Das Projekt "Gross N transformations and N2O fluxes in biochar-amended soils" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Institut für Pflanzenökologie (Botanik II) durchgeführt. Recently, the application of biochar to soils has been discussed as a win-win-win strategy to improve soil fertility, sequester carbon, reduce greenhouse gas (GHG) emissions, and to enable CO2-negative energy production from renewable feedstock. First results suggest that biochar application affects the N transformations in the soil - The interactions between biochar and soil N transformations are still poorly understood. The aim of this project is to quantify the simultaneously occurring gross N transformations and sources of N2O fluxes in soils after biochar application. The methodology developed by C. Müller and established at the Department of Plant Ecology (15N labeling-tracing-modeling) (2-5) will be used to investigate the effect of biochar on soil N dynamics. Three 15N-tracing studies will be conducted to evaluate the short-term, intermediate and longer-term effects of biochar on N dynamics: (1) a study using 15N-labelled biochars (adapt technique for biochar); (2) a study examining intermediateterm effects in a biochar-hydrochar field study that started in April 2011 at the Dept. of Plant Ecology, and (3) a study in an European field experiment where fully randomized biochar plots were installed in 2009. The study is designed in such a way that Bachelor- and Master studies will address certain aspects in support of the main study. A process-based understanding of the soil N dynamics is key to evaluate if biochar may be a suitable global-change mitigation tool.
Das Projekt "Release of hexavalent chromium from ore processing residues and the potential of biochar for chromium immobilization in polluted soils" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Köln, Fachgruppe Geowissenschaften, Geographisches Institut durchgeführt. Chromium (Cr) is introduced into the environment by several anthropogenic activities. A striking ex-ample is the area around Kanpur in the Indian state of Uttar Pradesh, where large amounts of Cr-containing wastes have been recently illegally deposited. Hexavalent Cr, a highly toxic and mobile contaminant, is present in significant amounts in these wastes, severely affecting the quality of sur-roundings soils, sediments, and ground waters. The first major goal of this study is to clarify the solid phase speciation of Cr in these wastes and to examine its leaching behavior. X-ray diffraction and synchrotron-based X-ray absorption spectroscopy techniques will be employed for quantitative solid phase speciation of Cr. Its leaching behavior will be studied in column experiments performed at un-saturated moisture conditions with flow interruptions simulating monsoon rain events. Combined with geochemical modeling, the results will allow the evaluation of the leaching potential and release kinetics of Cr from the waste materials. The second major goal is to investigate the spatial distribution, speciation, and solubility of Cr in the rooting zone of chromate-contaminated soils surrounding the landfills, and to study the suitability of biochar as novel soil amendment for mitigating the deleterious effects of chromate pollution. Detailed field samplings and laboratory soil incubation studies will be carried out with two agricultural soils and biochar from the Kanpur region.
Das Projekt "Modelluntersuchungen zur Steigerung der Fruchtbarkeit armer Savannenböden in Mosambik durch 'Biochar'-Applikation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Ökologie, Fachgebiet Bodenkunde durchgeführt. Quantifizierung der Ertragswirksamkeit von Biokohlegaben ('Biochar') in Feldexperimenten ('Biochar'-Steigerungsversuche auf Kleinparzellen mit zwei unterschiedlichen Kulturen) in Mosambik auf Jatropha-Produktionsstandorten der Elaion AG.
Das Projekt "Teilvorhaben 4: Ökonomische und ökologische Bewertung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von TÜV Rheinland Energy GmbH durchgeführt. Trotz verstärkter weltweiter Anstrengungen die CO2-Emissionen zu begrenzen, sind die CO2-Emissionen in 2017 zu neuen Höchstwerten angestiegen. Die damit einhergehenden Klimaänderungen häufen sich und können weltweit individuell wahrgenommen werden. Um eine Senkung bei den CO2-Emissionen herbeizuführen müssen alle gesellschaftlichen Bereiche auf ihre spezifischen Minderungsbeiträge hin weiter untersucht und optimiert werden. Im Bereich ungenutzter Biorestmassen gilt es, noch bisher nicht genutzte Potenziale nachhaltig in die Industriegesellschaft zu integrieren. Dabei stellt Brasilien, als eines der größten Agrarländer weltweit mit großen Biorestmassenpotenzialen, eine signifikante Einflussgröße dar. Sowohl Brasilien als auch Deutschland haben 2016 die Paris Climate Agreement gezeichnet und sich zur künftigen Reduzierung von CO2-Emissionen verpflichtet. Im Zuge eigener Voruntersuchungen konnten in einer ersten Abschätzung die Potenziale an Biorestmassen für beide Länder ermittelt werden. Die Konversion von Biorestmassen zu Biokoks eröffnet noch eine Reihe weiterer, bisher nicht genutzter Substitutionspotenziale, die im Rahmen dieses Vorhabens eingehender untersucht und dargestellt werden sollen. Dabei geht es primär um die Ermittlung der ökonomischen und ökologischen Einfluss- und Verbesserungspotentiale bei Einsatz in verschiedenen Wertschöpfungsketten.
Das Projekt "Teilvorhaben 5: Phytomanagement" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gebr. Schumacher Gerätebaugesellschaft mbH durchgeführt. Ziel des Projektes TRABBIO ist Verfahren und Maßnahmen zu entwickeln, um Biorestmassen aus dem Zuckerrohranbau und der -verwertung als eine nachhaltige und umschlagsfähige Biokoks-Commodity für unterschiedliche Anwendungen am Markt zu etablieren. Die Firma Gebr. Schumacher GmbH arbeitet an der Entwicklung von geeigneten und angepassten Schneidwerksystemen zur qualitativ hochwertigen Ernte von Zuckerrohrbiomasse, die der Ausgangpunkt für Biokoks-Commodities ist. Als Ausgangsprodukt dienen hierbei die für die Getreideernte entwickelten und bewährten Schnittsysteme. Die zu entwickelnden Schnitttechnologie muss an die zum Einsatz kommende Erntetechnologie, die biologisch-technischen Stoffeigenschaften der Pflanze Zuckerrohr, die standortspezifischen Bedingungen und Vorgaben der zukünftigen Anwender an die Erntequalität angepasst werden. Für den Verarbeitungsprozess der Biomassen ist zudem ein geringer Bodenpartikeleintrag während der Ernte von besonderer Bedeutung, der auch zum großen Teil über die Schnittsysteme reguliert werden kann. Die zur Anwendung kommende Erntetechnologie benötigt zwei unterschiedliche Schneidwerke, einen Topcutter und einen Groundcutter. Beide Arten sind im Zuge des Projektes zu entwickeln.
Das Projekt "Teilvorhaben 3: Landmanagement" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Köln, Institut für Technologie- und Ressourcenmanagement in den Tropen und Subtropen durchgeführt. Hauptziel von TRABBIO ist die Entwicklung von Verfahren und Maßnahmen, um Biorestmassen aus dem Zuckerrohranbau und seiner Verwertung als nachhaltige und gleichzeitig umschlagsfähige Biokoks-Commodity für unterschiedliche Anwendungen am Markt zu etablieren. Arbeitsziele des Instituts für Technologie- und Ressourcenmanagement und des Instituts für Anlagen- und Verfahrenstechnik der TH Köln sind die ganzheitlich nachhaltige und integrative Entwicklung, Optimierung und Implementierung verschiedener vorhandener und neuer Technologien, Prozesse und Modelle in der gesamten Wertschöpfungskette, rund um die im Projektfokus stehenden und zu entwickelnden Commodities. Es soll die Basis für zukünftige Commodities über eine gleichbleibende Qualität und Quantität der Biomasse auf eine in jeder Hinsicht, unter den gegebenen Bedingungen und Ausgangssituationen, nachhaltige Weise geschaffen werden. Somit verschieben sich die technischen Ansprüche an die Erntetechnik. Ein wichtiger Ansatz ist die integrierte Betrachtung der Ökonomie und Ökologie, unter Beachtung sozialer Kriterien, aller Verfahren, Prozesse, Abläufe und Einzelschritte des für den Bundesstaat Rio de Janeiro wichtigen Zuckerrohrsektors. Aufgrund der zusätzliche Wertschöpfung von Koks-Produkten und der optimierten Integration eventuell neuer Biorestmassen ergeben sich neue ökonomische Szenarien beginnend auf der betriebswirtschaftlichen Ebene von landwirtschaftlichen Kleinstbetrieben, über die Zuckerrohr verarbeitenden Raffinerien bis hin zur Entwicklung von Kooperationsmöglichkeiten von Stakeholdern aus Wissenschaft, Wirtschaft und Politik entlang der Wertschöpfungskette. Dies bezieht auch die Logistik sowie die regionale und internationale Distribution der verschiedenen Produkte mit ein. Durch Bilanzierung von Massen, Energie, Transport und Reststoffen und dem Vergleich mit dem Status-Quo werden die möglichen Veränderungen kontrolliert.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Pyrolyse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von REW Regenerative Energiewirtschaftssysteme GmbH durchgeführt. Trotz verstärkter weltweiter Anstrengungen die CO2-Emissionen zu begrenzen, sind die CO2-Emissionen in 2017 zu neuen Höchstwerten angestiegen. Um eine Senkung bei den CO2-Emissionen herbeizuführen müssen alle gesellschaftlichen Bereiche auf ihre spezifischen Minderungsbeiträge hin weiter untersucht und optimiert werden. Im Bereich ungenutzter Biorestmassen gilt es noch bisher nicht genutzte Potenziale nachhaltig in die Industriegesellschaft zu integrieren. Dabei stellt Brasilien, als eines der größten Agrarländer weltweit mit großen Biorestmassenpotenzialen, eine signifikante Einflussgröße dar. Das Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung von Verfahren und Maßnahmen, um diese ungenutzten Biorestmassen aus dem Zuckerrohranbau und der -verwertung als eine nachhaltige und umschlagsfähige Biokoks-Commodity für unterschiedliche Anwendungen am Markt zu etablieren. Die Einsatzmöglichkeiten dieser Biokokse liegen sowohl in der stofflichen Nutzung in der Grundstoffindustrie, als auch in der CO2-neutralen Substitution von Energieträgern oder als Aktivkohle oder Bodenverbesserer. Um die industrielle Anschlussfähigkeit sicherzustellen, soll die Verfahrensentwicklung im Forschungsvorhaben bereits ein über den Technikumsmaßstab hinausgehendes Scale-up mit industriellen Versuchen enthalten. Ferner werden die vorgelagerten Prozessschritte des Anbaus, der Ernte und Verarbeitung des Zuckerrohrs mit in die Untersuchungen aufgenommen, um einen ganzheitlichen Optimierungsansatz für die Biorestmassennutzung zu entwickeln. Dadurch wird folgenden übergeordneten Zielstellungen Rechnung getragen: - Signifikante Reduktion von klimaschädlichen Gasen (auch durch Reduktion von Methanemissionen) - Erstmalige Nutzbarmachung von bisher nicht verwertbaren biogenen Stoffströmen - Optimierter Einsatz der Biorestmassen durch eine zeitliche und räumliche Entkoppelung von Anfall und Nutzung durch Produktion eines umschlagsfähigen stabilen Handlungsgutes hoher Stoff- bzw. Energiedichte.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Agglomeration" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Clausthal - CUTEC Clausthaler Umwelttechnik Forschungszentrum durchgeführt. Trotz verstärkter weltweiter Anstrengungen die CO2-Emissionen zu begrenzen, sind die CO2-Emissionen in 2017 zu neuen Höchstwerten angestiegen. Um eine Senkung bei den CO2-Emissionen herbeizuführen müssen alle gesellschaftlichen Bereiche auf ihre spezifischen Minderungsbeiträge hin weiter untersucht und optimiert werden. Im Bereich ungenutzter Biorestmassen gilt es noch bisher nicht genutzte Potenziale nachhaltig in die Industriegesellschaft zu integrieren. Dabei stellt Brasilien, als eines der größten Agrarländer weltweit mit großen Biorestmassenpotenzialen, eine signifikante Einflussgröße dar. Das Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung von Verfahren und Maßnahmen, um diese ungenutzten Biorestmassen aus dem Zuckerrohranbau und der -verwertung als eine nachhaltige und umschlagsfähige Biokoks-Commodity für unterschiedliche Anwendungen am Markt zu etablieren. Die Einsatzmöglichkeiten dieser Biokokse liegen sowohl in der stofflichen Nutzung in der Grundstoffindustrie, als auch in der CO2-neutralen Substitution von Energieträgern oder als Aktivkohle oder Bodenverbesserer. Um die industrielle Anschlussfähigkeit sicherzustellen, soll die Verfahrensentwicklung im Forschungsvorhaben bereits ein über den Technikumsmaßstab hinausgehendes Scale-up mit industriellen Versuchen enthalten. Ferner werden die vorgelagerten Prozessschritte des Anbaus, der Ernte und Verarbeitung des Zuckerrohrs mit in die Untersuchungen aufgenommen, um einen ganzheitlichen Optimierungsansatz für die Biorestmassennutzung zu entwickeln. Dadurch wird folgenden übergeordneten Zielstellungen Rechnung getragen: - Signifikante Reduktion von klimaschädlichen Gasen (auch durch Reduktion von Methanemissionen) - Erstmalige Nutzbarmachung von bisher nicht verwertbaren biogenen Stoffströmen - Optimierter Einsatz der Biorestmassen durch eine zeitliche und räumliche Entkoppelung von Anfall und Nutzung durch Produktion eines umschlagsfähigen stabilen Handlungsgutes hoher Stoff- bzw. Energiedichte.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Geisenheim University, Zentrum für Angewandte Biologie, Institut für Bodenkunde und Pflanzenernährung durchgeführt. BioCAP-CCS-HGU quantifiziert die globalen Potenziale und Auswirkungen von prospektiv großräumiger Landbewirtschaftung mit Biomasse-Plantagen, um durch Negativ-Emissionen die Erderwärmung auf 1,5° zu begrenzen (im Rahmen von Mitigation) bzw. eine temporäre Überschreitung zu kompensieren (bei temporärer Überschreitung des 1,5°-Ziels oder zum Ausgleich noch fortbestehender Emissionen). Die Nutzung von Biomasse zur Erzeugung von Energie plus Pflanzenkohle (Biochar) bietet im Gegensatz zur reinen energetischen Nutzung die Möglichkeit, C-Sequestrierung mit Wertschöpfung zu verbinden. Die Karbonisierung von Biomasse stellt bereits heute eine hinreichend ausgereifte Technologie für den zentralen und dezentralen Einsatz dar. Das Vorhaben quantifiziert daher erstmalig das globale C-Potential für Pflanzenkohle-CCS über Biomasseplantagen und Nahrungsmittelproduktion unter dezidierter Berücksichtigung von Konkurrenzen um Land und Wasser mit Welternährungs- und Ökosystemschutzzielen.
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung e.V. durchgeführt. BioCAP-CCS-PIK quantifiziert die globalen Potenziale und Auswirkungen von prospektiv großräumiger Landbewirtschaftung mit Biomasse-Plantagen, um durch Negativ-Emissionen die Erderwärmung auf 1,5° zu begrenzen (im Rahmen von Mitigation) bzw. eine temporäre Überschreitung zu kompensieren (bei temporärer Überschreitung des 1,5°-Ziels oder zum Ausgleich noch fortbestehender Emissionen). Die Nutzung von Biomasse zur Erzeugung von Energie plus Pflanzenkohle (Biochar) bietet im Gegensatz zur reinen energetischen Nutzung die Möglichkeit, Kohlenstoff-Sequestrierung mit Wertschöpfung zu verbinden. In umfassenden, direkt für den IPCC-Bericht aufbereiteten modellbasierten Analysen wird schwerpunktmäßig das globale C-Potenzial für Pflanzenkohle-CCS über Biomasse-Plantagen unter dezidierter Berücksichtigung von Konkurrenzen um Land und Wasser mit Welternährungs- und Ökosystemschutzzielen untersucht.
