Das Projekt "Teilvorhaben: A3-2-FhG-FIM/FIT-PGWI" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Angewandte Informationstechnik (FIT), Projektgruppe Wirtschaftsinformatik durchgeführt. Die Arbeiten der Projektgruppe Wirtschaftsinformatik des Fraunhofer FIT teilen sich in zwei Bereiche. Im Teilprojekt 'Flexible Halbstoffherstellung unter Ausnutzung mehrerer Energieträger durch eine intelligente Steuerung' arbeiten die Mitarbeiter FIT PGWI zusammen mit den Projektpartnern an der Nutzung des größtmöglichen Flexibilitätspotenzials innerhalb der Papierproduktion. Dabei werden einerseits die Anlagenkomponenten innerhalb der Halbstofffertigung untersucht und durch gezielte Umbaumaßnahmen für eine flexible Betriebsweise befähigt. Weiterhin werden durch die Implementierung einer Unternehmensplattform beim Partnerunternehmen UPM die informationstechnischen Voraussetzungen geschaffen sowie entsprechende Optimierungsservices entwickelt, um eine intelligente flexible Anlagensteuerung im großen Maßstab zu ermöglichen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Aufbau und Betrieb des Gesamtprozesses in Form einer Miniplant-Anlage" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Sigmar Mothes Hochdrucktechnik GmbH durchgeführt. Das Gesamtvorhaben zielt auf die direkte einstufige Synthese von linearen alpha-Olefinen (LAO) aus CO2 und H2. Dazu soll das Fischer-Tropsch-Verfahren so modifiziert werden, dass CO2 direkt als Edukt eingesetzt werden kann und Olefine im Kettenlängenbereich von C2 bis C5 als Hauptprodukte entstehen. Wesentlicher Forschungsansatz ist es, die reverse Wasser-Gas-Shift-(rWGS)-Reaktion zur Synthesegaserzeugung aus CO2 und H2 und die Fischer-Tropsch-to-Olefins-(FTO)-Synthese in einem Reaktor durchzuführen und dabei eine in-situ-Wasserabtrennung mittels Zeolith-Membranen zu realisieren. Die Entwicklungen betreffen sowohl das Katalysatorsystem zur direkten Olefinsynthese aus CO2, einen scale-up-fähigen Reaktor mit gestufter Eduktdosierung und integrierter H2O-Abtrennung, die Trennung des Paraffin/Olefin-Produktgemisches auf Basis von Membranverfahren als auch die Konzeption und Optimierung des Gesamtverfahrens. Die Arbeiten haben eine Weiterentwicklung ausgehend von Stand der Technik (TRL 2) zu einem TRL 4, in Teilen auch TRL 5, zum Ziel. Im Erfolgsfall steht damit erstmals ein abgestimmtes und ganzheitliches Konzept für eine Synthese zur Verfügung, das Olefine, durch Nutzung von CO2 als Kohlenstoffträger bereitstellt. Das Teilvorhaben 5 'Aufbau und Betrieb des Gesamtprozesses in Form einer Miniplant-Anlage' verfolgt das Ziel, die Verfahrenskette der Herstellung von LAO aus H2 und CO2 inkl. der Produktabtrennung erstmal in einem Gesamtprozess in halbtechnischem Maßstab (vorauss. Reaktorgröße 1 bis 3 Liter) dazustellen. Dabei werden die in den APs 1, 2, 3 und 4 entwickelten innovativen Materialien und Komponenten eingesetzt und im Verbund betrieben. Die Arbeiten leisten damit einen wesentlichen Beitrag zu der wirtschaftlichen Bewertung des Verfahrens und bilden damit auch die Grundlage für eine mögliche spätere industrielle Umsetzung und Verwertung der Projektergebnisse.
Das Projekt "Teilprojekt E" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, Department Umweltinformatik durchgeführt. Das interdisziplinäre Vorhaben bündelt F+E Expertisen in der Helmholtz Gemeinschaft zu den Themen Nuklear-, Geo-, Biowissenschaften sowie Umweltsimulationen in einem forschungsbereichsübergreifenden Projekt. Dabei werden bislang nicht vollständig verstandene Prozesse von der molekularen Ebene bis zur regionalen Skala untersucht, bewertet und beschrieben. Ziel ist es, gezielt Laborexperimente zu planen und durchzuführen, Parameter abzuleiten, und relevante Abläufe skalenübergreifend mit fortgeschrittenen Simulationsmethoden zu beschreiben. Die Validierung der Simulationen erfolgt durch experimentelle, teils in Untertagelabors (URL) durchgeführte, Arbeiten. Schwerpunkt der Arbeiten in URLs liegt auf Mt. Terri (Tonstein), wo derzeit mit starker deutscher Beteiligung ein neuer Experimentaltunnel entsteht. Weitere Beteiligungen an Experimenten im Felslabor Grimsel (Kristallingestein) sind vorgesehen. Die Arbeiten konzentrieren sich damit auf Wirtsgesteine, die in der Vergangenheit nicht im Fokus der deutschen Endlagerforschung standen. Das Vorhaben gliedert sich in Arbeitspakete: AP1: Laborexperimente; AP2: Feldexperimente in URLs; AP3: Modellentwicklung, Simulation. In AP3 ist u.a. vorgesehen, Visualisierungswerkzeuge zu entwickeln und zu nutzen, um komplexe Vorgänge anschaulich darzustellen und damit auch der interessierten Öffentlichkeit zugänglich und begreiflich zu machen. Innerhalb des Vorhabens sind intensive Interaktionen zwischen den jeweiligen Arbeitsgruppen erforderlich. In einem weiteren AP erfolgt die Abstimmung zwischen den APs. Ein weiterer Fokus liegt auf der Einbindung und Vernetzung junger Wissenschaftler/innen. Das hier beantragte Projekt ist als Teilprojekt zu verstehen und fokussiert primär auf geowissenschaftliche Fragestellungen im Fernfeld eines Endlagers. Ein zweites Teilprojekt, das sich auch mit Nahfeldprozessen befasst wird von der Helmholtz Gemeinschaft gefördert. Beide Projektteile werden inhaltlich und personell sehr stark verknüpft sein.
Das Projekt "Teilvorhaben: T2-2-HS Augsburg" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für angewandte Wissenschaften Augsburg - University of Applied Sciences, Institut für innovative Sicherheit (HSA_innos) durchgeführt. Die Arbeiten der Professur für Wirtschaftsingenieurwesen an der Hochschule Augsburg teilen sich in zwei Bereiche. Im Teilprojekt 'Flexible Halbstoffherstellung unter Ausnutzung mehrerer Energieträger durch eine intelligente Steuerung' arbeiten die Mitarbeiter der Hochschule Augsburg zusammen mit den Projektpartnern an der Nutzung des größtmöglichen Flexibilitätspotenzials innerhalb der Papierproduktion. Dabei werden einerseits die Anlagenkomponenten innerhalb der Halbstofffertigung untersucht und durch gezielte Umbaumaßnahmen für eine flexible Betriebsweise befähigt. Weiterhin werden durch die Implementierung einer Unternehmensplattform beim Partnerunternehmen UPM die informationstechnischen Voraussetzungen geschaffen sowie entsprechende Optimierungsservices entwickelt, um eine intelligente flexible Anlagensteuerung im großen Maßstab zu ermöglichen. Im Cluster VI beteiligt sich die Hochschule an der Entwicklung der Energiesynchronisationsplattform in der Modellregion Augsburg. Hierfür ist es einerseits notwendig, die entsprechenden Akteure, welche für einen energieflexiblen Betrieb der Modellregion benötigt werden, an die Marktplattform anzubinden. Darüber hinaus bedarf es der Ermöglichung einer zielgerichteten Kommunikation zwischen den energieflexiblen Unternehmen sowie den Verteilnetzbetreibern. Um diese Kommunikation zu ermöglichen, müssen andererseits die Unternehmen inkl. der Unternehmensplattform angebunden werden. So wird das Ziel verfolgt, die Grundlage zu schaffen, damit in der Modellregion Augsburg über die Energiesynchronisationsplattform Flexibilität gehandelt werden kann.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung von Membranen und Trennapparaten zur Olefin/Paraffin-Trennung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH durchgeführt. Das Gesamtvorhaben zielt auf die direkte einstufige Synthese von linearen alpha-Olefinen (LAO) aus CO2 und Wasserstoff. Dazu soll das Fischer-Tropsch-Verfahren so modifiziert werden, dass CO2 direkt als Edukt eingesetzt werden kann und Olefine im Kettenlängenbereich von C2 bis C5 als Hauptproduktfraktion entstehen. Wesentlicher Forschungsansatz ist es dabei, die reverse Wasser-Gas-Shift-(rWGS)-Reaktion zur Synthesegaserzeugung aus CO2 und Wasserstoff und die Fischer-Tropsch-to-Olefins-(FTO)-Synthese in einem Reaktor durchzuführen und dabei eine in-situ-Wasserabtrennung mittels Zeolith-Trennmembranen zu realisieren. Die Entwicklungen betreffen sowohl das Katalysatorsystem zur direkten Olefinsynthese aus CO2, einen scale-up-fähigen Synthesereaktor mit gestufter Eduktdosierung und integrierter H2O-Abtrennung, die Trennung des Paraffin/Olefin-Produktgemisches auf Basis von Membranverfahren als auch die Konzeption und Optimierung des Gesamtverfahrens. Die Arbeiten haben eine Weiterentwicklung ausgehend von Stand der Technik (TRL 2) zu einem TRL 4, in Teilen auch TRL 5, zum Ziel. Letztlich soll das Gesamtverfahren bestehend aus Synthese und membranbasierter Produktabtrennung in Form einer Miniplant-Anlage aufgebaut und betrieben werden. Im Erfolgsfall steht damit erstmals ein abgestimmtes und ganzheitliches Konzept für ein Syntheseverfahren zu Verfügung, das Olefine, als eine der in der chemischen Industrie wichtigsten Produktgruppen, durch Nutzung von CO2 als Kohlenstoffträger bereitstellt und so sowohl die Erdöl-Abhängigkeit eines zentralen Industriesektors verringert als auch zu einer Minderung der Umweltbelastungen beiträgt. Ziele des Teilvorhabens 'Entwicklung von Membranen und Trennapparaten zur Olefin/Paraffin-Trennung' sind die Entwicklung und Testung von Möglichkeiten der Trennung des entstehenden Stoffgemisches mittels Membranverfahren(anorganische Membranen). Es werden dazu verschiedene Membranmaterialien getestet.
Das Projekt "Messungen der Methan Isotopologen und Ethan auf dem Forschungsflugzeug HALO: Das Laserspektrometer MIRACLE" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Physik der Atmosphäre Oberpfaffenhofen durchgeführt. Derzeit 189 Länder haben das Pariser Klimaabkommen ratifiziert und sich somit verpflichtet, die anthropogenen Treibhausgasemissionen zeitnah zu reduzieren um die globale Erwärmung auf 1.5 bzw. 2°C zu bremsen. Die vergleichsweise kurze Lebensdauer des zweitwichtigsten anthropogenen Treibhausgases Methan (CH4) macht CH4 zu einem attraktiven Ziel für Reduktionsmaßnahmen, da diese zeitnah greifen würden. Allerdings erfordert die Entwicklung effektiver Maßnahmen das Detailverständnis über die verschiedenen Quellen, wobei Änderungen der globalen Wachstumsrate von Methan derzeit allerdings nicht verstanden sind. Gerade die Ursache des starke Wiederanstiegs im atmosphärischen Methan seit 2007 wird kontrovers diskutiert und bleibt somit unverstanden, was im Umkehrschluss bedeutet dass mögliche zukünftige CH4 Emissionsreduktionen nicht unabhängig evaluiert werden können. Das zentrale Ziel dieses Antrags ist deshalb die Messmöglichkeiten des deutschen Forschungsflugzeugs HALO zu erweitern, um zu einem besseren Verständnis verschiedener Methanquellen beitragen zu können. Hierfür schlagen wir die Integration eines Laserspektrometers vor, welches schnelle und präzise Messungen zweier Tracer, die typischerweise für die Analyse des globalen Methanbudgets benutzt wird, erlauben wird: C2H6 (Ethan) und d13C(CH4). Die größte Unsicherheit im globalen Methanbudget resultiert derzeit aus der Unsicherheit der CH4 Emissionen aus natürlichen Feuchtgebieten. Diese Quellen sollen während der CoMet 2.0 im Sommer 2022 im Detail untersucht werden. Die Emissionen aus Feuchtgebieten unterliegen aber typischerweise großen Unsicherheiten in Quellstärke, aber auch in der räumlichen Verteilung und Größe. Außerdem überlappen sie oft mit anderen CH4 Quellen. Dies erschwert die Interpretation von regionalen Flugzeugmessungen und die Zuordnung von CH4 Erhöhungen zu spezifischen Quellen. Da aber verschiedene Quelltypen unterschiedliche Tracersignaturen besitzen, erlauben die Tracer-Messungen des MIRACLE Instruments neuartige Untersuchungen von CH4 Emissionen und werden signifikant zum wissenschaftlichen Output der CoMet 2.0 Mission beitragen. Der größte Teil der experimentellen Arbeiten wird außerhalb dieses Antrag durchgeführt werden. Fokus dieses Projekts ist die finale Optimierung des Instruments für HALO, die Durchführung der Messungen während CoMet 2.0, die technische Auswertung und Qualitätssicherung der Daten und vor allem die wissenschaftliche Interpretation des Datensatzes.
Das Projekt "Software Sprint - Einzelvorhaben: OPENJOYN-CIRCULAR - ein Softwaretool zur Wiederverwendung vorhandener beim Aufbau neuer Objekte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deeg Picker GbR durchgeführt. In dem Projekt OPENJOYN-CIRCULAR wird ein Softwarewerkzeug entwickelt, mit dem Bürger:innen privat vorhandene Objekte und Konstruktionsmaterial, wie beispielsweise Tisch-, Stein- oder Holzplatten in parametrische Konstruktionen integrieren können und diese Rohstoffe somit in den Produktkreislauf rückführen. Der Großteil unserer Produkte besteht nicht aus wiederverwerteten Materialien und landet am Ende auf dem Müll, da keine Zweitnutzung oder modulare Weiternutzung möglich ist. So werden z.B. Möbel nicht so entworfen, dass sie nach ihrem Lebenszyklus in einen Produktkreislauf rückgeführt werden können. Der daraus resultierenden Herausforderung wird sich unsere Gesellschaft in Zukunft vermehrt stellen. Im Sinne der Kreislaufwirtschaft (CIRCULAR Economy), wird deswegen das Thema der mehrfachen und modularen Weiternutzung kreislauffähiger Produkte und Ansätze zunehmend an Relevanz gewinnen. Es geht nicht mehr nur um die Funktion und das Aussehen von Produkten, sondern um die Entwicklung ganzer Systeme aus Nutzung und Weiternutzung. Um mit an Lösungen für diese Herausforderung zu arbeiten, ist mit dem Vorhaben OPENJOYN-CIRCULAR geplant, ein Softwaretool zu entwickeln, das es Bürger:innen ermöglicht Rohstoffe und Teile alter Produkte in neue Konstruktionen modular zu integrieren. So werden Ressourcen wiederverwertet und Teile von vorhandenen Objekten intelligent in Konstruktionen und Produkte Integriert. Durch das Softwaretool wird dieser Prozess gezielt innoviert und befähigt Bürger:innen den Bastelstatus zu verlassen und sowohl technisch als auch ästhetisch hohen Ansprüchen gerecht zu werden. In diese beschriebene Toolentwicklung eingebettet, werden zusätzlich Entwicklungs-Workshops mit Bürger:innen veranstaltet, in denen ein bedarfsorientierter Katalog mit 15 relevanten Entwürfen entwickelt wird. Das Tool und der damit entwickelte Katalog wird zum Ende der Förderzeit in die OPENJOYN Web-Anwendung integriert und so für alle Anwender:innen nutzbar gemacht.
Das Projekt "Grundfragen eines europäischen Raumordnungsrechts" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Münster, Deutsche Akademie für Städtebau und Landesplanung, Zentralinstitut für Raumplanung durchgeführt. Die Raumordnung wird vielfach als eine Materie angesehen, die allein der Hoheitsgewalt der einzelnen Staaten unterworfen zu sein scheint. Sie gilt als ein Kernelement der nationalen Souveränität, die fern von jeglicher überstaatlicher Einflussnahme zu gestalten sei. Im Zuge fortschreitender europäischer Integration ist jedoch auch die Raumordnung keine nationale Domäne mehr. Die Europäische Gemeinschaft wirkt in vielfältiger Weise auf die nationale Raumordnung ein. Vor diesem Hintergrund untersucht die Arbeit die verschiedenen Instrumente, die die Gemeinschaft auf diesem Gebiet einsetzt, und begutachtet ihre Auswirkungen auf das deutsche Raumordnungsrecht. ( ) Mit der Vergabe von Finanzmitteln steht der Gemeinschaft ein Instrumentarium zur Verfügung, mit dem sie die Raumordnung in den Mitgliedstaaten determinieren kann. Die Arbeit liefert eine Kurzbeschreibung der einzelnen Maßnahmen und hebt jeweils ihre Raumbedeutsamkeit hervor. Die größte Raumrelevanz weist in diesem Zusammenhang die Gemeinschaftsinitiative Interreg auf. Ferner deckt die Untersuchung die Zusammenhänge zwischen den Strukturfonds und dem EUREK auf. ( ) Auch kommt die nationale Raumordnung beispielsweise bei der Aufstellung von Raumordnungsplänen nicht an den verbindlichen Vorgaben der Vogelschutz- und FFH-Richtlinie vorbei. Einen breiten Raum nimmt dabei die Erörterung des Verhältnisses zwischen den Richtlinien einerseits und nationaler raumordnungsrechtlicher Bindungswirkung andererseits ein. In diesem Kapitel werden nahezu alle wesentlichen Streitfragen, die die Vogelschutz- und FFH-Richtlinie aufwerfen, angesprochen und einer Lösung zugeführt. Weitere Raumrelevanz kommen der UVP-Richtlinie sowie vor allem der Richtlinie über die Prüfung der Umweltauswirkungen bestimmter Pläne und Programme zu. Nationale Raumordnung ist mittlerweile nicht mehr autonom ohne Beachtung dieser Richtlinien möglich. Selbst die Ziele der Raumordnung können unter bestimmten Voraussetzungen von den europarechtlichen Vorgaben durchbrochen werden. Im kompetenzrechtlichen Teil der Arbeit wird nachgewiesen, dass die Gemeinschaft schon jetzt mit mehr Raumordnungskompetenzen ausgestattet ist als vielfach angenommen wird. Es wird deutlich, dass der Gemeinschaft neben der raumordnungsrechtlichen Spezialkompetenzgrundlage des Art.175 Abs.2 S.1 tir.2 EGV mit den Kompetenzen beispielsweise in den Bereichen der Umweltpolitik, der Verkehrspolitik, der Agrarpolitik sowie mit den Kompetenzen für den Auf- und Ausbau transeuropäischer Netze zahlreiche Kompetenznormen zur Verfügung stehen, auf deren Grundlage raumordnungsrelevante Rechtsakte erlassen werden können. In diesem Abschnitt wird weiter erörtert, ob ein gemeinschaftsrechtlicher Planungsakt erlassen werden kann. Schließlich beschäftigt sich die Arbeit unter anderem noch mit den Kategorien der ausschließlichen und nicht-ausschließlichen Gemeinschaftskompetenzen.
Das Projekt "Vertical distribution and spatial variability of physical properties of tropospheric aerosol in the Arctic and Antarctic from in situ measurements by aircraft" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Physik der Atmosphäre Oberpfaffenhofen durchgeführt. Um das Verständnis von Haushalt, Lebenszyklus und Klimawirkung des troposphärischen Aerosols in den Polarregionen zu verbessern, werden für die Jahre 2004 bis 2007 vom Alfred-Wegener-Institut (AWI) vier Flugzeug-Messkampagnen in der Arktis und Antarktis als internationale Kooperation von Forschungsgruppen unter anderem aus Deutschland, Japan und Schweden geplant. Das Hauptziel ist die in situ Messung der Vertikalverteilung von mikrophysikalischen, chemischen und optischen Eigenschaften des Aerosols in der unteren und mittleren polaren Troposphäre. Zu diesem übergeordneten Projekt will das Institut für Physik der Atmosphäre des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit den in diesem Antrag vorgeschlagenen Arbeiten einen Beitrag leisten. Das DLR wird einen substantiellen Teil der Flugzeuginstrumentierung zur Charakterisierung der mikrophysikalischen Aerosoleigenschaften beisteuern. Durch eine Kombination verschiedener Instrumente soll die räumliche und insbesondere vertikale Verteilung der Aerosolanzahlkonzentration und -größenverteilung im Größenbereich von 0.004 bis 100 Mikrometer gemessen werden. Hinzu kommen Messungen der thermischen Partikelflüchtigkeit und des Brechungsindex. In der Antarktis werden die geplanten Messungen die bisher umfassendsten Informationen über Vertikalprofile des troposphärischen Aerosols erbringen, was zu einem verbesserten Verständnis der Transportwege des antarktischen Aerosols führen soll. Daten zu den optische Eigenschaften der troposphärischen Aerosolsäule, abgeleitet aus den mikrophysikalischen Messungen, sollen für Zwecke der Validierung von Satellitensensoren (CALIPSO) und als Eingabedaten für Klimamodelle der Arktis und Antarktis bereitgestellt werden.
Das Projekt "Teilprojekt 5, EVK: Bereitstellung, Aufbereitung und Bearbeitung von beim EVK verfügbaren Proben, Erarbeitung didaktischer Grundlagen und Durchführung von Schulungen, Ergebnisverbreitung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Entomologischer Verein Krefeld e.V. durchgeführt. Der Entomologische Verein Krefeld (EVK) ist die einzige Institution, die seit Jahrzehnten Malaisefallen mit einem besonders standardisierten Untersuchungsdesign angewendet hat. Aufgrund der Probleme in der Artenidentifikation und der hohen Diversität in vielen Familien der Diptera und parasitoiden Hymenoptera sind diese Zielgruppen von GBOL III bisher nicht Gegenstand von Untersuchungen in Vergangenheit und Gegenwart in anderen Projekten. Aufgrund der großen Anzahl der beim EVK archivierten Proben, der räumlichen Verteilung der Untersuchungen sowie der Synergie zu mehreren aktuellen Forschungsprojekten bieten diese Proben eine ideale Grundlage für die Arbeit im Projekt GBOL III: Dark Taxa. Für ältere als auch für aktuelle, zahlreiche Standortuntersuchungen des EVK werden Proben für das Projekt GBOL III: Dark Taxa über Schritte der Vorsortierungsprozesse verfügbar gemacht. Der EVK übernimmt Teile dieser Arbeit (Sortierung, Artenidentifikation) mit dem Potenzial der bei ihm verfügbaren Entomologen. Zur Ausbildung von Entomologen und insbesondere der Einarbeitung in die Sortierprozesse sowie der taxonomischen Ausbildung müssen didaktische Grundlagen erarbeitet werden. Dazu gehört die Verwendung innovativer Medien und Methoden, frei zugänglichen (open-access) und benutzerfreundlicheren (digitalen) Identifikationsschlüsseln. Der EVK wird Identifikationsschlüssel für Familien und in einigen Fällen für Gattungsgruppen der Hymenoptera und Diptera (in Zusammenarbeit mit den WPs 1-3) entwickeln. Das Ziel ist sowohl die Verbesserung der Arbeitsgrundlagen als auch die möglichst verständliche Vermittlung der verwendeten Arbeitsmethoden. Die Schlüssel werden sowohl in einer traditionellen gedruckten Version als auch in einer Online-Version als .pdf unter einer Creative Commons Lizenz veröffentlicht. Es werden nicht nur frei verwendbare Schlüssel hergestellt, sondern auch die Arbeitsgrundlagen für die Herstellung von Schlüsseln vermittelt.
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