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Vorbereitung eines Grossversuchs zum Nachweis der sinnvollen Nutzung von C4-Pflanzen als Brennstoff im vorh. Heizwerk Friedland

Das Projekt "Vorbereitung eines Grossversuchs zum Nachweis der sinnvollen Nutzung von C4-Pflanzen als Brennstoff im vorh. Heizwerk Friedland" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Activ-Consult GmbH durchgeführt. Die Verwendung von Biomasse - speziell von C4-Pflanzen - zur Energiebereitstellung kann durch die teilweise Substituierung fossiler Brennstoffe einen positiven Beitrag zur Loesung folgender Problemkreise leisten: - Bereitstellung eines alternativen Rohstoffes fuer die Waermeerzeugung und dadurch Verminderung der Verwendung fossiler Brennstoffe - umweltfreundlichere Waermeerzeugung - neue Impulse fuer die Landwirtschaft und Reduzierung der Subventionen - vermindern der Abhaengigkeit von auslaendischen Rohstofflieferanten. Vor dem Start des Grossversuches soll die Wirtschaftlichkeit des gesamten Vorhabens von einem interdisziplinaeren Arbeitsteam mit diesem Projekt allgemein gueltig berechnet werden.

Untersuchungen zur Klärung der Funktion der ELIP's bei höheren Pflanzen

Das Projekt "Untersuchungen zur Klärung der Funktion der ELIP's bei höheren Pflanzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hannover, Institut für Botanik durchgeführt. Dem Antrag liegt die Hypothese zugrunde, wonach ELIPs Xanthophyll-bindende Proteine sind, die der Abstrahlung überschüssiger und gefährlicher Lichtenergie dienen. Diese These soll geprüft werden, indem ELIP-mRNA-Sequenzen in Antisenseorientierung in Lutein-freie Tomatenpflanzen integriert werden. Diese Pflanzen sollten empfindlich gegen hohe Lichtflüsse sein. Zusätzlich wird die Expression der ELIPs auf mRNA- und Proteinebene untersucht. Dazu sollen Antikörper gegen den Aminoterminus der ELIPs gewonnen und die ELIP-Expression im Wildtyp, in transgenen Pflanzen, und in deren Fruchtentwicklung untersucht werden. Der zweite Teil des Antrages ist der Beantwortung der Frage gewidmet, in welchen Zelltypen von C4-Pflanzen (Bündelscheiden oder Mesophyll) ELIPs exprimiert werden. Diese Frage soll mit Methoden der Immunbiologie auf mikroskopischer Ebene analysiert werden. Mit Antikörpern gegen phosphorylierte Aminosäuren wird geprüft, welchen Einfluss Proteinkinasen auf die Integration und Stabilität von ELIPs besitzen. Zusätzlich werden nqp-Mutanten von Ararbidopsis auf die Expression von ELIPs untersucht. Die Vorhaben werden in Zusammenarbeit mit ausländischen Gruppen durchgeführt.

Die Nutzung der ausdauernden C4-Graeser (miscanthus) als Ausgangsmaterial fuer die Errichtung von Gebaeuden

Das Projekt "Die Nutzung der ausdauernden C4-Graeser (miscanthus) als Ausgangsmaterial fuer die Errichtung von Gebaeuden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von EWIV EURO-Miscanthus durchgeführt.

Trennung von Wurzelatmung und rhizomikrobieller Atmung in nicht sterilen Böden mit Hilfe des 13C der mikrobiellen Biomasse

Das Projekt "Trennung von Wurzelatmung und rhizomikrobieller Atmung in nicht sterilen Böden mit Hilfe des 13C der mikrobiellen Biomasse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Büsgen-Institut, Abteilung Ökopedologie der gemäßigten Zonen durchgeführt. 'Discriminating between CO2 which is directly from root respiration and that which is derived from mineralization of the components of C-flow is exceptionally difficult and has presented one of the greatest challenges to quantifying rhizosphere C-flow'. Bis heute gibt es keine sicheren und exakten Methoden, die eine getrennte Bestimmung der Rhizodeposition und der Wurzelatmung in nicht sterilen Böden ermöglichen. In dem beantragten Forschungsvorhaben soll eine derartige Methode ausgearbeitet und unter Labor- und Feldbedingungen geprüft werden. Dafür werden mit Hilfe der natürlichen 13C-Abundanz 3 Quellen des CO2-Effluxes aus dem Boden getrennt quantifiziert: 1. mikrobieller Abbau organischer Bodensubstanz (OBS), 2. mikrobieller Abbau der Rhizodeposite und 3. die Wurzelatmung. Anhand von d13C des CO2-Effluxes aus einem C3-Boden mit Mais (C4-Pflanze) werden die Beiträge von Punkt 1 und die Summe aus Punkt 2 und 3 bestimmt. Anhand der d13C der mikrobiellen Biomasse werden die Beiträge der OBS und der Rhizodeposition zur Mikroorganismenernährung und zum mikrobiellen CO2 (Summe der 1. und 2. Quelle) bestimmt. Anschließend wird die Wurzelatmung und die Rhizodeposition errechnet. Die vorgeschlagene Methode wird prinzipiell neue Möglichkeiten der Quantifizierung des C- und Energieumsatzes in der Rhizosphäre eröffnen.

Teilprojekt 4: Auswirkungen der Gärrestapplikation auf die Emission klimarelevanter Spurengase (CH4 und N2O) und auf die Kohlenstoff/Humus-Bilanz des Bodens Phase I und ll

Das Projekt "Teilprojekt 4: Auswirkungen der Gärrestapplikation auf die Emission klimarelevanter Spurengase (CH4 und N2O) und auf die Kohlenstoff/Humus-Bilanz des Bodens Phase I und ll" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungs- und Entwicklungszentrum Fachhochschule Kiel GmbH durchgeführt. Die Untersuchungen dieses Forschungsvorhabens gliedern sich in zwei Themengebiete. Im Rahmen von Feld- und Gefäßuntersuchungen wird die Wirkung von Biogasgülle (BGG) auf die Emission klimarelevanter Spurengase (N2O und CH4) im Vergleich zu konventionellen organischen und mineralischen Düngemitteln geprüft. Diese Untersuchungen sind eingebettet in die pflanzenbaulichen Hauptversuche des Verbundprojekts 'Biogas-Expert zur Evaluierung von Energiefruchtfolgen für zwei Naturräume Schleswig-Holsteins. Innerhalb des Teilprojekts 'Spurengasemissionen verfolgen wir das Ziel, die Emissionen über die Vegetationsperiode hinweg und unmittelbar nach BGG-Ausbringung sowie nach relevanten Management- bzw. Düngungsmaßnahmen zu erfassen. Im zweiten Teil wird der Effekt von Energiefruchtfolgen und BGG-Düngung auf den Bodenhumusgehalt (organischer Bodenkohlenstoff) untersucht. Hier wird überprüft, ob BGG im Vergleich zu einer konventionellen Gülle einen niedrigeren C-Gehalt und engeres C/N-Verhältnis aufweist und ob sich in Energiefruchtfolgen bzw. nach regelmäßiger BGG-Düngung Hinweise auf eine Verminderung des Bodenhumusgehalts erkennen lassen. In Zusammenarbeit mit den benachbarten Instituten sollen durch die Untersuchungen konkrete Empfehlungen hinsichtlich des BGG-Managements (Ausbringungsmodus, Kombination mit mineralischen N-Düngemitteln, ggf. Bodenbearbeitung) entwickelt werden, um eine Minderung der Spurengasemissionen und Erhalt der Bodenfruchtbarkeit zu gewährleisten. Es werden Untersuchungen auf Feld- und Gefäßebene durchgeführt. Im gemeinsamen Hauptversuch werden in Form von Intensiv-Messkampagnen die bekannten, relevanten Emissionsperioden engmaschig durch Feldmessungen abgedeckt. Zusätzlich werden zur Abschätzung der jährlichen Emissionen Messungen im wöchentlichen bzw. zweiwöchentlichen Rhythmus durchgeführt. Die Umsetzungen definierter N- bzw. C-Pools im Boden werden im Rahmen kleinerer Felduntersuchungen unter Einsatz von Stabil-Isotop-Markierung bzw. durch Nutzung natürlicher Unterschiede in den 13C-Isotop-Signaturen untersucht. Diese Untersuchungen sind im Bereich der N-Umsetzungen darauf ausgerichtet, Wechselwirkungen von BGG mit mineralischen, insbesondere nitrathaltigen Düngemitteln im Boden zu prüfen, um Anwendungsempfehlungen für eine effiziente, umweltschonende Düngung mit BGG, ggf. in Kombination mit Mineraldünger zu entwickeln. Die Untersuchungen der Umsetzung von Boden- und BGG-Kohlenstoff mittels natürlicher 13C-Isotopsignaturen (Unterschiede in den Signaturen von C3 und C4-Pflanzen) dienen dazu, erste Hinweise auf die Boden-Kohlenstoff / Humus-Dynamik nach BGG-Düngung abzuleiten. Auch hier steht das Ziel im Vordergrund, Anwendungsempfehlungen ggf. unter Einbeziehung der Bodenbearbeitungsmaßnahmen zu entwickeln, die trotz der im Vergleich zu konventioneller Gülle verminderten C-Einträge durch BGG den Humusgehalt des Bodens erhalten.

Anbauversuch zur Ermittlung des Stickstoffbedarfs von Miscanthus x giganteus

Das Projekt "Anbauversuch zur Ermittlung des Stickstoffbedarfs von Miscanthus x giganteus" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerische Landesanstalt für Weinbau und Gartenbau, Abteilung Landespflege durchgeführt. Aus agrar- und energiepolitischer Sicht scheint die Produktion hochertragreicher Pflanzenarten als nachwachsende Rohstoffe für die Landwirtschaft von Interesse. Nach heutigem Kenntnisstand eignen sich besonders verschiedene C4-Pflanzen, die günstige Eigenschaften zur Verwendung als Energie- bzw. Industrierohstoff bieten. Im Langzeitversuch sollen Ertrag und Stickstoffbedarf von Miscanthus x gigan-teus ermittelt werden. Bei der Stickstoffsteigerung zeigten sich selbst über einer Dauer von fünfzehn Jahren keine Ertragsunterschiede zwischen ungedüngten und verschieden hoch gedüngten Parzellen.

Teilprojekt Max-Planck-Institut für mol. Pflanzenphysiologie

Das Projekt "Teilprojekt Max-Planck-Institut für mol. Pflanzenphysiologie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für molekulare Pflanzenphysiologie durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Identifizierung von Stoffwechsel-Prozessen und von Leitgenen, die positiv mit einer hohen Biomassenproduktion bei der C4-Pflanze Mais korrelieren, und deren experimentelle Überprüfung in einer genetisch und phänotypisch diversen Mais-Population. Im Rahmen des Vorhabens sollen physiologische, biochemische und molekulare Daten in einem reduktionistischen Ansatz mit landwirtschaftlich relevanten Parametern korreliert werden. Hierzu werden gut charakterisierte Maislinien, die sich in ihren Ertragseigenschaften signifikant unterscheiden, unter fünf verschiedenen, für die Landwirtschaft relevanten Umweltbedingungen kultiviert und zu unterschiedlichen Entwicklungsstadien detailliert inventarisiert. Die mathematische Modellierung der gefundenen experimentellen Daten wird anschließend zur Identifizierung von Leitgenen und von Stoffwechselwegen bzw. zellulären Prozessen herangezogen, die unter diesen Bedingungen mit erhöhtem Biomasse-Ertrag korrelieren. Die Validierung dieser Parameter und die Optimierung der mathematischen Modelle erfolgt dann in einer Mais-Population mit hoher genetischer und phänotypischer Diversität. Durch Rückkopplung mit den Vorhersagen erfolgt die Optimierung der mathematischen Modelle. In diesem Projekt wird ein neuartiges Konzept zur Untersuchung der Ertragsbildung direkt in der Nutzpflanze Mais vorgeschlagen. Dies soll zur Identifizierung von Biomarkern und neuen Leitgenen führen. Beides sind wichtige Elemente für die moderne Pflanzenzüchtung sowohl im Bereich der konventionellen als auch der gentechnischen Züchtung. Es wird daher erwartet, dass eine patentrechtliche Sicherung derartiger neuer, innovativer Erkenntnisse für die Projektpartner möglich sein wird. Die gewerbliche Nutzung soll in enger Zusammenarbeit mit dem Industriepartner gewährleistet werden. I

Kaskadennutzung von Miscanthus zur Steigerung der Ressourceneffizienz

Das Projekt "Kaskadennutzung von Miscanthus zur Steigerung der Ressourceneffizienz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Institut für Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz (INRES), Forschungsbereich Nachwachsende Rohstoffe durchgeführt. Miscanthus as a fast growing perennial C4-grass gives high biomass yields which make it a promising multi­ purpose renewable resource for bioeconomy. Furthermore it can act as a tool for ecological services like phytoremediation or to increase biodiversity in agriculture. On one side Miscanthus can be used for direct combustion or for producing bio-fuels. On the other side it can be a feedstock in biorefinery to produce platform chemicals from lignocelluloses. Several material uses like animal litter, growth substrate in horticulture, bio-plastics, composite and insulating or building materials demonstrate the potential of Miscanthus as a raw material for a bio-based industry. Despite these different possible utilizations of Miscanthus industry is focusing on pre-defined single uses. Side products are often considered as dead end products with no further intended use. The same is valid for the product after its primary use. A sustainable bioeconomy strategy should increase resource efficiency to preserve the natural environment. The challenge in this context is to understand as many as possible side and end-of-life products as feedstock for follow-up uses. This can be done by combination of material and energetic uses in cascade utilization pathways. Such an approach could have major economic implications by establishing new market areas organized in supply chain networks. Possible cascade pathways will be shown and how different uses could be combined to increase the resource efficiency.

Teilprojekt IPK Gatersleben

Das Projekt "Teilprojekt IPK Gatersleben" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Identifizierung von Stoffwechsel-Prozessen und von Leitgenen, die positiv mit einer hohen Biomassenproduktion bei der C4-Pflanze Mais korrelieren, und deren experimentelle Überprüfung in einer genetisch und phänotypisch diversen Mais-Population. Im Rahmen des Vorhabens sollen physiologische, biochemische und molekulare Daten in einem reduktionistischen Ansatz mit landwirtschaftlich relevanten Parametern korreliert werden. Hierzu werden gut charakterisierte Maislinien, die sich in ihren Ertragseigenschaften signifikant unterscheiden, unter fünf verschiedenen, für die Landwirtschaft relevanten Umweltbedingungen kultiviert und zu unterschiedlichen Entwicklungsstadien detailliert inventarisiert. Die mathematische Modellierung der gefundenen experimentellen Daten wird anschließend zur Identifizierung von Leitgenen und von Stoffwechselwegen bzw. zellulären Prozessen herangezogen, die unter diesen Bedingungen mit erhöhtem Biomasse-Ertrag korrelieren. Die Validierung dieser Parameter und die Optimierung der mathematischen Modelle erfolgt dann in einer Mais-Population mit hoher genetischer und phänotypischer Diversität. Durch Rückkopplung mit den Vorhersagen erfolgt die Optimierung der mathematischen Modelle. In diesem Projekt wird ein neuartiges Konzept zur Untersuchung der Ertragsbildung direkt in der Nutzpflanze Mais vorgeschlagen. Dies soll zur Identifizierung von Biomarkern und neuen Leitgenen führen. Beides sind wichtige Elemente für die moderne Pflanzenzüchtung sowohl im Bereich der konventionellen als auch der gentechnischen Züchtung. Es wird daher erwartet, dass eine patentrechtliche Sicherung derartiger neuer, innovativer Erkenntnisse für die Projektpartner möglich sein wird. Die gewerbliche Nutzung soll in enger Zusammenarbeit mit dem Industriepartner gewährleistet werden.

Verwertung von C4-Pflanzen fuer Baustoffe - Teilvorhaben: Schaffung von verarbeitungstechnischen Grundlagen zur stofflichen Verwertung von Miscanthus

Das Projekt "Verwertung von C4-Pflanzen fuer Baustoffe - Teilvorhaben: Schaffung von verarbeitungstechnischen Grundlagen zur stofflichen Verwertung von Miscanthus" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Chemnitz, Institut für Allgemeinen Maschinenbau und Kunststofftechnik durchgeführt. Der ertragreiche, schnell nachwachsende Rohstoff Miscanthus sinensis, ist sowohl fuer die energetische als auch fuer die stoffliche Verwertung zukuenftig eine Alternative. Die Seite der stofflichen Verarbeitung ist noch unzureichend erforscht. Es besteht die Zielstellung im Rahmen dieses Forschungsprojektes auf der Grundlage ermittelter morphologischer, chemischer und physikalischer Eigenschaften von Miscanthus, die fuer die Herstellung eines flaechen- oder bahnfoermigen Zwischenproduktes erforderlichen Verfahrensschritte wie zerkleinern, mischen bzw. abtrennen, Formen und Verfestigen verarbeitungsgerecht zu gestalten. Damit kann fuer solche Produktlinien wie Isolier- und Daemmstoffe, Vlies- und Filzstoffe bzw. Biofiltrationsstoffe eine neue Rohstoffquelle erschlossen werden, und die Maschinenherstellende und verarbeitende Industrie sowie die landwirtschaftliche Produktion erhalten in Deutschland neue Impulse.

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