Bibliographic Metadata

Title
FS 32-143 : Martime Forschungsstation und Plastikmüll-Filtration / von Anna-Sopie Hörschläger
Additional Titles
FS 32-143, Maritime research station and plastic filtration
AuthorHörschläger, Anna - Sophie
CensorKottbauer, Anton
PublishedWien, 2018
Description379 teilweise gefaltete Seiten : Illustrationen, Diagramme
Institutional NoteTechnische Universität Wien, Diplomarbeit, 2018
Annotation
Zusammenfassung in englischer Sprache
Annotation
Abweichender Titel nach Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
LanguageGerman
Document typeThesis (Diplom)
Keywords (DE)Forschungsstation mit mariner Müllbeseitigung
Keywords (EN)Research station with marine waste disposal
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-111814 Persistent Identifier (URN)
Restriction-Information
 The work is publicly available
Files
FS 32-143 [39.62 mb]
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Classification
Abstract (German)

Das Ziel dieser Arbeit besteht darin, einen architektonischen Entwurf zu entwickeln, der die Erfordernisse einer ozeanischen Forschungsstation mit einer gezielten Strategie zur Beseitigung des von uns Menschen in die Meere eingetragenen Mülls vereint. Der aktuelle, globale Stand der Forschung im Bereich der marinen Müllbeseitigung stellt noch keine tatsächlich durchführbaren und finanziell ausreichend förderbaren Projekte dar, jedoch gibt es einige innovative Lösungsansätze. Auf den Erkenntnissen dieser will ich aufbauen und mir die positive, wie auch negative Kritik an den aktuell bestehenden Vorschlägen zu Nutze machen, um ein Projekt zu entwickeln, das der erfolgreichen Beseitigung des marinen Müllproblems ein Stück näher kommt. Ein wichtiger Teil meiner Arbeit wird demnach das analysieren bereits bestehender Lösungsansätze sein, sowie der Erkenntnisgewinn durch das verständlich machen der physikalischen, chemischen, biologischen und dynamischen Prozessen in den Meeren. Den architektonischen Lösungsvorschlag zur marinen Müllbeseitigung will ich aus zwei speziellen Gründen mit den Anforderungen einer Forschungsstation kombinieren: zum einen ist ein Forschungsteam, das die Auswirkungen des Mikroplastiks auf die marinen Organismen untersucht, folglich interessiert an der Beseitigung des problematischen Mülls in den Ozeanen und wählt zudem ihre Forschungsstandpunkte analog zu jenen der Filtration an stark verschmutzten Bereichen der globalen Meere. Was allerdings aus wirtschaftlicher Sicht noch weit schwerwiegender hinzukommt ist der finanziell lukrative Aspekt einer Kombination dieser zwei Einrichtungen. Der Betrieb einer Forschungsstation auf einem herkömmlichen Forschungsschiff erfordert täglich einen fünfstelligen Betrag. Diese immensen Kosten, sowie die ebenfalls sehr hohen Anschaffungskostenosten einer marinen Müllbeseitigungsstation und die einer schwimmenden Forschungsstation könnte man in einen sinnvollen ökonomischen Zusammenhang stellen. Der architektonische Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung einer möglichst leichten und elementaren Konstruktion, die einen raschen Aufbau auf hoher See garantiert, um eventuelle Verzögerungen durch starken Seegang zu umgehen und die Entstehungskosten dadurch so gering wie möglich zu halten. Ein modulares Konstruktionsprinzip wurde gewählt, das den Ansprüchen eines Bauvorhabens dieser Weise gerecht wird. Der Widerstand unter Wasser ist äußerst relevant in Bezug auf einen Schwimmkörper, der sich dynamisch im beziehungsweise auf dem Wasser fortbewegen soll. Dem Auftrieb wird durch Ballasttanks und dem Gewicht des Filtrationskörpers entgegengewirkt, wobei der Grad der Flutung der Ballasttanks eine Variabilität des Tiefgangs ermöglicht. Zwei unterschiedliche Grade der Flutung gewährleisten sowohl im stationären als auch im mobilen Zustand der Plastikfiltrierenden Forschungsstation den jeweils optimalen Tiefgang in Bezug auf den Wasserwiderstand und die erforderliche Stabilität bei hohem Seegang. Das Antriebssystem fungiert neben seiner konventionellen Funktion zur Fortbewegung auch dazu, den Komplex in stationärem Betrieb in Position zu halten und entgegen der Strömungsrichtung zu positionieren, um den größtmöglichen Plastikmüllertrag zu erzielen. Der Einsatz von korrosionsbeständigen Materialien wird bei allen architektonischen Elementen eine entscheidende Rolle spielen. Verzinkte Metalle mit einem möglichst geringen Materialverbrauch sind entscheidend, um auch den Gebrauch von Ultraschall gewährleisten zu können. Damit wird die Entstehung von Biofilmen auf den Oberflächen unterhalb der Wasserlinie unterbunden, sowie die marine Fauna davon abgehalten, in die Kammern der Filtrationselemente zu schwimmen. Der schwimmende Komplex aus Forschungsstation und Filteranlage soll zudem mit Energie versorgt werden, die durch eine spezielle Vergasungsmethode des gesammelten Mülls gewonnen wird, da dieser ohnehin aufgrund der durch Salzwasser zerstörten Molekularstruktur nicht mehr sinnvoll recycelt werden kann und die Deponierung an Land einen großen Kosten- und Logistikaufwand erfordern würde. Zusätzliche ressourcenschonende Energiegewinnungsmethoden unterstützen den Energiehaushalt der Forschungsstation. Eine intensive Auseinandersetzung mit den Klimabedingungen auf hoher See, den speziellen Erfordernissen einer Forschungseinrichtung und den verschiedenen Möglichkeiten der Energiegewinnung, der Müllsammlung, der Trinkwasser- und Nahrungsgewinnung, sowie gestalterischen und konstruktiven Elementen der Architektur auf und unter Wasser sind zudem erforderlich, um einen reibungslosen Betrieb eines solchen Komplexes zu garantieren.

Abstract (English)

The aim of this work is to develop an architectural design that combines the requirements of an ocean research station with a targeted strategy for the disposal of the garbage which we have entered into the sea. The current state-of-the-art research on marine waste management is not yet a viable and financially fundable project, but there are some innovative solutions. On the findings of these solutions I will build up and make use of the positive as well as negative criticism of the current proposals in order to develop a project closer to the successful removal of the marine waste problem. An important part of my work will therefore be the analysis of already existing approaches to solving the problem, as well as the gain in knowledge by the understanding of the physical, chemical, biological and dynamic processes in the seas. I would like to combine the architectural solution for marine waste disposal with the requirements of a research station for two special reasons: on the one hand a research team investigating the effects of microplasticity on marine organisms is therefore interested in the removal of the problematic garbage in the oceans and also their choosen research positions are similar to those of the filtration in heavily polluted areas of the global seas. However, from an economic point of view, the financially lucrative aspect of a combination of these two institutions is far more serious. The operation of a research station on a conventional research vessel requires a five-digit amount per day. These immense costs, as well as the very high acquisition cost of a marine waste disposal station and a floating research station, could be placed in a sensible economic context. The architectural emphasis is on the development of a lightweight and elementary construction that guarantees a rapid construction on the high seas to avoid any delays caused by strong swell and thus to minimize the cost of construction. A modular design principle was chosen, which meets the requirements of a construction project this way. The resistance under water is extremely relevant with respect to a float which is to move dynamically in or on the water. The buoyancy is counteracted by ballast tanks and the weight of the filtration body, whereby the degree of flooding of the ballast tanks allows a variability of the draft. Two different degrees of flooding, both in the stationary and in the mobile state of the plastic-filtering research station, ensure the optimum draft in terms of water resistance and the required stability during high seas. In addition to its conventional locomotion function, the propulsion system also functions to hold the complex in place in stationary operation and to position it against the direction of flow to maximize the yield of plastic waste. The use of corrosion-resistant materials will play a crucial role in all architectural elements. Galvanized metals with the lowest possible material consumption are crucial in order to ensure the use of ultrasound. This prevents the formation of biofilms on the surfaces below the waterline and keeps the marine fauna from floating in the chambers of the filtration elements. The floating complex of the research station and filter system is also to be supplied with energy, which is obtained by a special gasification method of the collected garbage, since this can no longer be reasonably recycled due to the molecular structure destroyed by salt water and the dumping on land would require a large cost and waste logistics. Additional resource-saving energy generation methods support the energy budget of the research station. An intensive examination of the climatic conditions on the high seas, the special requirements of a research facility and the various possibilities of energy production, the collection of garbage, the drinking water and food production, as well as design and construction elements of the architecture on and under water are necessary to ensure an unobstructed operation of such a complex.

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