3 Wasserwirtschaft und Umweltschutz Flashcards
Was macht die Forschungsgruppe GECO>C?
GECO>C ist interdisziplinär
Fachübergreifende Innovationen durch
Kombination aus Automatisierung, Informatik, Umweltschutz und Biotechnologie
:metabolon in der Regionale 2025
Zirkuläre Wertschöpfung durch Energie- und Ressourcenmanagement (Abfälle werden dort gesammelt und sortiert.
Lehr und Forschungsstandort der Hochschule.
Für die Kulturlandschaft im Bergischen Rheinland. Analyse, Aufbau und Optimierung regionaler Prozesskreise.
Forschungsschwerpunkt: Verwertung (stofflich, energetisch und sonstige)
Rohstoffe aus verschiedenen Bereichen (Land-, Wasser-, Abfallwirtschaft & Gewerbe/Industrie)
Unterscheidung in organische & anorganische Stoffe. -> werden untersucht und aufbereitet, sodass sie in neue Verwertungsprozesse gelangen, mit denen wieder Produkte gemacht werden können.
Zirkuläre Wertschöpfung (Gesamtansicht)
Nenne die 5 Bereiche der zirkulären Wertschöpfung
Möglichst wenig Energie & Rohstoffe verbrauchen und recyclen.
Wie entwickle ich das Produkt, dass möglichst wenig Abfälle entstehen?
- Produktdesign
- Herstellung
- Verbrauch/Nutzung
- Sammlung
- Verwertung
Produktdesign - Reststoffminimierung, Rezyklierbarkeit
Herstellung - Verwertung von Produktionsabfällen und Einsatz von Sekundärrohstoffen
Verbrauch/Nutzung - Langlebigkeit, Sensibilisierung
Sammlung - Stoffstromspezifische Erfassung
Verwertung - Stoffliche Verwertung, energetische und sonstige Verwertung
Zirkuläre Wertschöpfung Umsetzbarkeit
Welche 4 Eigenschaften benötigt eine Entwicklung,
um als umsetzbar zu gelten?
4
- Ökonomisch* & ökologisch (Nachhaltigkeit) sein
- Technologisch machbar sein
- Es muss ein Administrativer Rahmen (politische Regeln) gefunden werden
- Benötigt Gesellschaftliche Akzeptanz
*Ggf. Besteuerung
Metabolon
Wonach erfolgt die Evaluierung der Rohstoffe?
Bilanzierung, LCA, Rentabilität, Volkswirtschaftliche und soziologische Betrachtung
Gesellschaftlicher Rahmen - Politische Brisanz des Wassers
- Was ist das Problem?
- Woran liegt Wasserknappheit?
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- Manche Gegenden müssen für Wasser erheblichen Aufwand betreiben.
Wasserknappheit zunehmendes Problem → Nahrungsmittelknappheit!
- Bevölkerungswachstum & Trend zur Urbanisierung:
In Städten benötigt man mehr Wasser (seit 2010 leben mehr Menschen in Stadt als Land - Entwicklung steigend)
Singapur deckt 1/3 des Wasserbedarfs mit aufbereitetem Abwässer.
In Algerien wachsen Kartoffeln in Wüsten, senken aber Grundwasser immer weiter ab.
Was besagt der Water, Foot & Energy Nexus?
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- Zusammenhang Wasser, Energie und Ernährung (siehe Grafik)
Bevölkerungswachstum -> Mehr Essen -> Mehr Energie -> Mehr Wasser
Wasser und Energie stark voneinander abhängig.
Man benötigt Wasser, um Energie zu erzeugen und man braucht Energie um Wasser aufzubereiten und zu verteilen.
Bsp.: Traditionelle Kraftwerke benötigen Kühlung (thermoelektrisch -> Wasser)
Was passiert, wenn Wasser, Energie und Nahrung nicht ausreichend erhältlich sind?
Warum ist er Druck dahinter groß bzw. was steht der Bereitstellung der 3 Dinge im Wege?
- Poltische Konflike. Wasser, Energie und Nahrung sind nötig, um friedlich miteinander zu leben.
- Umweltprobleme, Bevölkerungswachstum und Wirtschaftliches Wachstum
Industrie 4.0
Wasserkreislauf: Es gibt einen Fluss aus dem Wasser rausgepumpt, behandelt und als Trinkwasser verteilt.
Industrie führt viel Wasser in den Kreislauf, aber es geht dann in das Kanalnetz, in die Kläranlage und fließt dann wieder in die Flüsse. usw.
Überall gibt es Qualitätsmessungen (Messtechnik & Steuerungstechnik)
Warum muss eine automatische Datenanalyse eingesetzt werden?
Problem: Die meisten Daten (97%) werden nicht genutzt (Grenzwerte).
Wenn Trinkwasser zu hohen Leitwert hat (zu viel Salz), dann wird eingeschritten.
- Wie verläuft die zustandsbasierte Regelung im Wasserkreislauf
- Was wird mit Plausiblitätsprüfung und was mit Eventerkennung gewonnen?
Welche 2 Möglichkeiten gibt es, wenn etwas falsch gemessen wird?
Betriebsdaten werden nach Ähnlichkeiten gruppiert und auf 2D Karte visualisiert.
Anlagenregelung wird auf jeweiligen Betriebszustand angepasst.
Überwachung von Trinkwassernetzwerken (Wassergewinnungsanlagen)
Temperatur, Leitfähigkeit, PH Wert, Trübung werden als Daten an Leitwarte geschickt.
Dort wird mittels Software die Wasserqualität überwacht und geprüft wird.
- Plausibilität -> Qualität der Daten
Eventerkennung -> Qualität des Wassers
Wenn etwas falsch gemessen wird, kann es zwei Möglichkeiten geben:
- Es gibt tatsächlich eine Störung
- Messgerät misst nicht ordentlich
Messfehler können so aussehen wie Störung im Netz!
Datensammel und Übertragungssysteme
Feldebene
Leitebene
Managementebene
Feldebene: Hier laufen Anlagen und Daten werden aufgenommen
Leitebene: Meister sitzt am Rechner
Managementebene: Mehr globale überwachende Aufgaben
Fazit – Was ist Industrie 4.0 in der Wasserwirtschaft?
Visionäre Perspektive eines digitalisierten, vernetzten und automatisierten Wassermanagements
Basiert auf moderne Informations-, Kommunikations- und Überwachungstechnologien
Nutzt Werkzeuge zur Optimierung der Businessprozesse der Wasserwirtschaft.
Effiziente und zuverlässige Wassersysteme
Liefert einen entscheidenden Anteil zur Lösung der lokalen und weltweiten Herausforderungen der Wasserwirtschaft.
Industrie 4.0 ist keine alles umfassende Innovationsstrategie und auch kein magisches Werkzeug, um die globalen Herausforderungen der Wasserwirtschaft einfach zu lösen. -> alles in Entwicklung und Wandel
Plastik
Vorteile & Probleme
Vorteile: Günstig, vielseitig einsetzbar, …
Problem: Diese Vorteile haben dafür gesorgt, dass das Plastik in alle Bereiche eingesetzt wird -> landet in Umwelt
1950-2018 drastischer Anstieg (weiterhin)
1950-2015 ca. 3 Milliarden Tonnen Kunststoff Hälfte ca. auf Deponien, 10% verbrannt und weniger als 10% im Kreislauf.
-> “Deutschland ist Recyclingweltmeister” ist also Bullshit
- Wie lautet die Vision von Everwave?
- Nenne die zwei Säulen von Everwave
- Eine verantwortungsvolle Gesellschaft für gesunde Ozeane.
Mission: Flüsse von Kunststoffabfällen zu reinigen und damit das Meer zu schützen, durch technologische Innovation und ökologische Inspiration, für eine nachhaltige Zukunft.
- Technologische Innovation (Klima, Technologie, Recycling, KI & Daten)
ökologische Inspiration (mit Mensch im Mittelpunkt)
Es braucht Technologie aber auch den Menschen (Umgang mit Plastik & dessen Gebrauch als Quelle des Problems)
Bewusstsein wecken durch Umweltbildungsprojekte, PR-Kampagnen, Kooperationen, etc…
Pacific Garbage Screening
Orbitalwellen treffen auf Plattform
Waagerechten Lamellen brechen Wellen auf und Müll steigt an Oberfläche
Plattform ist von Tieren frei passierbar.
Der Anfang - Das Ozean Modell 2013
Gesammelter Müll wird sortiert, wird danach über Plasmavergasung in Wasserstoff und CO2 getrennt.
CO2 soll Algenkulturen zugefügt werden und daraus wird dann Bio Kunststoff gewonnen.
Verwertung Ausblick
Es gibt einige Verbundwerkstoffe, die sich nicht so leicht recyclen lassen.
Daher müssen alternative Verfahren erprobt werden, zu der auch die thermochemische Umwandlung zählt.
Biotechnologisches Upcycling
Polymere werden über Enzyme in Monomere zersetzt und durch Bakterien wieder zu neuen Wertstoffen aufbereitet.
Auch Bioplastik ist immernoch Müll in der Umwelt. Es dauert bis es sich zersetzt auch wenn es schneller geht als beim “normales Plastik”.
