Das Projekt "Teilprojekt G" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt GmbH, Abteilung für vergleichende Mikrobiomanalysen durchgeführt. Das angestrebte Ergebnis der Forschungen von ORDIAmur ist, dass gartenbaulich intensiv genutzte Böden in Baumschulen und Obstanlagen nachhaltig nutzbar bleiben sollen. Die Arbeiten zielen darauf ab, umweltverträgliche und ökonomisch tragfähige Maßnahmen zur Überwindung der Nachbaukrankheit zu entwickeln. Mit den entwickelten Maßnahmen sollen die vielfältigen Bodenfunktionen erhalten bleiben oder wiederhergestellt werden. Darüber hinaus werden die zu bewertenden Maßnahmen zur Überwindung der Nachbaukrankheit einen Beitrag zum wichtigen förderpolitischen Ziel der Optimierung der Bewirtschaftungsstrategien und des Nutzungsmanagements der Böden im Apfelanbau und in Obstbaumschulen leisten. Ziel ist hier die Einstellung eines 'gesunden' Gleichgewichts des Bodenlebens als Basis der Produktion von gesunden Apfelbäumen und Früchten. Im Rahmen des Teilprojektes P11 sollen neue mikrobielle Probiotika genutzt werden, die in der Lage sind das Pflanzenwachstum in ARD beeinflussten Böden zu stimulieren. In Phase III des Projektes werden die identifizierten Mikrobiota in Feldversuchen getestet. Ferner sollen biotische Indikatorsysteme für ARD validiert werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Erarbeitung von relevanten Lehrinhalten und Entwicklung von Kursinhalten für Aus- und Weiterbildungen sowie Bearbeitung von Standardisierung und Normierung insbesondere zur Korrosionsbeständigkeit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DECHEMA Forschungsinstitut Stiftung bürgerlichen Rechts durchgeführt. Im Rahmen von AP 1.4 soll ein Beitrag zur Weiterbildung von Mitarbeitern in Forschung und Industrie geleistet werden. Das DFI wird dabei die Vermittlung von technischer Expertise, z.B. zu (Offshore)-Korrosion, Wasserstoffversprödung und dem Betrieb von PtX-Anlagen in dem besonderen Offshore-Umfeld adressieren. Um die Vergleichbarkeit der Tests unterschiedlicher Anlagenteile zu gewährleisten, sind einheitliche Standards hinsichtlich der Tests essentiell. Ziel der Arbeiten im Rahmen von AP 2.3 ist es, in Zusammenarbeit mit allen anderen APs einen Standard für die Testung von Komponenten und Materialien zu erarbeiten. Ein besonderer Fokus soll dabei, in Abstimmung mit AP 5.4 aus H2Mare-PtX-Wind, auf die Korrosionsbeständigkeit gelegt werden.
Das Projekt "Induzierte Resistenz als Kontrollmethode gegen das wurzelparasitische Unkraut Orobanche cumana Wallr. in Sonnenblume (Helianthus annuus L.)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Tropische Agrarwissenschaften (Hans-Ruthenberg-Institut) (490), Fachgebiet Agrarökologie der Tropen und Substropen (490f) durchgeführt. Die Sonnenblume steht weltweit an vierter Stelle der Ölpflanzen, ihre Produktion wird in einigen Regionen durch das wurzelparasitische Unkraut Orobanche cumana Wallr. gefährdet. Das Verbreitungsgebiet dieser Parasitenpflanze erstreckt sich vom Mittelmeerraum über Osteuropa bis nach Ostasien. Mehrere Ansätze zur chemischen und biologischen Kontrolle, sowie zur Resistenzzüchtung wurden verfolgt, aber keiner davon erwies sich als hinreichend wirksam. Zur Sicherung der Sonnenblumen-Produktion in den betroffenen Gebieten ist die Entwicklung neuer und/oder integrierter Ansätze nötig. Induzierte Resistenz (IR), die die induzierte systemische Resistenz (ISR), die erworbene systemische Resistenz (SAR) und die lokale erworbene Resistenz (LAR) umfasst, ist eine neue Technik zu Kontrolle von Viren, Bakterien und Pilzkrankheiten, sowie von parasitischen Unkräutern. Diese Kontrollmethode basiert auf dem Auslösen pflanzlicher Verteidigungsmechanismen gegen Pathogene und Freßfeinde. SAR der Sonnenblume, hervorgerufen durch den Pflanzenaktivator BTH (Benzothiadiazol) bewirkte im Gewächshausversuch eine signifikante Verringerung des Befalls durch O. cumana. Ziele dieser Arbeit sind (1) die Verbesserung der BTH-Anwendung in Sonnenblume, (2) die Evaluation der Wirksamkeit von das Pflanzenwachstum fördernden Rhizobakterien (PGPR) und arbuskulärer Mykorrhiza (AMF) gegen das parasitische Unkraut und (3) Kombination dieser resistenz-induzierenden Wirkstoffe mit biologischen und/oder chemischen Kontrollmethoden zu einem integrierten Kontrollansatz, um unerwünschte Nebenwirkungen aus die Sonnenblume auszuschließen, eine wirksamere Kontrolle von O. cumana zu ermöglichen und das Risiko der Resistenzentwicklung gegen einzelne Methoden in Orobanche-Populationen zu minimieren; (4) Erforschung der biochemischen Prinzipien der induzierten Resistenz der Sonnenblume gegen O. cumana.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung eines CFD-Modells sowie die Entwicklung und der Aufbau von Einzelzellprüftechnik zur elektrochemischen Charakterisierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Angewandte Materialien - Elektrochemische Technologien durchgeführt. Für die PEM Elektrolyse wird ein weltweit großes Marktwachstum innerhalb der nächsten 10 Jahre erwartet. Die PEM EL-Technologie birgt noch große Potentiale hinsichtlich der Anlageninvestitionskosten (EUR/kW) und Lebensdauer. Eine Reduzierung größer 50 % gilt als eine der Hauptvoraussetzungen für die wettbewerbsfähige Erzeugung von grünem Wasserstoff mittels PEM EL. Ein wesentlicher Beitrag wird der Stack-Technologie zugeschrieben, die die Kernkomponente einer Elektrolyseanlage darstellt. Ziel von StacIE ist die Weiterentwicklung der Stack-Technologie, sowohl auf Komponentenebene als auch auf Subsystemebene mit den Zielen höhere Effizienz (größer als 75 %), höhere Lebensdauer (größer als 80.000 h), geringere Herstellkosten sowie die Weiterentwicklung zu großserientauglichen Produktionsverfahren hinsichtlich Baugrößen und Ausbringungsmenge (GW p.a.). Technologische Entwicklungsfelder sind dabei die Strukturierung der Bipolarplatte, die Herstellung besserer poröser Transportschichten (PTLs), Katalysatorbeschichtungen auf Membran oder PTL, korrosionsbeständige Schutzschichten und ein automatisierter Stack-Aufbau. Dazu wurde ein Konsortium mit Partnern aus Wirtschaft und Wissenschaft am Standort Deutschland gebildet. Die Partner weisen in elementaren Bereichen der Stack-Technologie ausgewiesene Kompetenz und Ressourcen zu Test und Produktion der Komponenten auf - und erfüllen somit eine Schlüsselfunktion für eine zukünftige Lieferkette in Deutschland. Im Ergebnis soll dieses Forschungsvorhaben dazu beitragen die Wettbewerbsfähigkeit des Standort Deutschlands in Bezug auf Technologie und Produktion von PEM Elektrolyse Stacks und dessen Komponenten zu stärken. Die Arbeiten am KIT umfassen experimentelle Untersuchungen und Simulationen, mit dem Ziel Leistungsfähigkeit und Stabilität des PEMEL-Stacks zu steigern, d.h. Entwicklung und Einsatz von Prüftechnik, dynamischen Messverfahren, physikochemischen Zellmodellen sowie CFD-Simulationstools zur Optimierung der Bipolarplatten.
Das Projekt "Raman-Mikroskop mit Laser-Tracking" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Duisburg-Essen, Institut für Umweltmikrobiologie und Biotechnologie (UMB) durchgeführt. Ziel unserer Arbeiten ist der Schutz der Wasserressource Grundwasser. Dazu wollen wir die ökologischen Prozesse aufklären, die zu Schadstoffabbau führen oder auch Abbau von organischen Schadstoffen limitieren. Das Ramanmikroskop wird benötigt um Stoffumsätze und metabolische Prozesse von Mikroorganismen auf der Einzelzellebene untersuchen und abbilden zu können. Damit soll eine neue Ebene von ökologischen Studien ermöglicht werden, bei der die phylogenetische Klassifizierung von Mikroorganismen mit Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH) mit der Aktivitätsanalyse durch Einbau stabiler Isotope (13C, 2H) in Biomasse kombiniert werden kann. Mit diesen innovativen Methoden sollen Kohlenstoffflüsse durch mikrobielle Gemeinschaften auf der Einzelzellebene analysiert werden. Weiterhin kann allgemeine metabolische Aktivität gemessen werden. Damit sollen z.B. in Biofilmen oder sonstigen mikrobiellen Gemeinschaften aktive Zellen identifiziert werden. Dieses kann unspezifisch über den Einbau von deuteriertem Wasser oder spezifisch durch Einbau von 13C in die Biomasse nach Abbau von 13C-markierten Substanzen erfolgen. Bisher wurden Abbauprozesse hauptsächlich in größeren Skalen untersucht, wobei aber wichtige Schlüsselprozesse und Limitationen zwangsläufig übersehen wurden. Wir wollen diese Lücke mit neuen Einzelzelluntersuchungen füllen und Gesetzmäßigkeiten für den mikrobiellen Schadstoffabbau ableiten.
Das Projekt "Steuergrößen von Wasserqualität und ihrer Dynamik in Einzugsgebieten: Eine Deutschland-weite Analyse mit daten-getriebenen Modellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, Themenbereich Wasserressourcen und Umwelt, Department Hydrogeologie durchgeführt. Eine sichere Wasserversorgung ist eines der Nachhaltigkeitsziele der Vereinten Nationen in der Agenda 2030. In Mitteleuropa und Deutschland sind hohe Nährstoffeinträge in Grund- und Oberflächenwässer und schließlich auch in die marinen Systeme nach wie vor einem Problem für aquatische Ökosysteme und die Sicherung der Wasserversorgung. Auf der räumlichen Skala von Flusseinzugsgebieten interagieren dabei eine Vielzahl von Eintragspfaden und Prozessen, die ein mechanistisches Verständnis und klare Ursache-Wirkungs-Beziehungen erschweren. In den letzten Dekaden wurden große Anstrengungen unternommen, Kläranlage zu ertüchtigen und damit Einträge von Phosphor und Stickstoff deutlich zu reduzieren. Andererseits sind diffuse Einträge aus der Landwirtschaft immer noch bedeutend und aufgrund der langen Transportzeiten von der Quelle zur Vorflut schwer zu managen. Es ist momentan schwer abzuschätzen, wie schnell sich Maßnahmen zur Verringerung von Stickstoffüberschüssen in der Landwirtschaft auf die Wasserqualität und ihre zeitlich-räumliche Variabilität in der Vorflut auswirken. In diesem Antrag wird ein einzigartiger Datensatz von Wasserqualität und -quantität über ganz Deutschland hinweg verwendet und einer systematischen Daten-getriebenen Analyse unterzogen. Der Datensatz basiert auf dem langjährigen Monitoring von Wasserqualität der einzelnen Bundesländer und wurde vom UFZ zusammengestellt. In der Analyse dieser Daten werden Muster in der Konzentrationsvariabilität aber auch den Beziehungen zwischen Konzentration und Abfluss verwendet, um Rückschlüsse auf dominante Prozesse und Eintragspfade im Einzugsgebiet zu schließen. Die Arbeit ist dabei auf drei Ziele fokussiert: (a) Die Klassifikation der Einzugsgebiete hinsichtlich ihres Nährstoff-Exportregimes für Daten ab dem Jahr 2010. (b) Die zeitliche Entwicklung der Stickstoff:Phosphor-Stöchiometrie für längere Zeitreihen im Wechselspiel von Punkt- und diffusen Quellen. (c) Die Langzeit-Trajektorien des Nährstoffexports aus Einzugsgebieten und einer möglichen Entwicklung zu chemostatischen Verhältnissen mit geringer Konzentrationsvariabilität aufgrund flächiger landwirtschaftlicher Einträge. Dabei ermöglichen innovative daten-getriebene Methoden und der einzigartige Datensatz einen neuen Blick auf die Steuergrößen von Nährstoffexporten im mitteleuropäischen anthropogen überprägten Landschaftsbild. Die Ergebnisse ebnen zum einen den Weg für komplexitätsreduzierte Wasserqualitäts-Modelle auf der Skala von Einzugsgebieten. Zum anderen haben die Ergebnisse Relevanz für weitere Fachgebiete, wie der aquatischen Ökologie und des Umweltmanagements.
Das Projekt "Teilvorhaben: Material und Bauweisen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Solmax Geosynthetics GmbH durchgeführt. Ziel des beantragten Verbundvorhabens ist Entwicklung einer nächsten Generation von Erdbecken-Wärmespeichern (dauerhafte Stabilität der Materialien bei 95 Grad Celsius Speichertemperatur, kostengünstige Bau- und Betriebsweise, funktionsfähige und langlebige schwimmende Abdeckung, zuverlässige und einfache Betriebsüberwachung z.B. bei Leckagen, Havariesicherheit). Ergänzend werden evaluierte Simulationsmodelle und einfachere Auslegungstools entwickelt. Im Verbund der Solmax Geosynthetics GmbH mit Solites als Teil der Steinbeis Innovation gGmbH arbeiten die beiden Marktführer zusammen, um diese Ziele zu erreichen.
Das Projekt "Alternativmethoden: Etablierung des Explantat-Modells" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Navitect Bio GmbH durchgeführt. Das Ziel der geplanten Arbeiten ist die Entwicklung eines Brusttumor-Explant-Modells, welches Tierversuche zu Brusttumor-Modellen systematisch ersetzt. Tierversuche werden nicht nur aufgrund berechtigter ethischer Überlegungen immer stärker hinterfragt. Zunehmend ist in den letzten Jahren deutlich geworden, dass Ihre Aussagekraft hinsichtlich humaner Therapieansätze oft begrenzt ist. Hinzu kommt, dass Ihre Beantragung aufwendig und ihre Durchführung teuer ist. Dieses Projekt will einen substanziellen Beitrag dazu leisten, die Testung im Tier zugunsten humaner Modellsysteme zu verändern. Die Firma Navitect Bio hat bereits erfolgreich vergleichbare Explantatsysteme für andere Tumormodelle etabliert und setzt diese im Rahmen von Kooperationen mit Pharmafirmen kommerziell ein. In den Explantaten kann eine Vielzahl molekularer Marker - Oberflächenproteine oder sezernierte Zytokine - nachgewiesen werden. Die humanen Explantate enthalten neben den Krebszellen auch gesundes Gewebe, Stroma sowie Patienten-spezifische Immunzellen, welche das Wachstum des Tumors fördern oder hemmen. Die intakte Tumor-Mikroumgebung als entscheidendes Charakteristikum des Explant-Modells bildet nicht nur die klinische Heterogenität realistisch ex-vivo ab, sondern erlaubt die mechanistische Aufklärung von Wirkmechanismen bzw. von Gründen einer Therapieresistenz.
Das Projekt "Leistungsoptimierte Lithium-lonen Batterien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Lehrstuhl und Institut für Stromrichtertechnik und Elektrische Antriebe durchgeführt. Der schnelle Fortschritt der elektronischen Geräte erhöht die Nachfrage nach verbesserten Li-Ionen Batterien. Kommerziell erhältliche Li-Zellen nutzen meist Lithiumkobaltoxid für die positive Elektrode. Doch gerade dieses Material ist ein Hindernis für eine weitere Optimierung, insbesondere für eine Kostensenkung. Vor allem für größere Anwendungen wie Hybrid- oder Elektrofahrzeuge müssen alternative Materialen erforscht werden, die billiger, sicherer und umweltverträglicher sind. Daher wird im ISEA derzeit ein neues Forschungsprojekt ins Leben gerufen und die dafür benötigte Infrastruktur geschaffen. Die Forschung wird sich auf die Untersuchung geeigneter Übergangsmetalloxide und Polyanionen konzentrieren, die besonders gut zur Einlagerung von Li-Ionen geeignet sind. Es werden neue Herstellungsverfahren unter Verwendung wässriger Precurser-Substanzen untersucht, die Verbindungen mit überlegenen Eigenschaften erzeugen und außerdem leicht an eine Massenproduktion angepasst werden können. Ziel der Arbeiten ist, preisgünstiges Elektrodenmaterial zu entwickeln, das eine spezifische Energie von über 200 Wh/kg und eine Leistungsdichte von 400 W/kg aufweist. Außerdem werden Arbeiten im Bereich der physikalisch-chemischen Charakterisierung der neuen Materialien stattfinden sowie elektrochemische Analysen der gesamten Zellen- und Batteriesysteme durchgeführt. Das elektrodynamische Verhalten der neuen Zellen wird u. a. mit Hilfe der elektrochemischen Impedanzspektroskopie analysiert, um präzise und zuverlässige Algorithmen für ein späteres Batteriemonitoring im realen Betrieb zu finden.
Das Projekt "Teilvorhaben SINEWAVE/AP3: Optimierung der Phasenseparation in PEM-Elektrolyseuren (OxySep)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Dresden-Roßendorf, Institut für Fluiddynamik durchgeführt. Das Projekt SINEWAVE bringt im Rahmen der Plattform H2Giga alle techn. und wissenschaftlichen Fähigkeiten zusammen, um die erforderlichen Fertigkeiten & Kapazitäten für den Bau effizienter integrierter Elektrolysesysteme in großem Maßstab zu entwickeln. Das Forschungsprojekt widmet sich der Erforschung verschiedener Teildisziplinen, um die Forschungslücken im Bereich der Serienproduktion von Elektrolysesystemen zu schließen. Das Teilvorhaben OxySep beschäftigt sich innerhalb des Arbeitspakets AP3 des SINEWAVE-Projekts mit der Optimierung der Sauerstoffabtrennung im Anodenkreislauf der neuen Generation von PEM-Elektrolyseuren. Die hohen Stromdichten erzeugen hohe Gasgehalte. Diese verschieben die Betriebsbedingungen im Anodenkreislauf in neue und bislang unverstandene Bereiche. OxySep untersucht in enger Zusammenarbeit mit dem Institut für Verfahrenstechnik der TU Dresden die hierbei auftretenden Zweiphasenströmungen (Sauerstoff/Reinstwasser) mit einem grundlegenden experimentell-numerischen Forschungsansatz, der alle relevanten Prozesse und Längenskalen abbildet. Die beiden wichtigsten Ziele bestehen im Verständnis von Blasenwachstum und Koaleszenz von O2-Blasen von der Nano- bis zur mm-Skala auf überströmten funktionalisierten Oberflächen einschließlich der Entwicklung validierter numerischer Modelle sowie in der Entwicklung von innovativen Drallabscheidern zur effizienten Abtrennung der O2-Blasen. Mit diesen Arbeiten trägt OxySep sowohl zu Grundlagenerkenntnissen als auch zur Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades der SINEWAVE-PEM-Elektrolyseure bei, zum einen durch die Gewinnung des Nebenprodukts Sauerstoff, zum anderen durch die Unterstützung bei der Senkung des Stack-Energieverbrauchs bei hohen Nennlasten von 4 A/cm2. Die Bearbeitung des Teilvorhabens OxySep erfolgt am HZDR in 6 Unterarbeitspaketen des AP3 von SINEWAVE, die nachfolgend beschrieben werden.
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