GIS-basierte Bioressourceninventur

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1 2. Wissenschaftskongress Abfall- und Ressourcenwirtschaft der DGAW e.v. Universität Rostock, 29. März 2012 GIS-basierte Bioressourceninventur Helmut Adwiraah Institut für Umwelttechnik und Energiewirtschaft Technische Universität Hamburg-Harburg Gefördert durch das Bundesministerium für Forschung und Technik Im Programm Bioenergie 2021

2 Bilder FNR, DPA Hintergrund Umwelt-, Klima- und Ressourcenschutz Deutschland Anteil EE-Strom bis 2020 bei 30% Städte z.b. Hamburg -40% CO 2 von wenig Freifläche in urbanen Gebieten Erschließung von ungenutzten Potenzialen Verwertung von Bioressourcen Biogas, Biobrennstoff, Biokraftstoff, Dünger, Bodenverbesserer Bioressourcen Energiepflanzen Abwasser org. Reststoffe Potenzialstudien Ermittlung von Stoffströmen und Mengen Oftmals große Gebiete z.b. Deutschland, Schleswig-Holstein, Hamburg Für die tatsächliche Konzeptentwicklung zu ungenau detaillierte Datenerhebungen aufwändig

3 Das BERBION Projekt im Überblick Modellgebiet: Hamburger Bezirk Bergedorf 154,8 km² Einwohner Das Gesamtziel: Nutzung von organischen Abfällen & Abwässern zur Energie- & Produktgewinnung Bioressourcen-Gesamtkonzept für den Bezirk Bergedorf Die Laufzeit: Das Besondere: interdisziplinär, bereichsübergreifend, ganzheitlich 13 Beteiligte: Politik Bezirksamt Bergedorf Unternehmen Hamburger Stadtentwässerung Stadtreinigung Hamburg ASA Spezialenzyme ODOCON Ingenieurbüro für Abfallwirtschaft BERBION 2021 Wissenschaft TUHH: Institut für Umwelttechnik & Energiewirtschaft, Hamburg Institut für Abwasserwirtschaft & Gewässerschutz, Hamburg Institut für Verkehrsplanung & Logistik, Hamburg Johann Heinrich von Thünen-Institut, Hamburg Deutsches Biomasseforschungszentrum, Leipzig TUK: Institut für Bioverfahrenstechnik, Kaiserslautern UIBK: Institut für Mikrobiologie, Innsbruck

4 Methoden der Inventarisierung Mengen und jahreszeitlicher Verlauf der gesammelten Bioressourcen Statistikdaten Daten der Entsorgungsunternehmen und der Verwaltung Zusammensetzung und Qualität Abfallsortierungen Probenahme und Analysen Haushaltsabfälle, Gras- und Rasenschnitt, Grünabfälle, Treibsel, Lebensmittelabfälle, Fettabscheider etc. TS, ots, Dichte, Biogaspotenzial, Nährstoffe, Schadstoffe Literaturdaten Nicht gesammelte Bioressourcen (Mulch, Eigenkompostierung, Kamin, etc.) Befragungen / Fragebögen Privathaushalte, Landschaftsbauer, Baumpfleger, Land- und Forstwirte, Baumschulen, Naturschutzgebiete Luftbild und Kartenauswertungen Literaturdaten

5 System zur Bestimmung der Bioressourcenpotenziale und -eigenschaften eines Gebiets für eine detaillierte Anlagen- und Verwertungskonzeptentwicklung Eingangsdaten Gebietsdaten Berechnung Ausgabedaten Bioressourcen

6 System zur Bestimmung der Bioressourcenpotenziale und -eigenschaften eines Gebiets Geoinformationssystem (GIS) Eingangsdaten Gebietsdaten Berechnung Ausgabedaten Bioressourcen

7 Eingangsdaten Gebietsdaten GIS Berechnung Ausgabedaten Bioressourcen Ausgabedaten Identifikation der relevanten Bioressourcen Küchenabfälle, Gartenabfälle, Rasen-, Gras-, Baum- und Heckenschnitt, Straßenbegleitgrün, Speisereste und Lebensmittelabfälle Entstehungsort Privathaushalte, Grünanlagen, Straßen, Sportplätze, Gastgewerbe, etc. Mengen Technisches Potenzial jahreszeitliche Veränderungen Jahresganglinien, konzentriert, schwankend oder gleichmäßig über das Jahr verteilt. Charakterisierung Zusammensetzung, chemische / physikalische Eigenschaften

8 Eingangsdaten Gebietsdaten GIS Parameterentwicklung Berechnung Ausgabedaten Bioressourcen Ausgabedaten Identifikation der relevanten Bioressourcen Küchenabfälle, Gartenabfälle, Rasen-, Gras-, Baum- und Heckenschnitt, Straßenbegleitgrün, Speisereste und Lebensmittelabfälle Entstehungsort Privathaushalte, Grünanlagen, Straßen, Sportplätze, Gastgewerbe, etc. Mengen Technisches Potenzial jahreszeitliche Veränderungen Jahresganglinien, konzentriert, schwankend oder gleichmäßig über das Jahr verteilt. Charakterisierung Zusammensetzung, chemische / physikalische Eigenschaften

9 Bioressourcen nach Entstehungsort Private Haushalte Öffentliche Grünflächen Landschaftspflegeflächen Verkehrsflächen Gewerbe Landwirtschaft Forstflächen Industrie Flächennutzungsplan

10 Bioressourcen nach Entstehungsort Entstehungsort Ressource Privathaushalte Gartenabfälle Baum- und Heckenschnitt Rasenschnitt Pflanzenreste Küchenabfälle Zubereitungsreste Speisereste Überlagerte Lebensmittel Menge 0,12 1 kg FM / m² Gartenfläche*a 0,53 kg FM / m² Gartenfläche*a 0,25 1 kg FM / m² Gartenfläche*a 0,68 kg FM / EW*a 0,32 kg FM / EW*a 0,40 kg FM / EW*a Flächennutzungsplan 1 Abschätzung, Auswertung noch in Arbeit

11 Abfallsortierungen Exemplarische Abfallzusammensetzung einer Sortieranalyse 9,8% sonstige Abfälle >40 mm 15,3% Gartenorganik krautig 46,7% Gartenorganik holzig Zubereitungsreste 5,8% Speisereste 5,1% überlagerte Lebensmittel 7,5% 0,4% 0 9,4% Organik <40 mm Organik <10 mm

12 Küchenabfall 40 mm > x > 10 mm B E R B I O N Vergleich Küchenabfall im Restabfall in Grob- und Mittelfraktion 100% 90% 80% 70% R² = 0, % 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Küchenabfall > 40 mm

13 kg / (EW * Woche) B E R B I O N Bespiel private Küchenabfälle Zusammenfassung Küchenabfälle 1,80 1,60 1,40 1,51 1,41 1,33 1,61 1,58 1,20 1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0,00 EFH (eigene) MFH offen (SRH) städt. MFH (SRH) Großsiedlung (SRH) Hamburg gesamt (Öko Institut) Auswertung von Abfallsortieranalysen der SRH (1999, 2008) und eigene sowie Ökoinstitut (2009)

14 Beispiel Gartenabfälle

15 Gartenstruktur Befragungen von Privathaushalten Luftbildauswertung Literatur

16 Rasenmengen 100% Rasenwachstum 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 100% = Rasenmenge Biotonne Juni Mittlere Ransenmenge: 1051 kg FM / m² Rasenfläche*a 20% 10% 0% Februar März April Mai Juni Juli August September Oktober November Dezember

17 Rasenmengen 50 g/m² 45 g/m² 40 g/m² 35 g/m² 30 g/m² 25 g/m² 20 g/m² 28 g/m² 38 g/m² 46 g/m² 43 g/m² 31 g/m² 30 g/m² 23 g/m² 15 g/m² 10 g/m² 5 g/m² 10 g/m² 14 g/m² 0 g/m² Februar März April Mai Juni Juli August September Oktober November Dezember

18 Berechnungsparameter GIS System zur Bioressourceninventur notwendige Gebietsdaten Kartenmaterial: DSGK, Biotopkartierung Register, Statistik Melderegister, Gewerbekataster, etc. Einflussfaktoren / notwendige Eingangsparameter Flächennutzung, Siedlungsstruktur, Flächengröße, Flächenstruktur, Flächenbewirtschaftung Einwohner Sammelbarkeit, derzeitige Sammlung, Konsumverhalten Klima, geografische Lage, Pflanzenwachstum, Pflanzenarten Ausgabedaten Bioressourcen Entstehungsort Potenziale jahreszeitliche Veränderungen verwertungsrel. Eigenschaften

19 Ausblick Fertigstellung der GIS Datenbank Validierung Übertragbarkeit auf andere Gebiete Notwendige Basisuntersuchungen Notwendige Gebietsdaten Einfluss klimatischer Bedingungen Ermittlung für Gebiete ohne Flächennutzungsplan, Biotopkataster, etc. Luftbildauswertung durch Objekterkennung

20 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!