Umwelttechnik B. Sc. - Studienverlauf international

Die folgenden Themen werden behandelt:

Vermittlung der Grundsätze wissenschaftlichen Arbeitens anhand von Beispielen mit umwelttechnischem Bezug

Einführung in die Bibliothek und Literaturverwaltungssoftware

Einführung in die Facetten der Umwelttechnik

Anwendung anhand umwelttechnischer Themen in Kleingruppen (Projekt)

Grundlagen der Glasgeräte: Einführung in verschiedene Arten von Laborgeräten

Handhabung und Pflege von Laborgeräten: Praktische Übungen zur korrekten Handhabung

Sicherheitsvorschriften im Labor: Vermittlung und Einhaltung von Sicherheitsvorschriften im Labor,
einschließlich der richtigen Verwendung von Schutzkleidung und der Kenntnis von Notfallmaßnahmen bei
Glasbruch oder chemischen Unfällen.
Die folgenden Themen werden behandelt:

Zelle als Grundeinheit des Lebens

Lebensräume von Mikroorganismen

Wesentliche Gruppen der Mikroorganismen

Aufbau und Funktion Pro- und eukaryotischer Zellen und Viren

Aufbau und Funktion der Zellmembran, Stofftransport, Diffusion, Osmose,

Aufbau und Funktion der Zellwand, Zucker, Polysaccharide

Proteine, Enzyme, Enzymkinetik, Verfahren zur Berechnung von V_max und K_m,

Struktur und Funktion von DNA, RNA, Proteinbiosynthese

Aspekte der Umwelthygiene, Infektionsschutz,

Mikroskopie von Mikroorganismen, Untersuchung von Luftkeimen
Das Modul vermittelt Grundkenntnisse der Strömungstechnik und Technischen Mechanik. Im Einzelnen werden nachstehende Aspekte behandelt:

Kraft, Kräfteaddition und Kräftezerlegung

Zentrales und allgemeines Kraftsystem

Momente und Momentengleichgewichte

Gleichförmige und beschleunigte Bewegung

Bahnkurven und Optimierung

Statischer Druck, Statisches Gleichgewicht, Auftrieb

Ähnlichkeitstheorie von Rohrströmungen

Dynamik der Fluide, inkompressible Strömungen

laminare und turbulente Strömung

Kontinuitätsgleichung, Bernoulli-Gleichung

Druckverlust in Rohrleitungen und an Rohrleitungselementen

Rohrleitungs- und Anlagenkennlinien

Umströmung von Körpern

Durchführung, Auswertung und Beschreibung strömungstechnischer Versuche
Folgende Themen werden behandelt:

Sichere Anwendung mathematischer Grundsätze

Sicherer Umgang mit den wichtigsten transzendenten Funktionen insb. Trigonometrische Funktionen,
Exponentialfunktionen und Logarithmusfunktionen.

Beherrschung eines fachlich angemessenen Methodenspektrums der Analysis

Abstraktionsfähigkeit durch mathematische Behandlung von Umwelttechnischen Fragestellungen

Kenntnis der wichtigsten Methoden der Statistik

Mathematische Lösungsverfahren im o.g. Kontext mit einer einschlägigen Programmierumgebung (z.B.
Python oder MatLab)
Folgende Themen werden behandelt:

In diesem Kurs erlernen die Studierenden, wie Sie die Programmiersprache Python erfolgreich zur Analyse
großer (umwelttechnischer) Datenmengen einsetzen können und damit die wesentlichen Grundlagen für
weiterführende Digitalisierungsfragestellungen in diesem Zusammenhang schaffen können.

Folgende Themen werden behandelt:

Grundlagen Kreislaufwirtschaft

Regulatorischer Rahmen und Organisation der Kreislaufwirtschaft

Abfallaufkommen und Zusammensetzung von (Siedlungs)abfällen

Grundprinzipien der mechanischen und thermischen Abfallbehandlung

Methoden zur Bewertung von Abfallbehandlungsverfahren (Bilanzierung von Massen/Stoff- und Energieströmen)

Grundlagen Wasserwirtschaft

Wasserkreislauf

Aufbau des Wasserrechts mit Schwerpunkt Wasserrahmenrichtlinie

Funktion und Grundlagen der Bemessung von Elementen der Wasserver- und Entsorgung
(Brunnen,

Wasserverteilung, Abwasser- und Regenwassserableitung, Regenwasserversickerung, Regenwasserrückhalt)
Folgende Themen werden behandelt:

Zentrale Prinzipien vom Aufbau der Materie, Atombau und chemischer Bindung

Stoffklassen und ihre typischen Reaktionsmuster

Quantitative Grundbegriffe der Chemie, wie zum Beispiel chemisches Gleichgewicht, Reaktionsenthalpien und deren Anwendung zur Beschreibung von Reaktionsausmaß und Reaktionsgeschwindigkeit

Wichtige Verfahren der qualitativen und quantitativen chemischen Analyse

Systematik der organischen Chemie, grundlegende Chemie der funktionellen Gruppen

Nomenklatur von anorganischen und organischen Verbindungen
Die folgenden Themen werden behandelt:

Das Modul vermittelt Grundkenntnisse der Strömungstechnik und Technischen Mechanik. Im Einzelnen werden nachstehende Aspekte behandelt:

Auslegung von Pumpen und Ventilen, Pumpenkennlinie, Regelung von Pumpen

Einführung in die Grundoperationen sowie in die Struktur von umwelttechnischen Prozessen

Einführung in ingenieurtechnische Berechnungsmethoden von stationären und instationären Prozessen

Darstellen von Zustandsgrößen, Stoffdaten, Materialbilanzen,

Energiebilanzen, Einheitensystemen, Konzentrationsmaßen

Beschreibung des Verweilzeitverhaltens von durchströmten Apparaten

Absetzverhalten von Partikeln

Bemessung und Anwendung von Sedimentation

Verfahrenstechnische Grundoperationen und dazugehörige Apparate

Graphische Symbole für Apparate und Maschinen

Verfahrenstechnische Fließschemata zur Darstellung umwelttechnischer Prozesse

Exkursionen zu umwelttechnischen Anlagen
Die folgenden Themen werden behandelt:

Lineare Algebra, analytische Geometrie und Lineare Gleichungssysteme (LGS)

Lösungsverfahren gewöhnlicher Differentialgleichungen (analytisch und numerisch)

Grundkenntnisse von numerischen Verfahren zur Lösung von linearen Gleichungen und DGLn mit einer
einschlägigen Programmierumgebung (z.B. Python oder MatLab)

Abstraktionsfähigkeit durch mathematische Analyse von dynamischen Prozessen aus Umwelt und Technik
Die folgenden Themen werden behandelt:

Grundlegende ökologische Kenntnisse

Grundlegende klimatologische Kenntnisse

Grundlagen der Nachhaltigkeitsdiskussionen und -ansätze

Einführung in Geographische Informationssysteme

Einführung in die Erschließung von Umweltdaten

Ggf. 1 Exkursion zu Praxispartnern in der Region

Die folgenden Themen werden behandelt:

Grundzüge der räumlichen Planung und des Umweltrechts

Grundzüge der Betriebswirtschaft (Kalkulation)
Die folgenden Themen werden behandelt:

Englische Grammatik und Vokabular zum Lesen, Vortragen und Diskutieren von englischsprachigen Medien aus den Fachgebieten Mikrobiologie, analytische Chemie, Wasseraufbereitung und Energieerzeugung sowie kultureller und sozialer Themenfelder

Rhetorische Mittel zum Vortrag in englischer Sprache und zur Diskussion von technischen Fachinhalten und interkulturellen Themen

Rhetorische und stilistische Mittel zum Verfassen von Texten in englischer Sprache

Verfassen von Bewerbungen sowie Kommunikation mit ausländischen Gasthochschulen in englischer Sprache über verschiedene Medien: Telefonat, e-mail, Anschreiben
Das Modul vermittelt Grundkenntnisse der Thermodynamik und Wärmeübertragung. Im Einzelnen werden nachstehende Aspekte behandelt:

Bedeutung bestimmter Stoffgrößen wie Dampfdruck, spezifische Wärmekapazität, Temperatur, etc.

Zustandsgleichung für ideale Gase

0., 1. und 2. Hauptsatz der Thermodynamik

Thermodynamik der Brennstoff- und Elektrolysezelle

Aggregatzustände, Verdampfungsenthalpie, Schmelzwärme

Zustandsänderung von Substanzen im p/V-Diagramm, Tripelpunkt

Isochore, isobare, isotherme und adiabate Zustandsänderung von Gasen

Rechtsläufiger und linksläufiger Carnot-Prozess

Leistungszahl von Wärmepumpen und Kältemaschinen

Wärmeübertragung durch Wärmeleitung in ruhenden und bewegten Medien

Wärmeübertragung durch Strahlung

Auslegung von Wärmeübertrager

Bedeutung bestimmter Stoffgrößen wie Dampfdruck, spezifische Wärmekapazität, Temperatur, etc.

Zustandsgleichung für ideale Gase

0., 1. und 2. Hauptsatz der Thermodynamik

Aggregatzustände, Verdampfungsenthalpie, Schmelzwärme

Zustandsänderung von Substanzen im p/V-Diagramm, Tripelpunkt

Isochore, isobare, isotherme und adiabate Zustandsänderung von Gasen

Rechtsläufiger und linksläufiger Carnot-Prozess

Wirkungsgrad von Wärmekraftmaschinen

Leistungszahl von Wärmepumpen und Kältemaschinen

Stirling-, Diesel-, Otto- und Joule-Prozess

Reversible und irreversible Prozesse, Bedeutung der Entropie

Zustandsänderung von Substanzen im T/s-Diagramm
Im 3. Semester können zwei Wahlfächer ausgewählt werden. Die folgenden Themen werden in diesem Wahlfach behandelt:

Technologien der thermischen Abfallbehandlung (Verbrennung, Pyrolyse, Vergasung)

Technologien der mechanischen Abfallaufbereitung (Zerkleinerung, Kompaktierung, Klassierung, Sortierung)

Aufbau von Deponien zur Ablagerung von Abfällen

Charakterisierung von Abfällen: Planung, Durchführung und Auswertung von Sortier- und Laboranalysen

Exkursionen
Im 3. Semester können zwei Wahlfächer ausgewählt werden. Die folgenden Themen werden in diesem Wahlfach behandelt:

Technologien der Abwasserreinigung (mechanisch, chemisch, biologisch, Klärschlammbehandlung, neuartige Sanitärsysteme)

Einstieg in die Simulation von Kläranlagen (SIMBA)

Prozessoptimierung der biologischen Abwasserreinigung
Im 3. Semester können zwei Wahlfächer ausgewählt werden. Die folgenden Themen werden in diesem Wahlfach behandelt:

Aufbau und Struktur des Energiesystems in Deutschland (Status Quo, Energiebedarfe, -potenziale und -ressourcen)

Transformation des Energiesystems

Physikalische Grundlagen, systemtechnische Beschreibung erneuerbarer Energien (Windenergie, Solarenergie, Wasserkraft, Geothermie)

Planung und Modellierung von Energieversorgungslösungen unter Einsatz einer Simulationssoftware (vorauss. Polysun)

ökonomische / ökologische Analyse der Ergebnisse

Exkursionen
Im 3. Semester können zwei Wahlfächer ausgewählt werden. Die folgenden Themen werden in diesem Wahlfach behandelt:

Abbau von Biopolymeren, Exoenzyme; Humifizierung

Prinzipien der mikrobiellen Energiegewinnung und Speicherung;

Biochemie aerober und anaerober Atmungsprozesse sowie von Gärungsprozessen

Mikrobielle Photosynthese, N₂-Fixierung

mikrobielle Symbiosen, Umsatzleistungen in Stoffkreisläufen

Anwendung dieser mikrobiellen Stoffwechselprozesse in der Abwasserreinigung, Abfallbehandlung, Abluftreinigung und Altlastensanierung

Methoden der Messung aerober und anaerober Stoffumsätze

Die folgenden Themen werden behandelt:

Grundzüge der Nachhaltigkeit im Projektkontext

Grundzüge und Umsetzung des Projektmanagements

Vertiefung umwelttechnischer Fragestellungen, Methoden und Inhalte in Projekten

Ableitung von Bewertungskriterien und Erstellung von Bewertungsmatrizen (Nachhaltigkeit,
Versorgungssicherheit, Resilienz etc.); kritische Beurteilung der Ergebnisse
Die folgenden Themen werden behandelt:

Geschichte der Regelungstechnik

Grundlagen der Systemtheorie

Grundlagen der Regelungstechnik

Grundlagen der Messtechnik

Nutzung von etablierten Werkzeugen (z.B. Python, MatLab Simulink)
Das Modul vermittelt Grundkenntnisse der Prozess- und Reaktionstechnik am Beispiel von Power-2-X-Prozessen. Im Einzelnen werden nachstehende Aspekte behandelt:

Bilanzgleichungen für Massen- und Energieumwandlungen

Batchprozesse und kontinuierlichen Prozessen

Einstufige Reaktoren

Reaktionen mit verschiedenen Reaktionsordnungen

Wasserstoffbereitstellung mittels Wasserelektrolyse

Modellierung von Batchprozessen anhand von Bilanzgleichungen

Modellierung von kontinuierlichen Prozessen anhand von Bilanzgleichungen

Bestimmung von kinetischen Koeffizienten von einfachen chemischen Reaktionen

Abschätzung der Investitions- und Betriebskosten

Wirtschaftlichkeitsvergleich anhand von Jahreskosten
Im 4. Semester können zwei Wahlfächer ausgewählt werden. Die folgenden Themen werden in diesem Wahlfach behandelt:

Grundlagen und Bewertung der Ressourceneffizienz

Produktverantwortung und Anforderungen an das Produktdesign

Recyclingverfahren ausgewählter Stoffströme

Märkte ausgewählter Stoffströme

Herstellung von Rezyklaten im Labormaßstab

Exkursionen
Im 4. Semester können zwei Wahlfächer ausgewählt werden. Die folgenden Themen werden in diesem Wahlfach behandelt:

Wassernetze mit Schwerpunkt auf Abwasserentsorgung und Nachhaltiger Umgang
mit Regenwasser

Einstieg in die Simulation von Kanalnetzen und Überflutungssimulation

Prozessoptimierung in der Siedlungsentwässerung
Im 4. Semester können zwei Wahlfächer ausgewählt werden. Die folgenden Themen werden in diesem Wahlfach behandelt:

Auseinandersetzung mit unterschiedlichen Ansätzen zum Thema Quartier und Einordnung aus umwelttechnischer Perspektive

Grundlagen der Infrastrukturplanung

Ermittlung und Analyse von Potentialen Erneuerbarer Energien und wasserwirtschaftlicher Maßnahmen unter Einsatz von Geographischen Informationssystemen

Modellierung und Simulation von Energieversorgungssystemen

Ableitung von Bewertungskriterien und Erstellung von Bewertungsmatrizen (Nachhaltigkeit, Versorgungssicherheit, Resilienz etc.)

Kritische Beurteilung der Ergebnisse
Im 4. Semester können zwei Wahlfächer ausgewählt werden. Die folgenden Themen werden in diesem Wahlfach behandelt:

Biomasse als Ressource der Bioökonomie: Potential, Bereitstellung, Aufbereitung

Nahrungssicherheit und Ernährung im Kontext der Bioökonomie

Stoffliche und energetische Nutzung von Biomasse

Biotechnologische Grundlagen, Bioreaktoren

Biokonversion von biogenen Reststoffen und Nachwachsenden Rohstoffen

Verfahren zur Erzeugung von Biogas, Bioethanol, biogenen synthetischen Kraftstoffen und Biokunststoffen

Methoden zur Bewertung der Nachhaltigkeit in der Bioökonomie

Die folgenden Themen werden behandelt:

In Anhängigkeit der Interessenlage der Studierenden, ihrer angestrebten Berufs- bzw. Karrierewege, der dialogbasierten individuellen Abstimmung mit dem/der Auslandsbeauftragten sowie der vorhandenen Studienplätze an internationalen Partneruniversitäten liegen die Studieninhalte in verschiedenen Themenfeldern der Umwelttechnik, der Umweltwissenschaften sowie weiterer umweltrelevanter Disziplinen.

Folgende Modulinhalte sind beispielhaft: Umweltverfahrenstechnik, Luftreinhaltung, Biotreibstoffe, Erneuerbare Energien, Umweltinformatik, Material- und Energieeffizienz, Abfallmanagement, nachhaltige Infrastrukturen, Technische Lösungen im Naturschutz
Die folgenden Themen werden behandelt:

Training der Kommunikationsfähigkeit in englischer Sprache mit dem Ziel des Informationserwerbs und des Austauschs über Länder, ausländische Studienorte und Kulturen als potentielle Orte des Auslandsstudiums insbesondere mit ISU-Studierenden, die das Auslandsjahr bereits absolviert haben

Kommunikation mit externen Gesprächspartnern wie z.B. Vertretern von Partner- und Zieluniversitäten im Ausland

Präsentationstechniken zur kritischen Darstellung und Diskussion des eigenen Auslandsstudiums in Form einer Präsentation (Vortrag oder Posterpräsentation) in englischer Sprache vor einem großen Auditorium aus Studierenden, Lehrenden und weiteren Hochschulangehörigen und externen Gästen beim International Day der HSB sowie eines Auslandsberichts, der in die Auslandsdatenbank in Aulis eingepflegt wird.

In der Präsentation über das Studium sollen der Studienort, die absolvierten Lehrveranstaltungen sowie

organisatorische und soziale Aspekte kritisch reflektiert werden, um ISU-Studierenden jüngerer Semester Hinweise für die eigene Planung des Auslandsstudiums zu geben.

Die folgenden Themen werden behandelt:

In diesem Kurs erlernen die Studierenden, wie Sie mit Hilfe der Programmiersprache Python ML-Modelle
trainieren und für die Optimierung umwelttechnischer Anlagen verwenden können.

Wichtige grundlegende Konzepte, die in diesem Modul behandelt werden sind z.B. Supervised Learning,
Unsupervised Learning, Model Selection, Bewertung von ML-Modellen.
Die folgenden Themen werden behandelt:

Bodenentstehung, Bodenzusammensetzung, bodenphysikalische und bodenmechanische Eigenschaften, Klassifizierung von Böden, Boden als Baustoff und Baugrund

Relevante Schadstoffe im Boden und Grundwasser und deren Stoffeigenschaften und Verhalten

Erfassung, Erkundung und Bewertung von Altlastenverdachtsflächen und Altlasten und deren rechtliche Einordnung

Sanierungsverfahren: Verfahren zur Sicherung und Dekontamination, on-site, in-situ, ex-situ und off-site; thermische, mechanische, biologische und Kombinationsverfahren und deren Einsatzmöglichkeiten in Abhängigkeit der vorliegenden Kontamination

Sanierungsplanung, Sanierungsabläufe, Erarbeitung von Planungsgrundlagen anhand von Praxisbeispielen
Das Modul vermittelt Grundkenntnisse der Anlagenbetriebstechnik am Beispiel von Power-2-X-Anlagen. Im Einzelnen werden nachstehende Aspekte behandelt:

Technologien von Wasserstoffwertschöpfungsketten: Wasserstofferzeugung, –reinigung,

–kompression, –transport, –speicherung, Anwendung in der chemischen Industrie,
Krafstoffsynthese, Brennstoffzellentechnologie

Analyse von Power-2-X-Fragestellungen mit dem Ziel eines sicheren Betriebskonzeptes

Optimale Wahl von in Frage kommenden Lösungsmöglichkeiten, wie z.B. der
Elektrolysetechnologie (AEL, PEM usw.), Kompressoren, Synthesen etc.

Darstellung des entwickelten Lösungskonzeptes anhand von Grund- und Verfahrensfließbildern mit AUTOCAD und R+I-CAD

Wahl von optimalen Anlagenkomponenten wie Sensoren und Abscheidern

Darstellen der Vor- und Nachteile dieser Anlagenkomponenten für das vorliegende Konzept

Bemessen dieser Anlagenkomponente durch Anwendung von Bilanzgleichungen

Festlegen einer für den optimalen Betrieb erforderlichen Messtechnik

Optimale Wahl zwischen manueller Steuerung oder Regelkreisen

Grundlagen von R+I-Fließbildern und Darstellung der MSR-Technik des Lösungskonzeptes

Sicherer Betrieb von Laborelektrolyseuren verschiedener Technologie

Auf- und Abbau, sowie Inbetriebnahme von Versuchsaufbauten zur Wasserelektrolyse

Einschlägige Vorschriften und Normen, z.B. BetrSichV, GefStoffV, TRGS, ProdSichV usw.
Die folgenden Themen werden behandelt:

Formulierung von umwelt- und energietechnischen Fragestellungen, mit deren Hilfe die relevanten
Geodaten und Analyseansätze herausgearbeitet werden.

Grundlagen über Geodaten und Geoanalyse

Modellierung umwelt- und energietechnischer Infrastrukturen

Erstellung eines daten- und kartengestützten Portfolios (Story Map) zwecks Kommunikation der
Lösungsansätze

Methoden zur kritischen Beurteilung der Daten und Ergebnisse
Es kann ein beliebiges Modul gewählt werden:

Entsprechend dem angewählten Modul

Die folgenden Themen werden behandelt:

Anwendung und Vertiefung der Kenntnisse und Kompetenzen aus dem Studium in der Praxis.
Die folgenden Themen werden behandelt:

Wissenschaftliche Bearbeitung eines Umwelttechnischen Themas

Einordnung eigener Erkenntnisse in Fachliteratur

Darstellung, Präsentation und Diskussion von eigenen wissenschaftlichen Ausarbeitungen