Projekt- und Abschlussarbeiten

Bachelorarbeit – Themenvorschlag

Problemstellung und Ziel:

Littering, also die Verschmutzung von Flächen und Räumen durch achtlos weggeworfene oder liegengelassene Abfälle im Sinne des §3 Abs. 1 KrWG, stellt ein zunehmendes Umweltproblem dar. Littering hat erhebliche negative ökologische, hygienische, ästhetische sowie ökonomische Folgen. Neben zusätzlichen Entsorgungskosten[1], die durch die Kommune zu tragen sind, entstehen durch Littering direkte und indirekte Gefährdungen für die Umwelt. Zigarettenstummel beinhalten beispielsweise über 7.000 teilweise giftige Chemikalien, die in die Umwelt emittieren können. Auch Tiere können, beispielsweise durch das Verschlucken gelitterter Abfälle, Schäden davontragen. Aufgrund der zunehmenden Mengen an gelitterten Abfällen und den damit verbundenen negativen Folgen sind weitere Anstrengungen zur Reduktion der in die Umwelt eingebrachten Abfälle notwendig[2].

Ziel der Bachelorarbeit ist es, eine Erhebung zu Mengen und Fraktionen von gelitterten Abfällen auf ausgewählten Freizeit- und Grünflächen in Kassel, über einen Zeitraum von einigen Wochen, durchzuführen. Dabei sollen durch die eigenständige Sammlung von Abfällen auf ausgewählten Flächen und das anschließende Verwiegen, Sortieren und Bilanzieren Primärdaten generiert werden. Diese dienen als Basis zur Diskussion von Gegenmaßnahmen zur Reduktion der gelitterten Abfallmengen auf dem betrachteten Flächentyp.

[1] INFA (2020): https://www.vku.de/fileadmin/user_upload/Verbandsseite/Presse/Pressemitteilungen/2020/Studie/INFA_Studie_SUP_200818.pdf

[2] Umweltbundesamt (2020): https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/status-quo-handlungspotentiale-instrumente

Umfang und Inhalt:

• Literaturrecherche zum Thema Littering sowie zur Quantifizierung von gelitterten Abfällen hinsichtlich Menge, Zusammensetzung und Folgekosten.
• Datenerhebung und -auswertung auf ausgewählten Freizeit- und Grünflächen in Kassel
• Quantifizierung der gelitterten Abfälle nach Art und Menge für die ausgewählten Freizeit- und Grünflächen in Kassel
• Kritische Diskussion der Ergebnisse und effektiver Maßnahmen zur Reduktion des Aufkommens (spezifischer) Abfälle auf den betrachteten Freizeit- und Grünflächen

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Bei Interesse melden Sie sich bei:  Jonas Döbel M.SC.

Masterarbeit – Themenvorschlag

Problemstellung und Ziel:
Rostaschen aus der Hausmüllverbrennung (HMVA) stellen den mengenmäßig größten festen Rückstand aus der Abfallverbrennung dar. Nach entsprechender Aufbereitung kann die mineralische Fraktion der HMV-Asche als Baustoff eingesetzt werden. Im Rahmen des Forschungsprojektes HMV-Öko-Beton (https://www.dbu.de/projekt_36064/01_db_2848.html) wird aufbereitete HMVA genutzt, um Gesteinskörnungen und Bindemittel in Beton teilweise zu ersetzen. Dadurch werden natürliche Rohstoffe geschont und CO2-Emissionen in Verbindung mit der Betonherstellung reduziert. Allerdings beinhaltet die HMV-Asche Salze und Schwermetalle, die zwar während der Nutzung in Beton weitgehend immobilisiert werden, aber nach dem Nutzungsende im Rahmen eines möglichen zweiten Lebenszyklus als Ersatzbaustoff freigesetzt werden könnten. Daher bedarf es der Untersuchung der Schadstofffreisetzung aus HMV-Asche-Betonbruch, um mögliche längerfristige Umweltgefährdungen zu bewerten und durch geeignete Maßnahmen auszuschließen.
Das Ziel dieser Masterarbeit ist, anhand von Säulenversuchen das Elutionsverhalten ausgewählter Salze und Schwermetalle zu untersuchen und Rückschlüsse auf das längerfristige Schadstofffreisetzungspotenzial zu ziehen.

Vorgehensweise und Methoden:
Die experimentellen Arbeiten werden im Technikum und Labor des Fachgebiets Ressourcenmanagement und Abfalltechnik durchgeführt und außerdem durch das Fachgebiet Hydrogeologie (Prof. Mellage) begleitet. Die HMVA-Betonprobekörper sowie konventionelle Betonprobekörper (als Referenz) werden bereitgestellt und sind im ersten Schritt mit einem Backenbrecher auf geeignete Korngrößen zu zerkleinern. Die erzeugten Materialien werden hinsichtlich Korngrößenverteilung, ausgewählter Elementgehalte im Feststoff sowie Porosität charakterisiert. Anschließend sind mit den erzeugten Materialien Säulenversuche (mindestens 2 Versuche je Betonprobe) unter wassergesättigten Verhältnissen nach DIN 19528 durchzuführen. Während der Versuche werden in regelmäßigen Abständen relevante Perkolat-Parameter (angelehnt an die Grenzwerte der Ersatzbaustoffverordnung) bestimmt (laufend: pH-Wert, elektrische Leitfähigkeit und durch externe Analysen für bestimmte Wasser-Feststoff-Verhältnisse: Cl, SO4, As, Cu, Cd usw.). Die Versuche sollen mindestens bis zu einem Wasser-FeststoffVerhältnis von 10 L/kg laufen, um einen Vergleich mit (im Rahmen des Forschungsprojektes HMV-Öko-Beton durchgeführten) Eluatkonzentrationen aus Schüttelversuchen bei W/F = 2 L/kg und W/F = 10 L/kg zu ermöglichen. Die Versuche sind in Hinblick auf Schadstofffreisetzungsdynamiken auszuwerten und vor dem Hintergrund bereitgestellter Daten aus dem Projekt HMV-Öko-Beton sowie relevanter Literatur zu diskutieren.

Die Masterarbeit wird gemeinsam am Fachgebiet Ressourcenmanagement und Abfalltechnik und am Fachgebiet Hydrogeologie betreut.

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Bei Interesse melden Sie sich bei:  Prof. Dr. David Laner

Masterarbeit – Themenvorschlag

Problemstellung und Ziel:
Im Dezember 2015 haben 195 Staaten sowie die Europäische Union das Pariser Klimaabkommen unterzeichnet. Das Pariser Klimaabkommen sieht vor, die menschengemachte globale Erwärmung auf deutlich unter 2 °C zu limitieren. Um das vereinbarte Ziel erreichen zu können, ist eine drastische Reduktion der CO2-Emissionen notwendig. Das verbleibende verfügbare CO2-Budget ist begrenzt. Immer mehr Städte und Kommunen setzen sich das Ziel in den kommenden Jahren klimaneutral zu werden. So hat sich auch die Stadt Kassel das ambitionierte Ziel gesetzt bis zum Jahr 2030 klimaneutral zu werden. Um dieses Ziel zu erreichen, sind Maßnahmen in verschiedenen Bereichen notwendig. Um den Ist-Zustand zu erfassen und die Potenziale verschiedener Maßnahmen zu ermitteln, ist eine Erfassung der CO2-Emissionen notwendig. Zur systematischen Erfassung direkter und indirekter Treibhausgasemissionen wird die Methode des Carbon Accountings genutzt. Ein standardisiertes Verfahren zur Anwendung der Carbon-Accounting-Methode wird im Treibhausgasprotokoll (englisch „Greehouse Gas Protocol“, kurz „GHG-Protocol“) beschrieben. Diese Methodik eignet sich insbesondere zur Bilanzierung von Treibhausgasemissionen für Unternehmen und den öffentlichen Bereich. Dabei wird zwischen drei Anwendungsbereichen (Scope 1, Scope 2 und Scope 3) unterschieden. Während bei Analysen unter Anwendung von Scope 1 lediglich Emissionen aus Kraftstoffverbrauch, Unternehmensfahrzeugen und flüchtigen Emissionen berücksichtigt werden, werden unter Scope 2 zusätzlich die Umweltauswirkungen erfasst, die aufgrund der Nutzung von gekauftem Strom, Wärme und Dampf entstehen. In Scope 3 werden außerdem vorgelagerte und nachgeschaltet Prozesse in Verbindung mit in Anspruch genommenen Waren und Dienstleistungen berücksichtigt. Ziel der ausgeschriebenen Masterarbeit ist es, das Treibhausgaspotenzial der Kasseler Abfallwirtschaft anhand der im Treibhausgasprotokoll beschriebenen Methodik zu ermitteln und mögliche Maßnahmen aufzuzeigen, die zur Gestaltung einer klimaneutralen Abfallwirtschaft beitragen.

Methoden:
Ergänzend zu einem vorhandenen Materialflussmodell der Kasseler Abfallwirtschaft sind für die Treibhauspotenzialbewertung relevante Daten, wie Treibstoff- oder Stromverbräuche zu ermitteln. Die Methodik des Carbon Accountings ist entsprechend des GHG-Protocolls anzuwenden, wobei die Ergebnisse entsprechend Scope 1, Scope 2 und Scope 3 separat auszuweisen sind. In einem zusätzlichen Schritt sollen Szenarien zur Gestaltung einer klimaneutralen Abfallwirtschaft in das Carbon-Accounting-Modell der Kasseler Abfallwirtschaft implementiert werden, um das Klimaschutzpotenzial dieser Maßnahmen abschätzen zu können. Die Arbeit erfolgt in Kooperation mit den Stadtreinigern Kassel.

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Bei Interesse melden Sie sich bei: Sarah Schmidt M.Sc.