Urbane Systeme

Im Hauptforschungsfeld "Umwelt" befassen sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mehrerer Fachrichtungen mit den Auswirkungen menschlicher Aktivitäten im urbanen Raum auf die Umwelt sowie mit den Auswirkungen des Klimawandels auf die Lebensbedingungen in der Stadt. Beteiligt sind an der UDE vor allem die Naturwissenschaften mit den Disziplinen Biologie/Geographie, Chemie und Physik sowie Arbeitsgruppen der Ingenieurwissenschaften und der medizinischen Fakultät. Schwerpunkte sind Feinstaubforschung, Stadt- und Geländeklimatologie, gewässerökologische Forschungen, Trinkwasseraufbereitung und -verteilung (Kontamination, Bewertung, Sanierung) sowie Umwelttoxikologie und -chemie. Beispiele für laufende Projekte sind das vom ZWU koordinierte DFG-Schwerpunktprogramm "Biological responses to nanoscale particles (SPP1313)", das EU-Projekt "Water bodies in Europe: Integrative Systems to assess Ecological status and Recovery (WISER)" sowie die beiden Projekte "Stadtklimaverbesserung" und "Entwicklung eines Verfahrens zur ökobilanziellen Bewertung (Klimagasemissionen und Ressourcenverbrauch)" im Rahmen des BMBF-Projektes "Dynamische Anpassung regionaler Planungs- und Entwicklungsprozesse an die Auswirkungen des Klimawandels - Emscher-Lippe-Region (Nördliches Ruhrgebiet) (DynAKlim)". Gleichfalls zu erwähnen ist das in enger Kooperation mit Planungspraxis und der Stadt Essen bearbeitete ExWoSt Projekt "Urbane Strategien zum Klimawandel - Kommunale Strategien und Potentiale, mit dem Grundsätze zur klimagerechten Stadtentwicklung in Ballungsräumen" erprobt und übertragbar gemacht werden sollen.
Weiterhin erarbeiten am Zentrum für Wasser- und Umweltforschung (ZWU) speziell für ein Klima2-Projekt des BMBF eingestellte Landschafts- und Freiraumplanerinnen und -planer gemeinsam mit Bauingenieurinnen und -ingenieuren, Umweltpsychologinnen und -psychologen und Vertreterinnen und Vertretern aus mehreren Kommunen Konzepte und Maßnahmen für eine zukünftige "wassersensible" Stadtentwicklung, die vor allem eine nachhaltige Anpassung der regionalen Siedlungswasserwirtschaft an Klimatrends und Extremwetter berücksichtigt.
Im Rahmen einer intensiven Zusammenarbeit mit den An-Instituten IWW Zentrum Wasser (Rheinisch-Westfälisches Institut für Wasserforschung) und IUTA (Institut für Energie- und Umwelttechnik, siehe auch in diesem Forschungsbericht) ist die Einführung einer weitergehenden Reinigungsstufe in kommunalen Kläranlagen, zum Beispiel durch Pulveraktivkohledosierung oder Ozonierung - ein wichtiges Forschungsthema vor allem in urbanen Gebieten mit hohem Abwasseraufkommen.
Darüber hinaus entwickeln Ingenieurwissenschaftlerinnen und -wissenschaftler Konzepte und Technologien zur nachhaltigen Nutzung von erneuerbaren Energien wie die effektive Erzeugung von Biogas aus Biomasse von Klär- und Kompostierungsanlagen. Biomasse entsteht auch bei dem von der angewandten Physik entwickelten faseroptischen Photo-Bioreaktor, bei dem Algen mit CO2-Emissionen (beispielsweise aus Industrieanlagen) begast werden und die Biomasseproduktion mit Hilfe einer hocheffizienten Lichtleitertechnik optimiert wird. Diese Technik soll in Zukunft auch dazu verwendet werden, Nährstoffe aus dem Abwasser ohne zusätzlichen Einsatz von Chemikalien zu entfernen; der Abbau von organischen Substanzen durch Bakterien wird dabei durch die Sauerstoffproduktion der Algen - somit ohne eine energieaufwendige Belüftung der Anlage - begünstigt.
Eine integrierende Funktion der wasserrelevanten Aktivitäten kommt dem geplanten Internationalen Graduiertenkolleg (DFG International Research Training Group) zum Thema "Urban Water Cycles" zu. Schon die Erarbeitung des Antrags hat vielfältige Verknüpfungsmöglichkeiten zu anderen Forschungsinitiativen im Profilschwerpunkt aufgezeigt.