Bakterien, die häufig im Abwasser vorkommen, können Plastik zersetzen. Allerdings muss noch viel optimiert werden, um die Geschwindigkeit des Prozesses zu erhöhen.
Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Bakterien, die häufig im Abwasser vorkommen, Plastik zersetzen können, um es in eine Nahrungsquelle umzuwandeln. Diese Erkenntnis könnte eine
vielversprechende Antwort auf eines der größten Umweltverschmutzungsprobleme der Erde sein, so die Hoffnung der Forscher.
https://www.az-online.de/welt/koennten-umweltverschmutzung-bekaempfen-plastikfressende-bakterien-zr-93352291.html

Mit dem Klimawandel nehmen heisse und trockene Sommer zu, in denen auch in der Schweiz regional das Wasser knapp wird. Die Wiederverwendung von gereinigtem Abwasser könnte zur Lösung dieses Problems beitragen. Das hat ein Team der Eawag im Auftrag des BAFU und einiger Kantone gezeigt. Die Forschenden erläutern auch, was noch getan werden muss, damit aus der Option Realität wird.
Die Schweiz wird gern als das «Wasserschloss Europas» bezeichnet. Aber die heissen und trockenen Sommer der letzten Jahre haben gezeigt, dass auch in unserem wasserreichen Land regional zeitweise das Wasser knapp werden kann. Bedingt durch den Klimawandel werden solche Situationen zunehmen. Neben der Verknappung des Wasserangebots steigt in solchen Perioden gleichzeitig der Wasserbedarf, etwa für die Bewässerung in der Landwirtschaft oder für Kühlwasser. Um sich für die Zukunft zu wappnen, braucht es eine nachhaltige Bewirtschaftung und Nutzung von Wasserressourcen. Das Wasserforschungsinstitut Eawag hat im Rahmen des kürzlich abgeschlossenen Projekts «Wasserwiederverwendung in der Schweiz» untersucht, ob dabei auch die Wiederverwendung von gereinigtem häuslichem Abwasser eine Option sein könnte. Dieses Wasser würde etwa für die Bewässerung von Landwirtschafts- und Grünflächen, im Haushalt für Waschmaschine und Toilettenspülung oder in der Industrie als Kühl- und Prozesswasser zur Verfügung stehen. Das reduziert die Wassermenge, die zur Deckung des Bedarfs aus dem Grundwasser oder aus Gewässern entnommen werden muss.
https://www.eawag.ch/de/info/portal/aktuelles/news/trockene-sommer-wiederverwendung-von-gereinigtem-abwasser-koennte-helfen/

Giftige Spurenelemente wie Blei, Quecksilber, Arsen oder Cadmium kommen in Küstenmeeren in kleinen Mengen natürlich vor. Eine bedeutend größere Menge wird durch menschliche Einflüsse wie Industrie und Landwirtschaft freigesetzt. Wie sich der Klimawandel auf die Verteilung und Ablagerung dieser Elemente bereits auswirkt und in Zukunft auswirken könnte, hat jetzt eine Studie untersucht. Ein Ergebnis: Klimabedingte Naturereignisse setzen vermehrt Schadstoffe frei, die die Gesundheit von Menschen und Tieren gefährden. Noch gibt es aber zu wenig Wissen darüber, wie sich diese Schadstoffe in Zukunft verhalten werden.

Der Ozean wird wärmer, er wird saurer, und er verliert Sauerstoff. All diese Folgen des Klimawandels sind bekannt. Was noch wenig untersucht wurde: Gleichzeitig wirken sich diese Veränderungen auf Schadstoffe in den Meeren aus. „Auswirkungen des Klimawandels auf Transport, Verbleib und Biogeochemie von Spurenstoff-Kontaminanten in küstennahen marinen Ökosystemen“ heißt eine neue Studie, die die Wechselwirkungen der Spurenelemente mit dem Klimawandel untersucht hat. Sie ist jetzt in der Nature-Fachzeitschrift Communications Earth & Environment erschienen.

Klimabedingte Ereignisse setzen vermehrt Schadstoffe frei
„Wir haben uns gefragt, wie sich die Spurenelemente im Klimawandel verändern – dazu gibt es noch sehr wenig Forschung“, sagt Dr. Rebecca Zitoun, Meereschemikerin am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, die zusammen mit ihrer kroatischen Kollegin Dr. Saša Marcinek vom Ruđer Bošković Institut in Zagreb Erstautorin der Studie ist. „Dabei haben wir uns die durch den Menschen verursachten und die natürlichen Quellen angeschaut.“ Denn Metalle wie Blei, Quecksilber und Cadmium gelangen nicht nur durch menschliche Aktivitäten wie Industrie, oder das Verbrennen von fossilen Brennstoffen in den Ozean. Auch die natürlichen Quellen verändern sich im Klimawandel: Der Meeresspiegel steigt, Flüsse treten über die Ufer oder trocknen aus, Meereis und Gletscher schmelzen – all das mobilisiert und erhöht Schadstoffflüsse.

Die Studie fasst die Ergebnisse einer Arbeitsgruppe der UN-Expert:innen zu wissenschaftlichen Fragen des Meeresschutzes (Joint Group of Experts on the Scientific Aspects of Marine Environmental Protection, GESAMP) zusammen, die sich mit Metallkontaminanten im Ozean beschäftigt. Initiiert wurde die Arbeitsgruppe von Dr. Sylvia Sander, Professorin für Marine Mineralische Rohstoffe am GEOMAR und ehemalige Leiterin der Marinen Umweltstudienlabore der Internationalen Atomenergie-Organisation (International Atomic Energy Agency, IAEA) in Monaco. Aus Deutschland ist zudem Christoph Völker vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI), beteiligt.

„Unsere Arbeitsgruppe hat sich mit den Auswirkungen des Klimawandels und treibhausgasbedingten Veränderungen auf Schadstoffe im Ozean beschäftigt“, erklärt Sylvia Sander. Ein Beispiel für diese Auswirkungen ist der steigende Quecksilber-Gehalt in den arktischen Gewässern: Durch schmelzende Gletscher, das Auftauen des Permafrosts und Küstenerosion wird mehr Quecksilber aus natürlichen Quellen freigesetzt. Das bedroht insbesondere traditionell fischende Bevölkerungen, denn das Schwermetall reichert sich über die Nahrungskette an und gelangt über den Verzehr belasteter Fische auch auf unsere Teller.

Menschengemachte Quellen toxischer Metalle
„Menschliche Aktivitäten haben die globalen Flüsse toxischer Metalle wie Blei um das Zehnfache und Quecksilber um das Drei- bis Siebenfache im Vergleich zu vor-industriellen Zeiten erhöht“, sagt Professorin Sander und nennt ein weiteres Beispiel: „Toxische Elemente wie Silber können zunehmend in Küstengewässern nachgewiesen werden. Sie stammen aus der Kohleverbrennung und dem verstärkten Einsatz von Silber-Nanopartikeln in antibakteriellen Produkten.“ Außerdem trügen die Schifffahrt und der Einsatz von Plastik zur Verbreitung von Schwermetallen bei. Plastik kann Metalle wie Kupfer, Zink und Blei aus dem Wasser an sich binden. Diese gebundenen Schadstoffe können dann ebenfalls weiter in die Nahrungskette gelangen. In Zukunft könnte der menschliche Eintrag von Schwermetallen durch die weiter zunehmende Nutzung der Meere noch steigen.

Spurenelemente im Meerwasser reagieren besonders sensibel auf Klimaänderungen
Klimaänderungen wie steigende Meerestemperaturen, die Ozeanversauerung und Sauerstoffverarmung haben auf verschiedene Weise Auswirkungen auf die Spurenelemente.

Höhere Wassertemperaturen erhöhen die Bioverfügbarkeit und Aufnahme von Spurenelementen wie Quecksilber durch Meereslebewesen. Dies geschieht, weil höhere Temperaturen den Stoffwechsel steigern, die Sauerstofflöslichkeit verringern und die Ventilation der Kiemen erhöhen. Dies führt dazu, dass mehr Metalle in die Organismen gelangen und sich dort anreichern.

Da der Ozean den größten Teil des vom Menschen freigesetzten Kohlendioxids (CO2) aufnimmt, wird er saurer – der pH-Wert sinkt. Dies erhöht die Löslichkeit und die Bioverfügbarkeit von Metallen wie Kupfer, Zink oder Eisen. Besonders ausgeprägt ist dieser Einfluss bei Kupfer, das bei höheren Konzentrationen sehr giftig für viele Meereslebewesen ist.

Auch durch die zunehmende Sauerstoffarmut, insbesondere in küstennahen Zonen und am Meeresboden, wird die giftige Wirkung von Spurenelementen verstärkt. Dies belastet Organismen, die direkt im oder am Meeresboden leben, wie Muscheln, Krabben und andere Krustentiere.

Doppelte Belastung durch Schadstoffeinträge und Klimawandel
Menschliche Aktivitäten beeinflussen die Menge an Schadstoffen in Küstenregionen also gewissermaßen von zwei Seiten: Direkt durch Einleiten und Freisetzen von Schadstoffen in die Umwelt und indirekt durch die Auswirkungen des menschengemachten Klimawandels auf die natürlichen Quellen.

Die Studie ergab aber auch, dass es noch nicht genug Daten zum Einfluss des Klimawandels auf Schadstoffe im Ozean gibt. Daher fordert die Arbeitsgruppe, die Forschung stärker auf neue und bisher wenig erforschte Schadstoffe zu konzentrieren. Gleichzeitig sollen bessere Modelle entwickelt und Gesetze angepasst werden, um den Einfluss von Schadstoffen in den Meeren besser zu kontrollieren. Rebecca Zitoun: „Um die Auswirkungen auf Ökosysteme und die menschliche Gesundheit besser zu verstehen, müssen Wissenslücken zu den Wechselwirkungen zwischen Schadstoffen und Klimawandel geschlossen und standardisierte Methoden entwickelt werden, die weltweit vergleichbare Daten liefern.“ Dies sei ein wichtiger Schritt, den Meeresschutz zu stärken und nachhaltige Lösungen für gefährdete Küstengebiete zu entwickeln.

Hintergrund:
Die Studie ist Teil der Ergebnisse der Arbeitsgruppe 45 (WG45: „Climate Change and Greenhouse Gas Related Impacts on Contaminants in the Ocean“) der UN-Expert:innengruppe zu wissenschaftlichen Fragen des Meeresschutzes (GESAMP). GESAMP („Joint Group of Experts on the Scientific Aspects of Marine Environmental Protection“) wurde 1969 von den Vereinten Nationen gegründet, um wissenschaftlichen Rat zum Schutz der Meeresumwelt zu geben. Das Hauptziel der Organisation ist es, neue Bedrohungen für die Ozeane zu erkennen und Lösungen vorzuschlagen, um diese Herausforderungen zu bewältigen und die Meere zu schützen.
https://idw-online.de/de/news840937

Originalpublikation:
https://www.nature.com/articles/s43247-024-01679-y

Biomasse ist ein besonderer Baustein der nationalen Energieversorgung und nimmt für die wachsende Bioökonomie eine zentrale Rolle mit wachsenden Nachfragen ein. Im Rahmen der Jahrestagung des Deutschen Biomasseforschungszentrums (DBFZ) diskutierten am 11./12. September vor diesem Hintergrund rund 160 Teilnehmende aus Wissenschaft, Wirtschaft und Politik zum Thema „Multitalent Biomasse: Basisrohstoff, Kohlenstoffträger und Energieoption“.
In seinem Grußwort zur diesjährigen DBFZ Jahrestagung verwies der sächsische Staatssekretär für Energie, Klimaschutz, Umwelt und Landwirtschaft, Dr. Gerd Lippold, darauf, das Wissen über die Endlichkeit der fossilen Ressourcen sei der zentrale Ausgangspunkt für Zukunftsstrategien. Die Bioökonomie spiele dabei eine entscheidende Rolle als Lösungspfad für eine nachhaltigere und zukunftsfähigere Wirtschaft: „Für Biomasse braucht es eine optimale Kaskadennutzung und kluge Ideen bei der Nutzung von Resten und der Minimierung von Abfällen. Unser Ziel ist es, den innovativen Energie- und Wirtschaftsstandort Sachsen mit konkreten Strategien und Maßnahmenplänen im Rahmen des Energie- und Klimaprogramms sowie der Rohstoffstrategie weiter zu gestalten und die Potenziale der Bioökonomie dabei als Standortvorteil zu nutzen“, so Dr. Lippold.

In einer anschließenden Podiumsdiskussion mit Dr. Gerd Lippold (SMEKUL), Friedrich Nollau (BALANCE Erneuerbare Energien GmbH), Prof. Dr. Nicolaus Dahmen (Karlsruher Institut für Technologie), Dr. René Backes (DBFZ) und Prof. Dr. Michael Nelles (DBFZ/Universität Rostock), wurden in Bezugnahme auf das Tagungsthema verschiedene Herausforderungen in Hinsicht auf die energetische und stoffliche Biomassenutzung umrissen. Einig waren sich die Teilnehmenden u.a. darin, dass es bereits regionale Kreisläufe für Nachwachsende Rohstoffe gibt, die Kunst müsse es nun sein, diese nicht durch neue Regulatorik zu zerstören. Weitere Themen drehten sich um grüne Produkte und die Forschungsfrage, wie Biomasse in Systeme überführt werden kann, die eine kostengünstige und international konkurrenzfähige Nutzung ermöglichen: „Erdöl ist viel einfacher umzusetzen, und alle Prozesse der chemischen Industrie sind darauf abgestimmt. Biomasse ist kompliziert – und bislang fehlen Anreize, sie zu nutzen. Kaskaden werden sich nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten bilden. Beeinflussen können wir es forschungsseitig über kreative Nutzung von biogenen Abfällen und Reststoffen– wenn das Abfallrecht es künftig zulässt“, so Dr. René Backes vom DBFZ.

In insgesamt drei Sessions, vierzehn Fachvorträgen zu den Themen „Zukunft Biomethan –Entdeckungsreise der Möglichkeiten“, „Biobasierte Lösungen für negative Emissionen“ und „Biomassekreisläufe“, einer Postersession und begleitenden Workshops wurde an insgesamt zwei Veranstaltungstagen nicht nur die große Breite der Anwendungsmöglichkeiten von Biomasse, sondern auch deren wichtiger Beitrag zum Klimaschutz zum Ausdruck gebracht. In seiner Präsentation machte u.a. Prof. Dr. Jakob Hildebrandt von der Hochschule Zittau/Görlitz deutlich, CO2-negative Baumaterialien könnten dann klimawirksam skaliert werden, wenn faire Wettbewerbsbedingungen geschaffen werden, welche negative Externalitäten wie graue Emissionen strikt einpreisen und CDR-Maßnahmen streng verifiziert werden, basierend auf regionalen Baselines und Additionalitätsnachweisen.

In seinem Abschlussstatement fasste der Leiter des DBFZ-Forschungsbereiches „Thermo-chemische Konversion“, Dr. Volker Lenz, zusammen, dass angesichts vieler vorgestellter spannender Anwendungen für stoffliche, energetische und gekoppelte Produkte und Prozesse aus und mit Biomasse, wir alle endlich ins „Machen“ kommen müssen: „Wir brauchen mit einer breiten Vielfalt der wissenschaftlichen Disziplinen einen konstruktiven Wettbewerb konkreter Umsetzungen, sowohl im regionalen als auch im nationalen Kontext, der alle beteiligten Akteursgruppen der Gesellschaft einbindet und der durch vorbildhafte Lösungsbeispiele Zuversicht schafft.“

Den Preis für das beste wissenschaftliche Poster erhielt Dr. Stefan Lukas für seinen Beitrag zum Thema „Neuwerg – Das Netzwerk für Nachwachsende Rohstoffe und Bioökonomie im Land Brandenburg“.

Im Nachgang der Veranstaltung wird ein kostenfrei verfügbarer Tagungsreader veröffentlicht, in dem alle Abstracts, Präsentationsfolien sowie Posterbeiträge der Referent:innen nachzulesen sind: www.dbfz.de/tagungsreader
https://idw-online.de/de/news839671

Das Deichvorland mit seinen Salzwiesen spielt eine zentrale Rolle im vorbeugenden Küstenschutz an der Nordsee. Mit dem klimabedingten Anstieg des Meeresspiegels kann das Vorland jedoch nicht überall schnell genug mitwachsen. Lahnungsfelder können hier unterstützen. Die Wirkungsweise und Optimierung dieser Bauwerke untersuchen Wissenschaftlerinnen der TU Braunschweig gemeinsam mit Partnern. Ziel ist es, Küstenschutzbehörden und Planerinnen Computermodelle an die Hand zu geben, mit denen sie die Auswirkungen von Bauwerksveränderungen und Meeresspiegelanstieg auf die Sedimentablagerung und damit auf die Verschlickung von Lahnungsfeldern besser vorhersagen können.

Der Klimawandel beschleunigt die Erosion der Küste. Insbesondere Ökosysteme im Deichvorland wie Salzwiesen sind dadurch zunehmend bedroht. Salzwiesen dienen als natürliches Küstenschutzelement, weisen eine hohe Biodiversität und Lebensraumvielfalt auf und wirken zudem als Kohlenstoffsenke zur Speicherung von klimarelevanten Kohlenstoffen. Das Deichvorland hat in der Vergangenheit immer wieder gezeigt, zu einem gewissen Grad mit dem steigenden Meeresspiegel mitwachsen zu können. An manchen Küstenabschnitten geschieht dies jedoch nicht schnell genug. Hier können Lahnungsfelder eingesetzt werden.

Lahnungsfelder als „Sedimentfalle“
Lahnungsfelder sind heute seeseitig des Deiches zumeist rechteckige Felder, die aus einer Kombination von Holzpfählen und Buschpackungen, sogenannten Faschinen, bestehen. Sie dienen als „Sedimentfalle“ und verstärken die lokale Ablagerungsrate von im Wasser schwebenden Sedimenten. Schon vor mehreren Jahrhunderten wurden solche Felder angelegt, um über mehrere Jahrzehnte hinweg Meer in Land zu verwandeln. Die Landgewinnung hat in der Vergangenheit weite Teile der norddeutschen Küste geprägt.

Heute ist diese Landgewinnung im Weltnaturerbe Wattenmeer jedoch kein Ziel mehr. Die Lahnungsfelder werden jetzt ausschließlich als naturnahes Küstenschutzelement erhalten. „Als Anpassungsmaßnahme an den steigenden Meeresspiegel bieten Lahnungsfelder das Potenzial, Salzwiesen weiter zu sichern und hiermit die Belastung auf Deiche zu verringern“, sagt Felix Spröer, Projekt-Mitarbeiter am Leichtweiß-Institut für Wasserbau der TU Braunschweig.

Bau und Erhalt der Lahnungsfelder basieren überwiegend auf jahrhundertelang überliefertem Wissen und wenigen vorhandenen Forschungsberichten. Die wissenschaftlich begleitete Analyse von Lahnungsfeldern hat daher das Ziel, die Wirkungsweise dieses Küstenschutzelements besser zu verstehen und weiter zu verbessern.

Messkampagne im Watt
Zusammen mit dem Ludwig-Franzius-Institut für Wasserbau und Ästuar- und Küsteningenieurwesen der Leibniz Universität Hannover (LUFI), dem Landesbetrieb für Küstenschutz, Nationalpark und Meeresschutz Schleswig-Holstein (LKN.SH) und dem Niedersächsischen Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz (NLWKN) haben die Wissenschaftler*innen der TU Braunschweig bereits erste Messungen vor Ort durchgeführt.

Während das LUFI in einem Lahnungsfeld auf der nordfriesischen Insel Pellworm und an der Küste bei Hilgenriedersiel periodisch Messungen vorgenommen hat, errichtete die Abteilung Hydromechanik, Küsteningenieurwesen und Seebau des LWI eine dauerhafte Messeinheit zusammen mit dem LKN.SH im Watt. Der Messturm misst berührungslos dauerhaft die Wellenbewegung und -richtung, wird im Sinne des Naturschutzes über eine Brennstoffzelle mit Strom versorgt und liefert über das Mobilfunknetz Daten in Echtzeit direkt in die Büros der Wissenschaftler*innen nach Braunschweig. „So können vor allem auch Sturmflutereignisse sicher vermessen werden“, erklärt Felix Spröer. Aus den gesammelten Messdaten erhoffen sich die Forschenden Erkenntnisse über die hydraulisch-morphologischen Wechselwirkungen zwischen Lahnungsfeldern und Deichvorland.

Versuche am Leichtweiß-Institut für Wasserbau
Zusätzlich zu den Feldmessungen finden Experimente in den Wellenkanälen in Braunschweig und Hannover statt, um die detaillierte Interaktion von Wellen und Strömungen mit Lahnungen und auch Lahnungsfeldern zu untersuchen. In der Natur überlagern sich komplexe Prozesse – wie Strömung, Wellen, Wind, lokale Boden- und Sedimentbeschaffenheit und menschliche Einflüsse –, was eine Detailanalyse im Labor erleichtert.

Aus den Erkenntnissen aus Feldforschung und Laborversuchen wollen die Wissenschaftler*innen schließlich Variationen des Aufbaus von Lahnungsfeldern in detaillierten Computermodellen evaluieren. Diese sollen die Interaktion von Lahnungen, Strömung und Wellen, Sediment und lokaler Vegetation für verschiedene Varianten abbilden. Auf diese Weise wollen die Forschenden Verbesserungsmöglichkeiten für die Lahnungsfelder herausarbeiten, die dann in Reallaboren weiter getestet werden können. Die Forschungsergebnisse können ein weiteres Element für einen naturnahen, nachhaltigen Küstenschutz zur Anpassung an den Klimawandel sein.

Projektdaten
Das Forschungsprojekt VeMoLahn wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) von November 2022 bis Oktober 2025 mit rund 315.700 Euro gefördert (Förder-Kennzeichen: 03F0929A). „VeMoLahn“ steht für Interaktion von Vegetation und Morphodynamik in Lahnungsfeldern. Neben der Abteilung Hydromechanik, Küsteningenieurwesen und Seebau des Leichtweiß-Instituts für Wasserbau, sind das Ludwig-Franzius-Institut für Wasserbau und Ästuar- und Küsteningenieurwesen der Leibniz Universität Hannover, der Landesbetrieb für Küstenschutz, Nationalpark und Meeresschutz Schleswig-Holstein und der Niedersächsische Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz beteiligt.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Felix Spröer
Technische Universität Braunschweig
Leichtweiß-Institut für Wasserbau
Abteilung Hydromechanik, Küsteningenieurwesen und Seebau
Beethovenstraße 51a
38106 Braunschweig
Tel.: 0531 391-3966
E-Mail: felix.sproeer@tu-braunschweig.de
www.tu-braunschweig.de/lwi/hyku

Dr.-Ing. Oliver Lojek
Technische Universität Braunschweig
Leichtweiß-Institut für Wasserbau
Abteilung Hydromechanik, Küsteningenieurwesen und Seebau
Beethovenstraße 51a
38106 Braunschweig
Tel.: 0531 391-7923
E-Mail: o.lojek@tu-braunschweig.de
www.tu-braunschweig.de/lwi/hyku

Prof. Dr.-Ing. Nils Goseberg
Technische Universität Braunschweig
Leichtweiß-Institut für Wasserbau
Abteilung Hydromechanik, Küsteningenieurwesen und Seebau
Beethovenstraße 51a
38106 Braunschweig
Tel.: 0531 391-3930
E-Mail: n.goseberg@tu-braunschweig.de
www.tu-braunschweig.de/lwi/hyku