TU-Wissenschaftler entwickeln umweltfreundliche Methode zur Reinigung von kontaminiertem Wasser
So ein Algenteppich kann einem im Sommer die Lust am Baden verderben. Für Dr. Gerald Bunke vom Institut für Biotechnologie an der Technischen Universität Berlin sind Algen jedoch spannende Forschungsobjekte. So untersucht er die Fähigkeit verschiedener Mikro- und Makroalgen, Metalle zu binden. Damit können Algenkügelchen das durch Gifte und Schwermetalle kontaminierte Wasser säubern.

„Insgesamt haben wir 48 verschiedene Algenspezies und Cyanobakterien dahingehend überprüft, welche Halb- oder Schwermetalle sie an ihre Zelloberfläche binden können“, berichtet der Wissenschaftler. So haben er und sein Team zum Beispiel herausgefunden, dass Cyanobakterien eine besondere Affinität zu Blei haben. Die Mikroorganismen, erläutert Bunke weiter, tragen auf ihrer Zelloberfläche sogenannte funktionelle Gruppen, an die sich die Schwermetalle unter bestimmten Bedingungen, die etwa abhängig vom pH-Wert sind, anlagern. „Löst man eine definierte Menge Metall in doppelt destilliertem Wasser und gibt getrocknete und pulverisierte Algenbiomasse hinzu, so kann man bereits am nächsten Tag messen, dass die Metallkonzentration in der Flüssigkeit geringer geworden ist“, sagt der Forscher.
Um das im Labor erprobte Verfahren auch in industriellem Maßstab wirtschaftlich einsetzen zu können, muss die Algenbiomasse in definierter Form und Größe vorliegen. Nur dann können die Algen in sogenannten Sorptionskolonnen, in röhrenförmigen Reaktoren, eingesetzt werden. „Dafür müssen wir sie zunächst immobilisieren. Sie werden im Labor gewaschen, zerkleinert und anschließend in einem Stoffgemisch aus Flüssigkeit und fein verteilten Feststoffen über dünne Kapillaren in ein Ionenbad getropft“, erläutert der Forscher. So entstehen konstant kleine, robuste, hohle oder auch gefüllte Algenkügelchen, die einen Durchmesser von 0,5 bis 3,2 Millimeter haben. An diese Kügelchen können sich dann die Schwermetalle perfekt andocken. Die so beladenen grünen Kugeln lassen sich in einem nächsten Schritt sehr leicht wieder aus der wässrigen Lösung abtrennen.
In einem weiteren Projektteil erforschen die Wissenschaftler, wie über die Änderung des pH-Wertes die Metalle wieder von der Oberfläche der Kügelchen gelöst und so recycelt werden könnten. Das wäre zum Beispiel für die Rückgewinnung von Edelmetallen wie Gold oder Titan, das vor allem im medizinischen Bereich eingesetzt wird, besonders interessant. „Spirulina Algen“ scheinen für die Bindung von Titan besonders geeignet zu sein, so die Erkenntnis der Wissenschaftler. „Potentielle Anwendungsgebiete für unsere Forschungsergebnisse finden sich in der metallverarbeitenden Industrie, bei der Farbstoff- und Kunststoffherstellung und in der Elektroindustrie“, sagt Bunke.
Das Forschungsprojekt wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) unterstützt. Kooperationspartner sind unter anderem das Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH (HZB), BESSY GmbH, oder die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung in Berlin. Auch die Universität in Miskolc, Ungarn, ist mit einbezogen. Jüngste wissenschaftliche Kontakte reichen sogar bis nach Australien.

Weitere Informationen erteilt Ihnen gern:
Dr. Gerald Bunke
TU Berlin
Institut für Biotechnologie
Fachgebiet Bioverfahrenstechnik
Tel.: 030-314/72412
Fax: 030-314/72950

In Kenia haben Nilpferde sich das Becken einer Kläranlage zum Baden ausgesucht. Ob sie es sich dauerhaft in der Abwasserbehandlungsanlage gemütlich machen, bleibt abzuwarten. An der Wasserqualität scheinen sie sich jedenfalls nicht zu stören.

NAIROBI – Weil im Nakuru-See in Kenia der Wasserstand niedrig ist, planschen einige Nilpferde lieber im Wasserbecken einer nahe gelegenen Kläranlage. Die Tiere aus dem Nationalpark im kenianischen Rift Valley haben es sich in der Abwasserbehandlungsanlage gemütlich gemacht, berichtete die Zeitung „Daily Nation“ am Dienstag.

Der Wasserstand im See, in dem die Nilpferde mit zahlreichen Flamingos, Pelikanen und anderen Wasservögeln leben, ist trotz des vielen Regens der vergangenen Wochen nicht deutlich gestiegen, mehr unter:
http://www.rundschau-online.de/html/artikel/1262873724530.shtml

Wissen Sie, was ein Marienkäfer, ein Hummer und ein Echiniscus-Bärtierchen gemeinsam haben?

Richtig, jede Menge Carotinoide im Stoffwechsel. Klar, daher kommen die schönen roten und rot-orangen Farbtöne – wenn auch leider beim Hummer erst unter menschlich-kulinarisch-brutalen Randbedingungen…mehr unter:

http://www.baertierchen.de/archiv.html

Gesamtbauwerk im Fokus

Die Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall (DWA) führt seit
1984/85 Umfragen zum Zustand der Kanalisation in Deutschland durch. Im Jahr 2001 standen
erstmalig auch die Schäden an Schachtbauwerken im Blickpunkt. Das ernüchternde Ergebnis:
Genauso wie bei den Leitungen besteht auch bei den Schachtbauwerken zunehmender Sanierungsbedarf.

Schäden an Abdeckung und Rahmen sowie schadhafte Steighilfen gehören dabei
zu den Schadensbildern, die in fast 50% der Kanalnetze häufig auftreten. Aber noch häufiger
fallen falsch eingebundene oder hinterläufige Schachteinbindungen sowie biogene Schwefelsäurekorrosion
an Schachtinnenwandungen auf. Grund genug für den RSV – Rohrleitungssanierungsverband
e.V., sich dem Thema gezielt zu widmen. Deshalb wurde Anfang November
der Arbeitskreis „Schachtsanierung“ ins Leben gerufen. Bei der Arbeit der 25 Teilnehmer
steht in erster Linie die Betrachtung des Gesamtbauwerks im Fokus. Bereits Ende 2010 soll
der Entwurf für ein neues RSV-Merkblatt vorgestellt werden, das sich „rund um den Schacht“
mit allen Aspekten von der Statik bis zu den geeigneten Sanierungsverfahren beschäftigt. Zur
Zeit erfolgt die Sanierung von Schächten mit vorgefertigten Kurzrohren, örtlich hergestellten
und erhärtenden Auskleidungen, montierten Einzelelementen, integrierten Verankerungen,
GfK-oder PE-Segmenten, Ortslaminaten, mineralischen Beschichtungen, organischen Beschichtungen
und anderen Verfahren. Im Merkblatt sollen Anforderungen an die Verfahren,
Gütesicherung und Prüfungen beschrieben werden.
Die Teilnehmer des Arbeitskreises kommen aus Ingenieurbüros oder kommunalen Verwaltungen.
Auch Vertreter von ausführenden Unternehmen und von Herstellerseite sitzen mit am
Tisch. Das sorgt laut Aussage des geschäftsführenden RSV-Vorstandsvorsitzenden Dipl.-
Volkswirt Horst Zech für den nötigen Praxisbezug. Der Arbeitskreis, der aufgrund seiner
Größe und der Vielseitigkeit des Themas in verschiedene Untergruppen aufgeteilt werden
soll, will in einem ersten Schritt den aktuellen Stand der Technik im Bereich der Schachtsanierung
abbilden. In den nächsten Monaten soll dann Schritt für Schritt ein RSV-Arbeitsblatt
entstehen, das zu allen Aspekten eines Schachtbauwerkes von der Produktion über den Einbau
bis hin zur Sanierung Stellung nimmt. Ende 2010 – so rechnet Zech – wird die Arbeitshilfe
für Auftraggeber und Auftragnehmer im Entwurf fertig sein. Mit dem Merkblatt will der
RSV das Qualitätsniveau bei Herstellung und Einbau sowie bei der Nutzungsdauer von
Schachtbauwerken deutlich anheben.
Dies entspricht der Philosophie des Rohrleitungssanierungsverbandes: „Die Qualitätssicherung
und die Förderung des Einsatzes von modernen und ausgereiften Sanierungsverfahren
gehört zu den Hauptzielen“, so Zech. Die in den bisher erschienenen zehn RSV-Merkblättern
beschriebenen Anforderungen an die verschiedenen Sanierungsverfahren haben in der Branche
Maßstäbe gesetzt und werden sowohl bei der Ausbildung von Fachpersonal als auch in
der täglichen Praxis von Auftraggebern, Planern und ausführenden Unternehmen genutzt.
Entwickelt und regelmäßig aktualisiert werden die Merkblätter von den RSV-Arbeitskreisen.
Das Ergebnis sind Verfahrensmerkblätter nach dem neuesten Stand der Technik, die neben
anwendbaren Normen ebenfalls für Ausschreibungen genutzt werden.

Ansprechpartner:
RSV – Rohrleitungssanierungsverband e.V.
Dipl.-Volkswirt Horst Zech
Eidechsenweg 2
49811 Lingen (Ems)
Tel.: 0 59 63-981 08 77
E-Mail : rsv-ev@t-online.de
Internet: www.rsv-ev.de

Schwankungen des Meeresspiegels zu messen, ist vergleichsweise einfach. Weitaus komplizierter ist es,
daraus die Änderung der Wassermasse zu berechnen. Einem Team von Geodäten und Ozeanographen der Universität Bonn, des Deutschen Geoforschungszentrums GFZ und des Alfred-Wegener-Instituts für Polarund Meeresforschung in der Helmholtz-Gemeinschaft ist das nun erstmals gelungen. Die Forscher konnten kurzzeitige Schwankungen in der räumlichen Verteilung der Ozeanwassermassen beobachten. Ihre Ergebnisse sind unter anderem für bessere Klimamodelle wichtig.

Um das Ozeanvolumen in einer bestimmten Region zu berechnen, muss man (neben der Topographie des Meeresbodens) lediglich die Höhe des Meeresspiegels kennen. Dazu greifen Forscher schon seit langem auf Pegelstationen und Satellitenverfahren zurück. Die Ozeanmasse hängt aber nicht nur vom Volumen, sondern auch von der Temperatur und vom Salzgehalt ab. So dehnt sich Wasser bei Erwärmung aus.

Warmes Wasser wiegt daher weniger als dieselbe Menge kalten Wassers.
Zur Berechnung der Ozeanmasse müsste man daher die Temperatur- und Salzgehalts-Profile kennen.
Diese lassen sich aber nicht einfach messen. „Wir haben für unsere Studie daher verschiedene Verfahren kombiniert, um auf Masseänderungen zu schließen“, erklärt Professor Dr. Jürgen Kusche. Der Bonner Geodät ist Coautor des Fachartikels, das nun im Journal of Geophysical Research erschienen ist.
Einerseits nutzten die Forscher Daten der deutsch-amerikanischen Satellitenmission GRACE. Dabei werden die Abstände zweier Satelliten (im Volksmund Tom und Jerry genannt, weil sie auf der gleichen Umlaufbahn hintereinander herjagen) auf Tausendstel Millimeter genau vermessen. Je größer die Ozeanmasse an einem bestimmten Punkt der Erde ist, desto stärker ist dort die Gravitationskraft. Das wirkt sich auf die Flughöhe der Satelliten und damit auf ihren Abstand voneinander aus. Über die Abstandsänderung lässt sich die Anziehungskraft und daher die Masse ableiten.

Meeresboden biegt sich unter der Last des Wassers Außerdem machten sich die Wissenschaftler einen
Effekt zu Nutze, den vor allem Vielleser kennen dürften: Ähnlich wie sich in einem überfüllten Bücherregal die Regalböden wölben, biegt sich der Meeresboden unter der Last der Wassermassen durch. Dadurch sinken stationäre GPS-Messstationen am Land um bis zu einem Zentimeter ab und rücken wenige Millimeters näher aneinander. Je schwerer das Wasser, desto stärker fällt diese Bewegung aus.

„Wir haben diese Messdaten mit numerischen Modellen des Ozeans kombiniert“, erklärt Kusche. „So
konnten wir erstmals nachweisen, dass insbesondere in den höheren Breiten regelmäßig bedeutende
Schwankungen der Wassermasse auftreten, und das innerhalb von nur ein bis zwei Wochen.“
Bislang wusste man lediglich, dass die Masse des weltweiten Ozeanwassers jahreszeitlich im Schnitt um
etwa drei Billiarden Kilogramm schwankt – das entspricht etwa sieben bis acht Millimetern
Meeresspiegelvariation. Dieser Effekt wird unter anderem durch Variationen in Niederschlag und
Verdunstung sowie der Speicherung von Wasser als Schnee hervorgerufen. Aber auch das Abschmelzen
der Gletscher und der Eismassen in Grönland und der Antarktis spielen eine Rolle.
Aus dem Vergleich der Massen- und Volumenänderung wollen die Forscher insbesondere auf
Veränderungen der im Ozean gespeicherten Wärmemenge schließen. Demnächst sollen daher auch die
langzeitlichen Veränderungen untersucht werden. Die Ergebnisse sollen unter anderem in bessere
Klimamodelle einfließen.

Ein dringender Wunsch der Wissenschaftler ist die Realisierung einer rechtzeitigen Nachfolgemission für das Satellitentandem GRACE. Der Wert der mit GRACE gewonnenen Informationen, der insbesondere in der Erfassung von Trends im Erdsystem liegt, könnte sonst nicht voll für die Erdsystem- und Klimaforschung ausgeschöpft werden.

Die Arbeiten werden durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft im Schwerpunktprogramm
„Massentransporte und Massenverteilungen im System Erde“ gefördert. Das Programm wird am Institut für Geodäsie und Geoinformation der Universität Bonn koordiniert.

Ansprechpartner:
Dr. Frank Flechtner
GFZ Potsdam
E-Mail: Frank.Flechtner@gfz-potsdam.de
Dr. Jens Schröter
AWI Bremerhaven
E-Mail: Jens.Schroeter@awi.de
Prof. Jürgen Kusche
Universität Bonn
E-Mail: kusche@geod.uni-bonn.de

Weltweit einzigartiges Forschungsprojekt stellt gebündeltes Wissen zur Artenvielfalt zur Verfügung

Wir befinden uns am Rande einer globalen Biodiversitätskrise. Bis zum Jahre 2050 ist mit einem Verlust von bis zu 50 Prozent der weltweiten Artenvielfalt zu rechnen. Der Erhalt der Biodiversität ist daher eine globale gesellschaftliche Herausforderung, vergleichbar dem Klimaschutz, der nachhaltigen Energieversorgung und der Sicherung der Welternährung. Unter Federführung des Leibniz-Institutes für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) in Berlin entwickeln Wissenschaftler aus 19 internationalen Institutionen in einem weltweit einzigartigen Forschungsprogramm eine allgemein zugängliche Informationsplattform, um Veränderungen der Biodiversität in Süßwassersystemen rasch dokumentieren und besser vorhersagen zu können.
Das Projekt BioFresh startet im November 2009. Insbesondere unsere Seen, Flüsse und Feuchtgebiete zählen zu den am stärksten bedrohten Ökosystemen. Mit dem Verlust von Biodiversität geht nicht nur die Schönheit unseres Planeten verloren, wir verlieren auch grundlegende Leistungen der Ökosysteme, von denen wiederum unser Wohlergehen abhängt. So ist sauberes Trinkwasser eine der wichtigsten natürlichen Ressourcen, die von Binnengewässern bereitgestellt wird.
Mangelhaftes Wissen über die einzigartige biologische Vielfalt in Binnengewässern sowie die fehlende Verknüpfung und Verfügbarkeit von vorhandenen Daten und Modellen sind mitverantwortlich, dass viele nationale und internationale Biodiversitätsprogramme viel zu kurz greifen. Erschwerend kommt hinzu, dass nur wenig darüber bekannt ist, wie sich Ökosysteme in Zeiten des Klimawandels und der damit zusammenhängenden sozioökonomischen Veränderungen entwickeln werden.
Wissenschaftler aus 19 internationalen Institutionen entwickeln in dem Projekt BioFresh, das im November 2009 unter Koordination des IGB startet, eine weltweit einzigartige Informationsplattform, welche die vorhandenen Informationen zu Süßwasserorganismen bündelt, Modelle zur Veränderung der aquatischen Biodiversität erarbeitet und diese Informationen dann der Politik und der Öffentlichkeit zur Verfügung stellt. „Anstatt immer wieder neue Daten zu generieren, können Wissenschaftler über BioFresh vorhandene Daten nutzen, um beispielsweise Vorhersagemodelle zur Veränderung der Artenvielfalt zu entwickeln.
Eine interaktive Informationsplattform wie BioFresh ist wesentliche Grundlage für ein erfolgreiches Biodiversitätsmanagement“, so Klement Tockner, Direktor des IGB und Initiator des Projektes. Ziel ist es zugleich, den Dialog zwischen Wissenschaftlern, Planern und Entscheidungsträgern zu fördern, bisherige Strategien zum Schutz der Artenvielfalt zu verbessern und damit die Biodiversitätsstrategie der EU sowie in Deutschland zu unterstützen. Das mit 6,5 Millionen Euro von der Europäischen Kommission geförderte Verbundprojekt ist zunächst über einen Zeitraum von vier Jahren angelegt.

Kontakt:
Nadja Neumann
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)
Müggelseedamm 310
12587 Berlin
Tel: 030/64181631
Fax: 030/64181600
nadja.neumann@igb-berlin.de
www.igb-berlin.de

Verantwortlicher Wissenschaftler:
Prof. Dr. Klement Tockner
Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) 

In der Dissertation von Jörn Einfeldt wurden
das Betriebsverhalten und die Leistungsfähigkeit
von Schlammbettreaktoren
zur nachgeschalteten Denitrifikation
untersucht. Im Ergebnis wurde anhand
von Laboruntersuchungen, großtechnischen
Messungen und der mathematischen
Modellierung mit einem geringfügig
modifizierten ASM3 (Activated
Sludge Model No. 3) für dieses Verfahren
ein Bemessungsansatz aufgestellt. Außerdem
ist es mit den erarbeiteten
Grundlagen nun möglich, das Verfahren
gezielt hinsichtlich Leistung und Substrateinsatz
zu optimieren.
Ein wichtiges Element in der biologischen
Abwasserreinigung ist die Stickstoffelimination,
bestehend aus den Teilschritten
Nitrifikation und Denitrifikation.
Für die Denitrifikation ist ausreichend
verfügbares Substrat verfahrenstechnisch
zur Verfügung zu stellen. Das
kostengünstigste Substrat für die Denitrifikation
von Nitrat sind normalerweise
die im Rohabwasser enthaltenen Kohlenstoffverbindungen.
Um das gebildete Nitrat
mit Rohabwasser in Kontakt zu bringen
und dieses Substrat für die Denitrifikation
zu nutzen, existiert bereits eine
Reihe bewährter Verfahren mit Kreislaufoder
Kaskadenführung des Abwasserstroms
oder mit zeitabhängigen Steuerungsmechanismen.
Unter besonderen
räumlichen Randbedingungen oder im
Zuge der Erweiterung bestehender Anlagen
kann es jedoch ein Vorteil sein, zusätzliche
Verfahrensstufen einzuführen,
die sich unabhängig vom übrigen Verfahren
modular ergänzen und optimieren
lassen, so dass an den vorhandenen, zum
Teil komplexen Verfahrensführungen keine
größeren Modifikationen vorgenommen
werden müssen. Hierzu zählt das
Verfahren der nachgeschalteten Denitrifikation.
Bei allen Varianten zur nachgeschalteten
Denitrifikation ist die Zugabe einer
internen oder externen Kohlenstoffquelle
erforderlich. Bei internen Kohlenstoffquellen
wie Rohabwasser, Primär- oder
Überschussschlamm haben die Schwankungen
der Substratqualität …

Den ganzen Artikel lesen Sie In der Korrespondenz Abwasser Heft 12-2009 ab Seite1280

Schlammbettreaktoren zur nachgeschalteten
Denitrifikation:
Bemessung, Betrieb und Modellierung
Dissertation von Jörn Einfeldt
Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Ralf Otterpohl
Institut für Abwasserwirtschaft und
Gewässerschutz der TU Hamburg-Harburg
erschienen als Band 65 der Hamburger
Berichte zur Siedlungswasserwirtschaft
30 Euro, ISBN 978-3-930400-39-3
Gesellschaft zur Förderung und
Entwicklung der Umwelttechnologien an
der Technischen Universität Hamburg-
Harburg e. V. (GFEU), Hamburg, 2008
kostenloser Download:
www.tu-harburg.de/aww/publikationen/
pdf/diss/Dissertation-Joern-Einfeldt-
TUHH-AWW-Band-65.pdf