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Archive for the ‘Umweltschutz’ Category

Pressemitteilung der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) vom 12.09.2017

structure-353006_1280Wissenschaftler der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) und des französischen geologischen Dienstes BRGM ist es jetzt mit Hilfe von Mikroorganismen gelungen, aus heimischem Kupferschiefer 97 % Kupfer zu lösen. Dafür nutzten sie spezielle Laugungsbakterien, die unlösliche Erzminerale in wasserlösliche Salze umwandeln. Aus den metallreichen Lösungen konnte das Kupfer dann durch biologisch-chemische Ausfällung gewonnen werden.

Das Projekt erfolgte im Labormaßstab, in so genannten „Bioreaktoren“. Nur durch Optimierung der Betriebstemperatur und Wachstumsbedingungen der Bakterien konnte die Kupfer-Ausbeute auf fast 100 % gesteigert werden. Zur Überwachung und Steuerung der Mikroorganismen im Bioreaktor wurden molekulare Methoden weiterentwickelt.

Die Projektergebnisse ermöglichen eine Maßstabsvergrößerung für den Aufbereitungsprozess von Kupferschiefer. Sie wurden in mehreren Artikeln in Fachzeitschriften publiziert und werden auf dem „22. International Biohydrometallurgy Symposium“ im September präsentiert.

Ziel der deutschen und französischen Geowissenschaftler ist es nun, zukünftig im geomikrobiologischen Labor Wertmetalle aus verschiedenen Erzen zu gewinnen.

Das aktuell abgeschlossene BGR-Projekt ist Bestandteil des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten deutsch-französischen Verbundvorhabens „Ecometals“. Dabei geht es um die Entwicklung eines umweltverträglichen, energie- und rohstoffeffizienten Aufbereitungsprozesses für Kupferschiefer.

Weitere Informationen:
Metall-Biolaugung (Biomining) in der BGR: https://www.bgr.bund.de/DE/Themen/Min_rohstoffe/Biomining/biomining_node.html

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Nachdem im 1. Teil des Interviews die aktuellen und zukünftigen Märkte im Fokus standen und im 2. Teil vor allem die energetische Nutzung diskutiert wurde, geht es im 3. Teil des Gesprächs mit Dr. Peter Ripplinger um den internationalen Kontext.  Und natürlich geht es um den Bundesalgenstammtisch, der in diesem Jahr sein 10. Jubiläum feiert.

Wie steht die deutsche Algenbiotechnologie im internationalen Vergleich da?

Gerade wir als Anlagenbauer nehmen natürlich war, dass „German Engineering“ international sehr anerkannt ist. Als Technologieanbieter steht Deutschland mit einer Reihe von Firmen recht gut da: Astaxa und bbi-biotech entwickelt die Rohrreaktoren weiter, Phytolutions und Novagreen vermarkten Reaktoren auf Folienbasis, wir bei Subitec bieten Flatpanelreaktoren an. Was Deutschland von den USA oder Südeuropa unterscheidet ist, dass wir im Land keine Anwendung für die Technologie im industriellen Maßstab haben. Die Entwicklung in den USA waren außerdem geprägt durch eine deutlich höhere Verfügbarkeit von Venture Capital: Die Volumina pro Runde betrugen zum Teil das Zehnfache von dem, was ein deutsches Unternehmen einwerben kann. Dazu kamen massive Förderprogramme im Bereich Biofuels.

Spanien, Portugal oder Frankreich haben mit Fisch- oder Austernzucht traditionelle Abnehmer für Algen. Dieser direkte Marktzugang erleichtert die  Weiterentwicklung und Anwendung. Deutschland hat dagegen nur den relativ kleinen Markt von Nahrungsergänzungsmitteln und Kosmetik.

Dazu kommt, dass aufgrund der klimatischen Verhältnisse in Deutschland die industrielle Produktion nur in eingeschränktem Maßstab denkbar ist. Wenn wir über Winter produzieren wollen, brauchen wir ein Gewächshaus mit Nutzung von Restwärme von Biogasanlagen oder ähnliches. Für hochpreisige Algenbiomasse mag das sinnvoll sein, aber bei Futtermitteln für die Aquakultur brauchen Sie hektargroße Anlagen und die werden in frostfreien Gebieten stehen, also rund ums Mittelmeer, vielleicht auch in Saudi-Arabien. Eine Zusammenarbeit mit anderen Ländern im Bereich der industriellen Massenproduktion, bei der sich Deutschland in der Rolle des Technologieanbieters bewegt, ist daher absolut notwendig. Interessante Nischen im Inland sind hochpreisige Produkte und geschlossene Aquakultur-Systeme, beispielsweise für die Shrimps- oder Edelfischzucht.

Wie ist es um die Forschungsförderung bestellt?

Grundsätzlich müsste die Algenbiotechnologie in Deutschland stärker gefördert werden. Vor einigen Jahren gab es mehrere Förderinitiativen durch die FNR, DBU und staatliche Förderprogramme , aber mir sind derzeit keine Folgeprojekte in dieser Richtung bekannt. Als KMU haben wir deshalb keine Möglichkeit, uns mit nationalen Fördermitteln weiter zu entwickeln. Auf EU-Ebene gibt es einige Projekte für die stoffliche Nutzung von Mikroalgen, beispielsweise im Rahmen der Biobased Industries Initiative; auf nationaler Ebene würden wir uns mehr Unterstützung wünschen.

Bei der Entwicklung einer Technologie für den industriellen Maßstab müssen wir ein ganzes Bündel von Fragestellungen bearbeiten – beginnend bei der Biologie: Wir haben nach wie vor sehr wenige gut erforschte Algenstämme – hier besteht noch großes Optimierungspotenzial. Bei Omega-3-Fettsäuren beispielsweise unterscheidet sich die Produktivität der einzelnen Stämme gewaltig. Dieser Forschungsbereich muss weiter gefördert werden, um die vorhandenen Algenstammsammlungen gezielt auf bestimmte Produkte hin zu screenen, um herauszufinden, ob man die Produktivität aus der Biologie des Systems heraus erhöhen kann. Dazu kommt der mögliche Einsatz gentechnisch optimierter Stämme; das ist eine politische Frage, die beispielsweise in den USA anders beantwortet wird als in Deutschland.

Auch bei der Weiterentwicklung und Optimierung der bestehenden Produktionssysteme sind wir zwar ein großes Stück vorangekommen, aber noch lange nicht am Ziel.

Was ist das Besondere am Bundesalgenstammtisch?

Wir hatten uns von Anfang an vorgenommen,  nicht in Konkurrenz zur wachsenden Zahl internationaler Algenkonferenzen zu treten, sondern ganz gezielt die deutschsprachige Community zu vernetzen und alle Player von der interessierten Industrie über aktive KMUs bis hin zu den Forschergruppen an einen Tisch zu bringen. Das ist uns gut gelungen. Wir haben es zudem immer geschafft, auch ein aktives Algenprojekt zu präsentieren. Es sieht ganz so aus, als sei der Bundesalgenstammtisch eine gesetzte Veranstaltung für alle, die im deutschsprachigen Bereich mit Algen zu tun haben, und ich nehme mit Stolz wahr, dass er bisher jedes Jahr gewachsen ist. Momentan knüpfen wir verstärkt Kontakte in die Schweiz und nach Österreich, um die Vernetzung zwischen den drei Ländern zu verstärken.

Was für mich den Bundesalgenstammtisch ausmacht: Der „Stammtisch“; man trifft gute alte Bekannte, kann gerne auch mal etwas intensiver diskutieren, und spätestens beim Get-Together kann man sich mit dem Stammpublikum und allen Interessierten in Ruhe austauschen.

Weitere Informationen und die Anmeldung zum 10. Bundesalgenstammtisch am 11. und 12. September 2017 in Merseburg unter http://dechema.de/algen2017.html

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Im ersten Teil des Interviews mit Dr. Peter Ripplinger ging es um aktuelle und zukünftige Märkte für Produkte aus Mikroalgen. Im zweiten Teil steht die energetische Nutzung im Mittelpunkt.

Wie sehen Sie die Zukunft der energetischen Nutzung?

Nach wie vor gibt es sicher langfristig Konzepte, bei denen man die energetische Nutzung mit der stofflichen Nutzung koppeln kann. Biofuels werden nur im Kontext einer Bioraffinerie und der Nutzung des Proteinanteils für Futtermittel oder ähnliches umzusetzen sein. Die finanzielle Förderung der EU war dennoch gut angelegtes Geld: Die Unterstützung zur Entwicklung von  Biofuels hat sehr geholfen, die Technologie zu skalieren und dadurch  viele Fragestellungen zur Absenkung der Investitionskosten und –Betriebskosten zu klären. Ich erinnere nur an die mögliche Nutzung von Rauchgasen; wir haben in mehreren Projekten gezeigt, dass das ein gangbarer Weg ist, um die Produktionskosten auch für Futtermittel für die Aquakultur oder andere Anwendungen maßgeblich abzusenken, und das hatte ursprünglich die Biofuel-Produktion zum Ziel.

Besonders die Flüge mit Algenkerosin haben viel öffentliche Aufmerksamkeit erregt. Wie bewerten Sie diese Technologie?

Wenn ich das gesamte Optimierungspotenzial summiere, das sowohl im biologischen- und  Produktionssystem als auch in der Aufarbeitung liegt, kann es Wege dahin geben. Das heißt, dass ich die biologische Optimierung konsequent umsetzen und durch gentechnische Maßnahmen die Photosynthese-Effizienz und ggf. auch den Lipidgehalt optimieren muss. Dazu kommt die Frage der Aufarbeitung. Es könnte sein, dass die Nutzung der gesamten Algenbiomasse über Hydrothermal Liquefaction im HTL-Verfahren einen gangbaren Weg darstellt – immer unter der Voraussetzung, dass auch der Ölpreis gewaltig ansteigt und die Schere sich schließt. Ich will das nicht ausschließen, aber es ist sicherlich ein langer Weg.

Lesen Sie im 3. Teil des Interviews, wie die deutsche Algenbiotechnologie im internationalen Vergleich dasteht.

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Bei der Podiumsdiskussion am DECHEMA-Tag wurden nicht nur Probleme diskutiert, sondern auch Lösungsansätze

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Prof. Dr. Robert Schlögl (MPI für chemische Energiekonversion), Dr. Werner Neumann (BUND e.V.), Dr. Jens Kanacher (innogy SE), Dr. Christoph Sievering (Covestro), Prof. Dr. Hans-Martin Henning (Fraunhofer ISE) und Dr. Georg Menzen (BMWi) diskutierten mit Prof. Dr. Kurt Wagemann über „Die deutsche Energiewende – wir schaffen das!?“

Wie gehen wir mit der Energiewende um? Das war eine zentrale Frage des DECHEMA-Tages am 31. Mai 2017. Sie betrifft nicht nur die gesamte Gesellschaft, sondern beschäftigt auch die Wissenschafts- und Technologie-Community. Jenseits der Entwicklung neuer Solarzellen oder der Standorte von Windrädern stellen sich Fragen nach der Integration der erneuerbaren Energien in die Sektoren Mobilität, Wärme und Produktion.

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Prof. Dr. Robert Schlögl (MPI für chem. Energiekonversion): „Systemische Probleme brauchen systemische Lösungen.“

Wie sind die technischen Voraussetzungen für die Energiewende? Robert Schlögl schätzt, dass die Zeitskala für ein neues Energiesystem bei etwa 20 Jahren liegen wird; fast alle Komponenten für den Transformationspfad seien vorhanden, sie müssten „nur“ noch zusammengefügt werden. Dem widersprach Georg Menzen vom BMWi. Die Bundesregierung fördert seit über 40 Jahren Energieforschung und diese Förderung sei heute um so wichtiger, denn viele der einzelnen Komponenten seien teilweise erst als Idee vorhanden.

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Dr. Christoph Sievering (Covestro Deutschland AG): „Die Flexibilität der Industrie wird in den Medien völlig überzeichnet.“

Was aber bis dahin tun? Häufig wird argumentiert, man könne dem volatileren Energieangebot durch den höheren Anteil an erneuerbaren Energien eine flexiblere Abnahme entgegensetzen und energieintensive Industrien als „Puffer“ nutzen. Dem widersprach Christoph Sievering von Covestro. Prozesse in der chemischen Industrie seien über Jahrzehnte auf Energieeffizienz getrimmt worden. Flexibilität ist eine völlig andere Aufgabenstellung. Die Potenziale für die Umsetzung werden medial überzeichnet; der notwendige lange Zeithorizont kollidiere mit den Vorstellungen der Gesellschaft, die die Energiewende zwar beschlossen, die Bedürfnisse der Industrie dabei aber wenig berücksichtigt habe. Hans-Martin Henning, Fraunhofer ISE, wies darauf hin, dass sowohl Lastverschiebung als auch Kurzzeitspeicher Grenzen haben. Elektrolyse könnte einen Ausweg bieten.

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Werner Neumann (BUND e.V.),: „Gesellschaftliche Fragen sind mindestens genauso wichtig wie technische.“

Wie weit reicht die Akzeptanz der Gesellschaft? Werner Neumann vom BUND schätzt sie
auf 90 % und sieht die Energiewende vor allem als gesellschaftliches Gemeinschaftswerk, an dem sich schon heute viele Kommunen und Bürger aktiv beteiligen. Doch der geäußerten Akzeptanz steht eine „not in my backyard“-Mentalität entgegen, die viele Projekte der Energiewende vom Windrad bis zur Stromtrasse erschwert oder blockiert. Und nicht nur für die Stromerzeugung und den Stromtransport ist gesellschaftliche Akzeptanz nötig. Denn wenn Elektrolyse oder CO2 in Verbindung mit regenerativem Strom als Grundlage für die Produktion von Kraftstoffen oder Chemikalien dienen soll, muss auch das CO2 transportiert werden. Alternativ wären evtl. Industriestandorte zu den CO2-Quellen zu verlagern. Beides ist ohne gesellschaftliche Unterstützung nicht machbar, genauso wie höhere Preise für Produkte, die unter CO2-Vermeidung erzeugt werden.

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Jens Kanacher (innogy SE),: „Um neue Business-Modelle zu ermöglichen, muss man einen Markt entstehen lassen.“

Und die erforderlichen höheren Preise sind so wahrscheinlich, wie eine weltweite CO2-Steuer bzw. teurere CO2-Zertifikate unwahrscheinlich sind. Ordnungspolitisch wäre eine CO2-Steuer nach Auffassung von Georg Menzen, BMWi, die einfachste Lösung. Die Akzeptanz dafür mag da sein, das Engagement der Bevölkerung allerdings nicht. Dabei wären Zertifikate nach Auffassung von Jens Kanacher, Innogy, zumindest geeignet, die Merit Order für Kraftwerke in die richtigen Bahnen zu lenken. Insgesamt sei Forschungsförderung zwar wichtig, allerdings sei ein Markt die Voraussetzung dafür, dass tragfähige neue Geschäftsmodelle überhaupt erst entstehen können. Werner Neumann, BUND, bemängelte, dass es einen echten Markt im Energiebereich bisher aufgrund falscher Weichenstellungen in der Vergangenheit nicht gebe. Er empfahl Deinvestments aus fossilen Energien; mit 1% des BIP sei die Energiewende finanzierbar – eine Zahl, die Hans-Martin Henning, Fraunhofer ISE, auf Basis eigener Rechenmodelle bestätigte.

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Dr. Georg Menzen (Bundesministerium für Wirtschaft und Energie): „Wir brauchen eine europäische Lösung.“

Doch Deutschland ist keine Insel. Die Abwanderung der Solarenergie hat gezeigt, welche Gratwanderung zwischen der Entstehung eines freien Marktes und der Steuerung  besteht. Lösungen sind deshalb nur international, mindestens europäisch machbar. Jens Kanacher von Innogy plädierte dafür, alles, was heute schon möglich ist, zu elektrifizieren, dabei aber die Stromimporte zu reduzieren und internationale Standorte (z. B. für die Herstellung von E-Fuels) zu nutzen. Das funktioniert jedoch nur, wenn die Rahmenbedingungen überall gleich sind – und wenn alle Sektoren gleich behandelt werden. Dafür könnte eine CO2-Steuer sinnvoll sein.
Hans-Martin Henning, Fraunhofer ISE, wies auf die positiven Entwicklungen hin: Gewaltige Kostensenkungen sind für Photovoltaik, Windenergie und Wärmekonzepte für Gebäude bereits erreicht worden. Günstige Komponenten der Leistungselektronik müssten der nächste Schritt sein.

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Dr. Hans-Martin Henning (Fraunhofer ISE): „Der Umstieg passiert nicht von alleine. Wir sollten nicht nur über Kosten reden, sondern auch über Chancen.“

Dass das Thema Energiewende komplex bleibt, zeigte auch die abschließende Diskussion mit dem Publikum. Was ist für die Biodiversität und die Vogelwelt schlimmer – Klimawandel oder Windräder? Ist Geld zur Erreichung kurzfristiger Klimaziele gut angelegt, oder sollte es lieber in langfristige Technologieentwicklung fließen? Wohin führt der Kohleausstieg – zu mehr Abhängigkeit von Gasimporten oder Methanförderung in der Tiefsee? Am Ende blieb die Erkenntnis, die Robert Schlögl in einem Satz zusammenfasste: „Die Energiewende scheitert nicht an den Chemikern und auch nicht an den Technologen, sie scheitert an der Gesellschaft.“ Diese gesellschaftliche Diskussion, auch generationenübergreifend, weiterzuführen, bezeichnete Kurt Wagemann in seinem Schlusswort als Aufgabe für die DECHEMA.

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Forschungsprojekt „MULTI-ReUse“ gestartet: Sichere Aufbereitung von Kläranlagenablauf

tube-945487_1280Gereinigtes Abwasser ist ein wichtiger Bestandteil unserer Wasserressourcen. Allerdings sind diese häufig ungeeignet für den unmittelbaren Einsatz in Industrie oder Landwirtschaft. Doch wächst inzwischen infolge verschiedener Rahmenbedingungen in einzelnen Regionen wie beispielsweise in Niedersachsen der Druck auf die verfügbaren Wasserressourcen. Deshalb muss verstärkt über neue Konzepte und innovative Verfahren zur Abwasseraufbereitung nachgedacht werden.

Die Wiederverwendung von gereinigtem Abwasser birgt ein hohes Potenzial für industrielles Brauchwasser, landwirtschaftliche Beregnung, Infiltrationswasser zum Mengenausgleich sowie zur Verdrängung von Salzwasser. Doch noch bestehen Lücken in der Aufbereitungstechnik, bei den notwendigen Messungen sowie bei der Beobachtung und Überwachung der Wasserqualität. Mit dem Verbundprojekt Projekt „Modulare Aufbereitung und Monitoring bei der Abwasser- Wiederverwendung“ (MULTI-ReUse) sollen deshalb neue Verfahren entwickelt werden, mit denen zuverlässig die Wasserqualitäten erreicht werden, die für eine Nutzung als Brauchwasser erforderlich sind.

Der Partikelgehalt oder die Nährstoffkonzentration in aufbereitetem Abwasser sind zwar aus Sicht der Umwelt unproblematisch. Für eine industrielle Nutzung sind sie allerdings häufig zu hoch. In anderen Bereichen wie in der Landwirtschaft können beispielsweise die Konzentration von gelösten Ionen oder auch hygienische Bedenken die Verwendung von gereinigtem Abwasser einschränken. Die übergeordnete Aufgabenstellung des Projekts besteht also in der Entwicklung, Demonstration und der Bewertung der einzelnen Teile des Systems, um konventionell gereinigtes Abwasser optimal aufzubereiten.

Deshalb haben sich der Oldenburgisch-Ostfriesische Wasserverband (OOWV) mit den Forschungspartnern IWW Zentrum Wasser GmbH, dem Biofilm Centre der Universität Duisburg- Essen (UDE) und den Ausrüsterfirmen inge GmbH, IAB Ionenaustauscher GmbH Bitterfeld – eine 100-prozentige Lanxess-Tochtergesellschaft – und De.EnCon GmbH zusammengeschlossen.

Gemeinsam sollen flexible Verfahrensketten entwickelt werden, um zuvor festgelegte Wasserqualitäten und Wassermengen zu produzieren.

Dabei werden auch innovative Verfahren miteinander kombiniert und technisch neu entwickelte Membranen eingesetzt. Parallel dazu werden schnelle und zuverlässige Beobachtungsverfahren entwickelt, die die Prozesse kontrollieren sollen. Diese haben auch die Aufgabe, die Qualität der Parameter zu überwachen, die für die Hygiene wichtig sind. Die praktische Umsetzung erfolgt am Standort der Kläranlage Nordenham in Niedersachsen in Zusammenarbeit mit dem OOWV.

Die Schnittstelle zur industriellen und zur landwirtschaftlichen Anwendung decken die beiden weiteren Verbundpartner DECHEMA und das Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) ab. Der Verbundpartner ISOE – Institut für sozial-ökologische Forschung bewertet die Nachhaltigkeit der Verfahren und informiert die Fachöffentlichkeit über die Forschungsergebnisse. Außerdem erarbeitet ISOE eine Strategie für den Export, um den in Multi-ReUse entwickelten Baukasten mit seinen Innovationen weltweit zu vermarkten.

Das Projekt schließt damit entscheidende Lücken: Es macht Deutschland dank seiner innovativen Konzepte und Verfahren zur Wiederverwendung von Abwässern  weltweit konkurrenzfähiger – denn die Ergebnisse dieses Projekts sind nicht nur für Deutschland von Bedeutung.

Das Verbundprojekt „Modulare Aufbereitung und Monitoring bei der Abwasser- Wiederverwendung“ (Multi-ReUse) wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Fördermaßnahme WavE gefördert. Auf der Projektwebseite www.water-multi-reuse.org werden in regelmäßigen Abständen Neuigkeiten und Forschungsergebnisse veröffentlicht.

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carbonnext_logo_4c_300dpi-300x83Die DECHEMA untersucht bereits seit vielen Jahren die technischen Optionen, um das Treibhausgas CO2 industriell nachhaltig zu nutzen. Die Anwendungsfelder, bei denen CO2 als Synthesebaustein genutzt werden kann, reichen in der chemischen Industrie von Kunststoffen bis hin zu Kraftstoffen der Petrochemie.  Des Weiteren besteht ein hohes Potenzial, CO2 in der Baubranche als Komponente von Baumaterialen einzusetzen. Die Prozesse zur stofflichen Nutzung von CO2 sind eine Herausforderung an sich; eine weitere ist es, die besten Quellen von CO2 für jeden der spezifischen Prozesse und deren Produktionsstandorte zu bewerten.  Im Projekt CarbonNext, eine „Coordination and Support Action“ im H2020 Forschungsprogramm der EU, angesiedelt in SPIRE, untersucht die DECHEMA mit Hilfe der Projektpartner University of Sheffield aus England und Trinomics BV aus den Niederlanden, alternative Kohlenstoffquellen für die Prozessindustrie und andere Rohöl-konsumierende Sektoren in Europa. Dabei soll analysiert werden, welche Quellen für welchen Prozess und Standort am geeignetsten ist. Das Hauptaugenmerk liegt auf CO2 und CO aus industriellen Abgasen, des Weiteren werden nicht konventionelle Kohlenstoffquellen wie Schiefergas, Ölsand, Methangewinnung aus Kohleflözen oder Power-to-liquid- und Power-to-coal-Technologien bewertet. (mehr …)

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