoreaktors, das sich insbesondere durch die 3D-Struktur des Katalysators ergibt, läuft der Abbau der Schadstoffe besonders rasch ab. Messungen an Laborreaktoren und Prototypen bestätigen die Machbarkeit der fotokatalytischen Umluftreinigung. Im Gegensatz zur herkömmlichen Geruchsglättung und Aufkonzentration im konventionellen Aktivkohlefiltersystem zeichnet sich das neue System durch sofortigen Abbau der Schad- und Geruchsstoffe aus.

www.helsa-automotive.de

Prototyp des Fotokatalysators zur Umluft­reinigung in Automobilen

Spezielle Tiefbautechnik schont Grundwasserhaushalt

Der Bau eines Tunnels oder einer Trasse für den Straßen- und Bahnverkehr ist äußerst aufwändig: Der Bauunternehmer muss den Grundwasserspiegel absenken und viele Kubikmeter an Erde ausheben. Das Bauvorhaben kostet zusätzlich enorme Mengen an Beton, Zement, Kies, Sand und Betonstahl, um die Baugrube mit bis zu 20 Meter tiefen Stützwänden abzusichern. Hier liegt das Hauptproblem: Die Stützwände verbleiben nach den Baumaßnahmen ohne jegliche Funktion im Erdreich und beeinträchtigen den Grundwasserhaushalt, was sich wiederum auf den Natur- und Hochwasserschutz auswirkt. Die Tief- und Baugerätegesellschaft Wallenhorst aus Niedersachsen hat eine neuartige Bauweise entwickelt, die den Einsatz von Stützwänden überflüssig macht. Eine mobile Wand wird mithilfe einer großen Maschine in einzelnen Teilstücken in das Erdreich getrieben. In einer Feldfabrik werden einzelne Segmente des Tunnels oder der Trasse mit einem Gewicht von maximal 400 Tonnen vorgefertigt. Ein Portalkran senkt die einzelnen Blöcke in die Baugrube ab, wo sie dann mit Flüssigbeton fixiert werden.

Durch den Verzicht auf Stützwände schont das neue Verfahren den Grundwasserhaushalt und spart Baustoffe. Der Transport von Beton und Abraum entfällt, weshalb weniger Treibhausgas CO2 ausgestoßen wird. Die neue Methode konnte am Pilotprojekt Schleuse Rahe ihre Praxistauglichkeit beweisen.

Die Schleuse Rahe ist das Pilotprojekt fĂŒr den Bau einer Schleuse ohne StĂŒtzwĂ€nde.

Handwerker-Schulung hilft Baufehler zu vermeiden

Die Anforderungen an die Dämmfähigkeit von Alt- und Neubauten nehmen zu, weshalb die Dämmhülle immer detaillierter geplant werden muss. Kleine Unkorrektheiten führen schnell zu negativen Folgen wie Schimmelpilzbefall oder Schadstoffanreicherung in der Raumluft. Das Bau-Medien-Zentrum in Düren will helfen, Baufehler zu erkennen und deren Folgen zu vermeiden. Sieben Haushälften sind hier ausgestellt, bieten einen Einblick in die Bausubstanz und zeigen typische Baufehler auf.

Beim Arbeiten mit »neuen« Materialien kann mangelndes Wissen zu Qualitätsproblemen bis hin zu Baufehlern führen. Voraussetzung für eine qualitativ gute Arbeit sind daher qualifizierte Arbeitskräfte. Um Handwerker in diesem Bereich gezielt zu schulen, wurde das »Zentrum für Kooperatives Lernen und Bauen« (KLuB) an das Bau-Medien-Zentrum in Düren angegliedert. Es hat die Aufgabe, das gewerkeübergreifende Wissen, das in den Demonstrationshäusern sichtbar ist, den unterschiedlichen Zielgruppen wie Architekten, Handwerkern und Händlern sowie den entsprechenden Aus- und Weiterbildern zur Verfügung zu stellen.

Das KluB-Team analysierte die Auswirkung von Schulungen auf den Baustellen und bestätigte damit die Annahme, dass die Aufarbeitung von Baufehlern zur Verbesserung der Bauqualität führt. Es entstanden praxisorientierte Vorgehensweisen und Schulungsmodule, um Bauschäden zu verhindern und so ressourcenschonend, preiswert und umweltschonend zu bauen. An einem Neu- und einem Altbau konnte das erarbeitete KLuB-Wissen angewendet und gezeigt werden, wie das Bau-Medien-Zentrum dazu beiträgt, Fehler in Bauprojekten zu reduzieren. Nach dem didaktischen KLuB-Konzept entstand ein weiteres Bau-Medien-Zentrum auf der Zeche Westfalen in Ahlen.

www.bau-medien-zentrum.de
Detailbesprechung im Bau-Medien-Zentrum DĂŒren

Passivhaus vs. Niedrigenergiehaus

Ein erheblicher Teil des CO2-Ausstoßes in Deutschland ist auf die Raumheizung in Wohngebäuden zurückzuführen. Mögliche Strategien zum Energie sparenden Wohnen und damit zur Emissionsminderung bieten Niedrigenergie- und Passivhäuser. Im Rahmen eines dreijährigen Pilotprojektes stellte die Umwelt-Campus Birkenfeld Entwicklungs- und Management GmbH (UCB GmbH) aus Hoppstädten-Weiersbach die beiden Energiesparkonzepte einander gegenüber. Untersuchungsobjekte waren zwei baugleiche Studentenwohnheime auf dem Umwelt-Campus Birkenfeld der Fachhochschule Trier, das eine ein Niedrig­energiehaus, das andere ein Passivhaus. Im Vordergrund standen die ökologischen und ökonomischen Auswirkungen der Wärmerückgewinnung bei der mechanischen Wohnungslüftung, mit der das Passivhaus ausgestattet ist.

Beim Vergleich der beiden Gebäude anhand von Energieverbrauch, Raumlufthygiene und Nutzerverhalten sowie Nutzerzufriedenheit schnitt das Passivhaus entgegen den Erwartungen schlechter ab. Als Ursache ermittelte die UCB GmbH lange Abwesenheitszeiten der Bewohner, trotz Aufklärung nicht angepasstes Lüftungsverhalten sowie fehlende technische Regelungsmöglichkeiten in den einzelnen Appartements. Die UCB GmbH empfiehlt daher, die technischen Parameter eines Passivhauses ganz eng auf die Struktur der Nutzer, ihre Bedürfnisse und Anwesenheitszeiten abzustimmen, damit die erforderlichen und projektierten Energieverbrauchswerte erreicht werden können.

www.ucbgmbh.de
Das Studentenwohnheim in Passiv­hausstandard auf dem Umwelt-Campus Birkenfeld, Standort der Fachhochschule Trier

News aus Kuratorium und GeschÀftsstelle

Bundespräsident und DBU-Kuratorium

Anlässlich der Woche der Umwelt diskutierte Bundspräsident Horst Köhler am 6. Juni gemeinsam mit dem Kuratorium der DBU Zukunftsfragen des Umweltschutzes. Neben internationalen Fragestellungen, beispielsweise des Klimaschutzes und der Biodiversität, wurde insbesondere auch die wissenschaftliche Behandlung von Umweltfragen in der Volkswirtschaftslehre durch den Bundespräsidenten thematisiert. Die DBU zieht aus der Diskussion wertvolle Anregungen für ihre weitere Arbeit. Das Bild zeigt den Bundespräsidenten mit dem Kuratorium der DBU und Mitarbeitern der Geschäftsstelle.

BundesprÀsident und DBU-Kuratorium

Terminvorschau

Energie - Ressourcen - Frieden

Umwelt-, Friedens- und Entwicklungspolitik sind aufgrund von Ressourcenknappheit und der unterschiedlichen geografischen Verteilung von Gütern und Rohstoffen eng miteinander verwobene Handlungsfelder. Die Deutsche Stiftung Friedensforschung (DSF), die Nordrhein-Westfälische Stiftung Entwicklung und Umwelt, die Right Livelihood Award Foundation und die DBU bieten im Rahmen einer gemeinsamen Veranstaltungsreihe ein neues Forum, auf dem lokale und globale Lösungsansätze im Bereich Umwelt-, Friedens- und Entwicklungs­politik vorgestellt und diskutiert werden.

Weitere regionale Veranstaltungen aus der Reihe sowie organisatorische Einzelheiten finden sich unter:

www.dbu.de/135.html

 

Publikationen

Anleitung für junge Naturbeobachter

Wer ein waschechter Naturforscher werden will, geht mit der Lupe auf Ent­deckungstour. Das knapp 100-seitige Büchlein aus der Reihe »Nature Scout« informiert nicht nur darüber, wo sich für die Untersuchung geeignete Tiere (und Pflanzen) finden und aufspüren lassen, sondern vor allem auch darüber, wie sie sich mit Hilfe einer Becherlupe genauestens beobachten lassen.

Mit der Becherlupe auf Entdeckertour
Anke Küpper und Dr. Jens Poschadel
Moses. Verlag GmbH (Kempen); 98 Seiten
7,95 Euro
ISBN 978-3-89777-349-3

Lernen von der Natur

Grundidee der Bionik ist das Lernen von der Natur. Dabei geht es nicht um das bloße Kopieren der Natur, denn in aller Regel liefert die Natur keine Blaupausen für die Technik. Vielmehr geht es darum, die Prinzipien hinter einer Konstruktion des Ideengebers Natur zu verstehen. Erst dann können die daraus gewonnenen Erkenntnisse als Anregung für Innovationen genutzt und technisch umgesetzt werden.

Die in diesem Buch zusammengefassten Beiträge von renommierten Fachleuten beschäftigen sich interdisziplinär mit dem Thema. Behandelt werden die Bereiche Grenz- und Oberflächen, Strukturen (Leichtbau etc.) sowie Bildungsfragen in diesem Zusammenhang. Der Band fasst die Ergebnisse der 12. Internationalen DBU-Sommerakademie 2006 in St. Marienthal zusammen.

Bionik und Nachhaltigkeit - Lernen von der Natur
Brickwedde, Erb, Lefèvre und Schwake (Hrsg.)
Initiativen zum Umweltschutz, Bd. 68
Erich Schmidt Verlag; 354 Seiten
36,80 Euro
ISBN 9-783503-103256