Das Projekt "Teilprojekt FAUNA: Einfluß der Bodenfauna auf die Transformation der organischen Bodensubstanz und auf ausgewählte Strukturparameter urbaner Böden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin, Fachbereich Biologie, Chemie, Pharmazie, Institut für Biologie, Arbeitsgruppe Bodenzoologie und Ökologie durchgeführt. Das Projekt hat zum Ziel, den Einfluss der Aktivität von Bodentieren auf Umsetzungsprozesse in urbanen Böden zu untersuchen. Neben der Quantifizierung des Beitrages, den die Bodentiere bei der Dekomposition von organischem Material und der Verlagerung von Nähr- und Fremdstoffen leisten, soll insbesondere auf die Wechselwirkungen mit der mikrobiellen Flora eingegangen werden. Da anthropogen geprägte Böden eine in ihrer Vielfalt - gegenüber natürlichen Systemen - reduzierte Bodentiergemeinschaft aufweisen, möchte das Projekt zugleich einen Beitrag zu der Frage leisten, welchen Einfluss jeweils funktionelle Zusammensetzung und Artendiversität der Biozönose auf die bodenbiologisch gesteuerten Prozesse diese Standorte ausüben. Ein weiteres Ziel des Projektes ist die Charakterisierung von Veränderungen in den strukturellen Eigenschaften der untersuchten Böden, die auf Ausscheidungen und auf die Vermengungs- und Grabaktivität der Bodentiere zurückzuführen sind. In der ersten Projektphase wird die Steuerungsfunktion der Bodentiere bei Umsetzungsprozessen, die maßgeblich durch die Aktivität von Mikroorganismen getragen werden, in Mikrokosmen unterschiedlicher Komplexität untersucht. Diese sollen mit standorttypischen Tierarten und Substraten bestückt werden und dynamische, bodenbiologische Prozesse modellhaft beschreiben. Die Übertragung der im Labor gewonnenen Erkenntnisse auf das Freiland erfolgt in einer späteren Projektphase. Zusammenhänge zwischen Besatz von speziellen Tierarten und ... (Text gekürzt)
Das Projekt "Cyanobakterielle Lebensgemeinschaften im Litoral und Pelagial des Bodensees" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Konstanz, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Sektion, Fachbereich Biologie, Sonderforschungsbereich 248 'Stoffhaushalt des Bodensees' durchgeführt. Das Projekt soll unsere Kenntnis zur Biologie der Suesswassercyanobakterien des Bodensees erweitern. Cyanobakterien (=Blaualgen) erbringen als Bestandteil des autotrophen Picoplanktons einen wesentlichen Beitrag zur Primaerproduktion (Biomasse) und sind Teil des 'microbial loop' bzw. des Nahrungsnetzes. Erfasst werden sollen Bedingungen der Vermehrung und Ausbreitung einzelner Arten und Populationen im Litoral und Pelagial. Dabei sollen folgende Themen bearbeitet werden: 1. Trophische Abhaengigkeiten von Cyanobakterien und Purpurbakterien. Induktionsbedingungen fuer organische Ausscheidungsprodukte (Stress durch Starklicht und/oder Mineralsalzmangel). Exsudate von cyanobakteriellen Vertretern des Picoplanktons sollen charakterisiert und in ihrer Wirkung auf die N2-Bindung bzw. Nitrogenaseaktivitaet von Picoplanktonvertretern untersucht werden. 2. Isolation cyanobakterieller (einzelliger) Formen aus dem Bodensee und vergleichend Charakterisierung mit genetischen Sonden. Studien zur Populationsdynamik, Sukzession von Picoplanktonpopulationen im Litoral und Pelagial.
Das Projekt "Quantifizierung der Rhizodeposition unter Grünland" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Bodenkunde und Standortslehre durchgeführt. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens sollen die Mengen der Wurzelexsudate in einem im Labor modellierten Grünlandökosystem quantifiziert werden. Die Untersuchungen sollen genaue Kenntnis über die Teilkomponenten der Rhizodeposition und der Bodenatmung erbringen. Zur präzisen Quantifizierung der Teilkomponenten der Rhizodeposition wird die Translokation von14C-Assimilaten in den Boden von einem für Grünlandökosystem typischen Vertreter - Lolium perenne - verfolgt. Dabei werden drei aus der Literatur bekannte Methoden mit eigenen Modifikationen und einer selbst entwickelten Methode verglichen. Diese Methoden stützen sich auf die Prinzipien: der Isotopenverdünnung, der Markierung verschiedener Pools in parallelen Varianten, der kurzfristigen Inhibierung der Mikroorganismenaktivität und der zeitlichen Trennung von Prozessen mit verschiedenen Geschwindigkeiten. Die anderen Kapitel der Habilitationsschrift werden folgenden Teilprozessen der Transformation der niedermolekularen organischen Substanzen im Boden anhand der Ergebnisse früherer Untersuchungen des Antragsstellers gewidmet: 1) den Geschwindigkeiten des mikrobiellen Abbaus der niedermolekularen organischen Substanzen 2) ihrer Verwertung durch die Bodenmikroorganismen 3) Dynamik des Einbaus in die Humusfraktionen und Rezyklierung der Humusfraktionen durch die niedermolekularen organischen Substanzen 4) Aufnahme von niedermolekularen organischen Substanzen durch die Pflanzen (kurz) 5) ihre Migration im Boden (kurz) Ein spezielles Kapitel wird der Transformation der Aminosäuren - den wichtigsten N-haltigen organischen Substanzen im boden - gewidmet. Die experimentellen Ergebnisse werden in der Habilitation zu einem Gesamtkonzept der Transformation der niedermolekularen organischen Substanzen im Boden zusammengefasst.
Das Projekt "Charakterisierung, Transport und Deposition von Silica-Polymeren in ausgewählten monocotyledonen und dicotyledonen Holzgewächsen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Department für Biologie, Zentrum Holzwirtschaft, Ordinariat für Holzbiologie und Institut für Holzbiologie und Holzschutz der Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft durchgeführt. Si-Einschlüsse in holzbildenden Pflanzen sind vielfach beschrieben und dienen für verschiedene chemische und biologische Fragestellungen als wichtiges Merkmal. Über Aufnahme, Transport und Deposition liegen jedoch nur lückenhafte Kenntnisse vor. Im Vorhaben sollen folgende Themenkomplexe bearbeitet werden: i) Aufnahme und Ferntransport, ii) Primärausscheidung, iii) Struktur und chemische Komposition. Als Objekte sind Bambus (Monocotyledone) sowie tropische Laubbaumarten (Dicotyledone) vorgesehen. Chemische Analysen (IR und Raman, simultane Thermoanalyse/STA, Thermogravimetrie/TG, Differential Thermoanalyse/DTA, Massenspektrometrie/MS, Si K-XANES-Spektroskopie) werden zur Identifizierung der Aufnahme- und Ferntransportform an Wurzelgewebe und Kapillarsaft durchgeführt sowie an Geweben der Deposition. Mit Licht- und Elektronenmikroskopie werden Si-Verbindungen in den Zielzellen lokalisiert, Kompartimenten zugeordnet (intrazellulärer Transport) und mit TEM/EDX und TEM/EELS charakterisiert. Für Bambus wird beispielhaft die extrazelluläre Deposition in der Zellwand untersucht, um Befunde zu Wechselwirkungen zwischen organischer Matrix und Si-Einlagerung zu erhalten. Folgende Ergebnisse werden erwartet: i) Identifizierung der Si-Transportform in Wurzel und Kapillarsaft, ii) Lokalisierung und Identifizierung deponierter Si-Verbindungen, iii) feinstrukturelle Charakterisierung Si-deponierender Zellen und nicht-deponierender Nachbarzellen.
Das Projekt "Überlebensstrategie und Pathogenität von Clostridioides difficile in Abwasser, Klärschlamm, Oberflächengewässer, Gülle, Futtermittel und Silage - Behandlungsmöglichkeiten zur Risikominimierung (SUPER safe)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Emden,Leer, Fachbereich Technik, Abteilung Naturwissenschaftliche Technik, Fachgebiet Mikrobiologie-Biotechnologie durchgeführt. Das strikt anaerobe, Endosporen-bildende Bakterium Clostridioides difficile ist der Verursacher von nosokomialen Durchfallerkrankungen bei Mensch und Tier. Eine C. difficile Infektion (CDI) erfolgt meist nach einer Antibiotikabehandlung welche die Darmflora schädigt und bei der Wiederbesiedlung das Auskeimen von C. difficile ermöglicht. Weltweit ist eine Zunahme der Inzidenz so wie ein schwerer Verlauf von CDI zu beobachten was die Gesundheitskosten in die Höhe treibt und verstärkte Maßnahmen zur Infektions-Prävention und Kontrolle der Ausbreitung erfordert. Die Behandlung einer CDI wird dadurch erschwert dass Endosporen resistent gegenüber einer Antibiotikabehandlung sind. Vegetative Zellen und Sporen des Darmbesiedlers C. difficile werden mit den Fäzes ausgeschieden und können so in die Umwelt gelangen. C. difficile wird in Fäkal-belasteten Matrices wie Abwasser, Klärschlamm, Gülle und in mit Fäkalien in Berührung gekommenem Viehfutter oder Silage nachgewiesen. Durch den rasanten Anstieg der Anaerobtechnologie in Biogasanlagen zur Schlamm- oder Güllebehandlung kann davon ausgegangen werden, dass C. difficile in solchen Milieus überlebt oder sich sogar vermehrt und mit den Gär-Rückständen als Dünger in der Umwelt verbreitet wird. Ziel des geplanten Forschungsvorhabens ist, solche fäkal-belasteten Proben zu identifizieren und daraus C. difficile zu quantifizieren und Isolate zu charakterisieren. Neben dem Nachweis der Gene der Virulenzfaktoren für das Enterotoxin A und Cytotoxin B und dem binären Toxin CDT werden die Isolate einer Ribotypisierung und einer Antibiotikaempfindlichkeitstestung zur MHK Bestimmung unterzogen. Zudem sollen auch Antibiotika-Resistenzgene sowie konjugative Transposons nachgewiesen werden. Zum quantitativen Nachweis von C. difficile und dem Antibiotikaresistenz-vermittelnden konjugativen Transposon Tn5397 soll eine qPCR etabliert werden die es ermöglicht, Zellzahlen und Pathogenität von C. difficile in Fäkal-belasteten Proben zu bestimmen. Bedingt durch den hohen Stellenwert der Anaerobtechnologie für die Abwasserreinigung und Güllebehandlung sollen im Labormaßstab Biogasreaktoren aufgebaut und unter 'Realbedingungen' betrieben werden, um das Überleben, eine Vermehrung oder die Reduktion/Elimination von C. difficile Zellen/Sporen sowie die Exkretion des konjugativen Transposons Tn5397 zu testen. Diese Versuche sollen auch in Laboranlagen zur Simulation der konventionellen Güllelagerung sowie nach Behandlung in einer Labor-Ozonierungs- und UV-Entkeimungsanlage durchgeführt werden. Letztere werden unter anderem als vierte Reinigungsstufe zur Abwasserbehandlung in der Praxis empfohlen. Nur in Kombination von Umweltmikrobiologie und Verfahrenstechnik können die gesetzten Ziele erreicht und neues Wissen generiert werden um Aussagen bezüglich der Überlebensfähigkeit, Pathogenität und Verbreitungspfaden von C. difficile zu treffen und um das Infektionsrisiko für Mensch und Tier besser abschätzen zu können.
Das Projekt "Einfluss von Fütterung und Genotyp auf Methanproduktion sowie Energie- und Proteinstoffwechsel von Milchkühen (Respirationsmessung) (Klimaeffizienz-Milch)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Höhere Bundeslehr- und Forschungsanstalt für Landwirtschaft Raumberg-Gumpenstein (HBLA) durchgeführt. Der Klimawandel ist weltweit ein heiß diskutiertes Thema und es besteht Übereinstimmung, dass Maßnahmen gesetzt werden müssen um die Erderwärmung einzudämmen. In dieser Diskussion hört man häufig von der 'Kuh als Klimakiller'. Ziel dieses Projektes ist, durch exakte Messungen des Gasstoffwechsels den tatsächlichen Beitrag von Milchkühen zur globalen Erwärmung abzuschätzen und aus den gewonnenen Erkenntnissen Strategien zur Reduktion des Ausstoßes von Methan (und anderen relevanten Gasen) zu entwickeln. Zur Umsetzung dieses Projektes sollen von allen sich derzeit am Forschungsbetrieb der HBLFA-Raumberg-Gumpenstein befindlichen Milchkühe zumindest einmal Messungen in einer Respirationskammer durchgeführt werden. Bei diesen Messungen werden neben der Methanproduktion (CH4) auch die Erzeugung von Kohlendioxid (CO2), Ammoniak (NH3) und Lachgas (N2O) sowie der Verbrauch an Sauerstoff (O2) durch die Kühe erhoben. Dadurch sollen zuverlässige Aussagen zur von Milchkühen produzierten Menge an klima- und umweltrelevanten Gasen ermöglicht werden. Da derzeit an der HBLFA Raumberg-Gumpenstein unterschiedliche Genotypen/Rassen gehalten und unterschiedliche Fütterungssysteme angewandt werden, sollen Aussagen für verschiedene landwirtschaftliche Produktionssysteme ermöglicht werden. Der ursprüngliche Zweck von Respirationskammern lag darin, den Energiestoffwechsel der Tiere zu untersuchen. Durch diese Methode können die Energieverluste in Form von Methan festgestellt werden und die Menge an produziertem CO2 gibt darüber hinaus Auskunft über die produzierte Wärmemenge des Tieres. In Kombination mit Futtermittel-, Kot- und Harnuntersuchungen kann somit der gesamte Energiestoffwechsel abgebildet und alle Energieverluste ermittelt werden. Mit dieser Methode kann auf experimentelle Weise sehr genau jene Energiemenge ermittelt werden, die dem Tier für die Erhaltung der Körperfunktionen und die Erbringung von Leistungen zur Verfügung steht (Metabolische Energie (ME) = Bruttoenergie (GE) - Kotenergie (FE) - Harnenergie (UE) - Methanenergie (CH4) - Wärmeverluste (H)). Wird zusätzlich noch die erbrachte Leistung der Kuh herangezogen, kann eine Bilanzierung des Energiestoffwechsels der Kuh durchgeführt werden. Durch die Bestimmung der Stickstoff-Gehalte (Eiweiß-Gehalte) in Futtermittel, Milch, Kot und Harn können auch Berechnungen zum Proteinstoffwechsel der Tiere erfolgen. Die gewonnenen Daten aus der Stoffwechselbilanzierung sollen anschließend zur Überprüfung der aktuellen Energie- und Proteinbedarfsempfehlungen herangezogen werden. Die Ergebnisse dieses Projekts sollen abschließend in Form mehrerer Publikationen und Vorträge veröffentlicht werden und als Grundlage für Beratungswerkzeuge verwendet werden. So ist in weiterer Folge auch eine Implementierung der Daten in das Ökobilanzierungsprogramm der HBLFA Raumberg-Gumpenstein angedacht.
Das Projekt "Teilvorhaben: Laserbearbeitung folienbasierter Siebdruckträger" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von NB Technologies GmbH durchgeführt. Das Teilvorhaben konzentriert sich auf folienbasierte Siebdrucktechnologien für Solarzellen. Hierbei besteht der Fokus auf der Herstellung von gelochten Folien als Siebdruckträger mittels LASER. Die gelochten Edelstahlfolien ersetzen dabei das übliche Gewebe, wie es bei Siebdrucksieben eingesetzt wird. Ziel ist, die Herstellungstechnologie mittels LASER zu evaluieren und geeignete Prozessparameter zu ermitteln und anzuwenden, um gelochte Folien für den Aufbau von Siebdrucksieben zu realisieren. Die Anforderungen bestehen dabei einerseits hinsichtlich der gratfreien Lochung und Präzision der Lochung, und andererseits hinsichtlich der Prozessgeschwindigkeit, um die große Anzahl der Lochungen in sinnvollen Prozesszeiten herzustellen. NB Technologies beschäftigt sich dabei mit der Oberflächengüte der gelochten Folien speziell für dünnere Maskierschichten. Als weiteres Ziel soll die Kombination gelingen, die Maskierschichten auf den Lochfolien mittels LASER zu strukturieren, um auf Lithographieschritte zu verzichten. Dies erfordert die Einstellung und Erprobung zum Edelstahl selektiv wirkender LASER-Prozesse. Am Ende des Projektes sollen Anlagenparameter und Prozesse erprobt sein, die eine wirtschaftliche Fertigung von solchen Siebdruckträgern in Aussicht stellen. Schließlich soll die Herstellung der folienbasierten Siebe in hoher Qualität reproduzierbar möglich werden, hierfür baut NB Technologies einen Laboraufbau einer Laser-basierten Schweiß- und Umspannanlage auf, die den Aufbau der Siebe mit Trampolingewebe in möglichst flexiblen Designs ermöglicht. NB Technologies baut im weiteren Verlauf Druckträger für die Versuche zur Beschichtung und Laserstrukturierung auf. Weitere Arbeiten beziehen sich auf Druckversuche und Analyse der Siebe und Druckergebnisse mittels analytischer Mikroskopie.
Das Projekt "Teilvorhaben: Schweißen von Tailor Welded Blanks aus höchstfesten Stählen mittels bidirektionalen digitalen Zwillings" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik durchgeführt. Bei Tailor Welded Blanks (TWB) werden lastspezifisch Bleche verschiedener Festigkeiten und/oder Blechdicken mittels Laserschweißen verbunden und zum jeweiligen Bauteil für Automobil und Schienentechnik umgeformt. Das hohe Leichtbaupotential von TWB ist heute nicht realisierbar, weil bestehende höchstfeste Stahlgüten nicht prozesssicher verarbeitet werden können. Ziel des Projekts ist es, ein vollintegriertes Konstruktionskonzept basierend auf einem mit Blockchain abgesicherten digitalen Zwilling von Schweiß- und Umformsimulation zu entwickeln. Das Vorgehen wird mit Realversuchen und Demonstratoren abgesichert und integriert die Lebenszyklusanalyse zur Minimierung des CO2-Fußabdrucks. Spezieller Aufgabenteil des Fraunhofer IPK ist der Aufbau und die Integration der Schweißsimulation in den digitalen Zwilling sowie die Materialcharakterisierung und Modellierung.
Das Projekt "Teilvorhaben: Datenplattform und Werkzeuge für die digitale Abbildung der Prozesskette und die Realisierung des digitalen Prozesszwillings" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von d-fine GmbH durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es durch die digitale Verknüpfung von Fertigungsprozessen CO2-arme Leichtbaukonstruktionen zu ermöglichen und die Effizienz des Materialeinsatzes zu maximieren. Mit einem digitalen Prozesszwilling sollen die konstruktive Auslegung verbessert, der Ausschuss reduziert und die Umsetzung neuer funktionsintegrierter Strukturen ermöglicht werden. Die technologische Anwendung soll am Beispiel höchstfester Tailor Welded Blanks (TWB) umgesetzt werden, deren Gewichtssenkungspotential bislang wegen ineffizienter Auslegungsmethoden und beschränkter Festigkeiten nur unzureichend genutzt wird. Auf Basis einer digitalen Prozesskette sollen Synergien aus Schweiß- und Umformprozessen genutzt und das Leichtbaupotenzial TWB durch Verwendung höchstfester Stähle erhöht werden. Hierzu werden präzise Materialmodelle mittels eines digitalen Zwillings erarbeitet und validiert. Dessen Basis ist eine Datenplattform auf Basis der Blockchain-Technologie, auf der alle Daten zusammengeführt und ausgetauscht werden, um so Kompetenzen unterschiedlicher Forschungsdisziplinen zu bündeln, das gesteigerte Leichtbaupotential zu erschließen und CO2 Ausstoß in substantieller Höhe zu vermeiden. Aufgaben von d-fine: -- Katalogisierung der relevanten Datenquellen -- Entwicklung von Datenmodell und Data-Governance. Aufbau der zentralen Blockchain-Plattform und der verknüpften Datenspeicher. Provisionierung als 'Infrastructure-as-Code' und Schaffung geeigneter Schnittstellen -- Implementierung differenzierter Zugriffs- und Berechtigungskonzepte -- Methodische Unterstützung beim Life-Cycle-Assessment in der Blockchain -- Test und Dokumentation der digitalen Werkzeuge -- Ableitung von Lessons Learned für die ökonomische Verwertung.
Das Projekt "Teilvorhaben: Numerische Analyse und experimentelle Qualifizierung des unformtechnischen Potenzials höchstfester TWB-Komponenten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Neue Materialien Fürth GmbH durchgeführt. Die digitale Verknüpfung von Fertigungsprozessen stellt einen der vielversprechendsten Ansätze dar, um CO2-arme Leichtbaukonstruktionen zu ermöglichen und die Effizienz des Materialeinsatzes zu maximieren. Insbesondere für moderne Leichtbaukonzepte kann mit Hilfe eines digitalen Zwillings der kompletten Prozesskette die konstruktive Auslegung verbessert, der Ausschuss durch eine proaktive Reaktion auf Halbzeugschwankungen reduziert und neue funktionsintegrierte Strukturen mit minimalem Gewicht umgesetzt werden. Die technologische Anwendung soll im Rahmen des Forschungsvorhabens am Beispiel höchstfester Tailor Welded Blanks (TWB) für den Automobilbau sowie die gesamte Transportbranche umgesetzt werden. Obwohl diese aus mehreren Stahlsorten geschweißten Halbzeuge bereits heute vereinzelt in Leichtbaukonstruktionen eingesetzt werden, kann das hohe Gewichtssenkungspotential nur unzureichend genutzt werden. Dies ist einerseits in fehlenden, effektiven Auslegungsmethoden begründet. Anderseits sind aktuelle Baugruppen mit TWB auf Festigkeiten von maximal 800 MPa beschränkt, da die Umformbarkeit der Laserstrahlschweißnaht in der Platine bei höchstfesten Stählen abnimmt und die Schweißnaht und die Wärmeeinflusszone unter Crashbeanspruchung eine Schwachstelle bilden. Im Bereich der monolithischen kaltumformbaren Stähle hingegen sind mittlerweile Festigkeiten bis zu 1.200 MPa Stand der Technik. Dieses um 50% erhöhte Festigkeitspotential ist für TWB bislang ungenutzt, da keine fundierte sowie verknüpfte Wissensbasis zur Auslegung der komplexen Wechselwirkungen zwischen der Metallurgie der Fügepartner, dem Schweiß- und dem Umformprozess vorliegt. Ziel dieses Vorhabens ist es daher, auf Basis einer digitalen Prozesskette bestehende Synergieeffekte aus schweiß- und umformspezifischen Wissenschaftsdisziplinen zu nutzen, um hierdurch das Leichtbaupotenzial von Tailor Welded Blanks durch Verwendung höchstfester Stahlgüten zu erhöhen.
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| Förderprogramm | 73 |
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| Boden | 59 |
| Lebewesen & Lebensräume | 68 |
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