Die folgende Arbeit beschreibt Potentiale und Risiken der Nutzung industrieller Abprodukte am Beispiel des Apfeltrester – einem Pressrückstand der Apfelsaftgewinnung. Dieser spielt aus finanzieller und ökologischer Sicht als Abprodukt eine steigende Rolle bei der Biogassynthese. Dabei werden die Ergebnisse des vorangegangenen Fachpraktikums vorgestellt und diskutiert. Darauf aufbauend wurden Thesen erstellt und anhand ermittelter Messwerte sowie der Literatur verifiziert. Schlussendlich werden in einer Wirtschaftlichkeitsrechnung Kosten von Bezug, Lagerung und Beschickung den Gewinnen aus der Einspeisevergütung gegenüber gestellt. Es konnte gezeigt werden, dass Apfeltrester unter Laborbedingungen nicht die befürchtete Übersäuerung des anaeroben Abbauprozesses zur Folge hatte, sondern unter vergleichbaren Erträgen mit leicht höherer Sicherheit zur Maissilage bis zu einem gewissen Anteil zu Maissilage und Stallgülle zugesetzt werden kann. / Due to the increasing ecological and financial importance of industrial waste products in the recovery of biogas the following thesis describes potentials and risks of the usage of one of these products using apple pomace – the filter cake of the apple juice production. Thereby the issues of the three-month practical course in the LHL Eichhof, a laboratory in middle Germany, are shown and discussed. As conclusion several theses are given and verified with help of the taken measurements and scientific literature. At the end an economical calculation compares the present costs of purchase, storage and processing with the proceeds of the reimbursement by the german renewable energy sources act (EEG). Against the misgiving that apple pomace could decrease the pH-value to an unacceptable level for the anaerobic decomposition process the fermentation of this product gets a comparable output even with a little more reliability compared to corn silage when added up to a defined level to corn silage and slurry.

In der vorliegenden Arbeit wurde das Wachstum von Bergahorn und Buche mit dendroökologischen Methoden untersucht. Dies geschah vor dem Hintergrund der Ausbreitung des Bergahorns und der Eutrophierung der Landschaft. Die daran anknüpfende Fragestellung ist: Begünstigt Eutrophierung den Bergahorn? Die Untersuchung fand in einem Waldstück in Mecklenburg-Vorpommern statt. Dabei wurden von 42 Bergahornen und 38 Buchen Bohrkerne für die Vermessung der Jahrringe genommen. Weiterhin wurde neben jedem beprobten Baum das C/N-Verhältnis des Oberbodens bestimmt (n=80). Die Auswertung der Daten erfolgte durch drei Ansätze: 1.) Der Einfluss einer Hähnchenmastanlage auf beide Baumarten wurde untersucht. 2.) Die Beziehung zwischen dem C/N-Verhältnis des Bodens und dem Wachstum der Bäume wurde verglichen. 3.) Auf unterschiedlichen Standorten (C/N-Verhältnis) wurde die Abhängigkeit des Wachstums der Bäume vom Klima untersucht. Dabei wurde die Reaktion der beiden Arten auf das Klima verglichen. Die deutlichsten Ergebnisse wurden durch den zweiten Ansatz erzielt. Das C/N-Verhältnis des oberen Bodens lag zwischen 12,4 und 17,4. In diesem Bereich wurde eine positive Korrelation zwischen dem C/N-Verhältnis des Bodens und dem Wachstum der Bäume festgestellt. Die Ergebnisse deuten auf eine Schädigung der beiden Arten durch Stickstoff hin, welche beim Bergahorn (R² = 0,30) stärker als bei der Buche (R² = 0,18) ausgeprägt ist. Daraus folgt, dass der Bergahorn durch die Eutrophierung geschwächt wird. Ein Einfluss der Mastanlage auf das Wachstum der Bäume wurde nicht festgestellt. Auf das Klima reagierten beiden Arten ähnlich. Es bestand ein positiver Zusammenhang zwischen dem Niederschlag und dem Wachstum der Bäume. Der Einfluss des Standorts auf die Klimareaktion der Bäume war uneindeutig. / Within this thesis the growth of sycamore (Acer pseudoplatanus L.) and beech (Fagus sylvatica L.) was investigated by applying dendroecological methods. The overall idea derived from the distribution of sycamore and the eutrophication of the environment leading to the question whether eutrophication promotes the spread of sycamore. The investigated forest was located in Mecklenburg-Vorpommern. To inspect the annual rings of the trees 42 samples were taken off the trunk of sycamore while 38 samples were gathered from beech. Apart from that the ratio of carbon and nitrogen within the topsoil of every single tree was analysed (n=80). The evaluation of the data employed three approaches. 1.) The impact of a poultry farm on both species was investigated. 2.) The relation of the C/N-ratio of the soil was compared to the growth of the trees. 3.) The connection between the growth of the trees and the climate was examined for the various sites (in terms of the C/N-ratio). Thereby the response of the species onto the climate was compared. The most precise results were achieved within the second approach. Values for the C/N-ratio of the upper soil lay between 12.4 and 17.4. A positive correlation between the C/N-ratio of the soil and the growth of the trees was discovered within this range. The results suggest an adverse effect to both of the species. This effect is more intense regarding sycamore (R² = 0,30) compared to beech (R² = 0,18). It can therefore be concluded that sycamore is weakened by eutrophication. An effect of the poultry farm on the species was not observed. Both species responded similarly regarding climate parameters. A positive relation between precipitation and growth of the trees was found. The impact of the location on the climate reaction of the trees was ambiguous.

Moore besitzen weltweit eine große Bedeutung für den Natur- und Klimaschutz. Sie dienen als Lebensraum für eine Vielzahl an Pflanzen- und Tierarten sowie als Kohlenstoffsenken. Aufgrund intensiver land- und forstwirtschaftlicher Nutzung weist die Mehrheit der Moorgebiete jedoch hochgradige Schäden auf, durch welche sie in ihrer Funktionalität beeinträchtigt werden. Um die charakteristischen Biotopeigenschaften wiederherzustellen, laufen derzeit zahlreiche Moorschutzprogramme, unter anderem in der deutsch-tschechischen Grenzregion im Osterzgebirge. Damit die Auswirkungen der durchgeführten Schutz- und Renaturierungsmaßnahmen auf die Vegetationsstruktur verfolgt und kontrolliert werden können, erfolgt in dieser Region regelmäßig eine stereoskopische Luftbildinterpretation der Moorflächen. Derartige manuelle Auswertungen sind jedoch mit einem hohen Arbeitsaufwand verbunden, weswegen eine Automatisierung der Prozesse angestrebt wird. In der vorliegenden Arbeit wird ein Verfahren präsentiert, mit welchem die Vegetationsstrukturen der Moore bei Satzung teilautomatisch klassifiziert werden können. Unter Verwendung von digitalen Luftbildern und einem digitalen Geländemodell lassen sich verschiedene Gras-, Baum- und Bodenarten voneinander trennen und lokalisieren. Für die Unterscheidung der einzelnen Klassen werden sowohl pixel- als auch objektbasierte Merkmale in die Datenanalyse einbezogen. Aufnahmen der Satelliten WorldView-2 und Sentinel-2A wurden ebenfalls auf ihr Auswertepotential hin untersucht, allerdings ohne zufriedenstellende Ergebnisse. Die Automatisierung von Monitoring-Prozessen für Moorschutzgebiete ermöglicht eine Objektivierung des Analyseverfahrens und stellt eine zeit- und kostengünstige Alternative zur stereoskopischen Bildinterpretation dar. / Moorlands are of worldwide importance for nature and climate protection. They serve as a habitat for a variety of plant and animal species, as well as carbon sinks. Most of the moorlands show significant damage from intense agricultural and silvicultural use, affecting the functionality of many. Currently, several moorland protection programs are running to restore the habitats’ characteristic features, such as that in the Czech-German border region in The Eastern Ore Mountains. Using stereoscopic image interpretation, the moorlands in this region are regularly monitored to observe the influence of executed protection and renaturation measures on the local vegetation structures. However, such manual evaluations require high labor costs. Therefore, the automation of this process is sought. The master thesis at hand presents a procedure enabling the semi-automatic classification of vegetation structures in the moorlands nearby Satzung, Germany. Different grass, tree and soil types can be distinguished and localized using digital aerial imagery and a digital terrain model. For the distinction between different object classes, pixel- and object-based features are taken into consideration. Satellite images acquired by WorldView-2 and Sentinel-2A were also tested for their classification suitability, but without satisfactory results. The automation of monitoring processes for protected moorlands facilitates the externalization of the data analysis and represents a time- and cost-efficient alternative to stereoscopic image interpretations.

Die folgende Arbeit beschreibt Potentiale und Risiken der Nutzung industrieller Abprodukte am Beispiel des Apfeltrester – einem Pressrückstand der Apfelsaftgewinnung. Dieser spielt aus finanzieller und ökologischer Sicht als Abprodukt eine steigende Rolle bei der Biogassynthese. Dabei werden die Ergebnisse des vorangegangenen Fachpraktikums vorgestellt und diskutiert. Darauf aufbauend wurden Thesen erstellt und anhand ermittelter Messwerte sowie der Literatur verifiziert. Schlussendlich werden in einer Wirtschaftlichkeitsrechnung Kosten von Bezug, Lagerung und Beschickung den Gewinnen aus der Einspeisevergütung gegenüber gestellt. Es konnte gezeigt werden, dass Apfeltrester unter Laborbedingungen nicht die befürchtete Übersäuerung des anaeroben Abbauprozesses zur Folge hatte, sondern unter vergleichbaren Erträgen mit leicht höherer Sicherheit zur Maissilage bis zu einem gewissen Anteil zu Maissilage und Stallgülle zugesetzt werden kann.:Abstract 4 Zusammenfassung 4 Abkürzungsverzeichnis 5 1 Literaturrecherche 6 1.1 Grundlagen zur Biogassynthese 6 1.1.1. Übersicht des anaeroben Abbaus organischer Substanzen 6 1.1.1 Abgrenzung zum aeroben Abbau 6 1.1.2 Ausgangsprodukte 7 1.2 Phasen der Biogasbildung 11 1.2.1 Hydrolyse 11 1.2.2 Acidogenese 12 1.2.3 Acedogenese 12 1.2.4 Methanogenese 13 1.3 Einflussfaktoren des Biogasprozesses 14 1.3.1 Temperatur 14 1.3.2 pH-Wert und Gehalt an Fettsäuren 15 1.3.3 Nährstoffversorgung und Hemmstoffe 16 1.4 Verfahrenstechnische Betriebsparameter 18 1.4.1 Faulraumbelastung 18 1.4.2 Hydraulische Verweilzeit 18 2 Material und Methoden 20 2.1 Ausgangsmaterialien 20 2.1.1 Apfeltrester der Kelterei „Sachsenobst“ 20 2.1.2 Maissilage des „LLH Eichhof“ 24 2.1.3 Stallgülle des „LLH Eichhof“ 25 2.1.4 Fermentergülle des „LLH Eichhof“ 26 2.2 Diskontinuierlicher Gärtest (Batch-Versuch) 27 2.2.1 Apparativer Aufbau 27 2.2.2 Versuchsdurchführung 29 2.3 Kontinuierlicher Gärversuch 30 2.3.1 Apparativer Aufbau 30 2.3.2 Versuchsdurchführung 31 3 Ergebnisse 38 3.1 Biogasertragsermittlung 38 3.1.1 Variante „Null“ 39 3.1.2 Cellulose als Referenz 39 3.1.3 Apfeltrester 40 3.1.4 Maissilage 41 3.2 Kontinuierlicher Versuch 42 3.2.1 Erläuterung der dargestellten Diagramme 42 3.2.2 Variante „Null“ 45 3.2.3 Variante „Mais“ 48 3.2.4 Variante „Mix“ 53 3.2.5 Variante „Trester“ 57 4 Diskussion 62 4.1 Fehlerrechnung und -diskussion 62 4.1.1 Systematische Fehler der Laborversuche 62 4.1.2 Zufällige Fehler der Laborversuche 64 4.1.3 Fehlerrahmen und Vergleichbarkeit der Ergebnisse 65 4.2 Thesen 67 4.2.1 Die Vergärung von Apfeltrester als Co-Fermentat hat nur wenig Einfluss auf Ertrag und Stabilität des Gärprozesses unter Einsatzbedingungen 67 4.2.2 Die Zugabe von Apfeltrester verdünnt das Fermentat 72 4.2.3 Weder Lagerdauer noch Konservierung des Apfeltresters beeinflussen messbar den Methanertrag 75 5 Einsatz von Apfeltrester als Co-Fermentat in BGA 76 5.1 Politische und wirtschaftliche Rahmenbedingungen 76 5.2 Technische und wirtschaftliche Annahmen 81 5.3 Vorstellung der Vergleichsfälle 86 5.3.1 Optimierung hinsichtlich diskreter Parameter des Transports 86 5.3.2 Optimierung hinsichtlich der Verteilung des Tresters 87 5.3.3 Verwertung des Gärrestes 90 6 Fazit 93 Literaturverzeichnis 95 Abbildungsverzeichnis 100 Tabellenverzeichnis 103 Eidesstattliche Erklärung 105 Anhang 106 / Due to the increasing ecological and financial importance of industrial waste products in the recovery of biogas the following thesis describes potentials and risks of the usage of one of these products using apple pomace – the filter cake of the apple juice production. Thereby the issues of the three-month practical course in the LHL Eichhof, a laboratory in middle Germany, are shown and discussed. As conclusion several theses are given and verified with help of the taken measurements and scientific literature. At the end an economical calculation compares the present costs of purchase, storage and processing with the proceeds of the reimbursement by the german renewable energy sources act (EEG). Against the misgiving that apple pomace could decrease the pH-value to an unacceptable level for the anaerobic decomposition process the fermentation of this product gets a comparable output even with a little more reliability compared to corn silage when added up to a defined level to corn silage and slurry.:Abstract 4 Zusammenfassung 4 Abkürzungsverzeichnis 5 1 Literaturrecherche 6 1.1 Grundlagen zur Biogassynthese 6 1.1.1. Übersicht des anaeroben Abbaus organischer Substanzen 6 1.1.1 Abgrenzung zum aeroben Abbau 6 1.1.2 Ausgangsprodukte 7 1.2 Phasen der Biogasbildung 11 1.2.1 Hydrolyse 11 1.2.2 Acidogenese 12 1.2.3 Acedogenese 12 1.2.4 Methanogenese 13 1.3 Einflussfaktoren des Biogasprozesses 14 1.3.1 Temperatur 14 1.3.2 pH-Wert und Gehalt an Fettsäuren 15 1.3.3 Nährstoffversorgung und Hemmstoffe 16 1.4 Verfahrenstechnische Betriebsparameter 18 1.4.1 Faulraumbelastung 18 1.4.2 Hydraulische Verweilzeit 18 2 Material und Methoden 20 2.1 Ausgangsmaterialien 20 2.1.1 Apfeltrester der Kelterei „Sachsenobst“ 20 2.1.2 Maissilage des „LLH Eichhof“ 24 2.1.3 Stallgülle des „LLH Eichhof“ 25 2.1.4 Fermentergülle des „LLH Eichhof“ 26 2.2 Diskontinuierlicher Gärtest (Batch-Versuch) 27 2.2.1 Apparativer Aufbau 27 2.2.2 Versuchsdurchführung 29 2.3 Kontinuierlicher Gärversuch 30 2.3.1 Apparativer Aufbau 30 2.3.2 Versuchsdurchführung 31 3 Ergebnisse 38 3.1 Biogasertragsermittlung 38 3.1.1 Variante „Null“ 39 3.1.2 Cellulose als Referenz 39 3.1.3 Apfeltrester 40 3.1.4 Maissilage 41 3.2 Kontinuierlicher Versuch 42 3.2.1 Erläuterung der dargestellten Diagramme 42 3.2.2 Variante „Null“ 45 3.2.3 Variante „Mais“ 48 3.2.4 Variante „Mix“ 53 3.2.5 Variante „Trester“ 57 4 Diskussion 62 4.1 Fehlerrechnung und -diskussion 62 4.1.1 Systematische Fehler der Laborversuche 62 4.1.2 Zufällige Fehler der Laborversuche 64 4.1.3 Fehlerrahmen und Vergleichbarkeit der Ergebnisse 65 4.2 Thesen 67 4.2.1 Die Vergärung von Apfeltrester als Co-Fermentat hat nur wenig Einfluss auf Ertrag und Stabilität des Gärprozesses unter Einsatzbedingungen 67 4.2.2 Die Zugabe von Apfeltrester verdünnt das Fermentat 72 4.2.3 Weder Lagerdauer noch Konservierung des Apfeltresters beeinflussen messbar den Methanertrag 75 5 Einsatz von Apfeltrester als Co-Fermentat in BGA 76 5.1 Politische und wirtschaftliche Rahmenbedingungen 76 5.2 Technische und wirtschaftliche Annahmen 81 5.3 Vorstellung der Vergleichsfälle 86 5.3.1 Optimierung hinsichtlich diskreter Parameter des Transports 86 5.3.2 Optimierung hinsichtlich der Verteilung des Tresters 87 5.3.3 Verwertung des Gärrestes 90 6 Fazit 93 Literaturverzeichnis 95 Abbildungsverzeichnis 100 Tabellenverzeichnis 103 Eidesstattliche Erklärung 105 Anhang 106

Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit war es, die Grundwasseraustritte im Forstrevier Ottomühle zu erfassen und zu bewerten, um Handlungsempfehlungen für die Renaturierung oder zukünftige Pflege der Quellbereiche und die forstliche Bewirtschaftung im Umfeld erarbeiten zu können. Zwischen März und Juni 2020 konnten insgesamt 19 Quellen im Forstrevier Ottomühle auf Grundlage einer Handlungsanleitung des Bayrischen Landesamtes für Umwelt erfasst und nach ihrer Naturnähe bewertet werden. Die vorgefundenen Beeinträchtigungen waren in absteigender Häufigkeit (Anzahl der betroffenen Quellen): • Nicht standortgerechter Baumbestand (12) • Kronenmaterial oder Schlagabraum (9) • Trittschäden (8) • Aufstau (5) • Kahlschlag (3) • Oberflächen- oder Drainagewassereinleitung (3) • Uferverbau oder Sohlenverbau (3) • Verrohrung (3) • Totalverbau (2) • Umleitung oder Verlegung (2) Auf Basis aktueller Literatur wurde anschließend für jede Quelle eine Handlungsempfehlung erarbeitet. Sie beinhaltet Maßnahmenvorschläge, Renaturierungsempfehlungen sowie Pflege- und Bewirtschaftungshinweise für den Quellbereich und das nähere Umfeld.:1 EINLEITUNG 2 MATERIAL UND METHODEN 2.1 UNTERSUCHUNGSGEBIET 2.2 SYSTEMATIK DER QUELLEN 2.3 DATENAUFNAHME IM FREILAND 2.3.1 Basis-Bogen 2.3.2 Detail-Bogen 2.4 QUELLENBEWERTUNG 2.5 ERARBEITUNG DER HANDLUNGSEMPFEHLUNG 3 ERGEBNISSE 3.1 ALLGEMEINE AUSWERTUNG 3.2 EINZELQUELLEN 3.2.1 „Wegquelle“ (ID 00001) 3.2.2 Zehrborn (ID 00002) 3.2.3 „Sumpfquelle“ (ID00003) 3.2.4 „Eisenquelle“ (ID 00004) 3.2.5 „Flurquelle“ (ID 00005) 3.2.6 Singeborn (ID 00006) 3.2.7 „Turmquelle“ (ID 00007/00008) 3.2.8 „Wildquelle“ (ID 00009) 3.2.9 „Teichquelle“ (ID 00010) 3.2.10 „Kapuzinerquelle“ (ID 00011) 3.2.11 Herkulesquelle (ID 00012) 3.2.12 „Johannisquelle“ (ID 00013) 3.2.13 „Kachequelle“ (ID 00015) 3.2.14 „Fichtenquelle“ (ID 00016) 3.2.15 „Jägerquelle“ (ID 00017) 3.2.16 „Brennnesselquelle“ (ID 00018) 3.2.17 „Fallenquelle“ (ID 00019) 3.2.18 „Dornquelle“ (ID 00020) 3.2.19 „Hainquelle“ (ID 00021) 4 DISKUSSION 5 FAZIT ANHANG / The aim of this bachelor thesis was to register and evaluate the current state of coldwater springs in the forest district „Ottomühle“. The gathered data was used to develop recommendations for action, which include renaturation processes, future maintenance of the springs and forest management in the surrounding areas. From March to June 2020 a total of 19 springs were registered in the district. The collection of needed parameters and the proximate assessment according to a springs natural state followed the instruction manual of the Bavarian State Office for the Environment (Bayrisches Landesamtes für Umwelt). The impairments found were in decreasing frequency (number of affected springs): • Non-natural tree population (12) • Branch material or low-grade timber (9) • Soil damage by trampling or vehicles (8) • Water impoundment (5) • Forest clearance (3) • Waterinput from surface or drainage water (3) • Piping (3) • Obstruction of riverbanks or riverbed sheeting (3) • Complete obstruction (2) • Bypass or relocation (2) The recommendations for further action in relation to impairments are presented in this paper.:1 EINLEITUNG 2 MATERIAL UND METHODEN 2.1 UNTERSUCHUNGSGEBIET 2.2 SYSTEMATIK DER QUELLEN 2.3 DATENAUFNAHME IM FREILAND 2.3.1 Basis-Bogen 2.3.2 Detail-Bogen 2.4 QUELLENBEWERTUNG 2.5 ERARBEITUNG DER HANDLUNGSEMPFEHLUNG 3 ERGEBNISSE 3.1 ALLGEMEINE AUSWERTUNG 3.2 EINZELQUELLEN 3.2.1 „Wegquelle“ (ID 00001) 3.2.2 Zehrborn (ID 00002) 3.2.3 „Sumpfquelle“ (ID00003) 3.2.4 „Eisenquelle“ (ID 00004) 3.2.5 „Flurquelle“ (ID 00005) 3.2.6 Singeborn (ID 00006) 3.2.7 „Turmquelle“ (ID 00007/00008) 3.2.8 „Wildquelle“ (ID 00009) 3.2.9 „Teichquelle“ (ID 00010) 3.2.10 „Kapuzinerquelle“ (ID 00011) 3.2.11 Herkulesquelle (ID 00012) 3.2.12 „Johannisquelle“ (ID 00013) 3.2.13 „Kachequelle“ (ID 00015) 3.2.14 „Fichtenquelle“ (ID 00016) 3.2.15 „Jägerquelle“ (ID 00017) 3.2.16 „Brennnesselquelle“ (ID 00018) 3.2.17 „Fallenquelle“ (ID 00019) 3.2.18 „Dornquelle“ (ID 00020) 3.2.19 „Hainquelle“ (ID 00021) 4 DISKUSSION 5 FAZIT ANHANG