Department Systemische Umweltbiotechnologie (SUBT)

Herausforderung für die SUBT: Adaptation und Mitigation von Städten an die Folgen des Klimawandels

Städte sind weltweit sowohl Hauptverursacher als auch besonders stark Betroffene des Klimawandels. Obwohl sie nur 3% der Erdoberfläche einnehmen, verbrauchen sie rund 75% der natürlichen Ressourcen. Damit werden Städte zu zentralen Akteuren im Klimaschutz, während sie gleichzeitig in ihrer wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Funktionalität durch die Auswirkungen des Klimawandels stark gefährdet sind.

Unsere Vision

Vision des Departments SUBT – Systemische Umweltbiotechnologie ist es, den urbanen Raum auf dem Weg zu einer kohlenstoffneutralen und klimaresilienten Gesellschaft entscheidend zu unterstützen. Dies erreichen wir durch die Entwicklung und Implementierung neuartiger Konzepte, Technologien und Systemlösungen, die sowohl im Adaptations- als auch im Mitigationsprozess zum Einsatz kommen. Im Mittelpunkt steht dabei die Etablierung integrierter Blau-Grün-Roter Infrastruktur- und Stadtentwicklungskonzepte, die ökologischen, sozialen und technischen Aspekte harmonisch miteinander verbinden.

Im Mittelpunkt unserer Forschung stehen dabei folgende Leitfragen:

1. Technologische Potenziale: Wie können mikrobiologische und naturbasierte Technologien und Systeme gezielt für urbane Anpassungs- und Mitigationsszenarien genutzt werden? Welche Ressourcen stehen dafür im städtischen Raum und dessen Umland zur Verfügung?
2. Integrierte Planung: Wie lassen sich Blau-Grüne Technologien und Konzepte in eine integrierte Infrastruktur- und Stadtplanung einbinden und als „Wasserwende“ umsetzen?
3. Synergien schaffen: Wie können Synergien zwischen der wasserwirtschaftlichen und energiewirtschaftlichen Entwicklung in urbanen Räumen gefördert werden?
4. Umsetzung von Innovationen: Wie gelingt es, wissenschaftliche Innovationen – wie Technologien und wasserwirtschaftliche Szenarien – nicht nur zu entwickeln, sondern auch national und international im urbanen Kontext anzuwenden?
5. Effektive Zusammenarbeit: Wie lässt sich die Zusammenarbeit mit Entscheidungsträgern aus Wirtschaft, Politik, Verbänden und Behörden effektiv gestalten, um diese Ziele zu erreichen?

Eine methodische Besonderheit des Departments SUBT besteht darin, technologieorientierte Forschung zu multifunktionalen Blau-Grünen Technologien mit raumwirtschaftlichen Planungsmethoden für wassersensible Infrastrukturen zu verbinden. Mit dem Ziel einer klimasensiblen Blau-Grünen Infrastrukturplanung entwickeln und nutzen wir deshalb Modellierungswerkzeuge, die wertvolle Erkenntnisse liefern, etwa zur Priorisierung von Maßnahmenpaketen für die städtische Infrastruktur- und Stadtplanung.

Da das Forschungsthema außerordentlich komplex ist, erfolgt die Bearbeitung in enger Zusammenarbeit mit anderen Disziplinen aus Wissenschaft, Wirtschaft und Verwaltung. Ein Beispiel hierfür ist die Integration technologischer Entwicklungen mit rechtswissenschaftlichen Fragestellungen zur Gestaltung notwendiger Rahmenbedingungen ( Policy Papier - Urbane Wasserwende ).

Darüber hinaus entwickeln wir SolutionLabs, die als Orte der Erprobung, Validierung und Optimierung von Technologien, Produkten, Dienstleistungen und Bildungsangeboten dienen und Akteure aus Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft zusammenbringen. So ist es uns beispielsweise gelungen, Leipzig in einem Kooperationsprojekt als deutsche Modellstadt für ressourceneffiziente Stadtentwicklung zu etablieren ( Forschungsprojekt Leipziger BlauGrün ).

Auch die Zusammenarbeit mit dem Deutschen Städtetag und weiteren Modellstädten zielt darauf ab, Forschungsergebnisse in der realen Welt zu verankern, transdisziplinäre Aspekte einzubringen und die Synthese unserer Ergebnisse für Städte und Kommunen in Deutschland und darüber hinaus zu liefern.

Mit drei Arbeitsgruppen werden die beschriebenen Fragestellungen bearbeitet:

Die Arbeitsgruppe 'Umwelt- und Bioprozesstechnik' konzentriert sich thematisch auf die Entwicklung, Optimierung und Implementierung dezentraler Umwelttechnologien im urbanen Raum. Dabei kommen spezielle Forschungsinfrastrukturen wie bspw. begrünte Dächer zum Einsatz. Unsere technologieorientierten Forschungsthemen umfassen unter anderem die Untersuchung der multifunktionalen Wirkungen von Blau-Grünen Wasserinfrastrukturen oder die Entwicklung von Bioraffinerie-Prozessen zur ressourceneffizienten Stabilisierung von Biogasprozessen.

Die Arbeitsgruppe 'Water-sensitive Infrastructure Planning' (WaSP) entwickelt raumwirtschaftliche Planungsmethoden für wassersensible Infrastruktur. Arbeitsebenen sind sowohl die Siedlungs- und Stadtteilebene als auch sie regionalen, nationalen und internationalen Ebene. Mit dem Ziel, übertragbare Werkzeuge und Methoden zu entwickeln, sind die verwendeten Daten maßstabsübergreifend, von globalen Datensätzen bis hin zu detaillierten, lokalen Datenquellen.

Die Arbeitsgruppe 'Integrierte Bioverfahren' konzipiert, entwickelt und implementiert robuste, skalierbare biobasierte Gesamtverfahren zur Erhöhung der Ressourceneffizienz unter bevorzugter Nutzung von Reststoffen und Abwässern. Im Fokus steht dabei der Einsatz nichtkonventioneller Hefen für die nachhaltige Bereitstellung von industrierelevanten Carbonsäuren im Rahmen einer zirkulären Bioökonomie. In die Prozessentwicklung werden Tools einer Nachhaltigkeitsbewertung integriert, die eine frühphasige Ausweisung der ökologischen Effizienz erlauben.