PRONTO

Projektinformationen

Resuspension von Partikeln in Umweltgewässern

Projektleiter: Dr. Gregory Lecrivain, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR)

Dresden-concept Partner: Prof. Dr.-Ing. Bernhard Vowinckel, TU Dresden

Projektforscher: Dr. Ronaldo Luís Höhn

Dauer: Oktober 2024 bis September 2026

Gefördert durch: DRESDEN-concept (DDc)

Projektbeschreibung

Mikroplastikpartikel und andere Schadstoffe reichern sich häufig in Sedimentbetten und entlang von Flussufern an. Wenn sich die Strömungsverhältnisse intensivieren, beispielsweise bei starken Regenfällen, können diese Partikel durch einen als Resuspension bezeichneten Prozess wieder ins Wasser freigesetzt werden. Solche Ereignisse können zu einem kurzzeitigen, aber erheblich Anstieg des Schadstofftransports führen. Die Untersuchung der Resuspension ist besonders schwierig, da sie innerhalb von Sekunden ablaufen kann und im Inneren eines undurchsichtigen Sedimentbetts stattfindet, wo herkömmliche optische Messverfahren die Partikelbewegung nicht direkt beobachten können. Insbesondere ist noch wenig darüber bekannt, wie Partikel, deren Eigenschaften sich von denen des umgebenden Sediments unterscheiden – wie beispielsweise leichtere Mikroplastikpartikel –, mobilisiert und aus dem Sedimentbett freigesetzt werden.

Um diese Herausforderungen anzugehen, kombiniert PRONTO Laborexperimente mit hochauflösenden numerischen Simulationen. Am HZDR werden Experimente in einem Wasserumwälzkanal unter Einsatz von ultraschneller Röntgen-Computertomographie durchgeführt. Diese Technik ermöglicht es, Partikel sowohl innerhalb des Sedimentbetts als auch nach ihrer Freisetzung in die Strömung zu erkennen und zu verfolgen. An der TU Dresden bilden partikelaufgelöste Simulationen die Kanalgeometrie und die Strömungsbedingungen nach und liefern so eine detaillierte virtuelle Darstellung der Partikelresuspension in turbulenter Strömung.

Die experimentellen und numerischen Ergebnisse sollen zur Entwicklung eines einheitlichen Modells zur Partikelresuspension für praktische Umweltanwendungen genutzt werden. PRONTO vereint die einzigartige Messtechnik des HZDR für Mehrphasenströmungen mit den hochauflösenden Simulationswerkzeugen und der Forschungsinfrastruktur der TU Dresden zur Untersuchung des Sediment- und Mikroplastiktransports.