HZDR erforscht städtische Resilienz und Regeneration von Flussökosystemen
Mit einer Förderung von rund neun Millionen Euro aus dem Helmholtz-Impuls- und Vernetzungsfonds bringt die Initiative neun Helmholtz-Zentren zusammen, um gemeinsam Forschung, Industrie, Politik und Zivilgesellschaft miteinander zu verbinden. Im Mittelpunkt dieser Initiative stehen drei „Solution Labs“ – Demonstrationsstandorte in der Praxis, an denen innovative Ansätze des Wassermanagements getestet und weiterentwickelt werden. Diese Labs arbeiten auf verschiedenen Ebenen, von ganzen Flussgebieten über städtische Infrastrukturen bis hin zu mikroskopischen Schadstoffprozessen. Das HZDR beteiligt sich mit dem URBAN-LE Solution Lab in Leipzig und der SOLVE-Initiative im Elbe-Einzugsgebiet.
Mit einer Förderung von rund neun Millionen Euro aus dem Helmholtz-Impuls- und Vernetzungsfonds bringt die Initiative neun Helmholtz-Zentren zusammen, um gemeinsam Forschung, Industrie, Politik und Zivilgesellschaft miteinander zu verbinden. Im Mittelpunkt dieser Initiative stehen drei „Solution Labs“ – Demonstrationsstandorte in der Praxis, an denen innovative Ansätze des Wassermanagements getestet und weiterentwickelt werden. Diese Labs arbeiten auf verschiedenen Ebenen, von ganzen Flussgebieten über städtische Infrastrukturen bis hin zu mikroskopischen Schadstoffprozessen. Das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) beteiligt sich mit zwei Projekten: dem URBAN-LE Solution Lab in Leipzig und der SOLVE-Initiative im Elbe-Einzugsgebiet.
Wasser ist eine der grundlegenden Ressourcen für das Leben – und doch ist es zunehmend bedroht. Klimawandel, rasante Urbanisierung und steigende Schadstoffbelastungen setzen die Wassersysteme weltweit unter Druck. Als Reaktion darauf hat die Helmholtz-Gemeinschaft eine ehrgeizige Kampagne für Wassersicherheit und -schutz ins Leben gerufen, deren Ziel es ist, praktische, wissenschaftlich fundierte Lösungen zu entwickeln, die sowohl die menschliche Gesundheit als auch die Umwelt schützen.
Städte neu denken: Das URBAN-LE Solution Lab
Städte sind sowohl Treiber des Klimawandels als auch besonders stark von seinen Folgen betroffen. Von Hitzewellen und Überschwemmungen bis hin zu Wasserknappheit und alternder Infrastruktur sehen sie sich mit einem komplexen Geflecht von Herausforderungen konfrontiert. Das URBAN-LE Solution Lab in Leipzig will diese Probleme direkt angehen, indem es die Art und Weise, wie Städte mit Wasser umgehen, neu denkt. Das Konzept hinter dem Labor ist als „Blau-Grün-Rot“-Entwicklung (BGR) bekannt. Es integriert Wassersysteme (blau), biologische Elemente wie Vegetation (grün) und Energieinfrastruktur (rot) in einem einheitlichen Ansatz für die Stadtplanung. Anstatt diese Systeme getrennt zu behandeln, untersucht das Labor, wie sie zusammenwirken können, um resiliente, nachhaltige Städte zu schaffen.
Diese systemische Perspektive ist besonders wichtig, da Städte auf erneuerbare Energiequellen umstellen, was zu Schwankungen in den Infrastruktursystemen führen kann. Wassernetze müssen beispielsweise auch bei Schwankungen in der Energieversorgung zuverlässig bleiben. URBAN-LE zielt darauf ab, die Sicherheit der Trinkwasserversorgung zu gewährleisten, die Infrastruktur an klimatische Belastungen anzupassen und Umweltauswirkungen zu minimieren. Der Wissenschaftspark in Leipzig soll als erste Fallstudie für das Projekt dienen, wobei weitere Demonstrationsstandorte geprüft werden.
„Städtische Resilienz lässt sich nicht mehr durch isolierte Lösungen erreichen“, sagt Dr. Sebastian Reinecke, Leiter des Innovation Lab CLEWATEC am HZDR und leitender Wissenschaftler im URBAN-LE-Projekt. „Wir brauchen integrierte Systeme, in denen Wasserinfrastruktur, städtische Ökosysteme sowie Energie- und Wärmeversorgung gemeinsam geplant werden – nur dann können sich Städte wirklich an das sich wandelnde Klima anpassen.“ Da das HZDR sein Fachwissen in der Wasser- und Energiesystemforschung einbringt, dient URBAN-LE als Blaupause für zukünftige Städte – nicht nur in Deutschland, sondern auch weltweit.
Das Gleichgewicht wiederherstellen: Das SOLVE-Labor im Elbe-Einzugsgebiet
Während Städte mit zunehmenden Wasserproblemen konfrontiert sind, stehen auch Flussökosysteme unter Druck. Menschliche Eingriffe – wie Dammbau, Landnutzungsänderungen und Verschmutzung – haben die natürlichen Wasserläufe erheblich verändert und das ökologische Gleichgewicht gestört. Der Klimawandel verstärkt diese Auswirkungen und bedroht die Biodiversität sowie wichtige Ökosystemleistungen.
Die Initiative SOLVE (Helmholtz SOlution Lab Elbe RiVEr Basin) geht diese Probleme in großem Maßstab an. SOLVE bündelt das Fachwissen von sieben Helmholtz-Zentren und zehn externen Akteuren und konzentriert sich auf das Elbe-Einzugsgebiet als Modellsystem für integriertes Wassermanagement. Sein Leitprinzip ist einfach, aber wirkungsvoll: „Wasser in der Landschaft halten.“ Das bedeutet, die natürliche Wasserrückhaltung zu verbessern, Auen wiederherzustellen und die Wasserbewirtschaftung so zu optimieren, dass sowohl Ökosysteme als auch menschliche Bedürfnisse unterstützt werden.
„Unser Ziel ist es, fragmentierte Ansätze zu überwinden und ein ganzheitliches Verständnis von Flusssystemen zu schaffen“, erklärt Dr. Gregory Lecrivain, leitender Wissenschaftler im SOLVE-Projekt. „Durch die Kombination von Hydrologie, Ökologie und Sozialwissenschaften können wir Strategien entwickeln, die sowohl wissenschaftlich fundiert als auch praktisch wirksam sind.“
Am HZDR tragen Forscher*innen mit innovativen Techniken zu diesen Bemühungen bei. Ein neuartiger Ansatz konzentriert sich auf die Analyse der Wasserqualität anhand der Schaumbildung. Mikroorganismen, Peptide und Proteine können sich an der Wasseroberfläche ansammeln und stabile Schäume bilden. Durch die Messung von Eigenschaften wie Grenzflächenspannung und Schaumstabilität können Wissenschaftler*innen oberflächenaktive Schadstoffe auf neue und effiziente Weise nachweisen.
In einem weiteren Forschungszweig werden Sedimentkerne aus der Elbaue in einer transportablen Versuchsanlage untersucht. Diese Proben werden simulierten Hochwasser- und Sedimentationsereignissen ausgesetzt, sodass die Forscher*innen beobachten können, wie sich Wasser durch verschiedene Sedimentschichten bewegt. Mithilfe modernster Bildgebungsverfahren wie der ultraschnellen Röntgentomographie und der Neutronenradiographie können sie Veränderungen in Echtzeit verfolgen – und erhalten so beispiellose Einblicke in die Dynamik des unterirdischen Wassers. Diese Arbeit ist Teil der Nachwuchsgruppe „Particle Resuspension in Environmental Flows“ und wird von der Allianz DRESDEN-Concept unterstützt. Zusammen tragen diese Bemühungen zu einem tieferen Verständnis der Funktionsweise von Flusssystemen und ihrer Renaturierung bei.
Weitere Informationen:
Dr. Sebastian Reinecke | Dr. Gregory Lecrivain
Institut für Fluiddynamik am HZDR
Tel.: +49 351 260 2320 | +49 351 260 3768
E-Mail: s.reinecke@hzdr.de | g.lecrivain@hzdr.de
Medienkontakt:
Simon Schmitt | Leitung und Pressesprecher
Abteilung Kommunikation und Medien am HZDR
Tel.: +49 351 260 3400 | Mobil: +49 175 874 2865 | E-Mail: s.schmitt@hzdr.de
Das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) forscht auf den Gebieten Energie, Gesundheit und Materie. Folgende Fragestellungen stehen hierbei im Fokus:
• Wie nutzt man Energie und Ressourcen effizient, sicher und nachhaltig?
• Wie können Krebserkrankungen besser visualisiert, charakterisiert und wirksam behandelt werden?
• Wie verhalten sich Materie und Materialien unter dem Einfluss hoher Felder und in kleinsten Dimensionen?
Das HZDR entwickelt und betreibt große Infrastrukturen, die auch von externen Messgästen genutzt werden: Ionenstrahlzentrum, Hochfeld-Magnetlabor Dresden und ELBE-Zentrum für Hochleistungs-Strahlenquellen.
Es ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, hat sechs Standorte (Dresden, Freiberg, Görlitz, Grenoble, Leipzig, Schenefeld bei Hamburg) und beschäftigt fast 1.500 Mitarbeiter*innen – davon etwa 700 Wissenschaftler*innen inklusive 200 Doktorand*innen.
Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Dr. Sebastian Reinecke | Dr. Gregory Lecrivain
Institut für Fluiddynamik am HZDR
Tel.: +49 351 260 2320 | +49 351 260 3768
E-Mail: s.reinecke@hzdr.de | g.lecrivain@hzdr.de
Weitere Informationen:
https://www.hzdr.de/presse/solution_labs
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