Die Umwelt hat besonders in der vergangenen Dekade eine neue Bedeutung erhalten. Sie wird vermehrt als begrenzte Ressource wahrgenommen, die eine wesentlich stärkere Rolle als erwartet im politischen und wirtschaftlichen Sektor spielt. Dieser Erkenntnis folgte eine explosive Ausweitung des Forschungsaufwand in Sektoren, welche die Umwelt als zentrales Forschungsobjekt betrachten oder indirekt Ihrem Nutzen dienen. Gefördert wurde diese Entwicklung ebenfalls durch die auflebende politische Debatte rund um das Thema des Umweltschutzes und des Eergiewandels.
Die bedeutendsten Umweltfragen des 21. Jahrhunderts
Umwelt ist ein Begrriff der ein umfassendes Themengebiet abdeckt und dessen Komplexität vielen unbekannt ist. Die elementarsten Probleme, die ihren Ursprung im Missmanagement von vorhandenen Umweltressourcen begründen oder jenen die aus dem Wandel bestimmter äußerer Umweltbedingungen hervorgehen sind allerdings weltbekannt.
Wassermangel: Wasserressourcen bilden das wertvollste Reservoir, über das die Umwelt lediglich in begrenzten Mengen verfügt. Doch trotz der lebenswichtigen Bedeutung, die mit einer gerechten Wasserverteilung einhergeht, sterben jede Minute sieben Menschen, aufgrund von mangelhafter Wasserversorgung. Der größte Anteil dieser Todesopfer ist nicht auf die Todesursache des Verdursten zurückzuführen, sondern erliegt bakteriell verseuchtem Wasser. Von den ca. 72% der gesamten Wassermassen, welche die Erde bedecken, sind nur ca. 3-4% Süßwasservorräte, von denen ein Großteil im Eis der Pole und der kalten Weltregionen gebunden sind und somit schwer zugänglich vorliegen.
Klimawandel: Unter Klimawandel verstehen Forscher die allgemeine, langfristige Veränderung des Klimas und jener ist nicht zwangsläufig auf das Hinzuwirken des Menschen zurück zuführen. Denn Das Erdklima verändert sich eigenständig seitdem die Erde existiert. Es schwankt zwischen kalten- und warmen Perioden. Doch der Mensch hat jenen langfristigen Wandel drastisch beschleunigt. Hauptursache dieser Beschleunigung, die für die schnelle Erwärmung der Atmosphäre verantwortlich ist, ist der Treibhauseffekt. Dieser ist ursprünglicherweise ein natürlicher Prozess, der die Erde über Jahrmillionen aufheizt. Der Mensch hat jedoch einen künstlichen Treibhauseffekt erzeugt, der die Erderwärmung exponentiell verstärkt. Der CO2 Ausstoß in wachsenden Größenornungen ist entscheidend für diese Entwicklung. In den letzten 200 Jahren hat der Mensch den CO2 Haushalt der Erde verändert und die durchschnittliche Temperatur innerhalb der Atmosphäre um 0,8 Grad ansteigen lassen. Das formulierte Ziel der Umweltkomissionen und vereinigten Umweltbemühungen der führenden Industrienationen ist es, den menschlich verursachten Temperaturanstieg bei maximal zusätzlichen 1,2 Grad einzudämmen. Kritische Meinungen spekulieren, dass bis zum Jahre 2100 jene künstliche Erwärmung 5 Grad Celsius betragen wird.
Überbevölkerung : Die Menscheit wird momentan auf ca. 7,3 Milliarden Menschen geschätzt. Die Jährliche Zuwachsrate liegt bei 81 Millionen, Der Bevölkerung Deutschlands, und damit nur bei etwas mehr als 0,001%. Das bedeutet, das ein Befürchteter Anstieg dieser Wachstumsrate von 100% in den nächsten 200 Jahren dazu führt, dass die Weltbevölkerung jährlich um mehr als 160 Millionen Menschen wächst. Diese Masse an Menschen benötigt ein wachsendes Maß an Ressourcen, über die die Umwelt nur noch in strak begrenzten Mengen verfügt. Überwiegend sind das Minerale, Öle, Ackerflächen, Waldflächen, Wohnraum, Wasservorräte usw.. Die Überbevölkerung der Erde führt zu einer Gegenläufigen Bedarfs- und Angebotskurve. Während der Bedarf an den genannten Ressourcen stetig steigt, nimmt das Angebot, also der Bestand an Ressourcen immer schneller ab. Der erste Kollisionspunkt dieser Kurven wurde auf 50 Jahre von heute geschätzt. Dann, so spekulieren Wissenschaftler, sind die Ölvorräte der Erde nicht mehr in der Lage den Bedarf der großen Nationen zu decken.
Die aktuellen Forschungsbemühungen im Bereich der Umwelt
Forschung im Bereich des Wassermanagement
Der Wasserverbrauch hat sich seit Mitte des 20. Jahrhunderts mehr als Verdreifacht, dies liegt an der wachsenden Weltbevölkerung und der anwachsenden Landwirtschaft. Besonders stark wachsende Metropolen mit einer hohen Bevölkerungsdichte sind Vorreiter in der Forschung von nachhaltigen Wassersystemen für Großstädte. China ist das erste Land, das ein Semizentrales Wasserversorgungsnetz aufbaut. Dies bedeutet, dass man die Wassergewinnung, Nutzung und Wiederaufarbeitung als eine Einheit begreift und in einen zusammenhängenden Kreislauf integriert. Bisher sind zentrale Wassersystemen der Standard in den meisten Großstädten. Diese haben allerdings den Nachteil, das grundsätzlich alle Gebäude Separate Einheiten im Wasserkreislauf sind und alleine nicht genug Wasserrverbrauch aufweisen können, um die Ablagerung von Giftstoffen im Wassernetz zu verhindern. Dies führt dazu, dass auch in Deutschland zusätzliches Wasser in den Wasseerkreislauf eingespeist werden muss, um einen fließenden Kreislauf zu gewährleisten, der die Ablagerung von Giftstoffen minimiert. Generell gelten diese zentralen Wassersystemen als überholt und ineffizient. Auf stattliche Initative hin fügt China den überwiegenden Teil ihrer Neubauten in ein überlappendes Wassersystem ein, das die zusätzliche Wasserzufuhr minimiert. In Deutschland existieren ebenfalls Bewegungen stattlicher und sozialer Herkunft die sich diesem Problem angenommen haben. Vorreiter innerhalb Deutschlands ist die NaWaM (Nachhaltigeswassermanagement) und das Bundesministerium für Bildung und Forschung. Auf globaler Ebene sind die wichtigsten Forschungsinitativen jene, die sich der Meerwasserentsalzung widmen. In den Golfstaaten ist die hauptquelle der Trinkwasser Gewinnung und die Entsalzung von Meerwasser, welche auch für betriebliche Zwecke dienlich ist.
Es gibt zahlreiche Varianten, um Meerwasser genießbar zu machen, doch sie sind alle aufwendig und energetisch gesehen nur mäßig effektiv.
Forschung im Bereich des Klimawandels
Der künstliche Klimawandel resultiert überwiegend aus den Emissionsausstößen der Industrienationen und ist darüber hinaus auf die Nutztung fossiler Brennstoffe zurück zu führen, welche große Massen an C02 binden und bei der Oxidation freigeben. Staatliche Forschungsinitativen sind in der Bevölkerung vorwiegend unter dem Schlagwort „Energiewende“ bekannt und werden beispielsweise mit „grünem“ Strom oder Windenergie assoziiert. Tatsächlich geht energetische Forscchung, die nicht auf herkömmliche Brennstoffe setzt weit darüber hinaus. Von der Energiegewinnung aus Wasserkraft, über Solarenergie bis hin zu Bioölen. Der Anteil, den erneuerbare Energien an der weltweiten Energieversorgung spielen wird oft unterschätzt. So wurde im Jahr 2012 19% der Energie in den Sektoren Strom, Verkehr und Wärme aus schnell regenerativen Quellen gewonnen. Diese Entwicklung wird auch politisch stark unterstützt, so wurde z.B. Auf dem Weltklimagipfel in Paris der Weltklimavertrag verabschiedet, der weltweit Länder zum Handeln gegen den künstlichen Klimawandel verpflichtet. Das Bundesministerium für Forschung und Entwicklung fördert Innovation und Forschung in dem Bereich der Klimaforschung, so schreiten besonders die Möglichkeiten der Messung und Datierung der globalen Erwärmung voran. Vorreiter der Forschungsentwicklungen des letzten Jahrzehntes sind die radiometrische Datierung und die biogeochemischen Nachweisverfahren. Die verbesserte Messgenauigkeit hat die Annahme, dass der Mensch für den exponentiellen Temperaturanstieg verantwortlich ist bestätigt. 2014 und 2015 waren die wärmsten Jahre seit Beginn der Klimaaufzeichnungen. Doch Erfolg in der Eindämmung des künstlichen Treibhauseffekt, kann nur Nationen übergreifend erfolgen und erfordert, internationale Kooperation i den Bereichen Forschung und Industrie, weiterhin muss ein beständiges Maß an dynamischer Innovation durchgehend gefördert werden, schreibt das BMFFE.
Forschung im Bereich der Überbevölkerung
Die Überbevölkerung ist das gravierendste Problem in Bezug auf die Beanspruchung natürlicher Reserven und dem allgemeinen Zustand der Umwelt. Dementsprechend innovativ und einfallsreich wird in diesem Sektor geforscht. Besonders die Nahrungsversorgung stellt eine große Herausforderung da. Die Entwicklung tendiert dazu, mehrstöckige Plantagen, die geschlossene Wassersysteme verwenden und somit den Wasserverbrauch pro Kilo des Endproduktes drastisch senken, kosteneffiziente zu machen. In Arizona steht das Gewächshaus Eurofresh, das in der Lage ist zu jeder Jahreszeit Gemüse zu liefern. Ein weiterer Schwerpunkt der Nahrungsmittelforschung ist die Gentechnick. Sie birgt großes Potential, ist aber scharfer Kritik durch Umweltschützer ausgesetzt. Im allgemeinen ist die Überbevölkerung die schwerwiegendenste Herausforderung der nächsten 100 Jahre.
Zukunftsprognosen und Zusammenspiel der Herausforderungen
Die Zukunft der Forschung im Bereich der Umwelt ist golden. Die gewaltigen Herausforderungen, welche die Menscheit in den nächsten Jahrhunderten erwarten sind von solch elementarer Natur, dass es im Interesse aller staatlicher Akteure liegt Forschung und Entwicklung schnellstmöglich voranzutreiben. Doch die Problem dürfen nicht isoliert voneinander betrachtet werden, da sie stets ineinander Übergreifen, so ist bspw. Der weltweite Wassermangel eng mit den Problemen der Überbevölkerung verknüpft. Auch Forschungsbemühungen können in mehrfacher Hinsicht nützlich sein, da sie verschiedene Problemzonen tangieren.