Erforderliche biologische und umwelttechnische Bedingungen

Dieses Arbeitspaket dient der Bestimmung von hydrodynamischen und ökologischen Bedingungen, welche das Wachstum von Zostera marina begünstigen, sowie ihren natürlichen Schwankungen.

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Dimensionierung von künstlichem Seegras

Der Ausgangspunkt des WP4 wird durch die aus dem WP3 definierten erforderlichen biologischen und umwelttechnischen Bedingungen für den Anwuchs von natürlichem Seegras gegeben. Auf dieser Grundlage soll ein künstliches abbaubares Seegras (ASG) und dessen Anwendung entwickelt werden.

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Leistungsfähigkeit des künstlichen Seegrases

Im ersten Jahr der Projektlaufzeit werden kommerziell verfügbare künstliche Seegrasstrukturen in den Großen Wellenkanal eingebracht und eine Reihe hydrodynamischer und morphodynamischer Voruntersuchungen durchgeführt. Danach wird ein Prototyp des bioabbaubaren künstlichen Seegrases produziert.

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WP5: Geeignete Materialien und Herstellungsmethoden

Dem Rückgang von Seegraswiesen wird mit Wiederansiedlungsversuchen entgegengewirkt. Diese zeigen jedoch oft nur kurzfristige Erfolge, so dass keine langzeitige Wiederansiedlung von Seegras stattfindet. Um für das neue junge Seegras bessere Anwuchsbedingungen zu schaffen, sollen im Rahmen dieses Projektes künstliche Strukturen entwickelt werden, die, wenn neues Seegras für einen längeren Zeitraum bestehen konnte, rückstandslos wieder abbauen.
Die Auswahl und Entwicklung geeigneter Materialien für den Einsatz als künstliches Seegras (ASG) orientiert sich an den ökologischen und hydrodynamischen Kenngrößen natürlicher Seegraswiesen und ist der Schwerpunkt des WP5. So dienen die Wachstumsmuster der Seegrasart, die von den Pflanzen erbrachten Ökosystemdienstleistungen und die Umgebungsbedingungen als Grundlage für Materialwahl und Konstruktion der künstlichen Strukturen. Daten zu diesen Fragestellungen werden durch WP3 und 4 ermittelt und fließen direkt in die Arbeiten des WP5 ein.

Für die verschiedenen Komponenten des ASG (Pflanzenstruktur, Tragschicht, Verankerung) kommen mehrere Materialmöglichkeiten in Frage:

  • Bioabbaubare Kunststoffe, die funktional und optisch natürlichem Seegras ähneln
  • Natürliche Materialien, Fasern und Gewebe
  • Kombinationen aus natürlichen Materialien und bioabbaubaren Kunststoffen
Untersuchte Granulate. Bildnachweis: Hochschule Hannover

Wichtige Kriterien für alle Komponenten sind dabei die vollständige Abbaubarkeit, technische und mechanische Eigenschaften, sowie die Verfügbarkeit von angemessenen Produktions- und Verarbeitungsmethoden der ausgewählten Materialien, immer in Hinsicht auf die konstruktiven und strukturellen Anforderungen des ASG.

Zur Überprüfung der generellen Abbaubarkeit unter marinen Bedingungen und des Abbauverhaltens (Dauer/Zeitspanne und mechanisch-chemische Vorgänge) unter verschiedenen Umgebungsbedingungen werden Abbaubarkeitsexperimente durchgeführt, die sich an bereits bestehenden Normen orientieren. Dies sind zum einen Flaschenexperimente, die unter kontrollierten aber auch vereinfachten Bedingungen stattfinden, als auch Mesokosmen-Experimente, die in Zusammenarbeit mit dem NIOZ in den Niederlanden durchgeführt werden. Dabei wird auch die Entstehung von Zwischenprodukten untersucht, um mögliche negative Auswirkungen auf die Umwelt zu ermitteln und Effekte nicht-heimischer natürlicher Materialien auf lokale Ökosysteme bewerten zu können.

Abbaubare Biokunststoffe können in der Regel gut mittels der gängigen industriellen Verfahren, wie Folienextrusion, Spritzguss oder 3D-Druck verarbeitet werden. Die Verarbeitbarkeit muss natürlich auch für neu entwickelte Werkstoffkombinationen aus Biokunststoffen und natürlichen Materialien gewährleistet werden, um die Herstellung der ASG Komponenten bei erfolgreichem Projektverlauf im industriellen Maßstab umsetzen zu können. Auch dies ist Aufgabe des WP5.

Kontakt

IfBB – Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe
Hochschule Hannover

Dr. Carmen Arndt, carmen.arndt@hs-hannover.de, Tel.: +49 511 9296-2270
Hannah Behnsen, hannah.behnsen@hs-hannover.de, Tel.: +49 511 9296-2295

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