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Integrierte Kontrolle von Tomatenschädlingen, unter besonderer Berücksichtigung der biologischen Bekämpfung von Thripsen

Im Teilprojekt 1 von P1 sollen Möglichkeiten zur integriert-biologischen Kontrolle tierischer Schädlinge (Lepidopterenarten, Weiße Fliegen, Blattläuse, Thripse) in Tomatenkulturen Thailands untersucht werden. Im Vordergrund steht die Nutzung geschützter Anbaubedingungen (Netzhäuser mit Foliendächern), um einerseits die Dispersionsdynamik und Orientierung (Wirtswahl) einzelner Schädlingsarten zu manipulieren und um andererseits wie in Mitteleuropa einen effektiveren Einsatz von Nutzorganismen (Makro- und Mikroorganismen) zu ermöglichen. Zudem ist die Eignung selektiver Pflanzenschutzmittel (e.g. Neem, Bt) für das System zu überprüfen. Im Vordergrund steht die Optimierung, Systemadaptierung und Integration bewährter und vielversprechender Ansätze. Zur Entwicklung und Bewertung des Systemansatzes bei Verknüpfung mit anderen Projekten der Forschergruppe ist neben spezifischen Teiluntersuchungen ein Zentralversuch geplant, der die Ergebnisse kontinuierlich 'lernend' zusammenführt. Im 2. Teilprojekt sollen grundlagenorientierte Studien zur Populationsdynamik von Tripsen durchgeführt und neue Verfahren der biologischen Kontrolle mittels Parasitoiden gegenüber oberirdischen sowie räuberischen Bodenmilben und entomopathogenen Nematoden und Pilzen gegen Bodenstadien entwickelt und erprobt werden. In enger Kooperation mit P5 soll das Potential biologischer Maßnahmen für eine Reduktion des Vektorpotentials der Thripse untersucht werden. Als Kooperationspartner wird Dr. Banpot Napompeth vom National Biological Contral Research Center für die Selektion, Zucht und Effizienzprüfung von Parasitoiden und Prädatoren gegenüber Weißen Fliegen, Blattläusen und Thripsen verantwortlich zeichnen.

Energieeffiziente Herstellung von PEEK-Beschichtungen auf schweren Gleitlagern für Windkraftanlagen, Teilvorhaben: Laserverfahrensentwicklung PEEK

Windenergieanlagen sind zentral für die Energiewende. Wirtschaftlich betrachtet, müssen die Stromgestehungskosten minimiert werden, was kosteneffiziente, hochproduktive und wartungsarme Anlagen voraussetzt. Heutige Komponenten sind auf eine Betriebsdauer von 20 Jahren ausgelegt. Neben der Energieeffizienz in der Anwendung ist auch die energieeffiziente Herstellung der Anlagenkomponenten entscheidend. Beispielsweise werden schwere Gleitlager (bis zu einer Tonne) mit reibmindernden Beschichtungen versehen. Um gesundheitsschädliche Blei-Bronze-Legierungen zu ersetzen, werden Beschichtungen aus Polyetheretherketon (PEEK) verwendet. PEEK hat hervorragende reibmindernde Eigenschaften, hohe Dauergebrauchstemperatur (250 °C), große chemische Beständigkeit und mechanische Festigkeit (smax = 105 MPa) und ist daher für hochbeanspruchende Anwendungen geeignet. Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines Verfahrens zur laserbasierten Herstellung von 1 mm dicken PEEK-Schichten auf großen Gleitlagern für die Windenergietechnik. Aktuell gibt es schwere Gleitlager aus PEEK, die in Form von 2 mm dicken Platten auflaminiert und danach abgefräst werden. Diese Technik ist für nicht-plane und komplexere Geometrien ungeeignet. Ein neuer Ansatz sieht vor, PEEK in Form einer Dispersion auf das Bauteil zu applizieren und es anschließend im Ofen auf ca. 400 °C zu erhitzen, bis das PEEK eine geschlossene Schicht bildet. Diese Methode erfordert enorme Energiemengen, da die schweren Bauteile mehrfach auf 400 °C erhitzt werden müssen. Die Öfen werden meist mit Gas beheizt, was aufgrund der aktuellen Gasknappheit zusätzliche hohe Kosten verursacht. Durch das, in diesem Projekt entwickelte sollen deutliche Energie- und Zeitersparnisse realisiert und für die wirtschaftliche Verwertung nutzbar gemacht werden.

Energieeffiziente Herstellung von PEEK-Beschichtungen auf schweren Gleitlagern für Windkraftanlagen, Teilvorhaben: Zerstörungsarme Methoden der Kunststoffprüfung zur quantitativen Analyse von Beschichtungen auf gekrümmten Bauteilen

Windenergieanlagen sind zentral für die Energiewende. Wirtschaftlich betrachtet, müssen die Stromgestehungskosten minimiert werden, was kosteneffiziente, hochproduktive und wartungsarme Anlagen voraussetzt. Heutige Komponenten sind auf eine Betriebsdauer von 20 Jahren ausgelegt. Neben der Energieeffizienz in der Anwendung ist auch die energieeffiziente Herstellung der Anlagenkomponenten entscheidend. Beispielsweise werden schwere Gleitlager (bis zu einer Tonne) mit reibmindernden Beschichtungen versehen. Um gesundheitsschädliche Blei-Bronze-Legierungen zu ersetzen, werden Beschichtungen aus Polyetheretherketon (PEEK) verwendet. PEEK hat hervorragende reibmindernde Eigenschaften, hohe Dauergebrauchstemperatur (250 °C), große chemische Beständigkeit und mechanische Festigkeit (smax = 105 MPa) und ist daher für hochbeanspruchende Anwendungen geeignet. Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines Verfahrens zur laserbasierten Herstellung von 1 mm dicken PEEK-Schichten auf großen Gleitlagern für die Windenergietechnik. Aktuell gibt es schwere Gleitlager aus PEEK, die in Form von 2 mm dicken Platten auflaminiert und danach abgefräst werden. Diese Technik ist für nicht-plane und komplexere Geometrien ungeeignet. Ein neuer Ansatz sieht vor, PEEK in Form einer Dispersion auf das Bauteil zu applizieren und es anschließend im Ofen auf ca. 400 °C zu erhitzen, bis das PEEK eine geschlossene Schicht bildet. Diese Methode erfordert enorme Energiemengen, da die schweren Bauteile mehrfach auf 400 °C erhitzt werden müssen. Die Öfen werden meist mit Gas beheizt, was aufgrund der aktuellen Gasknappheit zusätzliche hohe Kosten verursacht. Durch das, in diesem Projekt entwickelte Verfahren sollen deutliche Energie- und Zeitersparnisse realisiert und für die wirtschaftliche Verwertung nutzbar gemacht werden.

CO2 Mofetten - Überwachung natürlicher CO2 Emissionen unter Verwendung eines Netzwerks aus low-cost Sensoren

Im beantragten Forschungsvorhaben wird der natürliche Austritt von Kohlenstoffdioxid (CO2) aus Mofetten im Eyachtal zwischen Horb und Rottenburg untersucht. CO2 kann sich in der bodennahen Atmosphäre ansammeln und in entsprechender Konzentration für Mensch und Tier gefährlich werden. Die im Eyachtal austretenden Mengen wurden bislang nicht zuverlässig quantifiziert. Darüber hinaus ist CO2 ein Treibhausgas und steht im Zusammenhang mit dem weltweiten Klimawandel. Ähnliche und auch größere Quellgebiete existieren an verschiedenen Orten der Welt. Der quantitative Einfluss dieser natürlichen geologischen Gasquellen auf den Gashaushalt der Erde ist unbekannt, da auch die Menge des ausströmenden CO2 nicht bekannt ist.Ziel des Vorhabens ist die Überwachung der natürlichen CO2 Austrittsquellen sowie der umgebenden Atmosphäre im Eyachtal. Die Messdaten dienen der Bilanzierung der Austrittsmengen sowie die Ermittlung der horizontalen und vertikalen Flüsse im Versuchsgebiet. Hierbei wird auch die zeitliche Veränderung dieser Austritte erfasst.Zu diesem Zweck soll ein mikro-meteorologisches Messsystem (Eddy-Covariance Station) in Kombination mit einem verteilten Netzwerk aus vielen kostengünstigen CO2 Sensoren installiert werden. Ein solches Netzwerk kann die inhomogene Verteilung der Austritte sowohl zeitlich als auch räumlich erfassen. Die Verwendung von kostengünstigen Sensoren erlaubt den Betrieb einer größeren Anzahl von Sensoren und damit verbunden eine größere räumliche Abdeckung.In den letzten Jahren hat die Arbeitsgruppe Umweltphysik der Universität Tübingen eine neue Methode entwickelt, CO2 mit günstigen Sensoren in Bodennähe zu messen. Ein Nachteil der kostengünstigen Sensoren liegt in der (im Vergleich zu hochwertigen Sensoren) geringeren absoluten Messgenauigkeit. Die EC Station dient daher als Referenz, um die erreichbare Genauigkeit und Langzeitstabilität des Sensornetzes zu bewerten, die günstigen Sensoren zu kalibrieren und den turbulenten Transport des CO2 zumindest an einer Stelle direkt zu messen. Für ein vollständiges Netzwerk müssen die CO2 Sensoren noch mit geeigneten Feuchte- und Temperatursensoren ergänzt werden. Die entsprechende Hardware muss beschafft und schrittweise aufgebaut werden.Im Projekt soll ein Netzwerk aus z.B. 64 Sensoren aufgebaut werden, das die räumliche und zeitliche Verteilung des CO2 im Untersuchungsgebiet experimentell bestimmt. Die Beschaffung der Geräte ist bereits von der Alfred-Teufel Stiftung finanziert. Die Messungen werden über eine Datenbank mit Internet Schnittstelle auch der wissenschaftlichen Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt.Das Vorhaben gliedert sich in zwei Projektphasen von je drei Jahren Dauer, beantragt wird die erste Phase. In der 2. Phase ist die numerische Simulation der CO2 Ausbreitung und die Übertragung der Methode auf andere Regionen vorgesehen.

Energieeffiziente Herstellung von PEEK-Beschichtungen auf schweren Gleitlagern für Windkraftanlagen, Teilvorhaben: Beschichtungsentwicklung und -applikation von PEEK-Gleitlack mittels Lasertrocknung

Windenergieanlagen sind zentral für die Energiewende. Wirtschaftlich betrachtet, müssen die Stromgestehungskosten minimiert werden, was kosteneffiziente, hochproduktive und wartungsarme Anlagen voraussetzt. Heutige Komponenten sind auf eine Betriebsdauer von 20 Jahren ausgelegt. Neben der Energieeffizienz in der Anwendung ist auch die energieeffiziente Herstellung der Anlagenkomponenten entscheidend. Beispielsweise werden schwere Gleitlager (bis zu einer Tonne) mit reibmindernden Beschichtungen versehen. Um gesundheitsschädliche Blei-Bronze-Legierungen zu ersetzen, werden Beschichtungen aus Polyetheretherketon (PEEK) verwendet. PEEK hat hervorragende reibmindernde Eigenschaften, hohe Dauergebrauchstemperatur (250 °C), große chemische Beständigkeit und mechanische Festigkeit (smax = 105 MPa) und ist daher für hochbeanspruchende Anwendungen geeignet. Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines Verfahrens zur laserbasierten Herstellung von 1 mm dicken PEEK-Schichten auf großen Gleitlagern für die Windenergietechnik. Aktuell gibt es schwere Gleitlager aus PEEK, die in Form von 2 mm dicken Platten auflaminiert und danach abgefräst werden. Diese Technik ist für nicht-plane und komplexere Geometrien ungeeignet. Ein neuer Ansatz sieht vor, PEEK in Form einer Dispersion auf das Bauteil zu applizieren und es anschließend im Ofen auf ca. 400 °C zu erhitzen, bis das PEEK eine geschlossene Schicht bildet. Diese Methode erfordert enorme Energiemengen, da die schweren Bauteile mehrfach auf 400 °C erhitzt werden müssen. Die Öfen werden meist mit Gas beheizt, was aufgrund der aktuellen Gasknappheit zusätzliche hohe Kosten verursacht. Durch das, in diesem Projekt entwickelte sollen deutliche Energie- und Zeitersparnisse realisiert und für die wirtschaftliche Verwertung nutzbar gemacht werden.

Verhalten von Schadstoffen in geologischen Systemen (Boden und Grundwasser)

Ziele: 1. Bestimmung effektiver Transportparameter wie Dispersion und hydraulische Leitfaehigkeit aus kleinskaligeren Modellen. 2. Identifikation charakteristischer Parameter zur Beschreibung von Adsorption und Desorption loeslicher Substanzen am bzw. vom Sediment. 3. Rekonstruktion von Fliesswegen und Transportgroessen aus geophysikalischen Messungen. 4. Analyse der Transportprozesse in Batch- und Saeulenversuchen (im Labor) und im Feldmassstab (Versuchsgelaende mit 72 Grundwassermessstellen). 5. Entwicklung von Softwarepaketen zur Simulation des Verhaltens von Schadstoffen in Grundwasserleitern, die sowohl fuer UNIX Umgebungen als auch fuer die Parallelrechner des Forschungszentrums verfuegbar sind. Auf Grund ihrer komplementaeren Eigenschaften kommen hierbei sowohl 'Finite Elemente (FE)' als auch 'Partide-Tracking' zum Einsatz.

Temperaturanomalien durch aufsteigendes Tiefengrundwasser

Es werden die durch natuerlich aufsteigendes Tiefengrundwasser entstandenen Temperaturanomalien untersucht. Ziel ist es, neben der reinen Ausmessung dieser Anomalien als Indiz fuer Aufstiegswege, aus der Beobachtung der Temperaturangleichungen an das normale Grundwasser Angaben zur Waermeleitfaehigkeit des Grundwasserleiters und zur thermischen Dispersion zu erhalten. Eine besondere Beachtung gilt der Veraenderung dieser Anomalien als Folge sehr grosser Grundwasserentnahmen (Bergbausuempfung). Gemessen werden hauptsaechlich Temperaturprofile in tiefen Grundwassermesstellen und Brunnen.

Dispersion von Meereis unter Nutzung der Lagrangeschen Betrachtungsweise: Eine Studie dynamischer Systeme

Beobachtungen zeigen drastische Veränderungen in der Arktis bedingt durch den Klimawandel. In den Regionen, in denen der Anteil des mehrjährigen Eises an der Eisdecke abnimmt, weist das Meereis erhöhte Driftgeschwindigkeiten auf, da das dünnere und mechanisch schwächere einjährige Eis stärker auf den Windantrieb reagiert.Ein besseres Verständnis der Meereisdynamik ist daher notwendig um dessen Entwicklung und Variabilität im Zuge des Klimawandels besser vorhersagen zu können. Insbesondere auf lokaler Skala hängt die dynamische Entwicklung des Meereises von seiner Belastung und Deformation ab, welche umgekehrt wieder für die Veränderung des Eises, beispielsweise für das Aufbrechen der Eisdecke und für die Dispersion des Eises verantwortlich sind.In dieser Studie planen wir die Kinematik des Meereises anhand der Finite Scale Lyapunov Exponents (FSLEs) durch Beobachtungen von auf dem Meereis ausgebrachten Bojen zu untersuchen. Zunächst werden statistische Methoden zur Ausbreitung von Partikeln, wie Wahrscheinlichkeitsdichtefunktionen und Frequenzspektren, analysiert. Die FSLEs können beispielsweise für eine Charakterisierung von Dynamiken, welche eine vielskalige Natur besitzen, wie es bei Meereis der Fall ist, genutzt werden. Die Tatsache, dass die FSLEs die Einheit Hertz haben, lässt den Rückschluss zu, dass diese als Indikator für die Vorhersagbarkeit der Strömung genutzt werden können: Das Inverse stellt eine typische Zeitskala für die Separation von Teilchen und daher auch für die Deformierung von Meereis dar. FSLEs stehen außerdem in direktem Zusammenhang mit der horizontalen Dispersion von Teilchen (Bojen) und können anzeigen, ob die Separation der Bojen im Laufe der Zeit exponentiell (chaotisch) oder linear (diffusiv) verläuft oder ob sie einer anomalen Diffusion unterliegt. Die Wiederholung der Berechnungen für unterschiedliche Regionen und Jahre wird hoffentlich die Abhängigkeit der dynamischen Merkmale von unterschiedlichen klimatischen Bedingungen aufzeigen.

Urban Resistom

The proposed project is a research cooperation between the TU Dresden’s chair of Urban Water Management and the chair of Hydrobiology. The project aims to detect and quantify the contribution of a city’s sewer system on the spread, dynamics and seasonality of antibiotics and antibiotic resistance genes within an urbanized water body. Antibiotic resistance represents a high risk to human health as well as the public health system, due to their presence in, or acquisition by, pathogenic and/or opportunistic bacteria occurring in the environment. One among other emission sources of resistant strains into the environment is the sewer network, which should be exemplary investigated at our study site, the Lockwitzbach catchment within the city of Dresden. Six monitoring stations are already in operation there, equipped with online sensors for water quantity. Four out of six are recording water quality, including auto samplers. Two of the stations are dedicated to river monitoring, four further stations were mounted within the sewer system at rain water outlets and at a combined sewer overflow (CSO) structures, draining into Lockwitzbach. This monitoring network will be used and enhanced for the detection and sampling of specific contributions from the urban drainage network on the presence and dispersion of antibiotic resistances. Event-based and seasonal sampling campaigns coupled with analysis on chemical and microbiological parameters should be performed on water and biofilm samples to detect contribution patterns from the sewer outlets together with seasonal trends in composition and presence of antibiotic resistance in the bacterial community. Furthermore, emission pathways and the remaining of heavy metals from the sewer network, that also select for antibiotic co-resistancence, will be under examination. A particle transport model for the sewer catchment will be coupled with a hydraulic model for stream and sewer network and calibrated to predict gained water quality parameters as well as antibiotic resistant gene discharge patterns. Different treatment methods will be implemented in the model and evaluated. These results will yield valuable information on possible emission scenarios and pathways, as well as their importance on the spread of antibiotic resistance in the aquatic environment.

Optimierung der Behandlung von Abwasser durch Untersuchung des Zusammenhanges zwischen der Flockungsgeschwindigkeit und der elektrischen Ladung der Schwebestoffe

Es soll versucht werden, die Zugabe von Dispersionsmitteln und Tensiden am Entstehungsort der Abwaesser so zu optimieren, dass die Faellung bei der Abwasserreinigung moeglichst erleichtert wird und der Gesamtbedarf an Hilfsstoffen (Dispersions- und Flockungsmittel) moeglichst gering gehalten wird.

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