Umweltschutz, Nachhaltigkeit und Technik

Seit dem Ideenwettbewerb im Wintersemester 2022/23 beschäftigen wir uns im Studiengang intensiv mit dem Aufbau des Campusmessnetzes AirUP!. Die Projektwochen des Jahres 2024 konzentrieren sich beide auf die Datenerfassung der Sensorsysteme. (Hier gibt es weitere Infos zu AirUP!).

Forschungsfrage und Aufgabenstellung

Im Rahmen der Projektwoche des WS 2024/25 erhielten die Studierenden die Forschungsfrage: "Wie können mit den Sensorsystemen Schadstoffkonzentrationen zuverlässig und reproduzierbar gemessen werden?" Zwei Teams wurden gebildet, um das Messverhalten der Sensorsysteme unter Laborbedingungen zu bewerten und zu kalibrieren. Zusätzlich entwickelten und erprobten die Teams Laborversuche zur Simulation von Feinstaubentstehung oder Ausbildung von Nebel.

Ergebnisse und Auszeichnungen

Die Ergebnisse der Teams wurden in Abschlusspräsentationen vorgestellt. Das Siegerteam nahm den gut gefüllten Wanderpokal „Schrotti“ stolz entgegen.

Rahmenprogramm und Exkursionen

Neben den Messungen gab es weitere Programmpunkte, um den Horizont der Studierenden zu erweitern. Die Erstsemester-Studierenden erhielten in einem Einführungsvortrag von Professorin Dr. Katja Mannschreck wichtige Informationen zum Thema "Luftqualität und Messnetze". Die Woche wurde durch eine Exkursion zur Firma „MRU - Messgeräte für Rauchgase und Umweltschutz GmbH“ in Neckarsulm abgerundet. Dort erläuterten zwei „UP’ler“ ihre Tätigkeiten in der Entwicklungsabteilung – ein Student im Praxissemester und eine junge Ingenieurin, die im Herbst ihre erste Stelle im Unternehmen angetreten hat.

Betreuung und Unterstützung

Die Teams wurden von Professorin Dr. Katja Mannschreck und Professor Dr. Meinhard Kuntz betreut und bei den Versuchen von Marc Golder und Michael Krieg unterstützt.

Seit dem Ideenwettbewerb der Projektwoche im Wintersemester 2022/23, beschäftigen wir uns im Studiengang mit dem Aufbau eines Campusmessnetz AirUP! (s. Beschreibung der entsprechenden Projektwoche 2022/23). Ende des Jahres 2023 haben wir gemeinsam mit dem Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik der Universität Stuttgart die ersten drei Messboxen gebaut, diese sollen künftig Daten zur Luftqualität am Campus Sontheim liefern (Hier gibt es weitere Infos dazu).  Den nächsten Schritt des AirUP! Projekts wollten wir nun wieder mit unseren Studierenden gehen. Es stehen die Tests an, ob die Messboxen überhaupt plausible Daten liefern.

Im Rahmen der Projektwoche erhielten die Studierenden deshalb folgende Forschungsfrage: "Sind die Sensorboxen geeignet, um die Schadstoffkonzentrationen in der Außenluft zuverlässig zu messen?" Es wurden zwei Teams gebildet, welche Messkammern konstruierten, um einerseits im Labor unter kontrollierten Bedingungen Daten zu erfassen und andererseits im Außenbereich der Hochschule eine Messreihe durchzuführen. Diese Daten sollten dann auf Plausibilität untersucht und miteinander verglichen werden. Die Ergebnisse der Teams wurden in Abschlusspräsentationen vorgestellt.

Im Laufe der Woche gab es zusätzlich zu den Messungen noch andere Termine, um auch über den Tellerrand hinauszuschauen. Zu Beginn erhielten die Erstsemester-Studierenden wichtige Informationen in einem Einführungsvortrag von Professorin Dr. Katja Mannschreck zum Thema "Luftqualität und Messnetze". Auch die Studierenden aus dem 4ten Semester wurden eingebunden, um allgemeine Informationen zu Daten, Datenbearbeitung und Datenspeicherung zu erklären. Darüber hinaus bot der Besuch des Aerosol-Labors (Link zum Institut ISAPS) von Professorin Dr. Jennifer Niessner spannende Einblicke in weitere Forschungsfelder der HHN. Die Woche wurde durch eine interessante Exkursion zur Firma MRU Messgeräte für Rauchgase und Umweltschutz GmbH in Neckarsulm abgerundet. Eines der Highlights dort war, dass ein UP-Student des 6. Semesters sein Praxissemesterprojekt erläuterte, das er bei MRU absolviert hat. Dadurch konnten die Erstsemester-Studierenden direkt vor Ort erfahren, wie das in den Vorlesungen erworbene Wissen konkret im Praxissemesters angewendet werden konnte.

Die Teams wurden von Prof.in Dr. Katja Mannschreck und Prof. Dr. Meinhard Kuntz betreut und bei den Versuchen von Michael Krieg unterstützt.

Am Beispiel einer Zuckerfabrik soll der "Water Footprint" bestimmt werden. Dabei werden folgende Fragen näher beleuchtet: Wie viel Frischwasser entnimmt eine Zuckerfabrik der Umwelt und welche Arten von Abwasser gibt sie wieder in die Umwelt ab? Wie schädlich sind diese Abwässer und was könnte man daran verbessern? Das typische Abwasser einer Zuckerfabrik enthält Zucker (Glukose), Nitrat, Schwebstoffe uns vieles mehr. Stoffe, die schädlich für die Umwelt sind. Daher müssen diese Schadstoffe reduziert werden, bevor das Abwasser in die Umwelt gelangt.

Im Rahmen der Projektwoche sollten die Studierenden folgende Forschungsfrage beantworten: "Welche Abwasserreinigungsmethoden könnte man anwenden, um den Water Footprint von Abwasser einer Zuckerfabrik möglichst klein zu machen?" Dazu sollten 10 Liter künstlich hergestelltes Abwasser aufgearbeitet und untersucht werden. Alle Teams entwickelten und bauten Filtrationsanlagen, Durchlüftungsanlagen und kleine Bioreaktoren. Zwischendurch wurden die Werte immer wieder mit der zur Verfügung stehenden Analytik untersucht. Die Studierenden lernten die Unterschiede von Schnelltests und genaueren Analysenmethoden kennen, sowie den Gebrauch der richtigen Fachsprache. Die Ergebnisse wurden in Abschlusspräsentationen vorgestellt.

In zwei Fachvorträgen zu Abwasseraufbereitung und Analyseverfahren erhielten die Erstsemester-Studierenden wichtige Informationen von Sascha Specht vom "Abwasserzweckverband Unteres Sulmtal" und Professorin Dr. Katja Mannschreck. Bei einem Besuch von Südzucker in Offenau wurde der komplette Produktionsprozess ("von der Rübe zu weißem Zucker") samt Abwasserreinigung unter verfahrenstechnischen Gesichtspunkten erläutert. 

Die Teams wurden von Prof.in Dr. Katja Mannschreck und Prof. Dr. Jochen Haas betreut und bei den Versuchen von Ineke Feuerherd, Anja Huther, Michael Krieg und Monika Zellner unterstützt.

Der Boden, auf dem wir leben, ist ein begrenztes Gut. Wir nutzen ihn auf vielfältige Weise. Zur Sicherung unserer Ernährung greifen Gartenbau und Landwirtschaft auf unterschiedliche Weise in den Lebensraum Boden ein. Es stellt sich die Frage, wie wir unsere Böden schützen können, damit sie auch zukünftigen Generationen zur Verfügung stehen. Ein wichtiger Aspekt des Bodenschutzes ist die Begrenzung des Düngereinsatzes. Denn bei einer Überdosierung kann beispielsweise überschüssiger Stickstoff in das Grundwasser gelangen und unser Trinkwasser verunreinigen sowie die Biosphäre in unseren Gewässern durcheinander bringen. Außerdem ist es wichtig, dass der Boden gut Wasser aufnehmen und halten kann. Nicht nur, um als Schwamm bei Starkregen zu dienen, sondern auch, damit die Nährstoffe lange im Boden bleiben.

Im Rahmen der Projektwoche sollten die Studierenden folgende Forschungsfrage beantworten: "Aus welchen Komponenten müsste ein Bodensubstrat für Gewächshäuser hergestellt werden, um möglichst viel Wasser und Stickstoff im Boden zu speichern?" Dazu stellten sie eigene Mischungen aus Bodensubstraten her und untersuchten deren Eigenschaften. Die Ergebnisse wurden in Abschlusspräsentationen vorgestellt.

In zwei Fachvorträgen zu Bodenphysik, Bodenchemie und Bodenbiologie erhielten die Erstsemester-Studierenden wichtige Informationen von Stefan Martins vom Landwirtschaftsamt Heilbronn und Professorin Dr. Katja Mannschreck. Dabei wurde deutlich, dass es sich bei um Boden ein komplexes Thema handelt. Bei einem Besuch der Kläranlage Heilbronn mit seinen Analytiklaboren wurden weitere Fachthemen erläutert und besonders auf die Wasserbelastung durch den Stickstoffeintrag eingegangen.

Die Teams wurden von Prof.in Dr. Katja Mannschreck und Prof. Dr. Jochen Haas betreut und bei den Versuchen von Ineke Feuerherd, Anja Huther und Monika Zellner unterstützt.

Die Hochschule Heilbronn plant für den Standort Sontheim die Errichtung eines Klimawaldes, der als Anpassungsmaßnahme an den Klimawandel die Bedeutung des Waldes erlebbar macht und in besonderen Aspekten einen praxisorientierten Forschungsgegenstand zur Verfügung stellt. Studierende und Mitarbeitende können so die Bedeutung des Waldes als wichtigen Klimafaktor mehr in das Bewusstsein der Campusnutzer*innen rücken.

Der Studiengang Umwelt- und Prozessingenieurwesen baut dazu federführend ein neues Campusmessnetz auf, welches bereits vor Errichtung des Klimawaldes die Erhebung von klimarelevanten Messdaten zur Verfügung stellt. Diese Messdaten sollen die Folgen des menschlichen Verhaltens auf Luft- und Aufenthaltsqualität an verschiedenen Stellen des Campus erfassen und analysieren sowie Veränderungen über die Zeit sichtbar machen.

Im Rahmen der Projektwoche, die unter der Leitung von Prof.in Dr. Katja Mannschreck und Prof. Dr. Jochen Haas durchgeführt wurde, sollen die Studierenden einen Vorschlag für ein dieses Campusmessnetz erarbeiten. Dieser Vorschlag soll sowohl in Form eines Research Proposals vorgelegt als auch im Rahmen einer öffentlichen Abschlussveranstaltung präsentieren werden. Externe Referenten hielten Impulsvorträge zum Thema "Einsatz von Low Cost Sensoren in Messnetzen" (Herr Samad, Uni Stuttgart) und zum Thema "Aufenthaltsqualität und Klimawald" (Herr Toellner, Stadt Heilbronn). Bei einer Exkursion zur Firma MRU Messgeräte für Rauchgase und Umweltschutz GmbH in Neckarsulm erhielten die Studierenden Einblicke in die Entwicklung von Messgeräten und mögliche Berufsfelder als angehende Ingenieur*innen.

Nach den Abschlusspräsentationen wurde die beste Projektskizze prämiert - dank Unterstützung der Kreissparkasse Heilbronn aus dem „Budget Folgenlosigkeit“ der Hochschule Heilbronn. Die Hochschule ist seit Ende 2021 Bündnispartnerin im Kunst- und Stadtentwicklungsprojekt „Hauptstadt der Folgenlosigkeit“. Dabei wird dem Handeln von Einzelnen wie auch Gruppen und Organisationen ein neuer Wertmaßstab gegenübergestellt, mit dem die Folgen des eigenen Handelns und Wirkens neu reflektiert werden können. Der Nachhaltigkeitsdiskurs soll so auf eine neue, vielleicht folgenreichere Ebene gehoben werden. Abgerundet wurde die Veranstaltung durch Impulsvortrag „Folgenlosigkeit, Wissen und Nichtwissen“ von Alexander Estis, der für ein Jahr als Heilbronner Stadtschreiber das Projekts „Hauptstadt der Folgenlosigkeit“ beobachtet und begleitet.

Das Abwasser der lokalen Zuckerfabrik enthält hohe Konzentration von Zucker und anderen Inhaltsstoffen, die in der Kläranlage entfernt werden müssen. Die Aufgabe war es zu recherchieren, wie Zucker und verschiedene Ionen aus dem Abwasser entfernt werden können, ein Verfahren auszuwählen und dieses im Labor aufzubauen und auf eine Abwasserprobe im Labor anzuwenden. Bei der abschließenden Bewertung sollte neben der chemischen Analytik aber auch der CO₂-Fussabdruck, der Primärenergieverbrauch sowie die industrielle Umsetzung bewertet werden.
Fachvorträge hielten Herr Sascha Specht (Kläranlage Heilbronn) zum Thema Abwasserreinigung und Herr Stephan Christ von Mühlbach zum Thema Trinkwasser. Bei einem Besuch der Kläranlage Heilbronn mit ausführlicher Führung wurden weitere Fachthemen erläutert.

Die Teams wurden von Prof.in Katja Mannschreck und Prof. Meinhard Kuntz betreut und bei den Versuchen von Ineke Feuerherd und Michael Krieg unterstützt.

Der aktuelle Bezug für dieses Thema war zum einen der Feinstaubalarm in Stuttgart sowie die Filterproblematik der Atemschutzmasken während der Pandemie.

Die Gruppen hatten hier die Aufgabe, verschiedene Experimente mit Feinstaubsensoren aufzubauen, die Ergebnisse auszuwerten und zu präsentieren sowie zu unterschiedlichen Fragestellungen zu recherchieren. Die fünf Gruppen haben sich für folgende Themen entschieden:

1. Feinstaubproblematik im Innenraum: Welche Unterschiede gibt es beim Saugen mit und ohne HEPA Filter?
2. Welchen Einfluss haben Pflanzen auf Feinstaub in Städten?
3. Wie können wir mit verkehrsbedingtem Feinstaub umgehen?
4. Welche Unterschiede haben die verschiedenen Abgasnormen bei Diesel-Autos, im Bezug auf ihr Feinstaubproblem?
5. Wie schädlich ist Feinstaub und was bringen Tempo 40 und grüne Fassaden?

Impulsvorträge kamen von Prof.in Jeniffer Niessner zu aktuellen Forschungsthemen der HHN auf dem Gebiet der Aerosole, von Herrn Rau (Ingenieurbüro Rau) zu den Luftreinhalteplänen in unserer Region sowie von Prof.in Katja Mannschreck zu den Luftschadstoffen. Eine zweitägige Exkursion zum Meteorologischen Observatorium Hohenpeissenberg und zur Messstation „Neckartor“ in Stuttgart mit Führung wurde durchgeführt.

Die erste Projektwoche wurde von Prof.in Katja Mannschreck und Prof. Meinhard Kuntz betreut.

Das Siegerthema war "Feinstaubproblematik im Innenraum – Welche Unterschiede gibt es beim Saugen mit und ohne HEPA Filter?“