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For­schungs­pro­jekte

In den ver­gang­enen 150 Jah­ren hat der Bedarf an Metallen für Schlüsselsektoren wie die Energie-, Verkehrs-, Produktions- und Kommunikationsbranche stark zugenommen. Neben Massenmetallen wie Eisen, Aluminium und Kupfer wer­den zunehmend auch Legierungselemente wie Magnesium, Silizium und Mangan unverzichtbar, da sie wich­ti­ge Materialfunktionen für spätere An­wen­dungen erfüllen. Der Trend der Diversifizierung von Legierungen hält an. Technische Innovationen in den Be­rei­chen Mo­bi­li­tät, Energiewandlung und -speicherung sowie bei Baukonstruktionen erfordern immer wieder neue Funktionsmaterialien. Das The­ma Recyclingfähigkeit spielt dabei bisher aber kaum eine Rolle. Gleichzeitig wird weniger als die Hälfte des Metallbedarfs in Europa durch eigene Reserven gedeckt. Europa ist somit sehr stark von den weltweit verteilten Vorkommen abhängig. Recycling ist der­zeit also die einzige Mög­lich­keit, sowohl der Ab­hän­gig­keit als auch der Knappheit von metallischen Ressourcen ent­ge­gen­zu­wir­ken. Doch das Recycling von Legierungen stößt an Grenzen, da die Zusätze (bei­spiels­weise Kupfer in Stahl zur Er­hö­hung der Korrosionsbeständigkeit) und Verunreinigungen meist in so niedriger Konzentration und komplex verteilter Form vorliegen, dass sich eine Abtrennung im metallurgischen Prozess äußerst schwierig gestaltet. Durch die Kreislaufführung kommt es damit sukzessive zu einer unerwünschten Anreicherung in der Schmelze. Diesem ungewollte Qualitätsverlust, dem so­ge­nann­ten Downcycling, wird aktuell durch die Zugabe von Primärmaterial begegnet. Eine Kreislaufwirtschaft sollte zu­künf­tig er­mög­li­chen, dass der Anteil zugesetzter primärer Roh­stoffe deutlich reduziert wird und auch die Legierungselemente durch den Ein­satz von metallurgischen Echtzeit-Simulationsplattformen in der intelligenten Sortierung wiederverwendet wer­den kön­nen. Das durch das Umweltbundesamt geförderte Projekt befasst sich mit der Ressourceneffizienzsteigerung in der Metallindustrie in Hinblick auf die Substitution von Primärrohstoffen durch Verminderung von Downcycling. Dabei liegt der Fokus auf der Un­ter­su­chung der Mög­lich­keiten eines legierungsspezifischen Recyclings von Stahl-, Aluminium-, Kupfer- und Zinkschrotten. Hier soll die Un­ter­su­chung ver­schie­dener Schrottfraktionen vor bzw. nach inno­va­ti­ven Sortier- und Separier-Prozessen neue Erkennt­nisse liefern. Darüber hinaus wer­den Steuerungsgrößen für Up- und Downcycling sowie Regeln für sortenarmes Design bestimmt. Auf Grundlage der Analyseergebnisse wer­den Emp­feh­lungen zur besseren Erschließung bisher nicht genutzter, hochwertiger Metallpotenziale er­ar­bei­tet. Zu den Bewertungsmaßstäben gehören die Einsparpotenziale bei Rohstoffen und Treibhausgasemissionen sowie die Kostenstruktur für die Herstellung von Legierungen aus Rezyklaten. Eine erfolgreiche, das heißt mit minimalen Downcycling-Prozessen „belastete“ Bereitstellung von sekundären Rohstoffen erfordert eine um­fas­sen­de Wissensbasis über be­ste­hen­de Recyclingstrukturen, tech­no­lo­gi­sche Po­ten­ziale, metallurgische Prozesssimulationen und Bewertungsansätze, die im Rah­men dieses Projektes ent­wickelt wer­den.

Auftraggeber: Umweltbundesamt
Partner: Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie, Uni­ver­si­tät Augsburg, Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie

Die Ziele des Projektes TransMiT bestehen darin, aufzuzeigen und zu be­wer­ten, wie städtebauliche mit wasserwirtschaftlichen Aspekten bei einer Quartiers- und Infrastrukturplanung, unter Be­rück­sich­ti­gung einer Gesamtbetrachtung der Ressourcen, langfristig synergetisch verknüpft wer­den kön­nen. Hierfür wer­den in drei systemcharakteristischen Bestandsquartieren unterschiedliche For­schungs­an­sät­ze in der Praxis un­ter­sucht. Der Fokus liegt dabei auf transformationsrelevanten tech­nisch­en und organisatorischen Aspekten der ressourcenoptimierten Trans­for­ma­tion von Misch- und Trennentwässerung.

Im Zuge häufiger auftretender Starkregenereignisse wurden die Regelwerksanforderungen an den Überflutungsschutz von Gebäuden und Grundstücken in den ver­gang­enen Jah­ren zunehmend verschärft. Ziel des Teilprojektes an der TU Dort­mund bildet die Un­ter­su­chung von Dachflächen bezüglich Ihrer potentiellen Eig­nung für einen entwässerungs- und überflutungsschutztechnisch re­le­van­ten Niederschlagsrückhalt. Die Un­ter­su­chun­gen umfassen dabei Messerhebungen zum Abflussverhalten der Dachflächen, deren Begleitung, Auswertung der Er­geb­nisse sowie die Über­tra­gung auf die aus­ge­wähl­ten Stadtquartiere.

Laufzeit: 04/2019 bis 03/2022
Weiterführende In­for­ma­ti­onen zum Projekt: www.transmit-zukunftsstadt.de

Weitere In­for­ma­ti­onen zur För­de­rung: Bun­des­mi­nis­te­ri­um für Bil­dung und For­schung (BMBF)
An­sprech­part­ner: Prof. Dr.-Ing. Mathias Kaiser, Jana-Marie Storchmann
Weitere Beteiligte:
Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Abfalltechnik (ISAH)
Institut für Siedlungswasserwirtschaft der TU Braunschweig (ISWW)
Institut für Infrastruktur und Ressourcenmanagement (IIRM)
Institut für Kartographie und Geoinformatik (ikg)
Stadtentwässerung Hannover, Eigenbetrieb der Landeshauptstadt Hannover (SEH)
Landeshauptstadt Hannover, Fachbereich Umwelt und Stadtgrün (LHH – FB 67.10)
Stadtentwässerung Hildesheim (SEHi)
Stadtentwässerung Braunschweig GmbH (SEBS)
Wohnungsgenossenschaft Gartenheim eG (GH)
Spar- und Bauverein eG (spar + bau)
bpi Hannover
aquaplaner Ingenieurgesellschaft für Wasserwirtschaft, Umwelt, Abwasser
plan zwei Stadtplanung und Ar­chi­tek­tur