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Modellierung, Bewertung und Optimierung von Abfall-Ressourcen-Systemen

Vor dem Hintergrund der allgegenwärtigen Klimakrise gilt es heute mehr denn je, möglichst effiziente und saubere anthropogene Ressourcensysteme zu etablieren. Das bedeutet, Kreisläufe zu schließen und Schadstoffausstöße zu senken. Diese Optimierungsaufgabe erfordert eine ganzheitliche Betrachtung der Ressourcensysteme, da diese aufgrund der vielfältigen Bereitstellungs-, Nutzungs- und Verwertungspfade anthropogener Ressourcen meist komplex sind.
Daher verwenden wir am Fachgebiet für Ressourcenmanagement und Abfalltechnik systemische Ansätze, um anthropogene Ressourcensysteme hinsichtlich ihrer Materialflüsse und Umweltauswirkungen zu optimieren. Unser Fokus liegt dabei auf der Evaluation des abfallseitigen Abschnitts der Ressourcensysteme – das heißt, auf der Modellierung von Abfallbehandlungsprozessen und Materialflüssen in der Abfallwirtschaft. Als methodische Ansätze für die Modellierung nutzen wir Materialflussanalysen und Ökobilanzen, die wir anhand von Softwareanwendungen, wie STAN, openLCA und EASETECH erstellen. Materialflussmodelle ermöglichen es uns, Materialflüsse in komplexen Ressourcensystemen nachvollziehen zu können und Materialeffizienzen zu bestimmen. Außerdem dienen uns die Ergebnisse der Materialflussanalyse als Basis für Ökobilanzen, anhand derer die ökologische Bewertung und Optimierung der Systeme erfolgt.
Eine anthropogene Ressource, die wir im Rahmen unserer Forschung schwerpunktmäßig betrachten, ist Kunststoff. Da Kunststoff verschiedenste werkstoffliche Anforderungen erfüllt, findet er vielfältigen Einsatz in diversen Branchen, wie beispielsweise im Baubereich, im Fahrzeugsektor, in Elektro- und Elektronikgeräten, in der Medizintechnik oder als Verpackung. Kunststoffe bieten dem Menschen somit viele Vorteile, bringen jedoch aufgrund der für die Produktion eingesetzten fossilen Ressourcen sowie den teilweise enthaltenen schädlichen Zusatzstoffen auch negative Auswirkungen auf Mensch und Umwelt mit sich. Diese Kontroverse verleiht der Optimierung von Kunststoffnutzungs- und –verwertungssystemen besondere Relevanz.
Innerhalb der Kunststoffnutzungs- und –verwertungssysteme fokussieren wir uns mit unserer Forschung derzeit insbesondere auf schnelllebige haushaltsnahe Kunststoffprodukte, wie Verpackungen oder Einwegprodukte.

Mit diesem Forschungsschwerpunkt verknüpfte Lehrangebote:
• Grundlagen der Abfalltechnik
• Ressourcen- und Abfallmanagement
• Analysis, Evaluation and Design of Waste-Resource Systems
Ansprechpersonen zu diesem Thema:
Prof. Dr. David Laner; Sarah Schmidt, MSc.


Charakterisierung von Abfallströmen und Untersuchung von technischen Möglichkeiten zur Aufbereitung und Verwertung

Im Hinblick auf die Rohstoffverknappung, die steigende Rohstoffnachfrage sowie die Verknappung von Ablagerungskapazitäten soll ein höherer Stellenwert auf die Aufbereitung und Verwertung von Abfall- und Reststoffen gelegt werden. Um ein geeignetes Aufbereitungsverfahren und demnach einen ökologisch sowie ökonomisch sinnvollen Verwertungsweg zu identifizieren, ist eine Charakterisierung der Abfall- und Reststoffe hinsichtlich ihrer Schad- und Wertstoffpotentiale essenziell.
Im Fachgebiet Ressourcenmanagement und Abfalltechnik forschen wir an unterschiedlichen Methoden zu Probenahme und Probenaufbereitung mit dem Ziel einer repräsentativen Charakterisierung in Anbetracht unterschiedlicher Materialströme und Analyten. Dabei untersuchen wir Faktoren, die eine maßgebliche Rolle für die Wertstoffrückgewinnung und Schadstoffreduktion spielen. Auf dieser Basis erarbeiten wir Strategien für eine ressourceneffiziente Bewirtschaftung von Abfällen hinsichtlich unterschiedlicher Abfallzusammensetzungen und Randbedingungen.
Mehr als die Hälfte der anfallenden Abfälle in Deutschland sind mineralische Abfälle, z.B. mineralische Bau- und Abbruchabfälle oder feste Rückstände aus der Abfallverbrennung. Aufgrund ihrer mengenmäßigen Bedeutung sowie ihres Potentials zur Substitution von mineralischen Primärrohstoffen, stellen diese Abfälle einen Schwerpunkt unserer Forschung dar.

Mit diesem Forschungsschwerpunkt verknüpfte Lehrangebote:
• Grundlagen der Abfalltechnik
• Mechanische Abfallaufbereitung und Recycling
• Ressourceneffizienz im Bauwesen
• Experimentelle Umwelttechnik: Teilmodul Abfalltechnik
Ansprechpersonen zu diesem Thema:

Prof. Dr. David Laner; Dipl.-Ing. Gregor Dürl; Iveta Vateva, MSc.


Deponierückbau – Deponien als anthropogene Ressource

Mit einem wachsenden Bewusstsein für die Endlichkeit von Quellen und Senken innerhalb planetarer Grenzen ist die Kreislaufwirtschaft mittlerweile als Strategie immer fester in Gesellschaft und Politik etabliert. Aus der Vergangenheit sind jedoch noch beträchtliche Mengen an Abfällen in geordneten oder ungeordneten Abfallablagerungen vorhanden.
Deponierückbau begegnet den unerwünschten Effekten von Altdeponien und Altablagerungen (z.B. Schadstoffeintrag in Schutzgüter, Kosten durch Nachsorge, etc.), indem diese abgetragen, und die Abfälle klassiert und fraktioniert werden. Wirtschaftlich interessante Fraktionen können abgetrennt und einer Verwertung zugeführt werden, heizwertreiche Fraktionen können thermisch verwertet werden. Nicht verwertbare Anteile werden vor Ort wieder eingebaut oder an anderer Stelle redeponiert.
Klassische Motivation für Deponierückbau ist die Schadstoffentfrachtung des Deponiegutes und eine Inertisierung des Abfalls für den Gewässer-, Boden- und Landschaftsschutz und die Gewinnung von Deponievolumen und damit verbundene Nutzungsverlängerung des Standorts. Mittlerweile bekommen die Faktoren der Landgewinnung durch das Abtragen des Deponiekörpers, die Gewinnung von Sekundär- und Energierohstoffen eine größere Bedeutung. Außerdem spielen an Standorten mit relevanten Ausgaben für die Betreuung der Altdeponie auch die indirekten Kosteneinsparungen aufgrund des Rückbaues eine relevante Rolle.
Welche Treiber für Rückbauvorhaben von ökologischer und wirtschaftlicher Seite bedeutsam sind und mit welchen Methoden das Potential erfasst und bewertet werden können sind Schwerpunkte in der Forschung des Fachgebiets. 

Mit diesem Forschungsschwerpunkt verknüpfte Lehrangebote:
• Ressourcen- und Abfallmanagement
• Deponietechnik und Altlastensanierung
• Analysis, Evaluation and Design of Waste-Resource Systems
Ansprechpersonen zu diesem Thema:
Prof. Dr. David Laner; Fabian Berger, MSc.