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Found 27 results.

Gross N transformations and N2O fluxes in biochar-amended soils

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.

Teilprojekt 2

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.

Teilprojekt 1

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.

Effects of biochar amendment on plant growth, microbial communities and biochar decomposition in agricultural soils

Das Projekt "Effects of biochar amendment on plant growth, microbial communities and biochar decomposition in agricultural soils" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsinstitut für biologischen Landbau Deutschland e.V. durchgeführt. Biochar has a great potential to ameliorate arable soils, especially those that are low in organic matter due to intensive use or erosion. Biochar is carbonised organic material with high porosity that brings about changes in physical, chemical and biological soil functions. Biochar amended soils show a higher water and cation exchange capacity with reduced leaching and enhanced availability of plant nutrients. The microbial biomass in biochar amended soils is enhanced and more diverse. Biochar is stabilised organic material, which is likely to remain for hundreds of years in the soil. Photosynthetically fixed atmospheric CO2 stabilised in biochar may thus act as a direct carbon sink and help to mitigate climate change. As feedstock and production conditions produce different biochar qualities predictions of effects in soil need to consider biochar and soil properties case by case. To date biochar has been approved to ameliorate highly weathered tropical soils with positive effects on crop growth and yield. Distinct microbial groups were reported to be enhanced in soils but if this depends on the particular soil or biochar or a combination of both is an open question, especially in temperate climates. Likewise, it is not known if microorganisms colonising biochar surfaces are responsible for its mineralization or if they just use the new niches provided. The aim of the proposed project is to investigate the influence of two biochar types on soil-plant systems by determining i) soil nutrient availability, plant growth and nutrient uptake, ii) structure and function of soil microbial communities, iv) the decomposition and fate of biochar in soils. We will use two loessial soils from the well-known DOK-trial with different soil organic matter content. Other soils from the region will be selected to provide a wider range of soil quality, in particular pH. The biochars will be produced by pyrolysis and hydrothermal carbonization (HTC) from the C4-plant Miscanthus gigantea. Pyrolysis derived material has bigger pore sizes due to the evaporating gasses and is commonly alkaline, whereas the HTC derived biochar has a finer pore size, a much higher oxygen content and more acidic functional groups.

Risikoabschätzung des Einsatzes von Biokohle in temperaten Böden - Ein Weg zur dauerhaften C-Sequestrierung?

Das Projekt "Risikoabschätzung des Einsatzes von Biokohle in temperaten Böden - Ein Weg zur dauerhaften C-Sequestrierung?" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Institut für Pflanzenökologie (Botanik II) durchgeführt. Die Grundidee des Einsatzes von Biokohle in Böden ist der Entzug von CO2 aus der Atmosphäre mittels Photosynthese und thermochemischer Umwandlung des Biomasse-Kohlenstoffs (C) in eine zersetzungsstabilere Form. Die Biokohlen-Erzeugung kann über Pyrolyse von eher trockener Biomasse oder über hydrothermale Karbonisierung von eher wasserhaltiger Biomasse erfolgen (Abb. 1). Die Nutzung von Biokohlen soll die C-Speicherung mit ökonomisch wie ökologisch positiven Effekten verbinden. Dies sind die Nutzung der entstehenden Bioenergie bei der Pyrolyse (z.B. Abwärme, Stromerzeugung), Nährstoffrecycling aus Stoffströmen, die Steigerung der Fruchtbarkeit von degradierten, verarmten Böden und die Verringerung der Emissionen klimarelevanter Treibhausgase (THG) aus der Landwirtschaft. Die Idee wurzelt in der Erforschung fruchtbarer anthropogener Schwarzerde-Böden des Amazonasgebiets (Terra preta). Diese 450 bis 2000 Jahre alten Böden enthalten einen signifikanten Anteil an Holzkohle und weisen höhere Humus- und Nährstoffgehalte und pH-Werte auf als umgebende Böden auf den typischen stark verwitterten Oxisol-Böden. Zum Zeitpunkt des Projektbeginns waren Nutzen oder Risiken von Biokohleanwendung in temperaten Böden (Böden gemäßigter Breiten) nahezu unbekannt. Die Ziele des Projektes waren es, potentielle Risiken wie gesteigerte Treibhausgas-Emissionen, Schadstofffrachten oder Pflanzenunverträglichkeit zu untersuchen und die Langzeit-Stabilitäten und den Verbleib von Biokohlen im Vergleich zu nicht karbonisiertem Ausgangsmaterial abzuschätzen. Die Arbeiten gliedern sich in kurz-, mittel- und langfristige Untersuchungen. Kurzfristige Untersuchungen betrafen die akute Wirkung von Biokohlen auf Pflanzenkeimung und -wachstum und das Verhalten von Bodentieren (Kap. 3). Hierfür wurden vier verschiedene Ökotoxizitäts- Testverfahren, modifiziert nach ISO-Normen oder Kompostgüte-Prüfvorschriften, etabliert und auf Wiederholbarkeit getestet. Die etablierten Vorschriften wurden auf 15 verschiedene Biochars bzw. HTC- und VTC-Kohlen angewandt. Biochar hatte, wenn es analytisch nachweislich ohne Schadstoffe war, keine nennenswerten negativen Effekte, vielmehr waren Testergebnisse oft auch positiv (Wachstumsförderung, Regenwurmverhalten). Die PAK-Belastung eines Holzvergaser-Biochars wurde durch die Tests zuverlässig identifiziert. HTC- und VTC-Kohlen hatten hingegen fast ausnahmslos negative Effekte auf Keimung, Pflanzenwachstum und Fluchtverhalten von Regenwürmern. Bei den standardmäßig untersuchten Schadstoffen gab es keine Befunde, was den Nutzen biologischer Testverfahren unterstreicht. (Text gekürzt)

CO2-neutrale Substitution von Koks durch Biomasserückstände in den Hochöfen der Primärstahlerzeugung (COBI)

Das Projekt "CO2-neutrale Substitution von Koks durch Biomasserückstände in den Hochöfen der Primärstahlerzeugung (COBI)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fritz Winter Eisengießerei GmbH & Co. KG durchgeführt. In dem Vorphasenprojekt 'CO2-neutrale Substitution von Koks durch Biomasserückstände in den Hochöfen der Primärstahlerzeugung' ist es das Ziel einen internationalen Partnerverbund zu organisieren, um dann weitere Gelder zur Initiierung eines internationalen Projektes einzuwerben. Das übergeordnete und strategisch notwendige Ziel von Fritz Winter liegt in der Erlangung von Alternativen zu konventionell hergestelltem und i.d.R. aus China zu beziehendem Koks. Ausgehend von der Scopingphase wird sich Fritz Winter aktiv an der fachlichen und inhaltlichen Abstimmung zur Herstellung von Biokoks in das Projekt einbringen. Dafür bilden die tagtäglich in der Produktion gewonnenen Erkenntnisse eine wertvolle Arbeitsgrundlage ab. In einem zweiten Schritt wird sich Fritz Winter thematisch in die Ausgestaltung eines Expertenforums in Brasilien einbringen.

Verbesserung des Kohlenstoffspeichervermögens und der Fruchtbarkeit von Böden bei verringerter Bildung von Treibhausgasen im Zuge der Anwendung von Designer Biochars

Das Projekt "Verbesserung des Kohlenstoffspeichervermögens und der Fruchtbarkeit von Böden bei verringerter Bildung von Treibhausgasen im Zuge der Anwendung von Designer Biochars" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Rostock, Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät, Professur Grünland und Futterbauwissenschaften durchgeführt. The projects main goal is to synthesize regional biochar performance results to develop a decision support system, through computer simulation models and/or decision trees, whereby key biochar properties are identified, in concert with soil and environmental properties, which allows for production and evaluation of designer biochars. The designer biochars will be tested for their effects on improving soil quality, and diminishing GHG emissions in field and laboratory experiments. The approach will identify biochar characteristics that can be produced, evaluated, and modeled into a best-practice management tool. The results will be made available to global climate organizations as tools to improve soils degraded by agricultural intensification and as agents to reduce GHG production under different agricultural regimes. Scientific project goals of the German consortium: 1) Consolidate data on the effects of biochar on agronomic and forestry performance, and biogeochemical cycling (including GHG emissions); Conduct literature review and meta-analyses to identify biochar chemical and physical properties linked to GHG (CO2, N2O, CH4) emissions. 2) Develop designer biochars and biochar-based fertilizers that may enhance soil fertility, improve soil moisture retention, and reduce soil GHG emissions: Establish best management practices for designer biochars use with particular N fertilizer sources (i.e., urea, animal manures, composts, etc.) and nitrification inhibitors to increase crop nutrient use efficiency while reducing formation of N2O and NH3. 3) Determine the interaction of biochar with soil applied pesticides, mineral and organic compounds and how these processes are affected due to land use changes, soil and climatic conditions: Evaluate relationships between biochar mineralization and soil type, temperature, moisture, and fresh residue inputs in agricultural and forestry ecosystems across the globe. Further, to investigate whether designer biochars will enhance mineralization of indigenous soil organic matter levels through positive priming in various land use scenarios.

CO2-neutrale Substitution von Koks durch Biomasserückstände in den Hochöfen der Primärstahlerzeugung (COBI)

Das Projekt "CO2-neutrale Substitution von Koks durch Biomasserückstände in den Hochöfen der Primärstahlerzeugung (COBI)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RHM Rohstoff- und Handelsgesellschaft mbH durchgeführt. Das Vorhabenziel für RHM liegt im Rahmen dieses Projektes im Aufbau von internationalen Beziehungen zur Etablierung einer belastbaren Partnerschaft. Aufbauend auf dieser Partnerschaft sollen dann Vorhaben im Bereich der Aufbereitung und Brikettierung von organischen Reststoffen durchgeführt und am Markt implementiert werden. Angestrebt wird in einer weiteren Phase auch der Ergebnistransfer aus diesen Vorhaben auf den Bereich der Aufbereitung und Brikettierung von metallischen, bisher nur schwer wiedereinsetzbaren, Reststoffen der Metallindustrien mit dem Ziel der Wiederverwertung. Es ist auch vorstellbar metallische/-oxidische Komponenten dem Biokoks beizumischen, so dass durch den Verfahrensprozess der Reduktion metallische Rohstoffe wiedergewonnen werden können. Die Arbeitsplanung orientiert sich eng an den Arbeitsplan des vorliegenden Antrages. Die Projektplanung ist dahingehend ausgerichtet, dass sich RHM mit seinem Know-How zum Handling und zur Aufbereitung von organischen Reststoffen in das Vorhaben einbringt. RHM besitzt auf diesem Gebiet fundierte Kenntnisse. Mittels dem Workshop in Brasilien soll dann in einem zweiten Schritt ein konkretes Vorgehen mit den brasilianischen Partnern erarbeitet werden. Mit diesen konkreten Projektergebnissen werden dann auf bi-nationaler, europäischer oder internationaler Ebene Projekte beantragt. Damit soll langfristig die Partnerschaft zu den brasilianischen Partnern gestärkt und hiesiges Know-How ausgebaut werden.

Release of hexavalent chromium from ore processing residues and the potential of biochar for chromium immobilization in polluted soils

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.

CO2-neutrale Substitution von Koks durch Biomasserückstände in den Hochöfen der Primärstahlerzeugung (COBI)

Das Projekt "CO2-neutrale Substitution von Koks durch Biomasserückstände in den Hochöfen der Primärstahlerzeugung (COBI)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Ruhr West, Campus Bottrop, Institut Energiesysteme und Energiewirtschaft durchgeführt. Die Ziele liegen im Aufbau eines transnationalen Partnerverbundes aus Forschung, Industrie und weiteren Stakeholdern. Insbesondere der Auf- und Ausbau von Forschungskontakten zu brasilianischen Hochschulen steht im Fokus. Des Weiteren soll die inhaltliche/thematische Basis im Bereich Biomassekonditionierung zu Biokoks erweitert werden. Arbeitsplanung der Definitionsphase: Zur Realisierung des Definitionsprojektes sind folgende Arbeitspakte vorgesehen: 1. Scopingphase in Brasilien und Deutschland. 2. Fachliche und inhaltliche Abstimmung des Verfahrensvorschlages. 3. Organisation eines Expertenforums. 4. Erstellung einer Machbarkeitsstudie. Auf Basis dieses Vorprojektes soll dann bei nationalen oder auch internationalen Institutionen ein internationales Projekt implementiert und durchgeführt werden.

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