Im Forschungsfeld „Umwelt“ befassen sich Wissenschaftler*innen mehrerer Fachrichtungen mit den Auswirkungen menschlicher Aktivitäten im urbanen Raum auf die Umwelt sowie mit den Auswirkungen des Klimawandels auf die Lebensbedingungen in der Stadt. Beteiligt sind an der UDE vor allem die Naturwissenschaften mit den Disziplinen Biologie/Geographie, Chemie und Physik sowie Arbeitsgruppen der Ingenieurwissenschaften und der medizinischen Fakultät. Schwerpunkte sind Feinstaubforschung, Stadt- und Geländeklimatologie, gewässerökologische Forschungen, Trinkwasseraufbereitung und -verteilung (Kontamination, Bewertung, Sanierung) sowie Umwelttoxikologie und -chemie. Einige dieser Forschungsschwerpunkte sind mit weiteren Aspekten zum Land- und Flächenmanagement im Ruhrgebiet Gegenstand des zurzeit in der Beantragung befindlichen BMBF-Verbundvorhabens „Nachhaltige urbane Kulturlandschaft in der Metropole Ruhr“. Weiterhin erarbeiten am Zentrum für Wasser- und Umweltforschung (ZWU) speziell für ein Klima2-Projekt des BMBF eingestellte Landschafts- und Freiraumplaner gemeinsam mit Bauingenieuren, Umweltpsychologen und Vertreter*innen aus mehreren Kommunen Konzepte und Maßnahmen für eine zukünftige „wassersensible“ Stadtentwicklung, die vor allem eine nachhaltige Anpassung der regionalen Siedlungswasserwirtschaft an Klimatrends und Extremwetter berücksichtigt.

Im Rahmen einer intensiven Zusammenarbeit mit den An-Instituten IWW Zentrum Wasser (Rheinisch-Westfälisches Institut für Wasserforschung) und IUTA (Institut für Energie- und Umwelttechnik) ist die Einführung einer weitergehenden Reinigungsstufe in kommunalen Kläranlagen, z.B. mittels Pulveraktivkohledosierung oder Ozonierung, ein wichtiges Forschungsthema vor allem in urbanen Gebieten mit hohem Abwasseraufkommen. In diesem Umfeld werden von den beteiligten Wissenschaftler*innen Projekte bearbeitet, die von fundamentaler Grundlagenforschung bis zur großtechnischen Anwendung reichen.

Darüber hinaus entwickeln Ingenieurwissenschaftler*innen Konzepte und Technologien zur nachhaltigen Nutzung von erneuerbaren Energien wie z.B. die effektive Erzeugung von Biogas aus Biomasse von Klär- und Kompostierungsanlagen. Biomasse entsteht auch bei dem von der angewandten Physik entwickelten faseroptischen Photo-Bioreaktor, bei dem Algen mit CO₂-Emissionen (z.B. aus Industrieanlagen) begast werden und die Biomasseproduktion mit Hilfe einer hocheffizienten Lichtleitertechnik optimiert wird. Diese Technik soll in Zukunft auch dazu verwendet werden, Nährstoffe aus dem Abwasser ohne zusätzlichen Einsatz von Chemikalien zu entfernen; der Abbau von organischen Substanzen durch Bakterien wird dabei durch die Sauerstoffproduktion der Algen (und somit ohne eine energieaufwendige Belüftung der Anlage) begünstigt.

Eine integrierende Funktion der wasserrelevanten Aktivitäten kommt dabei einem geplanten Internationalen Graduiertenkolleg (DFG International Research Training Group) zum Thema „Urban Water Cycles“ zu. Schon die Erarbeitung des Antrags hat vielfältige Verknüpfungsmöglichkeiten zu anderen Forschungsinitiativen im Profilschwerpunkt aufgezeigt.