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Umweltbildung

Glanzvolle Leistung

Die Siegerprojekte des BundesUmweltWettbewerbs (BUW) 2017/2018 im Porträt

Würdiger Rahmen für so viel Forschergeist: Die Gewinner des BUW 2017/2018 bei der Preisverleihung Ende September im Saal des Bremer Rathauses

Da hat die Jury wieder einmal nicht schlecht gestaunt: Auch in der nun beendeten BUW-Runde 2017/2018 stellten junge Nachwuchsforscher/innen Natur- und Technik-Projekte auf hochprofessionellem Niveau vor. Ende September wurden die besten in den Alterskategorien BUW I (10–16 Jahre) und BUW II (17–20 Jahre) mit Geldpreisen und viel Lob ausgezeichnet

Hauptpreise BUW I

Die Klimaexperten am Paulinum und ihre Maßnahmen

Johanna Dieker, Lea Giebel, Moritz Alexander Grohs, Sophia Schwalm und Julius Wamhoff; Gymnasium Paulinum, Münster, NRW

Die fünf jungen Gymnasiasten realisierten am Gymnasium Paulinum verschiedene Maßnahmen, um das Verhalten ihrer Mitschüler sowie der Lehrkräfte hinsichtlich der Energieeinsparung an ihrer Schule zu beobachten und zu verbessern. Außerdem ist es ihr Ziel, die Abfallproduktion, besonders in der Schulmensa, künftig noch weiter einzuschränken. Das wollen sie u. a. durch die Einführung eines Mehrwegsystems erreichen. Durch die Erkennung von sogenannten „Klimasünden“ an der Schule konnten die Gymnasiasten bereits entsprechende Energieeinsparmaßnahmen erfolgreich umsetzen. Mit dem ersparten Geld konnten dann Mehrwegboxen für die Verpackung von Müsli und Salat für die Mensa gekauft werden. Die Auswahl der Mehrwegboxen erfolgte dabei nach selbst aufgestellten Kriterien, die bestimmte Nachhaltigkeitsaspekte erfüllen mussten. In vielen Informationsveranstaltungen konnten die Aktivisten ihre Mitschüler über die Sinnhaftigkeit des Mehrwegsystems aufklären und für Akzeptanz werben – mit dem Ergebnis, dass Nachhaltigkeit am Paulinum gelebt wird.

Bekämpfung des Abwasserpilzes und Verbesserung der Wasserqualität von Fließgewässern

Jan Uesbeck; Gymnasium Augustinianum, Greven, NRW

Der 15-jährige Jan widmete sich dem sogenannten „Abwasserpilz“, einem Zusammenschluss von verschiedenen Bakterienstämmen, die in Gewässern vorkommen, in die organische Abwässer eingeleitet werden. Er untersuchte verschiedene Gewässer auf deren Wasserqualität und wies die Einleitung von organischen Substanzen nach. In seiner Projektarbeit stellte er Bezüge zum Düngemittelgebrauch, zur Biogasproduktion und der Vermaisung der Landschaft her. Des Weiteren untersuchte er, ob Wasserlinsen die organischen Nährstoffe aus den Gewässern aufnehmen und diese dann in Biogasanlagen genutzt werden könnten. Weiterhin machte er vergleichende Versuche mit Gras- und Maissilage sowie Mineraldünger. Durch seine Datenerhebungen, präzisen Experimente und Auswertungen kam er den Gründen für den hohen Eintrag organischer Substanz in die Gewässer auf die Spur: Vor allem die Landwirtschaft ist dafür verantwortlich. Während seiner Arbeit präsentierte der Schüler sein Projekt mehrfach der Öffentlichkeit und sprach mit vielen Umweltbehörden und Umweltschutzorganisationen. Er hat sogar eine App programmiert und zum kostenlosen Download bereitgestellt, um den „Abwasserpilz“ mit Hilfe der Bevölkerung möglichst flächendeckend erfassen zu können.

Mikrofasern – Gefahr aus der Waschmaschine?!

Leonie Prillwitz und Aurélie Zimmermann

Maria-Ward-Gymnasium, Augsburg, und Rhabanus-Maurus-Gymnasium St. Ottilien, Bayern

Leonie und Aurélie beschäftigten sich in ihrem Projekt mit Mikroplastik, das beim Waschen von Mikrofaser-Funktionskleidung (Fleece) freigesetzt und schließlich mit dem Abwasser in die Gewässer gelangt. Ziel ihrer Untersuchungen war es, herauszufinden, wie man beim Waschen die Menge abgebrochener Mikrofasern möglichst gering halten kann. Dazu untersuchten die beiden Gymnasiastinnen systematisch in mehreren Handwäsche- und Waschmaschinendurchgängen u. a. die Auswirkungen von Temperatur, Waschmitteln und Anzahl der Waschdurchgänge auf die Menge freigesetzter Mikrofasern. Sie filterten anschließend das Waschwasser, um den Mikrofaseranteil mittels Feinwaage zu bestimmen. Ihr Ergebnis: Der Mikrofaserabrieb nimmt mit steigender Grobheit der Fasern zu und sinkt mit steigender Zahl der Waschdurchgänge. Durch den Einsatz eines selbst entwickelten Filtersystems, u. a. bestehend aus Polyamidfasern, konnten Leonie und Aurélie die Zahl der Mikrofasern im Abwasser deutlich reduzieren. Des Weiteren verglichen sie auch die Anwendung von Leitungswasser und weicherem Schmelzwasser beim Waschen in der Waschmaschine: Bei weichem Wasser konnten feinere Filter genutzt werden, da kaum Kalkseifenrückstände anfielen.

Hauptpreis BUW II

Methanfreisetzung aus eutrophen Flachgewässern

Isabell Hentschel; Christoph-Graupner-Gymnasium, Kirchberg/Sachsen, sowie Helmholtz Zentrum für Umweltforschung, Magdeburg/Sachsen-Anhalt

Spielt die Methanfreisetzung aus eutrophen Flachgewässern eine Rolle für unsere Umwelt? Mit dieser Frage beschäftigte sich die 19-jährige Isabell in ihrer Projektarbeit. Dazu machte sie in Zusammenarbeit mit dem Helmholtz Zentrum in Magdeburg Langzeitversuche an zwei Gewässern: einem Fischteich und einem kleinen Staugewässer. Die Ermittlung der Methanfreisetzung erfolgte mit Hilfe selbstgebauter „Blasenfallen“, die Isabell nach einer Gewässerkartografierung an ausgewählten Stellen positionierte. Die Schülerin hat dann die in einem bestimmten Zeitraum freigesetzte Gasmenge und deren Zusammensetzung untersucht. Anschließend erfolgten eine Hochrechnung der Werte auf ein Jahr und der prozentuale Vergleich mit anderen Emittenten wie etwa Kuh, PKW und anderer Gewässer. Ihre Untersuchungsergebnisse zeigen zwar, dass die Klimarelevanz der Methanfreisetzung aus den Gewässern als relativ gering zu betrachten ist; es können jedoch in Abhängigkeit von einer Gewässerbewirtschaftung durchaus beachtliche Mengen Methan entstehen. Aufgrund der Ergebnisse leitete Isabell mögliche Konsequenzen für die Bewirtschaftung ab, informierte die Öffentlichkeit durch Vorträge an ihrer Schule, bei einer Messe in Magdeburg sowie bei einer Preisverleihung für Nachwuchsforscherinnen. Im Zuge des Projekts ist sogar eine wissenschaftliche Publikation in einer internationalen Fachzeitschrift erschienen, bei der Isabell Mitautorin ist.

Sonderpreise BUW I

„Mikroplastik – Rettet das Meer“

Lukas Weghs; Städt. Gymnasium Thomaeum, Kempen, NRW

Lukas bearbeitete in seinem Projekt das hochbrisante Thema „Mikroplastik im Meer“. Er untersuchte verschiedene Produkte des täglichen Lebens, wie etwa Honig, Ketchup und Kosmetika, aber auch Regenwasser sowie Wasser und Schlamm des Flusses Niers auf Mikroplastik. Währenddessen entwickelte er in verschiedenen Versuchsreihen einen Filter, um Wasser von Mikroplastikpartikeln zu reinigen. Dabei berücksichtigte der junge Ingenieur verschiedene Parameter, wie z. B. die Durchlaufzeit des Wassers. Lukas‘ Ziel war es, sukzessive eine geeignete Membran mit einer bestimmten Porengröße für einen Filter zu entwickeln, der vielseitig zur Reinigung des Wassers von Mikroplastik einsetzbar ist. Der Schüler betrieb außerdem intensive Öffentlichkeitsarbeit in Form von Vorträgen und Artikeln in regionalen Zeitungen, um auf die Problematik aufmerksam zu machen.

Tablett gegen Müll

Loona Loch und Michaela Schmidt

Staatl. Realschule für Mädchen, Neumarkt, Bayern

In Schnellrestaurants, die täglich von unzähligen Menschen besucht werden, entstehen durch Verpackungen riesige Mengen an Abfall. Trinkbecher und Burger-Schachteln bleiben auf den Speisetabletts und landen nach dem Essen im Müll. Mit ihrem Projekt leisteten Loona und Michaela einen Beitrag zur Abfallvermeidung: In Kooperation mit einer ortsansässigen Firma entwickelten die beiden Schülerinnen ein Speisetablett mit Deckel und einem dazugehörenden Pfandbecher; einen Prototyp fertigten sie mithilfe eines 3D-Druckers. Da dieses besondere Tablett mit seinen Komponenten mehrfach verwendet werden kann, würde sein Einsatz in Schnellrestaurants erheblich zur Müllvermeidung beitragen. Zudem hält der Deckel die Speisen warm. Mit ihrer innovativen, zeitgemäßen Idee bieten Loona und Michaela eine technisch umsetzbare Lösung zur nachhaltigen Reduzierung des Müllaufkommens im Fast-Food-Geschäft.

Naturschutzfachliche Untersuchungen an Tagfaltern einer Pfeifengraswiese

Inga Hauser; Falkensee, Brandenburg

Inga Hauser widmete sich in ihrer Arbeit dem bedrohlichen Insektenschwund und der Frage, ob das Massensterben in dieser Tiergruppe bereits in ihrer Region angekommen ist. Dazu untersuchte sie Lebensgemeinschaften von zwei Pfeifengraswiesen und konzentrierte sich auf die Tagfalter. Dazu beobachtete und fotografierte die Gymnasiastin die Tiere und Pflanzen und analysierte anschließend die Fotos. Auf diese Weise erhielt sie Informationen zu Artenspektrum, Phänologie, ökologischen Wechselbeziehungen und Isolationsgrad der Populationen; die Insekten wurden in ihrem natürlichen Umfeld nicht gestört.

Über einen Zeitraum von 60 Tagen konnte die Schülerin mittels ihrer Beobachtungsmethode zahlreiche Arten feststellen. Aufgrund 22 für Pfeifengraswiesen charakteristischer und davon 12 wertbestimmender Arten können die Wiesen als Untersuchungsflächen von bedeutender Ausprägung bezeichnet werden. Ihre Erkenntnisse stellte Inga über den NABU Regionalverband Osthavelland der Managementplanung des regionalen FFH-Gebietes zur Verfügung und schlug auch naturschutzfachliche Maßnahmen für einen notwendigen Biotopverbund vor.

Projekte gegen das Insektensterben

Anika Langner, Benjamin Strathmann und Andreas Termath; Gymnasium Nordhorn, Nordhorn, Niedersachsen

Insekten sind für zahlreiche Ökosysteme von großer Bedeutung. In den vergangenen Jahren hat jedoch der Insektenschwund gravierend zugenommen. Ein Hauptgrund für das Insektensterben ist die fortschreitende Intensivierung der Landwirtschaft. Aus diesem Grund wollten die drei Schüler einen Beitrag dazu leisten, für Insekten und insbesondere Bienen in ihrer Region adäquate Lebensräume zu schaffen und ihre Überlebenschancen zu verbessern. In einem Schul-AG- und klassenübergreifenden Projekt legten sie eine Streuobstwiese mit Bäumen und Staudenbeeten an, um u. a. den Insekten die Nahrungssuche zu erleichtern. In Zusammenarbeit mit einer Baumschule wurde ein Plan erarbeitet und umgesetzt, um auf der Fläche für die Pflanzen optimale Standortbedingungen zu schaffen. Des Weiteren stellten die Schüler Informationsmaterial zusammen und betrieben Öffentlichkeitsarbeit, um das Projekt bei den Mitmenschen ihrer Region publik zu machen.

Lebenselement Wasser – Beeinträchtigungen des hydromorphologischen Zustandes von Fließgewässern durch Landnutzung im Stadtgebiet Erkelenz

Finn Esser; Cornelius-Burgh-Gymnasium, Erkelenz, NRW

Finn untersuchte den Einfluss der Landnutzung auf die Abflussbildung bei Hochwasser im Stadtgebiet Erkelenz. Das überwiegend landwirtschaftlich genutzte Einzugsgebiet der Erkelenzer Börde nimmt eine Fläche von 117 km² ein, ist sanft gewellt und fällt nach Westen flach ab. Finns GIS-gestützte Datenerhebung zur Quantifizierung der anthropogenen Beeinflussung der Fließgewässer im Einzugsgebiet der Stadt Erkelenz wies dabei Auswirkungen auf die Gewässerbiologie und -chemie nach. So zeigte der Schüler, dass es bei Niederschlagsmengen zwischen 1 und 18 mm durch Nährstoffeinträge zu Wechselwirkungen zwischen Fließgewässern und angrenzendem Landschaftsraum kommt. Dazu wandte Finn auch sogenannte Tracer-Verdünnungsverfahren an, um Abflussgeschwindigkeiten bei trockenem und feuchtem Wetter darzustellen. Die gemessenen Fließgeschwindigkeiten zeigen, dass der Hochwasserscheitel im Bereich der Abflüsse zeitlich sehr eingegrenzt ist. Dieses ist als eine Folge der zunehmenden Versiegelung von Flächen anzusehen. Es handelt sich um ein ausgezeichnetes Projekt, das die Zusammenhänge zwischen Nutzung und Zustand der Fließgewässer nachweist.

Untersuchung der mechanischen Eigenschaften von Bambus im Hinblick auf seinen Einsatz als alternativer Konstruktionswerkstoff im Elektrofahrzeugbau

Alexandra Helbig; Gymnasium Brandis, Sachsen

Alexandra wollte herausfinden, ob es möglich ist, aus Bambus ein leichtes und zugleich hochfestes Fahrzeugchassis für den Modellbau zu konstruieren. So hat die Gymnasiastin auch eine nachhaltige Alternative zu den im Fahrzeugbau sonst üblichen Verbundkunststoffen anbieten können. Des Weiteren war es ihr Ziel, Nutzungsmöglichkeiten für den Werkstoff Bambus im konventionellen Fahrzeugbau zu finden. Die Schülerin beschreibt in ihrer Projektarbeit zunächst die Vorteile, die das Gras als Konstruktionswerkstoff bietet. Daran anschließend, machte sie grundlegende Versuche in der Praxis der Materialbearbeitung. Ihr Ergebnis: ein Fahrzeugchassis mit einer Doppelbogenkonstruktion, das auch Belastungstests unterzogen wird. In ihrem Projekt ist es der jungen Ingenieurin gelungen, eine extrem stabile und zugleich leichte Fahrzeugkonstruktion aus einem natürlich gewachsenen Rohstoff herzustellen. Durch Kombination des Bambuschassis mit einem robusten Solar-Elektroantrieb lässt sich möglicherweise künftig ein Transportmittel bauen, das für den Bedarf etwa in Schwellen- und Entwicklungsländern attraktiv sein könnte.

Sonderpreise BUW II

V2V Communication: Eine Schlüsseltechnologie für den umweltschonenden Verkehr der Zukunft

Valentin Hohnhorst; Helmholtz Gymnasium, Hilden, NRW

Während die Kommunikation von Fahrzeugen zu unspezifischen Empfängern aktueller Stand des Marktes ist, besteht noch Potenzial bei der Kommunikation von Fahrzeug zu Fahrzeug, der sogenannten „V2V Communication“: eine Technologie, bei der mehrere Fahrzeuge Daten ihrer eigenen Fahrt senden und entsprechende Daten anderer Verkehrsteilnehmer empfangen, um damit ihr weiteres Fahrverhalten zu errechnen und entsprechend anzupassen. In seinem Projekt gelang es Valentin, Boxen für die eigentliche Kommunikation und funktionsfähige Modellfahrzeuge zur Demonstration des Systems zu konstruieren und deren Funktionalität an Prototypen nachzuweisen. Mit seinen Untersuchungsergebnissen zeigte er zudem signifikante Vorteile hinsichtlich Umweltschutz und Ressourceneinsparung auf: Bei einem serienmäßigen Einsatz seiner Technologie in Fahrzeugen könnte der vorhandene Verkehrsraum effizienter genutzt werden, womit auch weniger Verkehrsfläche neu hinzugebaut werden müsste. Zudem könnten durch die Vermeidung von Beschleunigungsprozessen sowie durch die Verkürzung von Wartezeiten, z.B. an Ampeln und Kreuzungen, Energieressourcen eingespart werden.

Reduzierung von Lebensmittelabfällen als Chance für ein nachhaltigeres Gaststättengewerbe

Jakob Schmidbauer; Graf-Rasso-Gymnasium, Fürstenfeldbruck, Bayern

Während seiner Tätigkeit als Servicekraft in einem Landhotel ist Jakob bewusst geworden, wie viele unserer Lebensmittel – und nicht nur in Gastronomiebetrieben – täglich entsorgt werden: Jedes Jahr landen in Deutschland über elf Millionen Tonnen Lebensmittel im Abfall. So werden nicht nur große Mengen wertvoller Ressourcen verschwendet, sondern auch die Umwelt wird nachhaltig geschädigt. Neben privaten Haushalten ist das deutsche Gaststättengewerbe mit geschätzt jährlich über 800.000 Tonnen Lebensmittel-Abfall ein großer Verursacher; den Großteil machen vor allem Tellerreste der Gäste aus. In Absprache mit der Leitung und den Beschäftigten des Gastronomiebetriebes kategorisierte Jakob zunächst die dort angefallenen Lebensmittelreste über einen definierten Zeitraum und wertete sie quantitativ aus. Aus den Daten zog er anschließend Schlussfolgerungen für zukünftige Einsparungs- bzw. Minimierungsmaßnahmen. Seine daraus entwickelten Lösungsvorschläge zur Minderung von Lebensmittelabfällen im Gastronomiegewerbe lassen sich in der Praxis gut anwenden.

Neophyten – eine Gefahr für Ökosysteme oder eine Bereicherung der Artenvielfalt?

Larissa Sprigade; Gymnasium Alexandrinum, Coburg, Bayern

Als Neophyten werden Pflanzenarten bezeichnet, die sich durch eine anthropogene Einflussnahme in einem bestimmten Gebiet angesiedelt haben, in dem sie zuvor nicht heimisch waren. Diese Arten verdrängen dabei häufig einheimische Pflanzenarten und einige sind zudem für Menschen und Tiere giftig, sodass deren Vorkommen lokal zu Problemen führen kann. Larissa untersuchte in ihrem Projekt die Verbreitung der drei Neophyten Riesen-Bärenklau, Japanischer Staudenknöterich und Drüsiges Springkraut über einen Zeitraum von fünf Monaten im Coburger Raum. Sie realisierte Vegetationsaufnahmen, um die Entwicklung von Riesen-Bärenklau und Japanischem Staudenknöterich zu dokumentieren. Dazu fotografierte die Schülerin ausgewählte Bestände in einem definierten zeitlichen Abstand und maß den Lichteinfall unter den Bärenklau-Blättern. Ihre Ergebnisse zeigen, dass sich die Bestände des Riesen-Bärenklaus und des Japanischen Staudenknöterichs drastisch auf den Untersuchungsflächen ausgebreitet haben. Larissa wies nach, dass die schnelle Bestandsausbreitung der Neophyten zur Verdrängung anderer Pflanzenarten beiträgt. Beispielsweise hat das Drüsige Springkraut bereits einige kleinere, monokulturartige Bestände an von der Schülerin untersuchten Uferbereichen von Fließgewässern ausgebildet – mit zunehmender Tendenz. Diese Ausbreitung wird letztlich dazu beitragen, dass die übrige Vegetation an diesen Stellen verdrängt wird, wenn keine Gegenmaßnahmen ergriffen werden.

Die Renaturierung des Amper Baches – ökologischer Erfolg durch gemeinschaftliches Handeln

Jannis Wibbeke, Jonas Pohlon und Julian Herbers;

Conrad-von-Soest-Gymnasium, Soest, NRW

Oft sind mit dem Begriff „Renaturierung“ zeit- und kostenintensive Großprojekte an Flüssen verbunden. Allerdings kann Renaturierung auch regional durch gemeinschaftliches Handeln erfolgreich umgesetzt werden, wie Jannis, Jonas und Julian mit ihrem Projekt zeigten. Die Gymnasiasten realisierten Untersuchungen zur Bestimmung der Gewässergüte, mit denen sie den ökologischen Zustand des heimischen Amper Baches verdeutlichen konnten. Die jungen Ökologen boten konkrete Vorschläge zur Verbesserung der Gewässergüte an, die sich zudem mit relativ einfachen Mitteln umsetzen lassen, etwa die Einbringung von Einzelstamm- und Faschinenbuhnen, die für eine natürliche Mäandrierung des Baches und eine abwechslungsreiche Gewässersohle sorgt. Es wurden gemäß ihrer Vorschläge bereits erste Renaturierungsmaßnahmen mit Hilfe von Amper Bürgern und Schülern erfolgreich umgesetzt. Anfang dieses Jahres wurde die Konzeption der Projektgruppe für eine Gesamtrenaturierung in einer Bürgerversammlung und im Ausschuss für Umwelt, Natur-und Klimaschutz der Stadt Soest vorgestellt.

Was alles im Filter hängen bleibt – der Preis sauberer Wäsche

Jelena Hildebrandt; Humboldt-Schule Kiel sowie Kieler Forschungswerkstatt, Kiel, Schleswig-Holstein

Es ist leider eine Tatsache, dass Plastik zur Verschmutzung der Gewässer beiträgt. Erkenntnisse aus verschiedenen Studien belegen, dass bei jedem Waschvorgang aus den Kleidungsstücken großenteils künstliche Fasern ausgewaschen werden, die zu dieser Umweltverschmutzung beitragen. Aus diesem Grund setzte Jelena ihre großartige Idee zur Entwicklung und zur Testung eines Filters um, der beim Waschvorgang Mikroplastik und andere Verunreinigungen aus dem entstandenen Abwasser herausfiltert. Mit viel Organisationstalent und handwerklichem Geschick gelang es ihr, einen funktionsfähigen mehrstufigen Prototyp eines Mikrowasserfilters zu entwickeln, der einerseits als Funktionsmuster dient und andererseits für die Untersuchung der damit zurückgehaltenen Stoffe genutzt wird.

Umweltbildung

„Lernen, selbst Fragen zu stellen“

In Zeiten des Klimawandels und vieler Populisten, die ihn leugnen, tragen Lehrer eine große Verantwortung. Schulbuchautor Thomas Ho … mehr