Mrz13

Die beiden italienischen Ingenieure, Vichi und Mangano von der Firma Bonifica Engineering waren die ursprünglichen Autoren des Transaqua-Plans vor mehr als 35 Jahren. Später kam ein zweites Projekt hinzu – Oubangui -, welches von Mitgliedern der LCBC, Lake Chad Basin Commission entworfen wurde. Diese schlagen einen Dammbau in Palambo vor, der den Ubangi-Fluss stauen und über den Bau eines Kanals, der die natürliche Barriere überwinden müsste, Wasser in den Chari-Fluss und dann in den Tschad-See leiten würde.

Oubangui-Projekt: Staudamm von Palango – Entwässerungszone im NW der DR Kongo, Quelle: Ladel Map, J., P. Nguinda et al. 2008

Oubangui-Projekt: Staudamm von Palango – Entwässerungszone im NW der DR Kongo, Quelle: Ladel Map, J., P. Nguinda et al. 2008

Die jahrzehntelangen Anstrengungen der Initianten, unter Ausschluss des betroffenen Staates, der Demokratischen Republik Kongo (DCR oder DCK), wurden am 13. Dezember 2016 einig. Es schlossen der chinesische Energiekonzern, Powerchina, die internationale Kommission für das Tschadseebecken, LCBC und die nigerianischen Behörden einen Vorvertrag für ein Projekt zur Umleitung von Wasser aus dem Kongobecken in den Tschadsee.

Die Grundidee ist die Steigerung der Wassermenge im Tschadsee, Verbesserung der Wasserfliessbedingungen, Deckung des Energiebedarfs von Städten in den beiden kongolesischen Republiken und Durchführung einer Umweltverträglichkeitsstudie durch Powerchina, dem staatlichen Konzern, der das umstrittene Projekt der Drei Schluchten in China 2007 fertig stellte.

Transaqua-Projekt: Der projektierte Transaquakanal blau, blau schraffiert: das Wassereinzugsgebiet, das im Kongobecken gesammelt würde, Quelle: Jacques Cheminade, 28.12.2016

Transaqua-Projekt: Der projektierte Transaquakanal blau, blau schraffiert: das Wassereinzugsgebiet, das im Kongobecken gesammelt würde, Quelle: Jacques Cheminade, 28.12.2016

Damit der Wasserstand des Tschadsees von 1964 wieder erreicht werden kann, braucht es schätzungsweise 50 Billionen Kubikmeter Wasserzufluss.

In der Grafik wird die Idee der Wasserumleitung im Transaqua-Projekt dargestellt: Das Wasser vom Ubangi soll durch den Chari und den Logone in den Tschadsee geführt und das Gebiet ausserhalb des Ubangi (blau schraffiert) soll direkt in das Kongo-Becken entwässert und gesammelt werden.

Heute unter neuen Vorzeichen möchte das Transaqua-Projekt 100 Billionen Kubikmeter Wasser pro Jahr vom östlich gelegenen Kivu Gebiet einfangen – das Doppelte von früheren Plänen also. Das würde durch einen 2’400 km langen künstlichen Kanal, der vom Kivu-Gebiet bis zum Tschad-See führt, ermöglicht. Der Kanal wäre zudem für den Güterverkehr schiffbar.

Schon im Gange ist die Schaffung eines Grüngürtels in der Sahel mit der FMNR-Methode wie der Film zeigt. → Grüne Wüsten? Ja – mit der FMNR-Methode

Damit haben die Völker vor Ort ein effektives und nachhaltiges Werkzeug in Eigenverantwortung der Klimaänderung durch Abholzung, Überweidung und Übernutzung aller Resourcen mit rasanter Wüstenbildung entgegenzuwirken. Dieser Ansatz, aber auch andere Begrünungsmethoden tragen schon Früchte, wo sie angewendet werden.

Man kann sich gut vorstellen, dass diese Pläne, hinter denen vor allem geostrategische Überlegungen stecken, auch sehr kritische Stimmen hervorrufen, nicht zuletzt aus den Reihen der Betroffenen, aus der Demokratischen Republik Kongo nämlich. Auch ohne Machbarkeitsstudie ist jetzt schon klar, dass der grosse Verlierer eine Vielzahl von hochkomplexen ökologischen Systemen wären. Und man sollte auch nicht vergessen, dass das Kongobecken in seiner Vielfalt und hinsichtlich seiner Kapazität als Wasserreservoir und Grüngürtel der Erde an zweiter Stelle hinter dem Amazonas-Becken steht.

Solche Gigaprojekte bedeuten nicht wieder gutzumachende, tiefgreifende Einschnitte in noch keineswegs verstandene ökologische Systeme von übergeordneter Spannweite.

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Mrz06

Laut UNEP Berichten verschwinden die Seen auf dem afrikanischen Kontinent rasend schnell. Die dramatischen Veränderungen afrikanischer Seen sind in einem Atlas  www.unep.org sichtbar gemacht worden.

Eines der dramatischsten Beispiele ist der Tschad-See am Rande der Sahel. Mehr als 90% ist er in den letzten 60 Jahren geschrumpft, wie wir aus der Grafik herauslesen können. Allerdings gab es immer wieder Phasen mit geringer Wasserausdehnung, so 1908 und 1984.

Als 1823 die Region erstmals von Europäern vermessen wurde, war er allerdings noch einer der grössten Seen der Welt. Nun ist er kläglich zusammengeschrumpft.

Die Entwicklung des Tschad Sees seit 1963 © NASA Goddard Space Flight Center

Die Entwicklung des Tschad Sees seit 1963 © NASA Goddard Space Flight Center

Der Hauptzulieferer ist der 1400 km lange Schari oder Chari Fluss aus dem Südosten und der Lagone aus Süden. Sie bringen mehr als 90% des Wassers. Der See liegt in einem flachen Becken, seine jetzige Tiefe ist etwa 1,5 m. Es ist deshalb nicht erstaunlich, dass seine Ausdehnung von den kleinsten klimatischen Veränderungen stark beeinflusst wird. Hinzu kommt die Nutzung bzw. Übernutzung durch den Menschen – zur Zeit werden 20 Millionen geschätzt, die um den See angesiedelt sind.

Zuflüsse des Tschad-Sees: Schari, Lagone, © Kmusser -Elevation data from SRTM, drainage basin from GTOPO, CC BY-SA 3.0

Zuflüsse des Tschad-Sees: Schari, Lagone, © Kmusser -Elevation data from SRTM, drainage basin from GTOPO, CC BY-SA 3.0

Der heutige Tschad-See ist ein Überbleibsel eines ehemaligen viel grösseren Sees, der im Verlaufe des Holozäns, d. h. der letzten 12’000 Jahre wuchs und schrumpfte in Abhängigkeit des Klimas und der Windsysteme. Seine grösste Ausdehnung von etwa 360’000 km², dies entspricht der Fläche Deutschlands, hatte er vor etwa 7000 Jahren.

Die Morphologie der ehemaligen Uferlinien des Megatschads, lassen auf zwei Winde schliessen. Der eine, der dem heutigen Wind aus Nordosten entspricht und einem Monsun-Wind aus Südwesten, verantwortlich für das Heranführen von Feuchtigkeit.

Durch regionale Klimaänderungen reduzierte sich die Intensität des westafrikanischen Monsuns. Vor etwa 4000 Jahren waren vom einstigen Megasee nur noch drei Reste übrig: Tschadsee, Fitri-See und Bodélé-See. Während der Tschad- und Fitri-See heute noch bestehen, ist der Bodélé-See mittlerweile ausgetrocknet.

Maximale Ausdehnung des Mega-Tschad im Holozän mit dem Schari von Süden und dem Abfluss über den Benue im Südwesten © CC BY 3.0

Maximale Ausdehnung des Mega-Tschad im Holozän mit dem Schari von Süden und dem Abfluss über den Benue im Südwesten © CC BY 3.0

Green Wall Project

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Feb06

Das Projekt Warka Wasser

Warka Wasser heissen die Türme, die Wasser aus der Luft ernten: Sie sammeln Regenwasser, fangen Nebeltropfen ein und ernten Tauwasser. Benannt ist der Turm nach dem äthiopischen Feigenbaum, Warka.

Warka-Wasser Turm © www.warkawater.org

Warka-Wasser Turm © www.warkawater.org

Das italienische Architekten-Team um Arturo Vittori hat 2012 mit Unterstützung des italienischen Kulturzentrums in Addis Ababa und dem äthiopischen Institut für Architektur und Stadtentwicklung das Projekt ≪Warka Water≫, ein aus natürlichen Materialien handgefertigter Wasser-Turm, entwickelt.

Inspirieren liess sich Arturo Vittori von der Natur. Viele Pflanzen und Tiere haben auf ihren Oberflächen Mikro- oder Nanostrukturen, die es ihnen ermöglichen, Wasser aus der Luft zu ernten. → Wie Naturphänomene in der Technik Anwendung finden

Nach dem Studium von Käferschale, Lotusblume, Blättern, Spinnennetz-Fäden und dem integrierten Nebelsammelsystem in Kakteen entstand Vittoris Turm, der Regenwasser und Wasser von Tau und Nebel einsammelt.

Der Warka Wasser Turm: seine Funktionsweise © Warka Water Architecture and Vision

Der Warka Wasser Turm: seine Funktionsweise © Warka Water Architecture and Vision

Die 60 kg schwere Konstruktion wird aus Bambusrohren zusammengesetzt, ist 10 Meter hoch und enthält ein wassersammelndes Gewebe. Tests haben gezeigt, dass im Hochland von Äthiopien 50 bis 100 l / Tag durch Kondensation aus der Luft gewonnen werden können.

Der Warka Wasser Turm ist mit einfachen Mitteln durch 4 Personen in 3 Stunden aufgebaut und kostet, lokal produziert, etwa 1’000 US$.

Jeder Tropfen zählt: Die Netze im Warka Wasser Turm fangen Regen-, Nebel- und Tautropfen ein © www.warkawater.org

Jeder Tropfen zählt: Die Netze im Warka Wasser Turm fangen Regen-, Nebel- und Tautropfen ein © www.warkawater.org

Im feinmaschigen Bio-Kunststoffnetz setzen sich Nebeltropfen ab und auf einer integrierten Fläche bildet sich in der Nacht Tau.

Jeder Tropfen zählt
Wie der Warka Wasser Turm entstand

Bewässern wie der Nebeltrinker-Käfer

Ein anderes hochinteressantes System für trockene Regionen basiert auf den Prinzipien der hydrophilen Haut des Namib-Nebeltrinker-Käfers. Mit seiner Hautstruktur ist das Insekt in der Lage, Wasser aus der Luftfeuchte zu gewinnen: Es bleiben Tautröpfchen an der Haut haften, die sich auf der Wasser anziehenden Oberfläche sammeln und über den Chitin haltigen Panzer in den Mund abfliessen. Der australische Designer Edward Linacre hat das Prinzip des Käfers auf ein Bewässerungssystem übertragen, das sich Airdrop nennt.

Airdrop © jamesdysonaward.org

Airdrop © jamesdysonaward.org

Über eine Turbine, die bei wenig Wind mit Solarstrom betrieben wird, fliesst Luft unter die Erde. Dort wird sie durch die Umgebungstemperatur abgekühlt. Das daraus enstehende Kondenswasser wird in einen Tank geleitet und über eine Niederdruckpumpe und halbdurchlässige Schläuche an Pflanzen verteilt. Die Schläuche liegen unter der Erde, nahe den Wurzeln, um vorzeitige Verdunstung zu verhindern.

Nach Berechnungen des Entwicklers lassen sich in übertrockenen Regionen aus einem Kubikmeter Luft bis zu 11,5 ml Wasser gewinnen.

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Jan30

Die Eigenschaften des Wassers sind von grundlegender Bedeutung für alles Leben.

Wasser mit der chemischen Formel H2ist das am häufigsten auftretende Oxid, das in allen drei Aggregatzuständen auf der Erde vorkommt. Es ist Lebensraum für viele Organismen, es ist Lösungsmittel für eine Vielzahl von Verbindungen wie Säuren, Basen und Salze und es ist auch Transportmittel. Die Struktur des Wassermoleküls und die Bildung von Wasserclusters beeinflussen die physikalischen, chemischen, elektrischen und optischen Eigenschaften.

Verkettung der Wassermoleküle über Wasserstoffbrückenbindungen (1) zu einem Cluster © CC BY-SA 3.0

Verkettung der Wassermoleküle über Wasserstoffbrückenbindungen (1) zu einem Cluster © CC BY-SA 3.0

Die physikalischen Eigenschaften des Wassers sind stark Temperatur- und Druck abhängig. Reines Wasser besitzt eine molare Masse von 18,0153 g/mol und unter Normaldruck bei 3,98 °C seine höchste Dichte von 0,999975 kg/dm³.

Die Oberflächenspannung, welche z. B. der Wasserläufer nutzt und die Viskosität des Wassers nehmen mit zunehmender Temperatur ab. Ebenso ist die Kompressibilität temperaturabhängig.

Wasserläufer © CC0

Wasserläufer © CC0

Die Eigenschaften des Wassers sind besonders von der dreidimensionalen Verkettung der Wassermoleküle über Wasserstoffbrückenbindungen bestimmt. Ohne diese hätte eine Substanz mit einer so geringen molaren Masse wie Wasser ganz andere Eigenschaften. Dies gilt besonders für den hohen Schmelz- und Siedepunkt und die Dichteanomalie, welche die ungewöhnlichste Eigenschaft von Wasser darstellt. Während die meisten Substanzen mit abnehmender Temperatur dichter werden, ist das bei Wasser nicht der Fall. Es weist sein Dichtemaximum bei 4 °C auf und dehnt sich wieder aus, wenn man es weiter abkühlt. Das ist der Grund, dass Eis auf der Wasseroberfläche schwimmt – ein aus physikalischer Sicht ungewöhnlicher Vorgang.

Phasendiagramm von Wasser © CC 3.0

Phasendiagramm von Wasser © CC 3.0

Jede biochemische Reaktion findet in wässriger Lösung statt. Auch bei der Aufrechterhaltung des Elektrolythaushaltes, beim Stoffwechsel, beim Wachstum oder der Reproduktion ist Wasser im Spiel.

Zur Wasserhülle der Erde gehört das Wasser der Meere, das Wasser auf den Landflächen in Seen, Mooren, Flüssen, Teichen, das Wasser innerhalb der Lufthülle (Atmosphäre) und auch das Wasser innerhalb der Gesteinshülle (Lithosphäre).

Auch hier gibt es verborgene Eigenschaften des Wassers zu entdecken, die erstmals vom Naturforscher Viktor Schauberger (1885 – 1958) in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts beschrieben wurden. Er gilt heute als Pionier der modernen Wasserforschung und der ganzheitlichen Naturbeobachtung.

Für diejenigen, die mehr über die Geheimnisse oder unerforschten Eigenschaften des Wassers erfahren möchten, empfehlen sich folgende Filme:

Wasser, das unbekannte Wesen
Viktor Schauberger – Die Natur kapieren und kopieren
Die geheime Macht des Wassers

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Jan23

Man bezeichnet Wasser als blaues Gold und es ist durch nichts zu ersetzen. Bis jetzt wird es noch nicht im grossen Stil gehandelt, könnte aber eines der wichtigsten Rohstoffe des 21. Jahrhunderts werden.

Wasserfall: Rohstoff Wasser © CC0 Lizenz

Wasserfall: Rohstoff Wasser © CC0 Lizenz

Von den 1’400 Milliarden km³ Wasser sind nur drei Prozent Süsswasser. Zieht man das in den Gletschern und an den Polen gefrorene Wasser ab, bleibt noch etwa 1% Trinkwasser übrig. Als Rohstoff betrachtet wird Wasser nicht knapper, die Nachfrage danach steigt nur rasant und führt zur Verknappung.

Neue Technologien zur Nutzung teurerer Wasserquellen, wie Entsalzung von Salzwasser aus den Ozeanen oder gereinigte Abwässer, werden immer wichtiger, vor allem dort, wo kein direkter Zugang zu genügend Wasser besteht.

Der Wasserkreislauf @ gemeinfrei

Der Wasserkreislauf @ gemeinfrei

Der Wasserkreislauf ist mengenmässig der grösste Stoffkreislauf unserer Erde und weil es das zentrale Medium unserer “Klimamaschine” ist, erfüllt es zudem eine wichtige Funktion. In Bewegung gehalten wird der Kreislauf durch die Sonnenenergie und Schwerkraft. Und eine zeitliche Abfolge von Orts- und Zustandsänderungen (Hydrometeore, Niederschlag, Abfluss, Grundwasser) beschreibt im Weiteren die Zirkulation des Wassers in fester, flüssiger und gasförmiger Form in der Erdatmosphäre, auf der Erdoberfläche und im obersten Bereich der Erdrinde. So ist Wasser nicht nur die Voraussetzung für Leben, es schafft auch lokale Lebensräume und formt diese über Prozesse wie Erosion und Sedimentation.

Als Trinkwasser ist Wasser auch für den Menschen das wichtigste aller Lebensmittel. So verbraucht allein die Landwirtschaft etwa 75 % des verfügbaren Süsswassers für die Produktion von Nahrungsmitteln. Hinzu kommt, dass durch veraltete Technik und jahrhundertealte Rohre schätzungsweise bis zu 50 % der transportierten Wassermenge verloren geht. Weltweit, so schätzt die Unesco, wird sich das Wasserproblem verschärfen: 2050 werden sieben Milliarden Menschen mit Wasserknappheit konfrontiert sein.

Ein kleiner Einblick, wie wichtig der Rohstoff Wasser schon heute ist, gibt das Interview mit Urs Schnell zum Film und der Film selbst:
→ «BOTTLED LIFE» Das Interview zum Film
→ «BOTTLED LIFE» Der Film

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Jan02

An der Westküste des McMurdo-Sunds gegenüber der Ross-Insel liegen drei parallel verlaufende antarktische Trockentäler.

Lage der Trockentäler am McMurdo-Sund @ gemeinfrei

Lage der Trockentäler am McMurdo-Sund @ gemeinfrei

Im Winter von April bis Oktober sinken die Temperaturen bis minus 70 °C, im Sommer von November bis März erreichen sie selten den Gefrierpunkt. Allerdings wurde am Vanda-See, der im Wright-Trockental liegt, am 5. Januar 1974 mit 15 °C die höchste Temperatur in der Antarktis gemessen.

Ein ständig vorherrschender Wind entzieht den Tälern die letzte Feuchtigkeit und so zählen sie zu den trockensten Gebieten der Erde. Man nimmt an, dass es seit mehreren Millionen Jahren keine Niederschläge mehr gegeben hat.

Das Wright-Tal ist das flächenmässig grösste Trockental der Antarktis @ gemeinfrei

Das Wright-Tal ist das flächenmässig grösste Trockental der Antarktis @ gemeinfrei

Der Vanda-See mit einer Ausdehnung von 2 auf 8 km und einer Tiefe von 75 m ist ein hypersaliner See mit einem Salzgehalt von etwa 12 Gewichtsprozenten. Die tieferen Wasserschichten vermischen sich nicht mit den oberen, weshalb man ihn als meromiktisch bezeichnet. Er ist nur einer von vielen salinen Seen in den eisfreien Tälern des Transantarktischen Gebirges.

Am westlichen Ende des Wright-Tals erstreckt sich ein weiterer hypersaliner See, der Don-Juan-See, den man sich nicht erklären konnte. Obwohl es Millionen von Jahren nicht mehr schneite – wie man annimmt – und trotz winterlicher Tiefsttemperaturen bis zu – 40 °C friert er nie zu. Bedingt wird dies durch den extremsten bekannten Salzgehalt, der 12 Mal höher wie jener der Ozeane ist und das Tote Meer um 60 % übersteigt. Woher der See sein Wasser bekommt, blieb vorerst ein Rätsel. Bis dato ging man von einer hypersalinen Quelle im Untergrund aus.

Satellitenfoto des Don-Juan-Sees: Der übersalzige bzw. hypersaline See ist das merkwürdigstes Gewässer der Erde Mitten in der Antarktis © gemeinfrei

Satellitenfoto des Don-Juan-Sees: Der übersalzige bzw. hypersaline See ist das merkwürdigstes Gewässer der Erde Mitten in der Antarktis © gemeinfrei

Heute nimmt man auf Grund neuster Beobachtungen als glaubhaft an, dass der Don-Juan-See sein Wasser hauptsächlich hygroskopisch aus der Luft zieht: Der sehr hohe Salzgehalt der Böden an der Westflanke des Gewässers saugt die noch vorhandene Luftfeuchte hygroskopisch heraus, die danach bis zur Permafrostschicht versickert um sich dort zu sammeln. Gelegentliche Schmelzwasser-Einspülungen vom Hangrand waschen sie dann zur tiefsten Stelle des Tals – dem Don-Juan-See. Grundwasser scheint dagegen keine Rolle zu spielen.

Ein weiteres Superlativ findet sich hier: Als grösster Fluss der Antarktis fliesst der Onyx Fluss landeinwärts in den Vanda-See.

See wie Fluss sind fischlose Gewässer, in denen sich nur Mikroorganismen finden lassen.

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Dez19

Wasser ist in vielen Gegenden der Welt Mangelware. Forscher und Ingenieure suchen deshalb nach neuen Möglichkeiten, Wasser möglichst effizient zu gewinnen. So suchte man nach einem Material, das Wasser effektiv kondensieren und abtransportieren kann. Käfer, Kaktus und Kannenpflanze zeigen, wie es funktioniert.

Kaktus als Beispiel für raffinierten Wassertransport @ CC0 Creative Commons

Kaktus als Beispiel für raffinierten Wassertransport @ CC0 Creative Commons

Ein Kaktusstachel besitzt eine konische Form. Am Ansatz ist er breit, zum Ende hin wird er dünn und spitz. Diese Form lässt Kapillarkräfte entstehen, die einen Wassertropfen von der Stachelspitze hin zum Kaktusstamm treiben lässt.

Der Namib-Wüstenkäfer ein vorbildlicher Wassersammler © Quelle: BBC

Der Namib-Wüstenkäfer ein vorbildlicher Wassersammler © Quelle: BBC

Der Nebeltrinker-Käfer, Onymacris, ein Käfer aus der Familie der Schwarzkäfer, ist endemisch in der Namib-Wüste. Er ist 2 cm gross, schwarz und hat auffällig lange Beine. Dies macht es ihm möglich den Abstand des Rumpfes vom heissen Sand gross zu halten. Die Deckflügel haben kleine Noppen und in der Mitte eine Rinne. Der Nebel kondensiert in kleinen Tröpfchen an den Noppen und fliesst über die Rinne seines Rückens direkt ins Maul. So gewinnt er aus über die Wüste hinweg ziehenden Nebelschwaden sein Wasser. Die Struktur seiner Deckflügel ist eine Kombination hydrophiler Noppen (Wasser anziehend) und hydrophober flacher Bereiche (Wasser abstossend).

   Nebeltrinker-Käfer: Beschaffenheit seiner Flügel zur Kondensation von Wasser, Quelle: Springer

Nebeltrinker-Käfer: Beschaffenheit seiner Flügel zur Kondensation von Wasser, Quelle: Springer

Die fleischfressende Kannenpflanze fängt ihre Opfer, meist Ameisen, mit einem Trick. So sind Teile der Pflanze mit einem glitschigen Ölfilm überzogen, auf dem die Ameisen ausrutschen und in den Kelch stürzen.

Fleischfressende Kannenpflanze @ gemeinfrei

Fleischfressende Kannenpflanze @ gemeinfrei

Dieser Trick klappt auch beim noppenbesetzten Aluminium, indem es die Forscher mit einer porösen Nanostruktur beschichten. Die Nanoporen speichern Öl, das einen Schmierfilm ausbildet, auf dem dann die Wassertropfen rutschen, was den Tröpfchentransport deutlich beschleunigt.

Zum Einsatz kommen soll das Material zum Beispiel zur Wassergewinnung in der Wüste oder für effizientere Wärmetauscher in Kraftwerken, an denen heisser Dampf auf kalten Oberflächen kondensiert. Damit verhindern kann man auch die Vereisung von Flugzeugflügeln, wo ein gefrorener Tropfen eine Kettenreaktion auslöst, denn Eiskristalle verbreiten sich, indem sie Brücken über die Wassermoleküle schlagen.

Der Nebeltrinker-Käfer

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Die Lösung

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