Luftqualität im Homeoffice erklärt | Zeiten von Corona

Homeoffice – Luftqualität in Innenräumen

Flexible Arbeitsmöglichkeiten boomen. Immer mehr Menschen sparen sich den Weg zur Arbeit und arbeiten ganz einfach von Zuhause aus. Sei es gezwungen durch die aktuelle Corona-Pandemie oder freiwillig. Das wirkt sich auf die Luftqualität in den Innenräumen aus, welche Auswirkungen auf unsere Gesundheit und Leistungsfähigkeit hat. Belastungen durch Schadstoffe machen sich in Homeoffice Zeiten besonders bemerkbar. Einer Studie des britischen Technologieunternehmens Dyson zufolge sind die Werte von VOCs und Stickstoffdioxid in den Wohnungen während dem Lockdown gestiegen. Dabei gibt es viele gute Gründe, um auf eine hohe Luftqualität wert zu legen.

  • Hohe Aufenthaltsdauer: Laut dem Bundesumweltamt hielt sich schon vor Corona ein Erwachsener in Mitteleuropa etwa 80 bis 90 Prozent des Tages in geschlossen Räumen auf. Zu Hause, im Büro, in Verkehrsmitteln. Davon entfallen etwa 2/3 der Zeit auf die Wohnräume.
  • Luft als Lebensmittel: Luft ist für uns ein Lebensmittel und davon atmen wir täglich über 12.000 Liter ein. Schlechte Raumluft beeinträchtigt somit unser Wohlbefinden und kann gar zu dauerhaften Gesundheitsschäden führen.
  • Hohe Schadstoffbelastung: Wir sind in Innenräumen einer Vielzahl an Schadstoffquellen ausgesetzt, die die Luftqualität beeinträchtigen. Messergebnisse in europäischen Städten zeigen, dass die Konzentration gefährlicher Luftschadstoffe in Innenräumen mindestens doppelt so hoch oder sogar noch höher liegt als im Freien. Eine Verdünnung der Schadstoffe ist in Innenräumen nur eingeschränkt möglich. Durch effektivere Wärmedämmung und zunehmend dichtere Fenster hat sich der Austausch der Luft zwischen Innenraum und Außenbereich signifikant verringert.

Oft reichen sogar wenige Maßnahmen, um die Luftqualität in den Innenräumen erheblich zu verbessern (z.B. Durch regelmäßiges  Lüften). Es gibt viele Parameter, welche die Luftqualität beeinflussen, die wichtigsten sind nachfolgend aufgelistet:

  • Raumlufttemperatur
  • Relative Luftfeuchte
  • Kohlendioxid (CO2)
  • Flüchtige Organische Verbindungen (VOC)
  • Feinstaub (PM1-PM10)

Raumlufttemperatur

Was den einen frieren lässt, empfindet der nächste als zu warm. Die optimale Raumlufttemperatur ist sehr subjektiv. In erster Linie sollte bei der Raumtemperatur daher immer das persönliche Wohlbefinden eine Rolle spielen. Die meisten Experten raten zu einer Zimmertemperatur zwischen 19 und 23 Grad.

Zu trockene Luft?

Häufiges heizen während im Winter und geschlossene Fenster führen schnell zu einer trockenen Luft in den Innenräumen. Sie fühlt sich nicht nur unangenehm an und bewirkt ein Austrocknen der Haut, für empfindliche Menschen und Allergiker kann sie schwere Auswirkungen auf die Gesundheit haben, denn je trockener die Luft desto mehr Staubpartikel schwirren durch die Raumluft. Gerade in der aktuellen Situation ist der relativen Luftfeuchtigkeit ein besonderer Stellenwert einzuräumen, denn Viren bleiben in trockener Luft viel länger ansteckend. Wie andere Krankheitserreger haften auch Viren an feinen Tröpfchen, den Aerosolen. Werden diese bei einer höheren Luftfeuchtigkeit grösser und schwerer, fallen sie zu Boden und werden vom Menschen nicht mehr eingeatmet. Dadurch sinkt die Gefahr einer Ansteckung. Sorgen Sie für eine Luftfeuchtigkeit von 40 bis 60 Prozent. Eventuell mit Hilfe eines Raumluftbefeuchter

Verunreinigungen in der Luft

Zum einen sind es wir selbst die durch unsere bloße Anwesenheit Sauerstoff verbrauchen und CO2 ausatmen aber neben der menschlichen Atmung und Ausdünstung spielen noch andere Faktoren eine wesentliche Rolle für die Qualität der Raumluft. Eine nahgelegene stark befahrene Straße kann ebenfalls Ursache für erhöhte CO2 -Werten sein. Schadstoffe, wie Kohlenstoffdioxid in der Atemluft stellen eines der größten Risiken für die öffentliche Gesundheit dar. Sie führen zu Beschwerden wie Unwohlsein, Konzentrationsschwäche und Produktivitätsverlust. Das gefährliche daran ist, dass diese Symptome schon auftreten, bevor man eine zu hohe CO2-Konzentration in der Atemluft bewusst wahrnimmt. Je nach Intensität der Nutzung eines Raumes steigt die Menge an Kohlenstoffdioxid in der Raumluft an und verschlechtert die Qualität dieser erheblich. Der menschliche Körper benötigt Sauerstoff, um richtig zu funktionieren, zu viel CO2 in der Atemluft behindert den Körper an der Aufnahme von Sauerstoff. Zimmerpflanzen sehen nicht nur toll aus, sondern helfen bei der Reinigung der Innenraumluft.

Feinstaub

Feinstaub wird seiner Größe nach unterschieden und in sogenannte Größenfraktionen eingeteilt:

  • PM10: Partikel mit einem maximalen Durchmesser von 10 µm
  • PM2,5: Partikel mit einem maximalen Durchmesser von 2,5 µm
  • Ultrafeine Partikel mit einem Durchmesser von weniger als 0,1 µm

PM10-Teilchen können beim Menschen in die Nasenhöhle gelangen, PM2,5 bis in die Bronchien und ultrafeine Partikel sogar bis ins Lungengewebe und den Blutkreislauf. Die Auswirkungen von Feinstaubpartikel auf die Gesundheit sind unterschiedlich, je nachdem, wie groß sie sind und wie tief sie in den Körper eindringen.

Der Feinstaub entsteht nicht nur wie bekannt beim Zigaretten Rauchen und anderen Verbrennungsvorgängen, sondern auch unscheinbare Quellen wie das häufige Benutzen eines Laserdruckers im Homeoffice Büro tragen zur Belastung bei. Es kann davon ausgegangen werden, dass die Geräte bei der Arbeit flüchtige organische Verbindungen (VOC), Feinstaub, Gase (z.B. Ozon), und weitere Stoffe wie Zinnverbindungen und Schwermetalle freisetzen, die in die Atemluft übergehen.

Auch gewöhnliches Kochen oder braten wird mit einer erhöhten Feinstaubbelastung in Verbindung gebracht. Ohne dass wir es bemerken, werden beim Kochen ultrafeine Partikel freigesetzt. Zusätzlicher Belastung sind sich Haushalte mit Gasherd ausgesetzt. Bei Untersuchungen hat sich ergeben, dass die Stickstoffdioxid-Werte in Haushalten, die mit Gas statt Elektroherd kochen, durchwegs höher sind.

Glatte Böden sollten regelmäßig gewischt und textile Fußbodenbeläge mit einem Feinfilter versehenen Staubsauger gesaugt werden. Auch auf Einrichtungsgegenständen sollte der Staub regelmäßig entfernt werden. Bei problematischen Orten mit einer sehr hohen Belastung durch eine angrenzende stark befahrene Straße können auch Luftreinigungssysteme wie HEPA-Filter helfen oder das Algenbild Alwe von Solaga.

Flüchtige organische Verbindungen (VOC’s)

Beim Reinigen der Räume können vermehrt flüchtige organische Verbindungen in die Raumluft gelangen. Ein Beispiel dafür sind Duftstoffe in Reinigungsprodukten, die wir verwenden. Sie verdampfen und können wieder eingeatmet werden. Weitere mögliche Quellen in Innenräumen sind Bauprodukte oder die Innenausstattung wie z.B:

  • Einrichtungsgegenstände und Ausstattungsmaterialien (→ Lösungsmittel aus Kleb- und Imprägnierstoffen, Zusätze aus Dämmstoffen)
  • Reinigungs-, Desinfektions-, Konservierungs- und Pflegemittel
  • Produkte des Heimwerker- und Bastelbereichs, z.B. Farben und Lacke, Klebstoffe,
  • Dichtungsmassen
  • Holzprodukte (→ Abgabe von Formaldehyd aus Spanplatten; Pentachlorphenol aus Holzschutzmitteln)
  • Verbrennungsprozesse (Ruß, Kohlenstaub, Holzstaub; Stäube wirken als Trägermedien
  • für schwerflüchtige organische Verbindungen s.u.)
  • Mikroorganismen wie Pilze, Viren, Bakterien und Milben

Abhilfe schaffen hier Allergiker freundliche Reinigungsprodukte oder der Einsatz von emissionsarmen Produkten, mit einem Umweltzeichen wie dem Blauen Engel gekennzeichnet oder nach dem AgBB-Bewertungsschema geprüft sind. Intensives Lüften während und nach Beendigung der Arbeiten verringert erhöhte VOC-Konzentrationen oder vermeidet sie sogar ganz.

Man sieht kann man also mit wenigen Handgriffen für ein gutes und gesundes Raumklima zuhause sorgen.

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Grüne Architektur – Green Building Design – Nachhaltige Architektur

by Lavanya Kunamaneni

Grüne Architektur wird auch als „nachhaltige Architektur“ oder „Green Building“ bezeichnet. Sie minimieren den Ressourcenverbrauch beim Bau eines Gebäudes, bei der Wartung und beim Betrieb. Sie sind umweltfreundlich, indem sie die Abfallerzeugung reduzieren und weniger Emissionen in die Umwelt haben. Grüne Gebäude minimieren die schädlichen Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt.

Warum ist grüne Architektur wichtig?

In den letzten Jahren wurden durch die Industrialisierung mehr als die Hälfte der weltweiten Energiereserven und Rohstoffe aus allen Formen der Bautätigkeit der Erdoberfläche entnommen. Auf der anderen Seite haben sich auch die Deponieablagerungen und die Treibhausgasemissionen erhöht. Wenn sich dieser Prozess in der Zukunft fortsetzt, könnten wir mit Problemen wie Klimawandel, Energiekrise, Verknappung von Rohstoffen und Brennstoffen konfrontiert werden. Wenn wir jetzt nicht gegen diese Probleme vorgehen und alle Ressourcen nutzen, was auch immer wir jetzt haben, dann werden unsere zukünftigen Generationen sehr leiden müssen.

Daher ist die Hinwendung zu grüner Architektur wichtig, da sie dazu beiträgt, das Leben der menschlichen Spezies und fast aller Lebewesen auf dem Planeten zu verbessern. Diese Gebäude spielen eine wichtige Rolle bei der Reduzierung der Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und den Planeten, indem sie erneuerbare Materialien für den Bau verwenden. Grüne Architektur hat soziale, ökologische und wirtschaftliche Vorteile. Sie sparen auch die Wartungs- und Betriebskosten.

Um unseren Planeten und die Ressourcen zu schützen, ist Green Architecture daher die beste Lösung. Sie hilft, Gebäude zu schaffen, die schonend für den Planeten sind. Sie nutzen Ressourcen effizient und berücksichtigen das Wohlbefinden der Menschen und der Umwelt. Diese Green Buildings nutzen nachhaltige Rohstoffe und erneuerbare Energie für den Bau.

Grünes Design beinhaltet...

Nachhaltige Standortentwicklung:

Nachhaltige Entwicklung des Geländes bedeutet, die bereits vorhandenen Gebäude für den Neubau zu nutzen und um die Gebäude herum zu bepflanzen. So konnte die Umwelt geschont und auch der Bedarf an Rohstoffen minimiert werden.

Sparsamer Umgang mit Wasser:

Wasser ist die Quelle des Lebens. Es kann immer aufgefangen, gespeichert, gefiltert und wiederverwendet werden. Es besteht keine Notwendigkeit, Trinkwasser für Bewässerungsaktivitäten zu verwenden. Das Konzept der grünen Architektur bietet verschiedene Methoden, um das Regenwasser zu sammeln. Durch die Installation von Regenwasserauffanganlagen in einem Gebäude, die das Regenwasser von den Dächern in ein Reservoir auffangen und das gefilterte Wasser für die Gartenarbeit verwenden. Die Verwendung von recyceltem Grauwasser für Bewässerungszwecke und die Wiederverwendung dieses Wassers in Kühlsystemen spart ebenfalls Wasser. Dies hilft auch bei der Minimierung der Infrastrukturkosten sowie bei der Verbesserung der ästhetischen Qualität.

Erhöhte Energieeffizienz:

Um eine höhere Effizienz in Green Buildings zu erreichen, sollten sowohl die Betriebsenergie als auch die verkörperte Energienutzung minimiert werden. Dies könnte durch isolierte Wände, Decken und Böden sowie durch die Ausrichtung der Fenster in einer effektiven Position erreicht werden. Andererseits könnten die Umweltauswirkungen der Gebäude durch die Erzeugung von erneuerbarer Energie aus Windenergie, Solarenergie oder Biomasse reduziert werden

Raumluftqualität:

Die Gesundheit der Bewohner wird durch Baumaterialien, Dekorationsmaterialien und Produkte, die zur Reinigung und Wartung verwendet werden, beeinträchtigt. Einige dieser Materialien können langsam schädliche Substanzen an die Luft abgeben. Daher sollte die Umweltqualität in Innenräumen verbessert werden, indem bei der Konstruktion wenig oder gar keine flüchtigen Kohlenstoffverbindungen verwendet werden und ein geeignetes Belüftungssystem vorhanden ist, das saubere Luft in das Gebäude einlässt.

Materialeffizienz:

In einem nachhaltigen grünen Gebäude sollten die Materialien grün sein. Einige dieser Materialien sind Bambus, wiedergewonnenes Holz, Holz, Kork und Schafwolle, usw. Die lokale Herstellung von Baumaterialien reduziert die Transportkosten.

Abfallreduzierung:

Dies könnte erreicht werden, indem der Abfall, der normalerweise auf Deponien landet, gesammelt und in nützliche Baumaterialien umgewandelt wird. Eine längere Lebensdauer von Gebäuden spielt ebenfalls eine wichtige Rolle bei der Abfallreduzierung. Die Verwendung von Abwasser aus Kläranlagen in Aktivitäten wie Bewässerung, Toilettenspülung und Landschaftsbau, die nicht trinkbar sind, ist ebenfalls der beste Weg, um die Abwassermenge zu reduzieren.

Einige weitere Merkmale der Grünen Architektur:

Netto-Null-Energie-Gebäude, die die gesamte Energie, die sie verbrauchen, selbst produzieren
Effiziente HVAC-Systeme (Heizung, Lüftung, Elektrizität und Klimaanlage)
Verbesserte Luftqualität durch den Einsatz emissionsarmer Materialien, die ungiftig und nicht synthetisch sind
Grüne Isolierung (alternative Energiequellen wie aktive und passive Solarenergie) und kühle Dächer
Verwendung intelligenter Geräte
Verwendung von grünem Zement

Vorteile der grünen Architektur:

Komfort: Ein richtig konzipiertes grünes Gebäude ist sehr energieeffizient und nach Süden ausgerichtete Fenster sorgen für mehr Sonnenlicht und machen es im Winter angenehmer als ein konventionelles Gebäude
Wirtschaftlichkeit: Wenn passive Sonnenkollektoren während der Entwurfsphase eines grünen Gebäudes richtig installiert werden, spart es Baukosten und Brennstoffrechnungen im Vergleich zu einem konventionellen Gebäude.
Ästhetische Ansicht: Passive Sonnenkollektoren machen die Innenumgebung angenehm und hell.
Umweltfreundlich: Wenn sie in jeder Phase eines grünen Gebäudes richtig geplant und gewartet werden, schützen sie die Umwelt, indem sie die Emissionen reduzieren und unsere natürlichen Ressourcen sowie Rohstoffe sparen.

Herausforderungen der grünen Architektur:

Die höheren Planungs- und Baukosten sind die größten Hürden für ein grünes Gebäude, auch wenn sie auf lange Sicht rentabel sind.
Der Mangel an öffentlichem Bewusstsein ist auch ein Haupthindernis bei der Entwicklung von grünen Bauprojekten.
Fehlende politische Unterstützung

Wenn wir die Architektur grün machen wollen, dann ist eine Revolution unumgänglich. Die Potenziale der Umweltwissenschaft und -technologie müssen kreativ untersucht werden. Genau wie die industrielle Revolution, die im 19. Jahrhundert viele Bereiche verändert hat, brauchen wir alle im 21. Jahrhundert eine Informationsrevolution mit neuen und innovativen Technologien. Die Regierungen müssen diese grünen Praktiken fördern. Es besteht kein Zweifel daran, dass eine kleine Gruppe von nachdenklichen und engagierten Bürgern die Welt verändern kann.

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Grün: Wirkung & Bedeutung – Nachhaltig arbeiten – Natur im Büro

Von Chantal Bohn

Graue Wände, graue Teppiche, graue Anzüge – das Klischee der Großraumbüros ist mehr als trist. Überall lauern Stressquellen. Da ist das ständige Piepen des Druckers oder das Gespräch der Tischnachbarin, eine wichtige Deadline und die Email eines verärgerten Kunden. Das Homeoffice ist zwar weniger grau, aber nicht unbedingt weniger stressig. Das Rauschen der Waschmaschine oder das Zoom-Meeting des Partners im Nebenraum erschweren die Konzentration. Natürliche Elemente in unserer Umgebung können diesen Stress senken.

Natur gegen Stress

Jeder von uns entspannt sich auf andere Weise. Eine schwedische Forschungsgruppe um Terry Hartwig fand jedoch heraus, dass für die meisten Menschen die Natur das beste Mittel gegen Stress und Anstrengung ist. Nachdem Probanden Konzentrationsaufgaben lösen mussten, gingen sie entweder im Reservat spazieren, liefen durch die Stadt oder blieben vor Ort und hörten Musik. Im anschließenden Test erzielte die Reservat-Gruppe wesentlich bessere Ergebnisse als die anderen beiden Gruppen. Bemerkenswert ist, dass ähnliche Ergebnisse auch mit Naturfotografien erreicht wurden. Es muss also nicht immer gleich ein Spaziergang sein. Oft reichen schon visuelle Eindrücke, um uns zu beruhigen, obwohl andere Vorteile verbunden mit Bewegung und frischer Luft wegbleiben.

Eine weitere Studie wurde in den Robert Taylor Homes in Chicago durchgeführt. Das ehemalige Wohnprojekt beherbergte zeitens bis zu 27.000 Menschen und war eine Brutstätte für Drogenhandel und Gang-Gewalt. Die Bewohner lebten in riesigen Betonblöcken umgeben von Parkplätzen und asphaltierten Straßen. Nur wenige Wohnungen boten einen Ausblick auf Bäume oder Wiesen. Die Studie zeigte, dass Kinder aus Wohnungen mit “Aussicht” eine längere Aufmerksamkeitsspanne hatten, als Kinder die aus ihren Fenstern nur graue Wände sahen.

Der Ausblick ins Grüne beeinflusst nicht nur unsere mentalen Fähigkeiten. Zwischen 1972 und 1981 begleitete eine Studie des US-amerikanischen Wissenschaftlers Roger Ulrich Patienten nach ihrer OP. Dabei fand man heraus, dass Patienten, die aus ihrem Bett nach draußen in den Park schauen konnten, sich schneller von der OP erholten, als Patienten, deren Fenster auf Krankenhaus-Wände ausgerichtet waren. Nicht nur das – die Patienten benötigten auch weniger Schmerzmittel.

Eine Erklärung für diese Ergebnisse liefert die Arbeit des Psychologen William James. Er unterschied zwischen zwei Arten der Aufmerksamkeit: direkte Aufmerksamkeit und Faszination. Die direkte Aufmerksamkeit kommt zum Einsatz, wenn wir eine wichtige Email schreiben, wenn wir in der Innenstadt Autofahren oder Rechnungen durchführen. Sie erfordert Konzentration und Willenskraft und wirkt deswegen schnell ermüdend auf uns. Faszination hingegen existiert einfach. Wenn kleine Kinder stundenlang einem Käfer zuschauen oder wir gedankenverloren Blätter im Wind beobachten, passiert das ohne Intention oder Anstrengung. Es ist quasi wie eine Mikromeditation. Die Faszination, die wir für natürliche Elemente hegen, hilft uns dabei, Stress abzubauen. Deswegen fühlen wir uns mit ein wenig Grün im Leben psychisch und physisch wohler.

Nachhaltig Arbeiten

Es sind aber nicht nur Bäume und Wasserfälle, die uns in Stresssituationen helfen. Denn auch Farben an sich beeinflussen unser Befinden. Überall auf der Welt existieren Farbenlehren, die Farben mit bestimmten Gefühlen oder Lebensabschnitten verbinden. Die daoistische Harmonielehre Fēng Shuî zum Beispiel ordnet Grün dem Osten und damit dem Bereich der Familie und Gesundheit zu. In vielen Kulturkreisen steht Grün für Jugend und Fruchtbarkeit. Seit einigen Jahren ist Grün zusätzlich ein Symbol der Nachhaltigkeit, was viele Hersteller in ihrem Produktdesign auszunutzen wissen. Mit der Etablierung der Psychologie als wissenschaftliche Fachrichtung stieg auch das Interesse daran zu untersuchen, wie Farben gezielt eingesetzt werden können. 

Alexander Schauss war einer der ersten, der Studien zur psychologischen Wirkung von Farben durchführte. Er präsentierte seine Ergebnisse 1985 in einer Veröffentlichung, die auch als “The Pink Study” bezeichnet wird. Den Namen erhielt sie, weil in dem Versuch Räume eines amerikanischen Gefängnis mit der Farbe Baker-Miller-Pink gestrichen wurden. Nach kurzem Aufenthalt beruhigten sich die Insassen und zeigten weniger Gewaltbereitschaft als zuvor. Das Experiment wurde in einer psychiatrischen Einrichtung sowie einer Jugendstrafanstalt wiederholt – mit dem gleichen Ergebnis.

Forschungsergebnisse wie die von Schauss sind besonders für Innenarchitekten interessant. Grüne Elemente werden häufig in Empfangshallen von Hotels und Bürogebäuden eingesetzt. Warum? Die Farbe erleichtert es uns, sich an neue Umgebungen zu gewöhnen. Dass bestimmte Farben und Formen uns kreativer, kooperativer oder konzentrierter machen, hat auch Google erkannt. Der Großkonzern hat eine ganze Abteilung, die sich nur mit Bürodesign beschäftigt und eine eigene Versuchsreihe mit verschiedensten Design-Konzepten am Laufen hat. Lila zeigte dabei eine schlechte Auswirkung auf die Arbeitsatmosphäre und wurde daraufhin aus den Google-Büros verbannt.

Grün im Büro

Aber wie sieht denn nun das perfekte Büro aus? In den letzten Jahren ging der Trend in Richtung Wohnzimmer-Büro. Weniger klassische Schreibtische, dafür Sessel und flexible Working Booths. Man soll sich schließlich auch bei der Arbeit wohlfühlen. Ein richtiger Ansatz, der aber vielleicht besser durch Garten-Büros (wenn man der Namensgebung treu bleibt) zu realisieren wäre.

Eine langwierige Befragung durch Rachel Kaplan (Professorin an der University of Michigan) ergab, dass Angestellte, die von ihrem Arbeitsplatz ins Grüne schauen können, glücklicher mit ihrer Arbeit, gesünder und zufriedener mit ihrem Leben sind. Zimmerpflanzen verbessern nicht nur das Raumklima, sondern steigern die Produktivität der Angestellten um bis zu 15%. Der Bericht “Arbeitsmotivation 2014” der ManPowerGroup zeigt einen ähnlichen Trend. Eintausend Deutsche wurden gefragt, was für sie im Büro wichtig ist, um sich wohlzufühlen. Das Ergebnis: Zimmerpflanzen sind für uns wichtiger als die frische Tasse Kaffee am Morgen. 

Zimmerpflanzen und “Blick auf Park” sind aber nicht die einzigen Möglichkeiten, ein Büro naturnäher zu gestalten. Die richtige Farbwahl, organische Formen und Objekte wie Wandbegrünung, Moosteppiche und unbehandelte Holzmöbel bringen die Natur nach drinnen. 

Es ist an der Zeit, grauen Büros Lebewohl zu sagen und sich die Natur an den Schreibtisch zu holen – auch wenn es erstmal nur eine Topfpflanze ist.

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Nachhaltige Wirtschaftsweise – Kreislaufwirtschaft – Circular Economy

Von Chantal Bohn

In der Natur gibt es keinen Müll. Alles wird wiederverwendet. Wenn ein Tier stirbt, werden die Überreste von Mikroorganismen abgebaut, wodurch Nährstoffe und Mineralien wieder in den Boden gelangen. Dort werden sie vom Wurzelwerk der Pflanzen aufgenommen, welche wiederum die Nahrung für die Tiere produzieren. Stoffkreisläufe sollten für uns also selbstverständlich sein. Trotzdem werden die meisten Produkte bis heute auf lineare Weise hergestellt: produzieren – kaufen – wegwerfen – vergessen. In den letzten Jahrzehnten wurde jedoch klar, dass diese Wirtschaftsweise keine Zukunft hat. Eine nachhaltige Wirtschaftsweise im Sinne einer Kreislaufwirtschaft könnte eine Lösung sein.

Linearwirtschaft: Die Wegwerfgesellschaft

Laut Umweltbundesamt ist Deutschland pro Jahr für 325 bis 350 Millionen Tonnen Abfall verantwortlich. Weltweit sind es 2,12 Milliarden Tonnen. Was damit geschieht, hängt vom Land ab. In den USA landet der Großteil des Mülls auf den Deponien, wo durch die Verrottung Methan (ein potentes Treibhausgas) in die Atmosphäre gelangt. In Deutschland wird der Müll hauptsächlich “energetisch verwertet”, also verbrannt. Die entstehende Wärme kann nur noch für Energieerzeugung genutzt werden, wobei immer noch Kohlenstoffdioxid und andere Treibhausgase freigesetzt werden. 

Den Müll säuberlich zu trennen ist zwar besser, als alle Abfälle in einer Tonne zu entsorgen, aber es löst das Müllproblem auch nicht. Denn viele Materialien sind schlecht oder gar nicht recyclebar, weswegen sie letzten endes eben doch in den Verbrennungsanlagen landen. Vor allem Mehrschichtmaterialien, wie sie häufig in Verpackungen verwendet werden, stellen eine Herausforderung für Recyclinganlagen dar, weil sie nicht sortenrein sind. Insgesamt werden laut Angabens des BUNDs nur 17% des deutschen Plastikmülls nachvollziehbar recycelt. Bei Papier und Glas sind die Recyclingquoten wesentlich besser, aber auch hier behindern chemikalische Zusätze und andere Unreinheiten die Weiterverwertung.

Länder weltweit stehen deswegen vor der Frage, wie sie ihren Müll los werden sollen, ohne die Umwelt weiter zu schädigen. Hinzu kommen Probleme wie Ressourcenknappheit, hohe Treibhausgasemissionen und der damit verbundene Klimawandel. Einen Ausweg bietet die Kreislaufwirtschaft.

Die Grundsätze der Kreislaufwirtschaft

Kreislaufwirtschaft ist ein Modell, in welchem Produkte Teil eines Materialzyklus sind und diesem idealerweise endlos wieder zugefügt werden können. Statt geplanter Obsoleszenz werden Produkte für maximale Lebensdauer designt. Dadurch werden weniger Rohstoffe benötigt und Müllmengen reduziert.

Ähnlich wie in natürlichen Kreisläufen können die Produkte nach Ablauf ihrer Lebensdauer in ihre Grundbestandteile zerlegt werden, um als Ausgangsstoff für neue Produkte zu dienen. Hierbei wird generell zwischen zwei Stoffzyklen unterschieden: dem biologischen und dem technischen. Der biologische Zyklus enthält nur organische Stoffe, die der Natur bedenkenlos wieder zugeführt werden können. Dies kann zum Beispiel über Biogas-Anlagen oder Kompostierung passieren. Der technische Zyklus besteht aus Stoffen wie Plastik und Legierungen, die von Menschenhand geschaffen wurden. Jene Stoffe sollen sortenrein getrennt und dadurch immer wieder verwendet werden können. 

Die Materialzyklen verlassen sich jedoch nicht darauf, dass sich die technischen und chemischen Recyclingmöglichkeiten verbessern, sondern setzen schon viel früher an – beim Produktdesign. Abfall wird dabei quasi “herausdesignt”. Wer ein Produkt auf dem Markt anbieten möchte, muss sicherstellen, dass es leicht zu reparieren ist und das Material nach dem ursprünglichen Gebrauch wiederverwendet werden kann. Die Bestandteile müssen leicht voneinander zu trennen sein. Es muss transparent sein, um welches Material es sich handelt und wie es zu entsorgen ist. Hersteller müssen untereinander kommunizieren, um ihre Produkte in einem Materialzyklus zu integrieren. Entweder benutzen sie ein Abfallprodukt eines anderen Herstellers oder sie wissen, wer ihre eigenen Abfallprodukte verwerten kann – optimalerweise beides. 

Warum sich dieser Aufwand lohnt, zeigt ein Blick auf die Vorteile.

Die Vorteile der Kreislaufwirtschaft

Der offensichtlichste Vorteil der Kreislaufwirtschaft besteht darin, dass weniger Rohstoffe abgebaut werden müssen. Dadurch fallen finanzielle und ökologische Kosten des Abbaus weg. Laut Schätzungen der “Ellen MacArthur”-Stiftung würde die EU mit einem zirkulären Wirtschaftsmodell jährlich bis zu 630 Milliarden US-Dollar (etwa 518 Milliarden Euro) an Materialkosten einsparen. Gleichzeitig wird die Rohstoffversorgungssicherheit erhöht, weil Wertstoffe nicht ungeachtet entsorgt und Rohstoffquellen geschont werden.

Die Weiterverwendung und die hohen Recyclingraten sollen idealerweise dafür sorgen, dass außerdem keine künstlichen Stoffe in die Umwelt gelangen. Das heißt, keine alten Reifen werden irgendwo im Wald abgeladen und Plastik driftet nicht länger in unsere Weltmeere. Auf die Frage, was mit den 50 Millionen Tonnen Plastikmüll passiert, die sich bereits in den Ozeanen befinden, gibt es bisher allerdings nur dürftige Antworten. 

Für Konsumenten kann Kreislaufwirtschaft vor allem weniger Kosten bedeuten, da Produkte auf Langlebigkeit ausgerichtet sind und somit seltener ersetzt werden müssen. Außerdem dürften die geringen Materialkosten in vielen Sektoren die Einkaufspreise von Produkten senken. Durch Leasing-Modelle werden Geräte zunehmend gemietet, wodurch Verbraucher diese flexibler nutzen können.

Die Umsetzung der Kreislaufwirtschaft

Es gibt bereits zahlreiche Unternehmen, die beweisen, dass Zirkularität rentabel ist. Die Ansätze sind vielfältig, innovativ und meist erstaunlich simpel.

Die chinesische Firma “Broad Sustainable Building” baut Hochhäuser nach dem Lego-Prinzip. Die Baukomponenten werden in einer Fabrik vorgefertigt und müssen am Ziel nur noch zusammengesteckt werden. Einerseits reduziert diese Bauweise die Kosten und Bauzeit enorm. Andererseits, und das ist das entscheidende, lassen sich die Gebäude wieder in ihre Einzelteile zerlegen, welche dann für andere Projekte zur Verfügung stehen. 

Ein anderes Beispiel ist die Firma “Bundels” in den Niederlanden, welche kostengünstig Waschmaschinen vermietet. Die Maschinen werden regelmäßig gewartet. Mittels Sensoren werden Wasser-, Strom- und Waschmittelverbrauch überwacht. So kann sichergestellt werden, dass die Maschinen ihre maximale Lebensdauer erreichen und lange Profit bringen. 

In Deutschland ist der Werkstoffhersteller Covestro Vorreiter, wenn es um zirkuläres wirtschaften geht. Mit Cardyon hat die Firma einen Polyol (Ausgangsstoff für Weichschaum in Autoinnenräumen und Matratzen) entwickelt, der zu 20% aus Kohlenstoffdioxid besteht. Bei der Produktion werden so gleichzeitig Erdöl eingespart und CO2 reduziert. 

Die Pläne der Bundesregierung

Mittlerweile steht fest: wer künftig eine wirtschaftliche Rolle spielen möchte, denkt zirkulär. Weltweit arbeiten Firmen und Staaten an neuen Konzepten, um den Konkurrenten einen Schritt voraus zu sein und sich mit der Nachhaltigkeits-Medaille zu zieren. Die Europäische Union hat zuletzt im März vergangenen Jahres einen Aktionsplan für Kreislaufwirtschaft vorgestellt, der Europa auf eine grüne Zukunft vorbereiten soll. 

Um die europäische Richtlinien auch in Deutschland umzusetzen, beschloss die Bundesregierung im Sommer 2020 eine Erweiterung des Kreislaufwirtschaftsgesetzes, welches 2012 in Kraft trat. Darin ist zum Beispiel die berühmte Müllhierarchie verankert, an deren Spitze die Müllvermeidung steht. Neu sind unter anderem die Erhöhung der Recyclingquoten, die Obhutspflicht der Produktverantwortlichen und die Verpflichtung zur Abfallberatung. Was für die einen zu viel war, war für andere zu wenig. Vertreter des Handelsverbandes Deutschland und des Deutschen Industrie- und Handelskammertags kritisierten, dass die neuen Regelungen den ohnehin schon geschwächten Handel zu sehr beeinträchtigten. Andere Lager, darunter der NABU, sind der Meinung, die Erweiterung ginge nicht weit genug.

Deutschland hat gute Voraussetzungen, um der linearen Wirtschaft lebewohl zu sagen,  aber wie Eric Rehbock (Geschäftsführer des Bunderverbandes für Sekundärrohstoffe und Entsorgung) kommentierte, fehle nach wie vor der Wille das Ruder herumzureißen.

Die Hürden der Kreislaufwirtschaft

Viele Geschäftsmodelle basieren auf einer linearen Wirtschaftsweise. Wenn diese Unternehmen überleben wollen, müssen sie sich nicht nur anpassen, sie müssen sich von Grund auf neu erfinden. Lieferketten und Produktion müssen transparenter werden – ein Schritt, zu dem viele Firmen nicht bereit sind. Es ist damit zu rechnen, dass besonders große Unternehmen ihre Reformation hinauszögern und stattdessen an kleinen Produkten schrauben werden, um ihre etablierte Stellung auf dem Markt beizubehalten. 

Des weiteren bedeutet der geringe Ressourcenverbrauch für Bergbau- und Ölindustrie rund 1 Million weniger Arbeitsstellen, wobei man dies mit den 18 Million neuen Arbeitsstellen aufwiegen kann, welche laut Internationaler Arbeitsorganisation bis 2030 im grünen Sektor entstehen.

Letzten Endes hängt der Erfolg der Kreislaufwirtschaft aber auch von uns ab, den Konsumenten. Langlebigkeiten von Produkten ergibt nur Sinn, wenn wir diese auch lange nutzen bzw. bereit sind, Sachen aus zweiter Hand zu kaufen oder zu leasen. Genauso scheitert selbst der effizienteste Materialzyklus, wenn wir Produkte bei uns zu Hause horten statt sie dem Markt zurückzugeben, wenn wir sie nicht mehr benötigen. 

Wirtschaftsmodell der Zukunft?

Für viele klingt Kreislaufwirtschaft noch eher nach einer Zukunftsvision, als nach einem funktionierenden Wirtschaftssystem. Dabei existieren schon jetzt etliche Firmen, die ihre Rohstoffe aus alten Produkten beziehen und ihnen so ein neues Leben schenken. Die Europäische Union und Deutschland haben die ersten Schritte zur Kreislaufwirtschaft bereits in geltendes Recht umgesetzt. Es geht voran. Vielleicht langsamer als sich Vorreiter erhofft hatten, vielleicht schneller als Kritiker befürchtet hatten. Doch die Richtung ist eindeutig: in der Natur wird alles wiederverwendet, warum also nicht in unserer Wirtschaft?

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Ohne Erdöl: Bioökonomie, Bioplastik, Biokraftstoff – Basis oder Nische?

Von Lucas Niño

Was haben Windräder, (Elektro)-autos und sterile medizinische Ausrüstung gemeinsam? Nun, ohne Plastik wären sie nicht denkbar oder deutlich weniger effizient. Plastik ist zwar kein besonders stabiler Werkstoff, aber es ist einer, der eine dem Leben sehr fremde Chemie anwendet. Metalle können rosten oder korrodieren, Holz und Papier bestehen aus ehemaligen Lebewesen und können auch von Lebewesen zersetzt werden. Nur die klassischen Plastiksorten sind chemisch gegenüber dem Abbau von Mikroorganismen und vielen Umwelteinflüssen stabil. Er wird aus Erdölbestandteilen unter z.T. sehr exotischen Bedingungen hergestellt.

Das Ende des Erdöls – auch trotz erneuerbarer Energien ein Problem

Doch Erdöl ist endlich! Einst gab es Schreckensvisionen, dass eines Tages das Licht ausgeht, sobald es kein Öl mehr gibt. Dieser Schrecken verblasst heute zumindest in Deutschland langsam mit dem Ausbau der erneuerbaren Energien. Wie erwähnt ist Erdöl auch der Ausgangsstoff für die Plastikproduktion. Auf Einwegplastik wollen einige Leute zunehmend verzichten. Jedoch wie würde eine Welt ohne moderne Medizin und Windräder aussehen? Verschwände heute das gesamte Erdöl von der Welt wäre unser Leben wahrscheinlich sehr vegan, da eigentlich nur pflanzliche Lebensmittel und vielleicht Eier und Trockenfleisch wirklich haltbar genug sind, um ohne Plastikverpackung lange zu lagern. Unsere Schreckensvision ist heute eher, dass all die Dinge, die heute durch die Petrochemie (Produktion von Gütern auf Basis von Erdöl) von den verbleibenden Ölvorräten abhängen – und uns eines Tages eher sehr viele notwendige Medizinprodukte fehlen.

Je besser, desto problematischer

Nun gut, auch Erdöl entstammt strenggenommen verwesten Lebewesen vom Meeresgrund aber die chemischen Reaktionen, mit denen wir aus einzelnen Molekülen ganze Gegenstände herstellen sind anders als die Reaktionen, die die Natur kennt. Deshalb gibt es auch kaum Lebewesen, die fossiles Plastik in der Natur abbauen können. Die Reaktionen, die nötig wären, um Plastik zu zersetzen sind i.d.R. sehr energieaufwendig oder benötigen extreme Bedingungen. Auch deswegen sind bisher wenige Lebewesen entdeckt worden, die Plastik chemisch verarbeiten konnten (Beispielsweise Mottenraupen Galleria Melonella und Bakterien Idonella Sakaiensis) und die meisten dieser sind kaum fähig im Meer Mikroplastik anzugreifen. Packen wir eine Spritze, ein Lebensmittel in eine Verpackung aus Plastik, werden es vermutlich nie Bakterien schaffen, sich in die Verpackung durchzufressen und das Verpackte zu verderben. Vorausgesetzt die vorhergenannten Lebewesen verbreiten sich nicht in unserer Umwelt. Aber gerät die Verpackung mitsamt Inhalt ins Meer, wird sich dort auch niemand finden, der es auflöst. Das ist bei einem Stück Papier oder einer Bananenschale anders.

Der Plastik-nicht-Kreislauf

Doch es gibt noch ein Problem: Okay, vielleicht wird das Erdöl der Welt nichtmehr zu CO2 verbrannt… Aber Plastik herzustellen ist im Endeffekt auch eine Form von CO2-Produktion! Es gibt prinzipiell drei Wege mit Plastikabfall umzugehen: Recyceln, Verbrennen oder in die Umwelt geraten lassen. Recyclen ist erstaunlicherweise eher eine Einbahnstraße. Die Struktur und Qualität von Plastikprodukten ist in den meisten Plastiktypen (bspw. PE/PP) dauerhaft nicht zu erhalten. Und die Plastiktypen, die oft bis unbegrenzt oft recycelt werden können (bspw. PET) müssen aufwändig aussortiert werden. Das nächste Erstaunliche ist, dass Verbrennen und in die Umwelt geraten lassen eine sehr ähnliche Folge für unsere Atmosphäre haben. Plastikprodukte sind meistens Kohlenwasserstoffe. Verbrennt man diese, entsteht CO2 und Wasser. Gerät Plastik in die Umwelt, zerkleinert es sich zunächst mechanisch und kann dann über sehr langsame Prozesse über Jahrhunderte und Jahrtausende zu CO2 und Wasser umgewandelt werden. Was bringt es also Erdöl nicht zu verbrennen und es stattdessen in Plastik umzuwandeln?

Die Entschärfung der CO2-Bombe

Wenn man sich die Probleme unserer Welt anschaut, v.a. die technischen, fällt auf, dass es meistens sehr schnell ein paar theoretische Lösungen gibt. So auch bei dem Kreislaufproblem der Petrochemie. Man könnte Das CO2 aus der Luft nehmen und daraus Produkte aus Kohlenstoffverbindungen herstellen. Und wer kann CO2 aus der Luft nehmen? Pflanzen.

Biomasse versus Erdöl

Während Erdöl eine chemisch relativ homogene, wasserfreie Masse ist, die eigentlich nur aus wasserabweisenden Kohlenwasserstoffen besteht, sind biologische Erzeugnisse wasserhaltig und bestehen aus verschiedenen, chemisch unterschiedlichen Arten von Molekülen. Da sind u.a. Lignine, wasserunlösliche Fette, wasserlösliche Kohlenhydrate und Proteine, die unterschiedliche Löslichkeiten haben können. Zusammen bilden sie komplexe, stabile Strukturen – die Zellen. Diese müssten zunächst aufgeschlossen werden. Hat man diese verschiedenen chemischen Bestandteile erst einmal voneinander getrennt, kann man diese Stoffe direkt weiterverarbeiten (z.B. Stärke zu Papier, klassische Naturprodukte) oder man spaltet sie weiter zu einfachen Monomeren, die wiederum in Kunststoffe umgesetzt werden können. Dieser Teil wird als Bioraffinieren bezeichnet. Der Zweite Teil der Bioökonomie beschreibt die Produktion von neuen Produkten auf Basis dieser Monomere. In der Erdölchemie kommen andere Monomere vor, aus denen auch andere Polymere gebildet werden. Ein kleiner Vorteil ist, dass Bioraffinerien trotz größerem Aufwand der Aufbereitung von kleinen Molekülen, direkter Ausgangsstoffe für abbaubare Plastiksorten bereitstellen können. Beispielsweise PLA (Poly-LAktat) ist ein Polymer aus vielen Milchsäuremolekülen. Diese wiederum wird bevorzugt aus (Mais)-Zucker hergestellt. PLA ist ein Plastiktyp, der vielseitig in Bechern, Folien und Stiften verwendbar ist. Dies ist auch künstlich aus Erdöl herstellbar, aber viel teurer. Findet man eine Möglichkeit für uns nicht essbare Zellulose zu Zucker zu machen, hat man hier größere Mengen Ausgangsmaterial. Denn Zellulose ist ein wichtiger Bestandteil von Holz, Blättern und Sprossachsen.

Jedoch ist PLA nicht ganz unumstritten. Es ist kompostierbar, im Meer jedoch 80 Jahre lang stabil. Jedoch fragt sich dabei: Isst nun ein Lebewesen PLA-Rückstände, ist die chemische Behandlung in der Verdauung vielleicht ein Umfeld, in dem PLA zersetzt wird und nicht wie herkömmliches Plastik die Organe verstopft? Verzichtet man zudem auf nicht abbaubare Additive, ist es möglich, dass die zersetzten Überreste (Milchsäure) ein für Lebewesen verarbeitbarer Stoff ist, der sich nicht ablagert? Hier zeigt sich, dass der Teufel im Detail liegt. Nur weil ein Plastiktyp nicht im Meereswasser abbaubar ist, heisst das nicht sofort, dass er genauso schädlich für Meereslebewesen ist. Und das Problem der CO2 Freisetzung hat PLA als Bioplastik (da aus biologischen statt fossilen Quellen) sowieso nicht.

Die vier Arten des Plastik

Deshalb gibt es eine Einteilung in vier Kategorien von Kunststoffen: In fossile oder biologisch–regenerative und in biologisch abbaubare oder biologisch stabile Produkte. Daraus ergeben sich vier Kategorien: Die klassischen Kunststoffe aus Öl sind fossil und nicht abbaubar, es gibt aber auch nicht abbaubare Bioalternativen. Diese würden die Meere genauso vermüllen wie klassisches Plastik. Außerdem gibt es abbaubare fossiles Plastik und abbaubares Bioplastik. In Anbetracht der Tatsache, dass jegliche fossile Produkte auf kurz oder lang zu CO2 werden, während biologische Produkte nur CO2 produzieren können, was vorher aufgenommen wurde, liegt das Interesse auf Produkten biologischer Abstammung. Und unter der Perspektive, dass jetzt schon enorm viel nicht abbaubarer Plastikmüll in den Meeren ist, sollte der Kunststoff der Zukunft abbaubar sein. Im Angesicht einer drohenden Klimakatastrophe

Grundzüge der Bioökonomie

Anders, als einige Leute glauben, ist es nicht Ziel der Bioökonomie alle Dinge aus Naturmaterialien (Wolle, Holz etc.) herzustellen, sondern der Großteil der Bioökonomie basiert darauf aus Naturmaterialien Monomere (einfache chemische Moleküle) herzustellen, aus welchen dann mit chemischen Verfahren Polymere (Verbindungen aus vielen Monomeren) und damit größere Gegenstände erzeugt werden. Hier jedoch am besten mit Reaktionen, die die Natur auch kennt und wieder spalten kann, sollte der Kunststoff bspw. im Meer landen.

Unkomplizierte erste Schritte

Wie erwähnt ergibt sich ein Zielkonflikt zwischen Verpackungssicherheit und biologischer Abbaubarkeit in der Natur. Aber hier bietet sich eine Lösung an: Einwegplastik, Verpackungen von Produkten, die auch versiegelt nicht lange halten könnten durch “minder stabiles“ d.h. biologisch abbaubares Bioplastik ersetzt werden. Immerhin die Hälfte des Plastikmülls der EU ist Einwegplastik.  Die biologisch stabilen Plastikarten könnten sich vorerst weiterhin auf Nischenanwendungen wie medizinische Materialien beschränken. Keiner will eine Blutvergiftung erleiden, nur weil die Spritze, die ein Arzt verwendet hat in nicht ganz biostabilem Bioplastik verpackt war und Bakterien eindringen konnten. Windräder sind deutlich widerstandsfähiger gegen Umwelteinflüsse, wenn sie mit Plastik beschichtet sind. Da in der Medizin und Forschung kunststoffverpackte Artikel oft in sehr sicherheitsorientierten Umfeldern im beruflichen Kontext (Ärzte, Pfleger, Forscher) verwendet werden, ist die Chance, dass fast 100% davon sicher entsorgt wird, sehr groß. Ob und wie dafür Alternativen gefunden werden hat dann eine geringere Dringlichkeit. 

Wirtschaften mit Biomasse heute 

Tatsächlich wird von der zur Zeit produzierten Biomasse (alle angebauten, der Natur entnommenen Materialien) erstaunlich wenig für die Lebensmittelproduktion verwendet. Nach Zahlen des nova-Instituts aus dem Jahr 2020 werden 12% zu Nahrungsmittelproduktion, 16% für die Energieerzeugung genutzt, 2% für Biokraftstoffe und 60% für die Ernährung von Nutztieren eingesetzt. 0,034% (4,3 mio. t) werden für die Produktion von 3,4 mio. t von Biokunststoffen eingesetzt. Spannend – Die Nutztiere auf der Welt essen so viel (für Menschen) essbare Biomasse, wie 8,7 Mrd. Menschen essen könnten. Es wird also etwas mehr für Menschen essbare Biomasse an Tiere verfüttert als Menschen selber Essen. Nun essen Tiere aber insgesamt 60% der produzierten Biomasse während Menschen nur 12% verzehren. D.h. es muss eine große Quelle von Biomasse geben, die wir Menschen produzieren aber nicht selber essen können. Stellen wir uns eine Maispflanze vor. Es ist eine Pflanze mit einer langen Sprossachse und Blättern und einigen Kolben. Wir Menschen essen gerade einmal die Maiskörner. Der Rest der Pflanze – Sprossachse, Blätter, evtl. Kolben – wird potentiell zu Tierfutter verarbeitet. Traditionell sind Wiederkäuer bekannt dafür diese und ähnliche Pflanzenbestandteile anders als Menschen essen zu können.

Basisentscheidung für Bioökonomie

Das Fraunhoferinstitut für System- und Innovationsforschung (SI), sowie das Bundesumweltministerium sehen das Potential abhängig von einigen Problemen. Da die Landwirtschaftliche Nutzung in Deutschland und auch der ganzen Welt für die jetzige Nahrungsmittelproduktion schon sehr großen Flächen in Beschlag nimmt, ist die Zukunft von einer Art Verhandlung über Nutzungsweisen abhängig. Beispielsweise könnte sehr viel landwirtschaftlich erzeugte Biomasse, die nicht verzehrbar ist, anstatt an Tiere verfüttert zu werden, in Bioraffinerien zur Stoffgewinnung genutzt werden. Von den Nahrungsmitteln, die vollständig nur als Tierfutter angebaut werden mal ganz abgesehen. Allerdings gibt es auch Befürchtungen, dass durch Umweltzerstörung, Überdüngung und Klimawandel Landwirtschaftliche Nutzflächen verloren gehen. Hinzu kommt die Tatsache, dass ein großer Teil der Weltbevölkerung jetzt aus Gründen der Armut wenig Fleisch isst und so der Bedarf an Tiernahrung stark wachsen könnte. In Schwellenländern oder jungen Industrienationen, die sich noch an Armut und Hunger erinnern, könnte das Bewusstsein für Nachhaltigkeit auf Kosten von Fleischkonsum weniger Anklang findet als in Europa, den Industriestaaten Ostasiens und Nordamerika.

Nun gab es nur leider schon eine Tank-oder-Teller-Diskussionen wegen der Produktion von Biokraftstoffen der ersten Generation (Maisethanol, Rapsöl etc.). Bei der Debatte ging es im Prinzip darum, dass Pflanzen, die zur Produktion von Biokraftstoffen eingesetzt werden in Konkurrenz zu Pflanzen um Boden stehen, die Nahrungsmittel für Menschen bereitstellen. Im Hinblick auf die Hungerprobleme der Welt und die Situation der Regenwaldabholzung wirkte der Anbau von Pflanzen für Biokraftstoffproduktion unvertretbar. Ein Lösungsansatz einst war ein Lebewesen zu finden, welches nicht auf Böden wächst – Algen zum Beispiel. Zählt man die bakteriellen Blaualgen dazu, sind Algen definiert als Lebewesen, die im Wasser leben und Photosynthese (Lichtenergie nutzen, um CO2 zu Kohlenstoffverbindungen umzuwandeln) betreiben. Sie brauchen eher Tanks oder Teiche zum Leben. Diese könnte man überall in Städten oder auf unfruchtbaren Böden platzieren. Und noch ein Vorteil: Algen können 50-100 mal schneller Biomasse produzieren als Landpflanzen.

War die Menschheit blind für allgegenwärtige Superproduzenten? 

Auf den ersten Blick wirken Algen wie eine ideale Erweiterung der Biomasseproduktion: Sie konkurrieren nicht mit Pflanzen um Ackerland, sie können 5% des Sonnenlichts in chemische Energie umwandeln, während Pflanzen das gerade einmal mit 0,5% können. Algen können in Tanks an Häusern in Städten (wie auf der IBA in Hamburg), wie auch in Tanks oder künstlichen Teichen an ehemaligen Industriebrachen (hier gewinnen ehemalige DDR-Industriestandorte in Brandenburg und Sachsen-Anhalt an Bedeutung) angebaut werden. Leider aber sind fast alle Behälter für Algen zu reinigen und die Kosten dafür sehr hoch. Und selbst wenn für Algen effiziente Infrastrukturen verfügbar wären, gäbe es noch das Problem, das viele Algen sehr unstete Stoffwechsel haben. Unter Mangel von Stickstoff und Phosphat produzieren Algen viele Kohlenhydrate (bis zu 60% des Eigengewichts) oder Fette (bis zu 70%). Sind Phosphat und Stickstoff jedoch vorhanden bilden sie auch vermehrt Proteine. Möchte man also eine verlässliche Quelle haben, müssen konstante Umweltbedingungen in Licht und durch Begasung gewährleistet sein.

Ist dies jedoch gewährleistet, könnten Algen in Konkurrenz zu Pflanzen als Produzenten für Pharmaprodukte treten (Pharming). Außerdem: Die geschlossenen Behälter können noch ein Problem lösen. Oft müssen Algen/Pflanzen für die Pharmazie stark genetisch verändert werden. Dementsprechend müssen alle Lebewesen, die man in dem Bereich nutzt, abgeschirmt von der Umwelt werden. Das wäre bei Algen durch die Tanks schon passiert.

Algenbioökonomie – Probleme und Chancen

In Großvolumigen Anbausituationen schwierig rentabel anzubauen, sind Algen gute Quellen für hochwertige Moleküle wie β-Carotinoide und Fette. Für die Produktion solcher (auch in geringeren Mengen benötigten) Stoffe lohnt sich der Anbau von Algen wiederum. Auch sind Öle aus Algen in ihrer Qualität mit den aus Ölpalmen vergleichbar und hätten so das Potential in Deutschland oder in Europa auf unfruchtbaren Böden oder Tagebaubrachen Öl für die Kosmetikindustrie zu produzieren. So könnte man das Palmöl ersetzen, dessen Nutzung für Regenwaldzerstörung verantwortlich gemacht wird. Das Unternehmen Ecover aus den Niederlanden wirbt mit genau diesem Angebot: Waschmittel mit Algenöl sollten 16-mal weniger CO2 verbrauchen als Waschmittel, die auf Palmöl basieren und zudem Ackerboden einsparen. Jedoch stellte sich heraus, dass die Tenside für das Waschmittel von genetisch veränderten Algen hergestellt wurden, was zu einem Sturm der Entrüstung führte. Durch Gentechnik sind sehr große Steigerungen in Ertrag und auch Anwendung von Algen möglich. Je nachdem wie sich das Verhältnis zu wissenschaftlichen Fakten über Gentechnik in technischen Anwendungen verändert, kann sich die Akzeptanz solcher Produkte verändern. Stand 2020 ist die Produktion von Algenöl jedoch noch nicht wirtschaftlicher als die von Palmöl. Lediglich als protein- und vitaminreiches Nahrungsergänzungsmittel lohnt sich die Produktion von nicht genetisch veränderten Algen.

Bioökonomie als Nische in der Elektrizitätswirtschaft?

Die Studie der Fraunhoferinstituts für SI enthält dazu verschiedene Szenarien. Im Wesentlichen unterscheiden sie sich darin, wieviel Biomasse für welche Nutzung verbraucht wird. Am interessantesten zeigt sich hier v.a. ein Szenario, welches Biomassenutzung für Nischen, in denen erneuerbare Energien nicht eingesetzt werden können, Anwendung findet. Während die E-Auto-Wende die Nutzung von Biodiesel wegkonkurrieren könnte und erneuerbare Energien billiger und verlässlicher als energetische Algenölnutzung sind, ist es erstrebenswert produzierte Biomasse für Plastikproduktion und als Treibstoff für Flug-/Schiffsverkehr zu nutzen. Akkus sind für Flugzeuge noch auf lange Zeit zu schwer. Und auch wenn es bereits durch einen technischen Durchbruch 2019 ein kostengünstiges Verfahren für die Herstellung von Treibstoff aus CO2 und Wasser mit erneuerbarer Energie gibt (80% der Energie werden in Treibstoff umgewandelt), bleibt der Preis mittelfristig mindestens 1-1,50 Euro deutlich höher als ca. 50 ct für fossiles Kerosin. Und obwohl der europäische Kraftstoffbedarf nach Aussage des nova-Instituts aus dem Jahr 2019 mit 18.000 km² Sonnenkollektoren in der Sahara (0,2%) gedeckt werden könnte, schaut gerade die Luftfahrtbranche tatsächlich auf eine (nahe) Zukunft mit Biokraftstoffen aus Pflanzenresten, Hausmüll und Pflanzen, die auf unfruchtbaren Böden leben können.

Ausblick

Die Bundesregierung erwartet, dass egal welche Richtung Deutschland in der Bioökonomie einschlägt, größere Effekte auf die Wirtschaft nach 5-10 Jahren eintreten. Wie stark der Effekt sein wird ist dann v.a. davon abhängig, wie viele Quellen von nicht mit Nahrungsmittelanbau konkurrierender Biomasse entdeckt werden bzw. rentabel sind und davon, inwieweit wir bereit sind auf Konsum von tierischen Produkten zu verzichten, um Biomasse für die Industrie übrigzulassen. Und nicht zuletzt auch davon, wie wir Kosten, Nutzen und Risiken von Produkten der Bioökonomie oder weißer Gentechnik bewerten.

WeiterlesenOhne Erdöl: Bioökonomie, Bioplastik, Biokraftstoff – Basis oder Nische?

Die Zusammensetzung unserer Luft und ihre Folgen

Von Chantal Bohn

Jeden Tag strömen rund 10.000 Liter Luft durch unseren Körper. Das passiert ganz von allein. Wir müssen uns keine Gedanken darüber machen – aber vielleicht sollten wir das. Denn mit jedem Atemzug nehmen wir neben dem lebensnotwendigen Sauerstoff auch zahlreiche Schadstoffe auf. Diese haben nicht nur Auswirkungen auf unsere Gesundheit, sondern auch auf Umwelt und Klima.

Die Grundbestandteile der Luft

Die Erdatmosphäre besteht im wesentlichen aus Stickstoff (78,08 %), Sauerstoff (20,94 %), Argon (0,93 %) und dem viel diskutierten Kohlenstoffdioxid (0,038 %). Das ist soweit Schulwissen. Die genaue Zusammensetzung kann je nach Wetterlage, Höhe und anderen Faktoren leicht variieren. Zusätzlich zu den Hauptbestandteilen befinden sich aber noch weitere Gase und Aerosole in der Luft. Obwohl Aerosole fast ausschließlich im Zusammenhang mit Gesundheitsrisiken genannt werden, sind sie erstmal nichts schlimmes. Aerosole sind nämlich nichts weiter als flüssige oder feste Partikel, die sich in der Luft befinden. Dazu zählen also auch Meersalz in der Ostseeluft und (zumindest für die meisten Menschen) harmlose Pollen im Sommer.

Schadstoffe in der Luft

Zu den sonstigen Bestandteilen der Luft zählen jedoch ebenso Stoffe, die für uns und die Natur schädlich sein können. Laut der US-amerikanischen Umweltbehörde (EPA) sind das vor allem Kohlenstoffmonoxid, Blei, Stickstoffoxide, bodennahes Ozon, Feinstaub und Schwefeldioxid. Zwar gibt es auch natürliche Schadstoff-Quellen (z.B.Vulkanausbrüche), doch ein Großteil der Emissionen ist menschlichen Ursprungs.

Kohlenstoffmonoxid (CO) ist ein toxisches Gas, welches bei unvollständiger Verbrennung von Kohlenwasserstoffen entsteht. Das kann zum Beispiel bei Waldbränden, Vulkanaktivität, Verbrennungsmotoren und Kaminfeuern der Fall sein. Blei (Pb) hingegen ist ein giftiges Schwermetall, was vorwiegend durch Autoverkehr produziert wird. Zum einen wurde Blei Benzin als Klopfmittel hinzugefügt, aber auch durch Abrieb von Bremsen und Reifen können Blei-Partikel in die Umwelt gelangen. Mit Stickstoffoxiden (NOx) sind meist Stickstoffmonoxid (NO) und Stickstoffdioxid (NO2) gemeint. Diese gasförmigen Verbindungen entstehen bei Nebenreaktionen während der Verbrennung. Ozon (O3) ist den meisten nur in Verbindung mit der Ozonschicht ein Begriff. Doch das giftige Gas, welches aus Stickoxiden und flüchtigen organischen Verbindungen hervorgeht, überschreitet auch am Boden immer häufiger die gesundheitlich unbedenkliche Konzentration. Feinstaub umfasst eine weite Gruppe an Partikeln, die aus unterschiedlichen Materialien bestehen und anhand ihrer Größe in verschiedene Kategorien eingeteilt werden. Hauptverursacher sind Reifenabrieb, Verbrennungsmotoren, und die Tierhaltung. Den Abschluss dieser Liste macht das Gas Schwefeldioxid (SO2), was bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe abgegeben wird. 

Die Konzentration der verschiedenen Schadstoffe ist lokal sehr verschieden und hängt von den jeweiligen örtlichen Gegebenheiten ab. Neben einer Stadtautobahn setzt sich die Luft anders zusammen als neben einem Kuhstall oder einer Erdölraffinerie. Allerdings muss man auch erwähnen, dass zumindest in Deutschland die Konzentrationen der meisten Schadstoffe seit 1990  zurückgegangen sind. Das liegt vor allem an EU-Richtlinien (z.B. Göteborg-Protokoll), Brennstoffwechsel im privaten und vor allem industriellen Bereich sowie verbesserten Industrieanlagen. 

Gesundheitliche Folgen

Obwohl der Anteil an schädlichen Stoffen im Vergleich zu Stick- und Sauerstoff winzig erscheint, können die Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit gravierend sein. Circa 91% der Weltpopulation leben in Gegenden, in denen die WHO-Richtlinien für Schadstoffbelastung in der Luft überschritten werden. Insgesamt werden 7 Milionen frühzeitige Todesfälle verschmutzter Luft in Innen- und Außenräumen zugeschrieben.

Besonders empfindlich sind Asthmatiker und andere Risikogruppen, deren Atemwege schon bei geringfügig erhöhter Schadstoffbelastung gereizt werden. Aber auch eigentlich gesunde Menschen spüren die Auswirkungen. Gerade im Sommer, wenn es richtig heiß ist und die Sonne auf die Straßen prallt, erreicht bodennahes Ozon eine kritische Konzentration. Bei vielen Menschen kommt es zu einer Verringerung der Lungenfunktion und der allgemeinen Leistungsfähigkeit. Außerdem ist Ozon sehr reaktionsfreudig und wird in Deutschland daher als mögliches Karzinogen (=krebserregend) eingestuft. Feinstaub-Partikel können je nach Größe in die Bronchien gelangen, ins Lungengewebe oder in die Blutlaufbahn. Die Folgen reichen von lokalen Entzündungen bis hin zur Erhöhung des Thromboserisikos. Biogene Aerosole wie Schimmelpilze oder auch SARS-CoV-2 können schwere Krankheitsverläufe hervorrufen, die oft tödlich enden. 

Gerade in Innenräumen, wenn eine effektive Luftzirkulation nicht gegeben ist, machen sich gesundheitliche Auswirkungen schnell bemerkbar. Asbest ist das wohl bekannteste Beispiel. Die Fasern waren ein beliebtes Material der Bau- und Autoreifenindustrie, bis bekannt wurde, dass Asbest das Lungenkrebsrisiko stark erhöht. Für Frauen in Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen ist die häusliche Luftverschmutzung das führende umweltbedingte Gesundheitsrisiko. Denn sie sind es, die in den oft winzigen Räumen stundenlang über offenen Flammen stehen und die giftigen Gase einatmen. Die WHO schätzt, dass weltweit immer noch 43% der Haushalte schadstoffreiche Brennstoffe zum Kochen benutzen. Sie sind Hauptursache für nichtübertragbare Krankheiten wie Lungenkrebs und Schlaganfälle bei Mädchen und Frauen in diesen Ländern.

Folgen für Klima und Umwelt

Aber nicht nur wir Menschen werden durch die Schadstoffe krank. Auch die Umwelt und das Klima leiden unter der Luftverschmutzung. 

Bodennahes Ozon, Methan und schwefelhaltige Aerosole zählen zu den kurzlebigen klimawirksamen Schadstoffen. Laut Einschätzung der IASS (Institute for Advanced Sustainability Studies) sind diese Schadstoffe für circa die Hälfte der Erderwärmung verantwortlich. Die andere Hälfte machen langlebige klimawirksame Schadstoffe wie zum Beispiele Kohlenstoffdioxid aus, die mehrere Hundert Jahre in der Atmosphäre verbleiben können. Kurzlebige Schadstoffe können eine kühlende oder wärmende Wirkung auf das Klima haben. Das hängt davon ab, ob sie Sonnenlicht reflektieren oder absorbieren. 

Regional lassen sich die Auswirkungen von Luftverschmutzung an Tieren und Pflanzen sehen. Aufgrund seiner phototoxischen Eigenschaften führt bodennahes Ozon in Europa zu Weizenernte-Verlusten von jährlich bis zu 27 Millionen Tonnen. Saurer Regen, der durch Schwefel- und Stickstoffoxide in der Atmosphäre entsteht, bekam erstmals in den 1980er öffentliche Aufmerksamkeit. Der Anlass waren das Massensterben von Wäldern und Fischen, welche die plötzliche Änderung des pH-Wertes in ihrem Lebensraum nicht vertrugen. Eine sehr umstrittene Methode des Geoengineerings sieht vor, Schwefeloxide aufgrund ihrer kühlenden Wirkung auf das Klima als Plan B für die Erderwärmung einzusetzen. Die katastrophalen Folgen für Biotope werden dabei an zweite Stelle gestellt.  

Generell lassen sich die Auswirkungen von Luftschadstoffen auf Lebewesen und auf das Klima nicht getrennt voneinander betrachten. Und selbst wenn kurzlebige klimawirksame Schadstoffe vorerst der Erderwärmung entgegenzuwirken scheinen, maskieren sie nur ein fundamentales Problem. Denn senken können sie die Schadstoffkonzentration in der Luft nicht.

Luftverschmutzung messen

Der Ökonom Peter Drucker sagte angeblich einmal, “was gemessen wird, kann verbessert werden”. Das trifft auch auf die Luftqualität zu.

Der “Air Quality Index” (deutsch: Luftqualitätsindex) ist ein beliebter Messwert, um die Luftverschmutzung an einem bestimmten Standort anzugeben. Generell gilt, je niedriger der Wert, desto gesünder die Luft. Die Messstationen finden sich weltweit und mit nur einem Mausklick kann man den momentanen Wert in seiner Nähe ermitteln. An einem normalen Wochentag während des Lockdown-Novembers lagen die Werte der Berliner Messstationen alle im grünen Bereich (unter 50). Ein ganz anderes Bild ergibt sich in der Delhi-Region in Indien, die fast komplett dunkelrot eingezeichnet war und wo Werte von bis zu 999 gemessen wurden. Aber auch der AQI hat seine Grenzen. Es werden längst nicht alle Schadstoffe erfasst und jedes Land geht mit dem Wert etwas anders um.

In Deutschland gilt die EU-Luftqualitätsrichtlinie. Diese schreibt unter anderem vor, dass die Messungen an Orten mit der höchsten Belastung vorgenommen werden müssen. Da sich diese Formulierung jedoch auf die menschliche Gesundheit bezieht, sind Messgeräte in Industriegebieten und an Autobahnen von der Vorschrift ausgeschlossen, solange sie sich nicht in unmittelbarer Nähe von Wohngebieten befinden. Auch suburbane und ländliche Regionen werden oft nicht erfasst, ganz zu schweigen von Innenräumen.

Doch obwohl AQI und andere Werte kein vollständiges Profil der Luftverschmutzung liefern können, sind sie ein wichtiges Werkzeug für Stadtplaner, Klimaschützer und Politiker, um die Zukunft von morgen zu gestalten.

Lösungsansätze für saubere Luft

Luft ist eine Grundvoraussetzung für das Leben auf der Erdoberfläche. Es ist daher kein Wunder, dass saubere Luft ein wichtiger Bestandteil gleich mehrerer Nachhaltigkeitsziele der UN ist. Aber wie erreicht man diese Ziele?

Der wichtigste Schritt ist, die Emission von Schadstoffen schnell und drastisch zu reduzieren. Dafür braucht es nationale und internationale Richtlinien, um Hauptemittierer in Industrie und Alltag zu regulieren. Es braucht technischen Fortschritt, um Industrieanlagen effizienter zu gestalten und Abgasfilter zu verbessern. Und vor allem braucht es rentable Alternativen für schadstoffreiche Rohstoffe und deren Verarbeitung, um eine nachhaltige Wirtschaft zu ermöglichen.

Die meisten Menschen denken jedoch zuerst an ihre Gesundheit, bevor sie sich Gedanken um eine nachhaltige Wirtschaft machen. Was kann man im privaten Bereich tun? Zumindest in Deutschland ist die immenenteste Gefahr für die menschliche Gesundheit die Innenluft. Denn bis zu 90% unserer Zeit verbringen wir drinnen. Dagegen hilft vor allem Lüften und Aufenthalte an der frischen Luft. Auch Luftreiniger tragen zu einer besseren Luftqualität bei

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Grüne Stadt vs. Klimawandel: Stadtbegrünung für ein bessers Stadtklima

Grüne Stadt: Fassadenbegrünung mit Algen

Solaga entwickelt natürliche Lösungen zur Verbesserung der Luftqualität. Unsere laufenden Forschungen zielen darauf ab, nachhaltige Lösungen für die Biofiltration von Luftschadstoffen, sowie für die dezentrale Energieerzeugung bereitzustellen. Diese sollen sich der Lösung von heutigen Umweltproblemen widmen.

Die Forschung ist auf die Entwicklung neuer Fassadenelemente fokussiert und baut auf der technischen Nutzung von Biofilmen sowie Erkenntnissen der Grundlagenforschung zu subaerischen Biofilmen und Ergebnissen der angewandten Forschung zur Besiedlungsneigung von Wärmedämmverbundsystemen auf.  Am Ende des Projektes sollen erste mit Algenbiofilmen begrünte Fassadenelemente für Häuser und Gärten gefertigt werden:

 

Fassadenbegrünung

  • ganzjährig ansprechende Optik 
  • Bindung von Luftschadstoffen 
  • Verbesserung des Stadtklimas durch Reduzierung des innerstädtischen Hitzeinseleffekts 
  • Erhöhung der Biodiversität im städtischen Raum 
  • geringes Flächengewicht und einfache Montage 
  • geringer Wartungsaufwand

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Kontakt

Die Stadtentwicklung, die durch den Bau von Häusern, Wohnblöcken und Industrieanlagen gekennzeichnet ist, hat zu einer Verringerung der Grünflächen in städtischen Gebieten geführt. Städtische Gebiete sind eine treibende Kraft für Industrie und Innovation, und ihre nachhaltige Entwicklung ist eine der Hauptaufgaben für die Zukunft. In 20 Jahren werden 2/3 der Bevölkerung in Städten leben, die das Zentrum der Urbanisierung in den Ländern sind. Viele Jahre lang konzentrierten sich die Debatten über die Urbanisierung auf die Entwicklung der intelligenten Stadt, doch nun haben sich die Machthaber auf die Lebensqualität und das Wohlergehen ihrer Einwohner konzentriert. Diese beiden Aspekte umfassen eine Kette von Faktoren, die aus städtischer Mobilität, Beschäftigung, individuellem Wohlbefinden und dem Bau von Erholungsgebieten für die Bewohner besteht. Eine solche Stadt ist Singapur, wo das Wachstum der Grünflächen zu einem Zustrom talentierter Menschen geführt hat, die dies als Vorteil der Stadt erkannt haben. In Deutschland hingegen zwingt die Verschmutzung der Stadtzentren die Entwicklung von Grünflächen weiter voranzutreiben. Grünflächen in Städten wirken sich nicht nur auf Wohlbefinden, Gesundheit und Stressabbau aus, sondern beeinflussen auch den Energieverbrauch von Gebäuden und das Mikroklima der Stadt, was mit verstärkten Investitionen in Stadtplanung und Architektur verbunden ist.

Forscher aus Berlin, Hongkong, London, Los Angeles und Melbourne untersuchten die Morphologien der einzelnen Städte und kamen zu dem Schluss, dass sich der geografische und klimatische Kontext auf die Lärm-, Staub- und Wärmebelastung auswirkt. In Zusammenarbeit mit dem Institut für städtische Ökophysiologie der Humboldt-Universität zu Berlin entwickelten die Forscher Ergebnisse zur Wirkung von Pflanzen und nutzten sie in dreidimensionalen Simulationen, um den Nutzen von Grünflächen in diesen fünf Städten zu bewerten. Gemeinsam kamen sie zu dem Schluss, dass sie die Auswirkungen von städtischen Wärmeinseln, Lärm und Feinstaub reduzieren. Grüne Gebäudehüllen können den Staubgehalt in der Luft um bis zu 20% und den Verkehrslärm um bis zu 10 dB(A) reduzieren.

Geringere Luftverschmutzung:

Die Politiker versuchen, die Luftverschmutzung durch den Autoverkehr zu reduzieren. Leider sind ihre Versuche erfolglos geblieben und haben nicht das von der Weltgesundheitsorganisation empfohlene Niveau erreicht, so dass weitere Maßnahmen erforderlich sind.

Mit Hilfe von Luftströmungssimulationen untersuchten die Forscher, wie Straßenräume und Gebäudetypologien in den fünf oben untersuchten Städten die Luftströmung in und um Gebäude beeinflussen. Dabei wurde eine Windgeschwindigkeit von 4 m/s verwendet und die Wirksamkeit der grünen Fassade, die als Staubfilter für den Standort diente, vorhergesagt. Von besonderer Bedeutung ist die Blattdichte, die mit dem Blattflächenindikator gemessen wird. Die Anordnung der Vegetation variiert in Abhängigkeit von der Kontaminationsquelle und der Windrichtung. Bei stark befahrenen Straßen wird eine niedrige Vegetation und eine Begrünung in den unteren Bereichen der Windschutzfassaden empfohlen, die die von den Fahrzeugen strömende Luft reinigt, bevor sie die angrenzenden Gebäude erreicht. Betrachtet man die gesamte Stadt, ist der Reinigungseffekt viel geringer und beschränkt sich auf den direkten Raum, die Straße der Stadt. Dennoch ist es eine gute Möglichkeit, die Luftqualität an einem bestimmten Ort zu verbessern.

Geringere Lärmbelästigung:

Die Forscher führten zwei verschiedene Simulationen durch, um abzuschätzen, inwieweit grüne Fassaden den Lärm in verschiedenen Städten reduzieren. Das erste Experiment untersuchte die akustischen Auswirkungen verschiedener Aspekte der Stadtplanung. Das zweite Experiment untersuchte die kumulativen Auswirkungen auf typische Räume in fünf Städten. In jedem Experiment verglichen die Forscher die Option mit und ohne Grünflächen. Die untersuchten Parameter waren: Tiefe, Länge und Höhe von Gebäuden und Wohnblöcken sowie die Breite von Straßen. Die Schlussfolgerungen waren unmissverständlich. Grüne Fassaden reduzierten den Lärmpegel des Verkehrs und anderer Quellen um 10 dB(A). Dieser Effekt trat bei einer niedrigeren Frequenz in unmittelbarer Nähe der Quelle auf, nahm aber mit zunehmender Entfernung von der Schallquelle zu, bis der Umgebungslärm zu dominieren begann. Der Grüneffekt macht sich besonders nachts bemerkbar, wenn einzelne Schallquellen den Hintergrundlärm dominieren. Wissenschaftliche Studien zeigen, dass grüne Fassaden das schlechte Gefühl reduzieren. In Belgien wurde eine Umfrage durchgeführt, und Personen, die von zu Hause aus keinen Blick auf das Grün haben, beschweren sich fünfmal häufiger als Personen, die das Grün von einem Fenster aus sehen. Labortests haben gezeigt, dass Grün die Lärmwahrnehmung im Vergleich zu anderen Farben reduziert.

Verminderter Wärmeinseleffekt:

Wie im vorigen Artikel erörtert, sind städtische Wärmeinseln Gebiete in Städten, in denen die Temperaturen höher sind als in den umliegenden Gebieten. Die Natur ist eine der besten und effektivsten Möglichkeiten, die Auswirkungen von städtischen Wärmeinseln zu reduzieren. Die Vegetation absorbiert Energie von der Sonne und das aus ihr verdampfende Wasser kühlt ab. Die Blätter der Bäume spenden dem Straßenbelag Schatten und schützen ihn vor hohen Temperaturen. Wissenschaftler haben den Fluss von grünen Gebäudehüllen auf einzelne Gebäude und auf das städtische Mikroklima simuliert und mit der Literatur verglichen. Zu diesem Zweck entwarfen sie ein Modell eines typischen Bürogebäudes mit dem gleichen technischen und strukturellen Standard für jede der fünf untersuchten Städte, wie er in Kalifornien gesetzlich vorgeschrieben ist. Die Simulationen zeigten, dass die Bildung von städtischen Wärmeinseln und deren Abkühlung von klimatischen und städtischen Faktoren abhängt. Das Ergebnis war, dass grüne Fassaden ~50% der Sonneneinstrahlung von der Straße entfernen und den Gehkomfort erhöhen. Die Wirkung von Grünflächen ist in dicht bebauten Stadtzentren am größten, wo das Verhältnis von Höhe zu Breite der Straße 2°C beträgt und die Simulationen einen Temperaturabfall auf 10°C vorhersagen. Grünflächen mildern Spitzenbelastungen, die durch städtische Hitzeinseln bei starken Hitzewellen verursacht werden. In gut begrÃ?nten StÃ?dten wie Berlin haben grÃ?ne Fassaden weniger Wirkung als in dicht besiedelten StÃ?dten wie London und Madrid.

Die wichtigsten Vorteile Begrünung in einer Stadt 

– Sauerstoffproduktion: Eine Person braucht etwa 180 kg Sauerstoff pro Jahr; 

– Kühlung/Befeuchtung der Luft

– Reinigung der Stadtluft  Schadstoffen

– Stressreduktion

– Das Grün bereichert die Fauna der Stadt

– Wertsteigerung von Immobilien

Zukünftiges Potential 

Grünflächen sind kleine Ökosysteme für Städte. Mit zunehmender Urbanisierung werden die Bevölkerung in den Städten und die Stadtbewohner zusätzlichen Belastungen durch den Klimawandel ausgesetzt sein; Überbevölkerung, unkontrolliertes Wachstum von Gebäuden und kleine Grünflächen werden nicht mehr ausreichen. Gebäude in Städten haben ein ungenutztes Potenzial, das Städte lebenswerter und krisensicherer macht. Ein Beispiel für eine solche Stadt ist Singapur, wo Grünflächen eine gebildete Bevölkerung anziehen und halten. In ihrer Nachhaltigkeitsstrategie strebt die Stadt bis 2030 0,8 Hektar Grünflächen pro 1.000 Einwohner und 50 Hektar grüne Fassaden und Dachgärten an.

Die derzeit verfügbaren umweltfreundlichen Gebäude und Begrünungssysteme sind hoch innovativ. Um die Wirkung der grünen Fassaden zu erhalten, sollten auch alte Gebäude in einem ökologischen System bewirtschaftet werden.

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Grün,.. – Farben und Symbolik – Wirkung und Bedeutung

Grüne Algen

 

bessere Luft und gesünder Leben 

Algen als natürlicher Luftreiniger

Algen besitzen die einzigartige Eigenschaft Luftschadstoffe wie Feinstaub, CO₂ und weitere gesundheitsgefährdenden Chemikalien aufzunehmen und für ihr Wachstum zu verwenden.

-> Sie möchten mehr über dieses Prinzip erfahren? <-

Es grünt so grün wenn...

… Spaniens Blüten blühen.“ [My fair lady]

Das Grün eine ganz besondere Farbe für uns ist, wissen und spüren Viele. 

Mit der Farbe grün werden

  • Klarheit
  • Frische
  • Offenheit 
  • Bewusstsein 

assoziiert. 

Grün wirkt beruhigend und natürlich. Psychologisch gesehen verbinden wir mit Grün Leben, Natur, Zufriedenheit, Glück und Hoffnung aber auch Unreife und Gift.

Farbe kann Stil ausdrücken helle und knallige Töne wie neongrün nutzen Unternehmen, die sich an eine junge Zielgruppe wenden. Wohingegen dunkelgrün, also gedeckte Töne, schlichtes Design vermitteln und damit eine Art von Exklusivität und Hochwertigkeit.

 

Ein essenzieller Punkt, um sich Zuhause so richtig wohl zu fühlen, ist die richtige Dekoration und Farbgestaltung. Hellgrün beispielsweise eignet sich vor allem für das Arbeitszimmer. Es wirkt zielführend und für die Ausgeglichenheit während der Arbeitszeit. 

Für den Wohnbereich, welcher tendenziell eher ruhiger und weniger aufregend wirken soll, sind dunklere Farbtöne genau das Richtige. Sollte man hierbei nicht die Möglichkeit haben eine komplette Wand dunkel zu streichen, da dies auch schnell bedrückend wirken kann, gibt es die Möglichkeit auch mit kleinen Akzenten Farbe in das eigene Heim zu bringen.

Alwe Algenbild

Grün macht glücklich!

Grün wird assoziiert mit: 

  • Natur 
  • Entspannung 
  • Erholung 
  • Regeneration 
  • Kreativität 

Schau dir unsere Lösung für grüne Wände an.

Grüne und lebendige Wände

Farbe kann Stil ausdrücken helle und knallige Töne wie neongrün nutzen Unternehmen, die sich an eine junge Zielgruppe wenden. Wohingegen dunkelgrün, also gedeckte Töne, schlichtes Design vermitteln und damit eine Art von Exklusivität und Hochwertigkeit.

 

Ein essenzieller Punkt, um sich Zuhause so richtig wohl zu fühlen, ist die richtige Dekoration und Farbgestaltung. Hellgrün beispielsweise eignet sich vor allem für das Arbeitszimmer. Es wirkt zielführend und für die Ausgeglichenheit während der Arbeitszeit. 

Für den Wohnbereich, welcher tendenziell eher ruhiger und weniger aufregend wirken soll, sind dunklere Farbtöne genau das Richtige. Sollte man hierbei nicht die Möglichkeit haben eine komplette Wand dunkel zu streichen, da dies auch schnell bedrückend wirken kann, gibt es die Möglichkeit auch mit kleinen Akzenten Farbe in das eigene Heim zu bringen.

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.Chromotherapie – die Farbtherapie

Eine mögliche besondere Wirkung von Farben auf unseren Körper und unsere Psyche wird in verschiedenen Weisen untersucht. Dabei gilt jeder Farbton individuell in seiner Wirkung und ebenso in seiner Wellenlänge und in der Energie, welche sie auf den Menschen überträgt. Auf dieser Basis entwickelte sich die Farbtherapie (Chromotherapie). Diese Therapie spezialisiert sich auf die positive Wirkung von Farben auf den Menschen. 

Farb- und Farblichttherapie macht sich die therapeutische Wirkung von Licht auf die Psyche und den Organismus des Menschen zunutze. Sie nutzt die Erkenntnis, dass Farben auf Lebewesen positive, aber auch negative Folgen hinterlassen können.

Bei der Farb- und Farblichttherapie (Chromotherapie) wird der Patient mit farbigem Licht bestrahlt, um körperliche und psychische Krankheiten zu heilen oder ihnen vorzubeugen. Durch Ihre positiven Effekte hat der Wellnessbereich diesen Therapiebereich für sich entdeckt und setzt diesen immer häufiger ein. Auch Raumausstatter vor allem im asiatischen Bereich nutzen dies im Feng-Shui.

Da die Chromotherapie noch ein sehr junger Forschungsbereich ist, kann man sich noch nicht genau erklären, wie die Bestrahlung von Farben auf den Körper den Effekt erzielen. Obwohl tatsächlich verblüffende Ergebnisse erzielt werden können. Die Biophotonenforschung nimmt an, dass die Schwingungen der verschiedenen Wellenlängen von der Haut aufgenommen und an das Innere im Körper weitergeleitet werden. Hautbereiche, die auch bei der Akupunktur genutzt werden, reagieren wohl empfindlicher als die restlichen Hautpartien.


Grün Grüner Leben

Grün steht für 

  • Wachstum
  • Heilung
  • Gleichgewicht
  • Harmonie
  • Barmherzigkeit
  • Hoffnung
  • Gesundheit.


Das Element von Grün ist Holz (Natur). Seine Wirkung ist entspannend und erholend für den ganzen Körper, es wirkt nervenberuhigend. Grün stärkt das Immunsystem, hilft bei der Regenerierung von Muskel- und Gewebezellen, steigert die Kreativität, stärkt die Bronchien und reguliert den Blutdruck.

Grüne Farbtöne werden auch bei Schlafstörungen, Nervosität, Gereiztheit und Trauer eingesetzt.

Gelb

Gelb steht für Licht, Offenheit, Frische, Freiheitsdrang, Freude, Neid, Geiz, Eifersucht. Seine Wirkung ist stimmungsaufhellend, verdauungsfördernd, konzentrationsfördernd und es fördert die Sexualhormonproduktion.

 

 

Gelb wird eingesetzt bei Ängsten, Mutlosigkeit, Spannungen, Niedergeschlagenheit, Unlustgefühlen.

Blau

Blau steht für Entspannung, Ruhe, Gelassenheit, Treue, Freiheit, Tiefe, Sehnsucht. Kalte Blautöne vermitteln Härte oder Gefühllosigkeit. Das Element von Blau ist Wasser. Seine Wirkung ist schmerzlindernd, kühlend, blutdrucksenkend, antiseptisch,, nervenberuhigend und soll die Wundheilung anregen.

 

 

Blau wird eingesetzt bei Schlafproblemen, Unruhezuständen und Aggressionen. Es dämpft Gereiztheit und Nervosität.                                                   

Rot

Rot steht für Tatendrang, Liebe, Freude, Wärme, Leidenschaft, Blut, Optimismus, Sünde, Zorn, Gefahr. Das Element von Rot ist Feuer. Seine Wirkung ist Stoffwechsel anregend, wärmend, durchblutungsfördernd. Es unterstützt die sexuelle Energie und Fruchtbarkeit von Frauen und hilft Müdigkeit zu bekämpfen. Rot kann auch aggressiv machen.

 

 

Rot wird eingesetzt bei Schwäche und Lethargie, Müdigkeit, Minderwertigkeitsgefühlen, mangelnder Durchsetzungsfähigkeit und fehlendem Selbstbewusstsein

Auch in Großstädten wieder richtig durchatmen können. 

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Grüne Alwe

 

Bürobegrünung – Wenn Unternehmen Farbe bekennen

 

 

In Unternehmen kann man die Farbe Grün nutzen. Vor allem in Bereichen, welche sich die Natur zunutze machen. Im Umwelt- oder Gesundheitswesen lässt sich beispielsweise grüne Dekoration gezielt einsetzen. Soll etwas auf uns umweltfreundlich, frisch, natürlich und gesund wirken, werden die meisten zu natürlichen Farben wie grün greifen.

 

 

Werden bei Ihrem  Zahnarzt oder im Krankenhaus viele Grüntöne verwendet werden? Dies soll entspannend und heilungsfördernd wirken. Deshalb nutzen auch viele Psychologen grüne Wanddekorationen und Bilder, um eine gewisse Ruhe zu vermitteln.

Bürobegrünung
Alwe - Das Algenbild

Alwe – Das Algenbild

Lebende Algenbilder sorgen für natürlich bessere Luft in Innenräumen. Mit den grünen Superkräften von Mikroalgen nimmt Alwe schädliche Luftschadstoffe, wie CO2, Stickoxide, Feinstaub und Chemikalien, auf und deaktiviert diese.         

Alles über Algen

Mikroalgen sind die Vorfahren der komplexen Landpflanzen. Cyanobakterien, also Blaualgen, werden auch zu den Mikroalgen gezählt. Sie gehören mit den Regenwäldern zu den größten Sauerstoffproduzenten des Planeten.

WeiterlesenGrün,.. – Farben und Symbolik – Wirkung und Bedeutung

Homeoffice in Zeiten von Corona: Schlechte Luft am Arbeitsplatz?

Die aktuelle Situation im Zusammenhang mit der Covid-19-Pandemie zwingt viele Menschen dazu, zu Hause zu bleiben und online im Home-Office-System zu arbeiten. Die meisten Unternehmen verfolgen die Politik eines Acht-Stunden-Arbeitssystems. Menschen, die von zu Hause aus arbeiten, verbringen etwa 10 Stunden pro Tag in ihrem neuen Büro, daher ist es wichtig, den Arbeitsplatz richtig zu lüften, insbesondere bei geistiger Arbeit. Die Luft am Arbeitsplatz sollte keine Brand- oder Explosionsgefahr mit brennbaren Luftschadstoffen enthalten, und es sollten keine oder nur minimale Gesundheitsrisiken für die Atembereiche bestehen.

Aus sicherheitstechnischer Sicht haben die Luft und alle in ihr enthaltenen unerwünschten Stoffe Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit. Luftschadstoffe sind an jedem Arbeitsplatz aus verschiedenen Gründen vorhanden, z.B:

– Partikelabrieb bei der Materialhandhabung (Holz und Metall)

– Einsatz von Gasen in der industriellen Produktion (Schutz- und Heizgas)

– chemische und biologische Bedingungen der Arbeitsumgebung (Kläranlagen)

– Abgase (Bau, Transport und Verkehr) 

– aktive Eingriffe in die Umwelt (Bergbau und Straßenbau)

Luft ist ein natürlicher und immer vorhandener Faktor. Wir fühlen und sehen sie bewusst nur bei Zugluft (sie bewegt sich) und bei Nebel (sie enthält Wassertropfen). Sie enthält Stickstoff und Sauerstoff im Verhältnis 4:1 sowie geringe Mengen Kohlendioxid, Argon und Spurengase. Die Luft in ihrer natürlichen Form ist geruchs- und geschmacklos, gesundheitlich unbedenklich und überlebenswichtig. Wenn Menschen in andere Lebensräume wie das Wasser oder den Weltraum ziehen, ist Technologie überlebenswichtig. Die ideale Luft ist nur in Reinräumen möglich. Luft enthält viele feste und flüssige Bestandteile.

Die Luft kann in ihrer Zusammensetzung Fremdstoffe enthalten, die in verschiedenen Formen vorkommen und gesundheitsgefährdend sind. Beispiele für solche Stoffe werden im Folgenden beschrieben.

Gase

Gasförmige Stoffe können für die menschliche Gesundheit giftig oder sogar explosiv sein. Gase, die nicht gesundheitsschädlich sind und in der Lage sind, Sauerstoff zu verdrängen, werden indirekt gesundheitsschädlich.

Dämpfe

Der Aggregatzustand einer Flüssigkeit ist keine unveränderliche Eigenschaft, sondern u.a. von Druck und Temperatur abhängig. Während des Kochprozesses wird die Flüssigkeit in eine Gasphase umgewandelt und verdampft. Die Vermischung von kleinen Flüssigkeitstropfen mit Luft (Wasserdampf) wird als Aerosol bezeichnet. Besonders gefährlich sind die Dämpfe bestimmter Stoffe, z.B.: Lösungsmittel und lösungsmittelhaltige Chemikalien (z.B. Lacke, Farben, Klebstoffe und Holzschutzmittel). Ein Lösungsmittel kann als flüchtige organische Substanz mit einem Siedepunkt von bis zu 200 °C beschrieben werden, und die Flüchtigkeit eines Stoffes ist ein Mass für die Verdampfungsneigung des Lösungsmittels. Die Gefahr von Dämpfen steigt, wenn der Stoff giftig ist. VOCs können durch undichte Behälter, in denen sie enthalten sind, oder durch Baustoffe freigesetzt werden, so dass das Vorhandensein von VOCs unabhängig von der beruflichen Tätigkeit ist.

Aerosole

Dies sind Gasgemische mit einer Suspension von Partikeln. Wenn die Aerosolpartikel flüssig sind, werden sie Nebel genannt, und wenn sie fest sind, sind sie Staub oder Rauch. Aerosole können viele natürliche und anthropogene Partikel enthalten, wie zum Beispiel Pilzsporen, Meersalz oder Rußpartikel. Aerosole werden gesundheitsschädlich, wenn sie in die Lungen und Bronchien gelangen. Aerosole, die entzündlich sind oder eine entzündliche Zusammensetzung haben, z.B: Kontakt- oder Korrosionsschutz-Aerosol, sollten am Arbeitsplatz vermieden werden.

Staub

Es handelt sich um eine Substanz, die für alle Partikel in der Luft gilt. Er ist überall vorhanden, und Reinräume können nur mit grossem Aufwand geschaffen werden. Die Partikelgrösse unterscheidet sich zwischen den sich absetzenden Partikeln (Grobstaub), der einatembaren Fraktion (E-Staub) und der alveolengängigen Fraktion (Feinstaub), die tief in die Alveolen eindringt. Einatembarer Feinstaub ist für viele Krankheiten verantwortlich, von Asthma und Bronchitis bis hin zu Lungenkrebs.

Sogenanntes Backasthma kann ein Beispiel dafür sein, wie wichtig Luft bei der Arbeit ist. Eine Allergie wird durch das Einatmen von Feinstaub verursacht und ist eine der häufigsten Berufskrankheiten. Wichtige Mittel zur Staubbeseitigung sind Mehlbenetzungstechnologien und die Verwendung von Mohn mit geringem Staubanteil.

Rauch

Es ist ein Gemisch aus Abgasen, Rußpartikeln und anderen Stoffen, die bei der Verbrennung entstehen. Eine erhöhte Rauchvergiftung wird durch Dämpfe in unbelüfteten Räumen und durch Hausbrände verursacht. Schädliche Schweißdämpfe sind an vielen Arbeitsplätzen wichtig. Schweißrauch von Chrom-Nickel-Stahl ist besonders gefährlich und krebserregend.

Biogene Stoffe

Viren, Bakterien, Pilze oder Pollen sind Substanzen biologischen Ursprungs und wurden ebenfalls als Luftschadstoffe eingestuft. Sie haben toxische oder infektiöse Wirkungen und können zu Allergien oder Atemwegserkrankungen führen. Menschen, die in Bibliotheken, Kläranlagen, im Gesundheitswesen, in der Abfallwirtschaft und im Gesundheitswesen arbeiten, sind biogenen Substanzen besonders ausgesetzt. Schon geringste Mengen biogener Stoffe können ein Problem darstellen. Einige verderbliche Organismen können nach mehreren Jahren der Ruhephase beginnen, sich in erhöhten Mengen zu vermehren. 

Lufthygiene am Arbeitsplatz

Ausreichende Feuchtigkeit und Luftzufuhr am Arbeitsplatz sind die Grundlage für das Wohlbefinden der Mitarbeiter und oft Faktoren, von denen die Effizienz eines Teams oder eines Einzelnen abhängt. Klimastudien zufolge hat sich die Wirkung trockener Luft auf 80% der Mitarbeiter negativ ausgewirkt und zu einem schlechten Gesundheitszustand und Wohlbefinden geführt. Die Ursache für trockene Luft in Büros kann durch elektrische Geräte verursacht werden, insbesondere wenn diese an Klimaanlagen, Lüftung, Heizung oder Sonneneinstrahlung angeschlossen sind. Eine angemessene Luftfeuchtigkeit sollte im Bereich von 40-60% bei 20°C liegen, aber viele Büros haben eine Luftfeuchtigkeit unter 40%. Zur Messung der Luftfeuchtigkeit sollte an jedem Arbeitsplatz ein Hygrometer zur Verfügung stehen.

Die Aufrechterhaltung eines niedrigen Feuchtigkeitsniveaus über einen langen Zeitraum wirkt sich auf die menschliche Gesundheit aus. Zu den Symptomen, die auf eine niedrige Luftfeuchtigkeit hinweisen, gehören: erhöhte Blinzelhäufigkeit, erhöhte Lichtempfindlichkeit, trockene und brennende Augen, raue, trockene und juckende Haut, häufige Dermatitis, trockener Rachen und trockene Nasenhöhle, Schwierigkeiten beim Schlucken fester und flüssiger Nahrung, erhöhte Anfälligkeit für Atemwegsinfektionen. Trockene Luft beeinträchtigt die Atemwege und beeinträchtigt die Funktion der körpereigenen Schleimhäute (z.B. Mund- und Nasenhöhlen). Die Schleimhaut der oberen Luftwege ist eine der Barrieren des körpereigenen Immunsystems. Sie ist die erste Barriere und hilft bei der Bekämpfung von Krankheitserregern, indem sie diese aus dem Körper ausschwemmt. Sie hilft nur, wenn sie ausreichend feucht ist, denn in einer zu trockenen Umgebung entwickeln sich Krankheitserreger intensiver. Einige der Krankheitserreger sind an das Leben in einer trockenen Umgebung gut angepasst. Ein Beispiel dafür ist das Grippevirus, das sich schneller vermehrt und ausbreitet. Es hat sich herausgestellt, dass bei 20 bis 35% Luftfeuchtigkeit das Risiko, sich mit Grippe zu infizieren, dreimal so hoch ist wie bei 50% Luftfeuchtigkeit. Ein weiteres lästiges Symptom sind die häufigen Stimmprobleme, die sich als Heiserkeit, geröteter Rachen und Brennen äußern. Dies ist ein ärgerliches Problem, vor allem in einem Beruf, in dem eine arbeitende Person viel reden muss, z.B. Journalist, Lehrer oder Politiker. Trockene Luft beeinflusst die durch Veränderungen der Augenschleimhaut bedingte erhöhte Trockenheit der Augen und führt zu Unbehagen. Dies ist besonders häufig bei Personen der Fall, die über längere Zeit am Computer arbeiten. Beim Blick auf den Bildschirm wird die Häufigkeit des Lidschlags reduziert, was sich auf die verminderte Verteilung der Tränenflüssigkeit auf dem Auge auswirkt. Menschen mit Hautkrankheiten wie Psoriasis oder Neurodermitis sollten besonders vorsichtig mit trockener Luft umgehen, da trockene Luft die Symptome dieser Krankheiten verstärkt.

Es gibt mehrere einfache Maßnahmen, die die Luftfeuchtigkeit am Arbeitsplatz erhöhen:

–  Bürobegrünung

– die richtige Menge Wasser trinken, um die Schleimhäute feucht zu halten

– Einsatz von Luftbefeuchtern

– Klimaanlage mit Feuchtigkeitsregelung

–  regelmäßiges Lüften

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Welche Wirkung hat CO2 auf die Erderwärmung und den Klimawandel?

Wie warm es auf der Erde ist, wird im Wesentlichen von zwei Faktoren bestimmt: Wie stark die Sonne auf die Erde strahlt und wie gut die Erde diese Strahlung als Wärme speichern kann. Helle Erdoberfläche wie Eis, Sandwüste oder helle Wolken reflektieren Sonnenstrahlung, dunkle Oberflächen, v.a. Meere absorbieren sehr viel Wärme. Das ist etwas kontraintuitiv, aber die Farbe von Wasser hängt stark vom Blickwinkel ab. Steht man an einem See oder Meer und scheint die Sonne flach über das Wasser in die eigenen Augen, erscheint es hell, fast weiß. Aus dem Weltraum, wenn das Licht von der Sonne aus senkrecht ins Meer scheint erscheint es dunkelblau, fast schwarz.

Zusammensetzung der Atmosphäre

Ein zweiter wichtiger Faktor ist die Zusammensetzung der Atmosphäre: Gase wie Sauerstoff (O2) und Stickstoff (N2) speichern weniger Wärme, während Kohlenstoffdioxid (CO2), Methan (CH4), FCKW und einige andere mehr speichern (deshalb die Bezeichnung Treibhausgase). Die Produktion von FCKW als Kältemittel für Kühlschränke tut dem Klima also genauso wenig einen Gefallen, wie die Methanentstehung in der Viehwirtschaft. Tatsächlich aber ist der Einfluss von CO2 viel größer.

Kohlenstoffkreislauf

In der Natur entsteht und verschwindet Kohlenstoff auch ohne den Menschen regelmäßig im sogenannten Kohlenstoffkreislauf. Dieser besteht im Wesentlichen darin, dass Pflanzen und Algen CO2 und H2O (Wasser) verbrauchen um O2 und Biomasse (CH-reiche Verbindungen) herzustellen. Im Gegenzug dazu müssen Tiere im Meer und an Land die Biomasse und das O2 zu Wasser und CO2 umwandeln, damit die Pflanzen wieder die Ausgangsstoffe für ihre Produktion haben. Spannend: Ein sehr kleiner Teil der Biomasse ging kontinuierlich über Jahrmillionen verloren, indem Lebewesen (die aus Biomasse bestehen) in unterirdischen Lagerstätten eingeschlossen und zu Erdöl, Erdgas, Kohle umgewandelt wurden. Dadurch wurde etwas Kohlenstoff und Wasserstoff kontinuierlich entnommen.

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EEA: Luftverschmutzung (etc.) mit extremen Folgen für die Gesundheit

Laut des Berichts der europäischen Umweltagentur (European Environment Agency, EEA) tragen belastende Umweltfaktoren zur Verschlechterung der Gesundheit und des Wohlbefindens der Menschen bei.

Umweltprobleme

Zu den Umweltproblemen gehören Luftverschmutzung, schlechte Wasserqualität (einschließlich Trink-, Bade- und Oberflächenwasser), Lärm, Chemikalien, Raumluftqualität, Klimawandel und Strahlung (ionisierend und nicht ionisierend). Die Umweltrisiken sind in der Gesellschaft nicht gleichmäßig verteilt – Menschen sind unterscheidlich stark von ihnen betroffe. Die Forscher untersuchten dabei die Auswirkungen auf Wohlbefinden und Gesundheit.  

Luftverschmutzung 

Luftverschmutzung ist einer der größten Umweltverschmutzer, insbesondere in städtischen Gebieten. Die hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit schwerwiegendsten Umweltschadstoffe sind Stickstoffdioxid, Feinstaub und Ozon. Luftverschmutzung beeinträchtigt das Atmungs- und Kreislaufsystem. Sie verursachen eine verminderte Lungenfunktion, Atemwegsinfektionen und Asthma. Wissenschaftler kombinieren Luftverschmutzung mit Typ-II-Diabetes, Alterung, Fettleibigkeit, seniler Demenz und Alzheimer-Krankheit.

Lärm und Umweltgesundheit 

Umgebungslärm gilt als zweitwichtigster Umweltfaktor, der die psychische und physische Gesundheit und das Wohlbefinden beeinflusst. Das 7. Umweltaktionsprogramm enthielt Maßnahmen zur Verringerung der Umweltlärmbelastung bis 2020. In dem Bericht schrieben sie, dass die Lärmbelastung der Umwelt allmählich auf den von der WHO empfohlenen Wert zurückgeht, dass aber die Zahl der Menschen, die hohen Lärmpegeln ausgesetzt sind, nicht zurückgegangen ist und dass Millionen von Menschen immer noch hohen gesundheitsschädlichen Lärmpegeln ausgesetzt sind. Letztlich ist es nicht gelungen, die Lärmbelastung der Umwelt auf das von der WHO empfohlene Niveau zu reduzieren. 

Lärmexposition kann zu Hörstörungen führen, die die Gesundheit nicht beeinträchtigen. Direkte Schädigung des Gehörs durch Lärm führt zu Hörverlust und Tinnitus. Die Ursache ist Lärm am Arbeitsplatz, zu laute Musik und Feuerwerk. Längere Lärmexposition führt zu ungeprüften Lärmwirkungen, die das Ergebnis physiologischer und psychologischer Reaktionen auf Stress sind. Stressreaktionen führen bei Kindern zu schlechtem Schlaf, Ärger, Herz-Kreislauf- und Stoffwechselproblemen, Blutdruckveränderungen und Beeinträchtigung der kognitiven Funktionen. 

In Europa wurde festgestellt, dass Lärm jedes Jahr zu 48.000 neuen Fällen von Herzkrankheiten und 12.000 vorzeitigen Todesfällen beiträgt. Mehr als 21 Millionen Menschen leiden unter hoher Lärmbelästigung und 6,5 Millionen unter Schlafstörungen. Fluglärm hat bei 12.500 Kindern zu Störungen im Schulunterricht geführt, weil sie weniger Strategien für den Umgang mit Lärm entwickelt haben als Erwachsene. Der Verkehr ist auch für Menschen, die in großen Städten leben, ein Problem. Studien zeigen, dass 20% der Bevölkerung der Europäischen Union hohen Lärmpegeln ausgesetzt sind, die durch Verkehrsmittel verursacht werden.

Der Klimawandel 

Der Klimawandel erhöht die Intensität und Häufigkeit von Wetter- und Klimaveränderungen auf europäischer und globaler Ebene. Die meisten extremen Wetterereignisse haben in Europa an Schwere, Dauer und Ausmaß zugenommen, darunter Hitzewellen, Hagel, Regenfälle, Überschwemmungen, Stürme, Waldbrände, Erdrutsche, Dürren, hohe Küstengewässer und Lawinen. Die Sommertemperaturen liegen über der Norm. Im Jahr 2019 wurden in Europa Rekordhitzewellen verzeichnet. Der drastische Klimawandel führt zu schwerwiegenden menschlichen Störungen und erhöht das Risiko infektiöser und nicht übertragbarer Krankheiten. Extreme Hitze, Überschwemmungen und Waldbrände stellen eine direkte Bedrohung für die Gesundheit dar und verursachen langfristig Veränderungen in der Verteilung von Allergenen und Infektionskrankheiten, die durch Veränderungen in Ökosystemen und sozioökonomischen Systemen noch verstärkt werden. Der Klimawandel hat besondere Auswirkungen auf schwangere Frauen, Menschen in schlechtem Gesundheitszustand, ältere Menschen und Kinder. Der Klimawandel wirkt sich auf das Mikroklima von Städten aus, und Gebiete mit hoher Bevölkerungsdichte sind besonders anfällig. In Städten, in denen die Gebäude für kalte Umgebungen ausgelegt sind, verursachen Hitzewellen vor allem Veränderungen des Mikroklimas und städtische Wärmeinseln erhöhen die Sterblichkeitsraten. Der Klimawandel verursacht auch Gesundheitsrisiken in Innenräumen, wie z.B. hohe Temperaturen, schlechte Luftqualität in Innenräumen, hohe Konzentrationen von Allergenen und Krankheitserregern, Wasserverschmutzung und Überschwemmungsschäden. 

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Biomimicry, Biomimetik, Bionik: Natur – Lösung – Wissenschaft

Biomimicry, Biomimetik, Bionik: Relativ neue wissenschaftliche Disziplinen machen sich Beispiele aus der Natur für neue Lösungsansätze zunutze.

Das Wort Mimikry stammt aus dem Englischen und bedeutet Nachahmung. In der Biologie ist Mimikry, wenn wehrlose Tiere giftige oder gefährliche Tiere im Aussehen nachahmen, um sich vor Fressfeinden zu schützen. Die Wespenschwebfliege beispielsweise weist die gleichen schwarz-gelben Streifen auf ihrem Körper auf wie Wespen, ist jedoch im Gegensatz zu Wespen völlig harmlos. Durch diese Tarntracht wird sie weniger häufig von Vögeln oder anderen Feinden gefressen.

Alwe – Das Algenbild: Grünes Design und biologischer Luftreiniger

Nachahmen der Natur

Biomimikry oder Biomimetik ist das Nachahmen oder Imitieren der Natur zum Lösen komplexer menschlicher Problemstellungen. Hierbei geht es nicht nur um technische Probleme, sondern auch gesellschaftliche und organisatorische Herausforderungen. Die Lösungsansätze in der Natur haben sich über die letzten 3,8 Milliarden Jahre entwickelt. Dabei haben sich nur die Ansätze, die am effizientesten und ökonomischsten mit den gegebenen Umweltbedingungen und den verfügbaren Energie- und Wasserressourcen umgehen, im Prozess der natürlichen Auslese durchgesetzt. Sofern können biologische Lösungen als das Ergebnis von Millionen gescheiterter Prototypen betrachtet werden.

Die Idee Ansätze für technische Probleme in der Natur zu suchen entstand nicht erst in unserer heutigen Zeit. Leonardo da Vinci erforschte bereits Anfang des 16. Jahrhunderts die Konstruktionsprinzipien der Natur und versuchte sie zu kopieren sowie zu übertragen. Er analysierte den Vogel- und Fledermausflug und ihre Anatomie zum Entwurf von Flugmaschinen. Weitere historische Anwendungen von Bionik wären der Schiffsbau ebenfalls im 16. Jahrhundert und modernere Erfindungen wie der 1945 erfundene Klettverschluss, wahrscheinlich das berühmteste Beispiel für Bionik. Besteht aus einem flauschigen Band, das die Eigenschaften von Fell nachahmt und einem Band mit kleinen Widerhaken wie an den Früchten der Kletten, kopiert der Klettverschluss sein Funktionsprinzip direkt aus der Natur. Der Schweizer Georges de Mestral erfand den Klettverschluss zufällig durch einen Spaziergang mit seinem Hund. Nachdem er zahllose Kletten aus dem Fell des Tieres klauben musste, wurde er neugierig nach dem Mechanismus, der die Kletten an Oberflächen haften lässt und mikroskopierte sie. Dabei fand er heraus, dass die Borsten an den Früchten der Kletten in kleinen Widerhaken enden. Darin sah er das Potenzial zwei Materialien auf einfache Weise reversibel zu verbinden und entwickelte den Klettverschluss, den er sich unter dem Namen Velcro patentieren ließ.

Auch wenn Ansätze bereits im 16. Jahrhundert gefunden werden können, ist die Biomimikry als neues Forschungsfeld zu betrachten, dessen Grenzen noch nicht eindeutig abgesteckt sind. So existiert auch eine Vielzahl von Begriffen für dessen Beschreibung wie Bionik, Biomimikry, Biomimetik oder Biomimese, für die wiederum eine Vielzahl von Definitionen existieren. Alle diese Begrifflichkeiten werden meistens synonym füreinander verwendet, jedoch werden Biomimikry und Bionik auch teils als unterschiedliche Bereiche des Forschungsfeldes gesehen. 

Bionik vs. Biomimicry

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