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Grundwasserdämme in ariden und semiariden Gebieten

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Grundwasserdämme sind Bauwerke, die den natürlichen Fluss des Grundwassers abfangen oder versperren und somit einen unterirdische Speicher schaffen. Daher können sie in halbtrockenen Gegenden als Technik genutzt werden, um in Makro-Reservoirs Regenwasser zu sammeln. Die zwei gängigsten Arten sind unterirdische Dämme und Sanddämme. Beide wurden erfolgreich in unterschiedlichen Teilen der Welt angewendet, besonders in Indien, Afrika und Brasilien.

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Hintergrund  zu unterirdischen Wasserspeicherdämmen

Anstatt Wasser in Oberflächenreservoirs zu speichern, wird es unterirdisch gespeichert. Das ist das zentrale Prinzip hinter Grundwasserdämmen. Der größte Vorteil an dieser Lagerung ist, dass die Verluste durch Verdunstung signifikant geringer sind im Vergleich zu oberirdischen Reservoirs. Außerdem sind sie die zuverlässigste Methode, um das Eindringen von Salzwasser zu vermeiden. Des Weiteren wird das Risiko wasserbürtiger Krankheiten gesenkt, da sich Parasiten nicht in unterirdischem Wasser vermehren können. Die Überflutung von Land, ein Problem, das normalerweise mit Oberflächendämmen in Verbindung gebracht wird, ist bei unterirdischen Dämmen nicht vorhanden.

Nichtsdestotrotz sind Grundwasserdämme keine universell anwendbare Lösung, da sie spezielle Bedingungen erfordern, um richtig zu funktionieren. Idealerweise sollten sie an Orten erbaut werden, an denen Regenwasser aus einem großen Einzugsgebiet durch einen engen Korridor fließt. Die besten Baubedingungen sind dort gegeben, wo der Boden aus Sand und Kies besteht mit Fels oder einer durchlässigen Schicht in einigen Metern Tiefe.

Über den Dozenten

Josep de Trincheria ist Doktorand am Institut für Abwasserwirtschaft und Gewässerschutz der Technischen Universität Hamburg-Harburg. Das Thema seiner Promotion ist die technische Evaluation und die Designoptimierung unterirdischer Dämme und von Sanddämmen in Kenia und Simbabwe. Zusätzlich hat er berufliche Erfahrung in unterschiedlichen afrikanischen Ländern sammeln können, unter anderem Eritrea, Kenia, Mosambik, Simbabwe, Nigeria und Äthiopien. Derzeit arbeitet er als Emergency WASH Officer für die Internationale Organisation für Migration der UN.

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Wasserbürtige Krankheiten und Prävention

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Wasserbürtige Krankheiten sind Krankheiten, die von pathogenen Mikroorganismen über das Wasser übertragen werden. Die Übertragung erfolgt durch Kontakt mit Fäkalien oder beim Baden, Waschen, Trinken und bei der Lebensmittelzubereitung.

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Hintergrund zu pathogenen Mikroorganismen und der Prävention von wasserbürtigen Krankheiten

Die Krankheitslast ist ein Maß für die Auswirkungen eines Gesundheitsproblems auf der Grundlage seiner finanziellen Kosten, der Mortalität, Morbidität oder anderer Indikatoren. Das DALY (Disability-adjusted life year – behinderungsbereinigtes Lebensjahr) zählt die Anzahl der Jahre, die aufgrund von Krankheit, Behinderung oder vorzeitigem Tod verloren gehen. Schätzungsweise 3,6 % dieser Kennzahl entfallen auf durch Wasser übertragene Krankheiten, die jährlich etwa 1,5 Millionen Menschenleben fordern. Die Weltgesundheitsorganisation schätzt, dass fast 60 % dieser Belastung, d.h. etwa 840.000 Todesfälle pro Jahr, auf einen Mangel an sicherer Trinkwasserversorgung, sanitären Einrichtungen und Hygiene zurückzuführen sind. Durchfallerkrankungen sind die prominentesten Beispiele für durch Wasser übertragene Krankheiten, von denen Kinder in Entwicklungsländern dramatisch betroffen sind. Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation sind sie für bis zu 2 Millionen Todesfälle pro Jahr verantwortlich, wobei die Mehrheit bei Kindern unter 5 Jahren auftritt.

Richtige Hygiene, die Verwendung von sauberem Wasser und Desinfektionsmitteln sind gängige Methoden der Prävention. Weitere Maßnahmen sind sichere Wasserleitungsmaterialien und -speicherung (wie unter Regenwassernutzung beschrieben) sowie die Aufklärung über hygienisches Verhalten. Eine energieeffiziente Infrastruktur und Wassersparmaßnahmen können auch die Belastung durch wasserbedingte Krankheiten verringern.

Über die Dozentin

Dr. Caroline Ajonina ist Parasitologin und Molekularbiologin am Institut für Abwasserwirtschaft und Gewässerschutz der Technischen Universität Hamburg. Sie hat mehrere Jahre Erfahrung in angewandter Wassermikrobiologie, mikrobieller Ökologie einschließlich Wechselwirkungen zwischen mikrobiellen Gemeinschaften und ihrer Umwelt. Zu ihren Forschungsschwerpunkten gehören die Entwicklung innovativer Methoden zur Identifizierung von Krankheitserregern im Abwasser und die biologische Überwachung der Wasserqualität. Sie hat in Afrika und Deutschland im Bereich der Abwasserentsorgung im öffentlichen, privaten und gemeinnützigen Bereich gearbeitet. In ihrer aktuellen Forschung untersucht sie das stromabwärts gerichtete Überleben und die Verbreitung von Protozoen in Muscheln, die durch Abwasser verbreitet werden, mit Schwerpunkt auf den Flussverläufen von Rhein und Elbe.

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Ökohäuser in unterschiedlichen Klimazonen

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Der Begriff ökologisches Bauen bedeutet, dass jede Phase des Lebenszyklus eines Gebäudes geplant wird. Du wirst lernen jeden Schritt aus einer umweltverträglichen und ressourceneffizienten Perspektive zu betrachten: Standort, Design, Bauweise, Funktionsweise, Instandhaltung und schlussendlich Abriss. Nachhaltiges Bauen geht darüber hinaus sich nur an Umweltgesetze zu halten, da es eine holistische Herangehensweise ist, die Gebäude in ihre natürliche Umgebung integrieren will.

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Hintergrundwissen über nachhaltiges Bauen in unterschiedlichen Klimazonen

Ökohäuser produzieren weniger Emissionen durch effiziente Energienutzung, entsorgen weniger Abfall auf Mülldeponien und senken den Druck auf die begrenzten Ressourcen der Erde. Der Ausgangspunkt für den Bau eines jeden Ökohauses ist unter Berücksichtigung der natürlichen Umgebung einen geeigneten Standort zu finden. Allerdings erfordern unterschiedliche klimatische Bedingungen verschiedene Anpassungen und unterschiedliche soziale Verhältnisse ebenfalls andere Überlegungen. Die nachhaltige Nutzung von Baumaterialien sollte eine minimale Einwirkung auf die Umwelt in allen Phasen des Lebenszyklus sicherstellen, von Abbau und Verarbeitung, bis zur Nutzung und schließlich der Entsorgung. Einige Beispiele für solche Materialien sind Holz, Stroh oder Roherde.

Es gibt jedoch noch viele weitere Gründe sich für ein ökologisch verträgliches Haus zu entscheiden, die über den verringerten Umwelteinfluss hinaus gehen. Ökologisches Bauen kann dazu beitragen die Bauzeit zu reduzieren, Geld zu sparen, sowie durch verbesserte Luftqualität im Haus und geringere Emissionen positiv Einfluss auf die Gesundheit nehmen.

Über den Autor

Prof. Dr.-Ing. Ralf Otterpohl ist Leiter des Instituts für Abwasserwirtschaft und Gewässerschutz an der Technischen Universität Hamburg-Harburg. Kostengünstige Wiederverwertungssysteme die an seinem Institut erforscht werden sind Terra Preta Sanitärsysteme, die dafür geeignet sind, besonders fruchtbare Erden herzustellen, beispielsweise für die Wiederaufforstung. Solche Systeme sind Teil seiner neuesten Forschungsaktivitäten zu Entwicklungen in ländlichen Gebieten. Sein Fokus liegt dabei auf der lokalen Wertschöpfung durch Bodenverbesserungen zur langfristigen Sicherung der Wasser- und Nahrungsmittelversorgung.

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Boden – Wasser- und Ernährungssicherheit

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Boden, Wasser- und Ernährungssicherheit sind stark miteinander verknüpft. Gute Bodenqualität, gesunder Boden, ist eine der wichtigsten Grundlagen für die Nahrungsmittelproduktion und unser Überleben. Die Schrumpfung der Bodenressourcen bei gleichzeitig rasch steigendem Nahrungsmittelbedarf ist eine der großen Herausforderungen, vor denen wir stehen und die wir angehen müssen.

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Hintergrund zum Nexus für Boden-, Wasser- und Ernährungssicherheit

Die komplexen Wechselwirkungen und Interdependenzen zwischen Boden, Wasser und Ernährungssicherheit nehmen zu. Maßnahmen in einem Bereich haben in der Regel tiefgreifende Auswirkungen auf andere. Nexus-Frameworks betrachten diese Zusammenhänge, wobei sich diese Vorlesung jedoch auf die Bodenkomponente konzentriert.

Du lernst allgemeine Konzepte zum Thema Bodengesundheit und einen gesunden Boden zu definieren. Die Ausbreitung der Bodenverschlechterung und die Bodenqualität variieren weltweit stark. Daher ist eine Klassifizierung der Bodenverschlechterung notwendig, um den Grad der Verschlechterung spezifisch zu erfassen. Der erste Vortrag behandelt auch die Zusammenhänge zwischen agrochemischer Landwirtschaft und Bodenqualität. Im zweiten Teil wird dann das Humus-Ökosystem im Detail dargestellt. Tiere sind Teil des Ökosystems mit einer Nahrungskette im Boden, die von einem gesunden Humusökosystem profitiert. Landwirtschaftliche Praktiken, die den Wiederaufbau und die Arbeit mit einem gesunden Humusökosystem ermöglichen, werden eingeführt, wie z.B. biologische Landwirtschaft, Agroforstwirtschaft, Regenwassernutzung und Keyline-Systeme. Weitere Aspekte der regenerativen Landwirtschaft, wie z.B. der Aufbau von Humus, die potenzielle Rolle von Mykorrhizapilzen oder die Vermeidung von Bodenbearbeitungspraktiken werden diskutiert. Schließlich erklärt Teil 4 die Bodensanierung in der Praxis, einschließlich Sanitärpraktiken, nämlich Terra Preta Sanitation.

Über den Dozenten

Prof. Dr.-Ing. Ralf Otterpohl ist Leiter des Instituts für Abwassermanagement und Gewässerschutz (AWW) der Technischen Universität Hamburg. Wiederverwendungssysteme auf der Low-Cost-Ebene, die in seinem Institut entwickelt werden, sind Terra Preta Sanitationssysteme, die zur Herstellung hochfruchtbarer Böden, z.B. für die Wiederaufforstung, entwickelt wurden. Solche Systeme sind Teil seiner jüngsten Forschungstätigkeit zur ländlichen Entwicklung mit Schwerpunkt auf der lokalen Wertschöpfung einschließlich der Bodenverbesserung für die langfristige Wasser- und Ernährungssicherheit. New Town Development ist der neueste Schwerpunkt seiner Forschung.

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System der Reisintensivierung

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Das System der Reisintensivierung (SRI) ist eine klimaschonende, agro-ökologische Reisanbaustrategie. Damit stellt es eine sinnvolle Alternative zu herkömmlichen Reisproduktionsmethoden dar. SRI hat das Potenzial, den Wasserbedarf zu senken, die Bodenproduktivität zu steigern und die Abhängigkeit von Kunstdünger und anderen Agrochemikalien zu verringern. Dies hat weitere positive soziale Auswirkungen, wie die Erhöhung des Haushaltseinkommens und die Senkung der mit der Landwirtschaft verbundenen Kosten.

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Hintergrund zur SRI-Reisanbaumethode

SRI ist nicht nur eine Methodik, sondern eine Reihe von Praxisempfehlungen. Es basiert auf vier miteinander verbundenen Hauptprinzipien:

  1. Frühe, schnelle und gesunde Pflanzengründung
  2. Reduzierte Pflanzendichte
  3. Verbesserte Bodenverhältnisse (hoher Gehalt an organischer Substanz)
  4. Reduzierter und kontrollierter Wasserverbrauch (nachhaltige Bewässerung)

Die Methode stammt aus Indien, China, Äthiopien, Malaysia und Madagaskar, aber das SRI verbreitet sich. Eine wachsende Zahl von Erfahrungsberichten dokumentiert diese Vorteile: eine Ertragssteigerung von bis zu 100 %, bis zu 50 % Wassereinsparung und eine deutliche Reduzierung des erforderlichen Saatgutes um bis zu 90 %. Darüber hinaus sorgt das SRI für eine bessere Widerstandsfähigkeit gegen Wetterextreme. Bis August 2018 wurden mehr als 800 wissenschaftliche Artikel zum SRI veröffentlicht, die dieses Konzept diskutieren. Daher wird die Praxis seit kurzem auch auf andere Kulturen wie Weizen, Tef, Sorghum und Zuckerrohr angewendet, die damals System of Crop Intensification (SCI) genannt wurden.

Über den Dozenten

Tavseef Mairaj Shah ist ausgebildeter Umwelt- und Verfahrensingenieur. Derzeit absolviert er ein Promotionsstudium an der Technischen Universität Hamburg. Sein Forschungsgebiet ist die Agrarökologie und das Ökologische Ingenieurwesen.

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Lehmbau

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Lehm ist ein natürliches Material, das seit der Antike im Bauwesen verwendet wird. Er besteht aus einem verdichtetem Gemisch aus feuchtem Ton und Sand. Lehm ist ein ausgezeichneter Baustoff, da er viele ähnliche Eigenschaften wie Beton hat. Er eignet sich besonders gut in Ländern mit einem heißen Klima. Eine Vielzahl von Lehmbautechniken existieren und entwickeln sich bereits seit Jahrhunderten.

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Lehm_als_Baustoff

Teil 2

Lehmbautechniken

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Hintergrundwissen zu Lehm als nachhaltiger Baustoff

Obwohl Lehm bereits seit langer Zeit als Baustoff genutzt wird, gewann diese Technik erst vor kurzem Aufmerksamkeit. Lehm ist umweltfreundlich und ermöglicht signifikante Energieeinsparungen im gesamten Lebenszyklus. Daher kann Lehmbau ein Eckpfeiler des ökologischen Bauens sein.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Mauerziegeln wird das Erde-Wasser-Gemisch im Lehmbau nahezu naturbelassen verwendet. Dass Lehm ein beständiger Baustoff ist, beweisen reichlich historische und zeitgenössische Beispiele. Berühmte Bauwerke aus Lehm sind beispielsweise der Fujian Tulou in China und das neue Ricola Kräuterzentrum in der Schweiz entworfen von den bekannten Architekten Herzog und de Mauron.

Dennoch wird die Umstellung von Zement auf Lehm nicht nur technische Herausforderungen bewältigen, sondern auch kulturelle Hürden abbauen müssen. Eine zentrale Aufgabe ist es das Vorurteil zu widerlegen, Lehmbau erfülle nicht die Anforderungen zeitgenössischer Architektur. Darüber hinaus muss mit dem Glauben gebrochen werden Zement sei der bessere Baustoff, nur weil er eine neuere Erfindung ist. Trotz dieser Herausforderungen steigt das Interesse an Lehm als Baustoff und Alternative zu Zement stetig.

Über die Dozentin

Madiana Hazoume hält diese zweiteilige Vorlesung über den Lehmbau. Sie ist Dozentin und Projektmanagerin am ICAM Paris 2018 und verantwortlich für den Bereich nachhaltige Gebäude und Städte. Bevor sie zu ICAM gekommen ist, arbeitete Madiana international als Bauingenieurin in Frankreich, Senegal, Madagaskar und Kanada. Ihr Fachgebiet umfasst nachhaltiges Bauen, Tragfähigkeit und Energieeffizienz von Gebäuden.

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