Das Projekt "Auswirkungen von erhöhten Wassertemperaturen bei der Trinkwassergewinnung. -speicherung und -verteilung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur Wien, Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz durchgeführt. Der Einfluss der Klimaveränderungen bzw. der geänderten Periodizität und Dauer von meteorologischen 'Ereignissen' verursacht Änderungen im Temperaturhaushalt des Grundwassers. Der Temperaturverlauf der genutzten Wasserressourcen bestimmt vorwiegend auch die Prozesse nachfolgend in der Aufbereitung, Speicherung und Verteilung bis zur Anschlussleitung/Hauswasserzähler bzw. Weiterverteilung. Am Ende dieser Kette steht der Temperaturverlauf in Gebäudeinstallationen bis zur Entnahme durch den Konsumenten. Die Zielsetzung des Projektes ist das Erarbeiten einer Gesamtaussage im Hinblick auf die Situation und Herausforderung für die unterschiedlichen Trinkwasser-Versorgungsstrukturen in Österreich auf Basis der Daten und Untersuchungen bei den einzelnen Wasserwerken und einer ergänzenden Grundlagenerhebung.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IWW Institut für Wasserforschung gemeinnützige GmbH durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Erhöhung der Wasserverfügbarkeit durch modulare Aufbereitung und Monitoring bei der Abwasserwiederverwendung (AbwWv). Es wird eine Versuchsanlage errichtet, die mehrere Verfahrensstufen zur AbwWv innovativ kombiniert und neue Produkte einsetzt. Durch den modularen Aufbau werden nach verschiedenen Stufen unterschiedliche Wasserqualitäten, angepasst an bestimmte Nutzungszwecke, erreicht. Durch Recherchen zu Rahmenbedingungen und Märkten werden Zielvorgaben erarbeitet. Die innovativen Verfahren werden durch ein multikriterielles Bewertungssystem verglichen. Die Projektergebnisse werden zielgruppengerecht aufgearbeitet und verbreitet. Innerhalb des Vorhabens ist IWW bei der Erarbeitung mehrerer Teilziele involviert. Im Arbeitsplan sind die Beteiligungen von IWW in den APs benannt. AP1: Recherche zu Anforderungen und Märkten von AbwWv für die Grundwasseranreicherung. AP2a (AP-Leitung): Optimierung verfahrenstechnischer Innovationen zur modularen AbwWv basierend auf kombinierten Membranverfahren. Planung und Bau von ergänzenden Verfahren. Wasserqualitäts- und Prozessüberwachung durch begleitende Analysen. AP2b: Erprobung der Durchflusszytometrie als Offline- und Online-Methode zur Wasserqualitätsüberwachung und Prozessoptimierung. AP3: Wissenschaftliche Begleitung des Demobetriebs und der großtechnischen Optimierung. Demonstration der neuen Monitoring-Methode. Untersuchung der toxikologischen Wirkung des Brauchwassers. Erstellung einer Auswahlbox von geeigneten Rohrwerkstoffen für ein Brauchwassernetz. AP4 (AP-Leitung): Entwicklung einer anwenderfreundlichen und aussagekräftigen Methode zur multikriteriellen Bewertung von Verfahren zur AbwWv. Anwendung der Methode an Fallbeispielen. AP5: Mitgestaltung von Wissensprodukten. AP6 (Koordination): Koordination des Projektverbundes, Vertretung des Vorhabens gegenüber anderen Forschungsvorhaben und der Fachöffentlichkeit. Außendarstellung in Zusammenarbeit mit AP5 (Website, Abschlussveranstaltung).
Das Projekt "Teilprojekt 8: Bedarfsgerechte Bereitstellung von gereinigtem Abwasser - Teil 5: Zielgruppenorientierte Verbreitung und Vermarktung. Demo-Standorte, Exportstrategie, internationale Verbreitung (Zukunftsfähige Technologien und Konzepte zur Erhöhung der Wasserverfügbarkeit durch Wasserwiederverwendung und Entsalzung)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für sozial-ökologische Forschung (ISOE) GmbH durchgeführt. Ziel des Forschungsprojektes ist die Entwicklung, Demonstration und Bewertung eines Baukastens zur Aufbereitung von kommunalem Abwasser für verschiedene Einsatzzwecke. Beispiele für die Nutzung sind etwa Industrie, Landwirtschaft oder Grundwasseranreicherung. Mit Blick auf Deutschland konzentriert sich das Forschungsprojekt auf die Nutzung von Betriebswasser für die Industrie. Forschungsansatz: Ausgangspunkt ist die Ermittlung und Gewährleistung unterschiedlicher Wasserqualitäten bei der Wiederverwertung von Abwasser. Dazu werden zunächst in Zusammenarbeit mit potenziellen Exporteuren des 'Baukastens' mögliche Märkte identifiziert sowie die Nutzungs- und rechtlichen Anforderungen aus der Literatur zusammengetragen. Das ISOE konzentriert sich dabei auf die kommunale Wasserversorgung und erarbeitet Grunddaten für eine internationale Marktanalyse. Für eine Nachhaltigkeitsbewertung der angestrebten Innovationen wird die Zahlungsbereitschaft der Anwender für das wiederverwendete Wasser und die gesellschaftliche bzw. individuelle Akzeptanz des neuen Produkts ermittelt. Darüber hinaus liegt ein weiterer Schwerpunkt der Arbeiten des ISOE in dem Wissenstransfer sowie in der Konzeption einer Exportstrategie, mit der sich der in MULTI-ReUse entwickelte Baukasten mit seinen Innovationen in anderen Ländern vermarkten lassen.
Das Projekt "ElektroPapier - Entwicklung papierbasierter Elektroden für die mikrobielle elektrochemische Abwasserreinigung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH durchgeführt. Ziel dieses Teilvorhabens im Rahmen des Gesamtvorhabens ist die Analyse, Untersuchung und Nutzbarmachung mikrobieller Struktur-Funktionsbeziehungen von mikrobiellen Anoden in der mikrobiellen elektrochemischen Abwasserreinigung.Aufbauend auf bisherige Arbeiten der Antragsteller soll ein tiefgehendes Wissen über Struktur-Funktions-Beziehungen für mikrobielle Anoden aufgebaut und zur Verfügung gestellt werden. Ziel der Arbeiten des APs 5 ist während der gesamten Projektlaufzeit eine skalenübergreifende Analytik der mikrobiellen Gemeinschaften. Dies schließt sowohl mikrobielle Biofilme auf den Elektroden und Membranen als auch planktonische Kulturen mit ein, dabei soll vor allem die Flow Cytometrie zum Einsatz kommen und durch bioinformatische sowie mikroskopische und elektrochemische Methoden ergänzt werden. 1)Vernetzung des AP 5 im Gesamtvorhaben:Das im Weiteren beschriebene AP 5 ist innerhalb des Gesamtvorhabens sehr stark vernetzt. Dabei werden sowohl Proben zur mikrobiellen Analyse als auch die zugehörigen Daten aus den APs 4, 6, 7, 10 und 13 transferiert. Die dafür notwendigen Protokolle werden in AP 5.1. zu Beginn des Projekts entwickelt. 2)AP 5.1: Methodenetablierung und -validierung: Ziel dieses AP ist die Etablierung von Workflows/ Protokollen für eine zuverlässige biologische Beprobung innerhalb des Projekts sowie der notwendigen Bestimmung von abiotischen Standardparameter. 3)AP 5.2: Analyse von Reaktoren im Labormaßstab:Ziel dieses APs ist es, die Zusammenhänge zwischen Leistungsfähigkeit der mikrobiellen elektrochemischen Abwasserreinigung und der mikrobiellen Gemeinschaft aufzudecken. Dazu wird in AP 5.2a eine Metaanalyse durchgeführt. Im AP5.2b soll die Heterogenität der mikrobiellen Gemeinschaften auf 3D-Elektroden analysiert werden, um Skaleneffekte frühzeitig zu identifizieren und somit entgegenwirken zu können. 4)AP 5.3: Analyse von Reaktoren im Technikumsmaßstab.
Das Projekt "ElektroPapier - Entwicklung papierbasierter Elektroden für die mikrobielle elektrochemische Abwasserreinigung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von EnviroChemie GmbH durchgeführt. Für die nachhaltige Nutzung der Ressource Wasser spielen neu entwickelte Materialien sowie alternative technologische Konzepte eine zentrale Rolle. Innovative Verfahren im Bereich der nachhaltigen Abwasserbehandlung stellen sogenannte mikrobielle elektrochemische Technologien (MET) dar. Dabei wird die organische Schmutzfracht im Abwasser durch Mikroorganismen direkt in elektrische Energie oder chemische Energieträger umgewandelt. Im Projekt 'ElektroPapier' werden MET dahingehend weiter entwickelt, dass eine wirtschaftliche Betriebsführung ermöglicht wird. Zur Steigerung der Leistungsfähigkeit von MET werden leitfähige, stabile und formbare Bioelektroden auf Basis von Graphit-gefüllten Spezialpapieren entwickelt. Dafür werden spezielle optimierte Graphite eingesetzt, welche unter anderem eine hohe Einbindung in das Papier aufweisen und eine stabile Dispersion bilden. Die damit produzierten Papiere werden auf ihre physikalisch-mechanischen Eigenschaften hin untersucht und bezüglich ihrer Formbarkeit getestet, da durch eine 3-dimensionale Elektrodenanordnung hohe Oberfläche-zu-Kammervolumen Verhältnisse erreicht und Materialkosten eingespart werden können. Die geeignetsten Papierrezepturen werden danach im Technikum auf die kontinuierliche Papierherstellung mit Papiermaschinen übertragen. Dies gibt wichtige Hinweise bezüglich der Produzierbarkeit, der Kosten und der möglichen herstellbaren Mengen an gefülltem Papier. Zur Trennung der Anoden- und Kathodenkammer werden Ionenaustauscher-Membranen optimiert und in MET erprobt. Die Membranen werden hinsichtlich ihrer mechanischen und chemischen Stabilität sowie der Antifouling-Eigenschaften durch eine Modifizierung des Funktionalisierungsgrades, der Membrandicke an die speziellen Anforderungen angepasst. Weiterhin wird eine hohe Ionenleitfähigkeit gewährleistet. Ein weiteres Ziel ist es, eine skalenübergreifende Analytik der mikrobiellen Gemeinschaften zu schaffen. Dafür werden die Interaktion der Mikroorganismen mit der Elektroden- bzw. Membranoberfläche untersucht und daraus Struktur-Eigenschaftsbeziehungen abgeleitet. Dabei soll vor allem die Durchflusszytometrie zum Einsatz kommen und durch bioinformatische sowie mikroskopische und elektrochemische Methoden ergänzt werden. Die Überprüfung und Bewertung der Eigenschaften verschiedener Anoden, Membranen und Elektrodengeometrien erfolgt durch Experimente in Laborreaktoren und im MES-Prototyp mit verschiedenen Betriebsweisen. Der praxisrelevante Funktionsnachweis im Bereich der kommunalen und industriellen Abwasserreinigung wird durch den Einsatz aller optimierten Einzelkomponenten in einem Demonstrator erbracht. Dieser zeichnet sich durch seinen flexiblen modularen Aufbau aus und kann in Parallel- und Serienschaltung eingesetzt werden. Zur kritischen Bewertung des neuen Konzepts kommen neben Strömungssimulationen und experimenteller Erprobungen auch ökonomische, ökologische und betriebsbezogene Aspekte in Betracht.
Das Projekt "Einsatz der Durchflusszytometrie zur mikrobiologischen Charakterisierung von Einflussfaktoren und Zustandsveränderungen bei der Wasserversorgung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur Wien, Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz durchgeführt. Die Beurteilung der mikrobiologischen Qualität von Trinkwasser ist auf wenige aufwändig zu bestimmende Standardparameter (z.B. Coliforme Bakterien, KBE) beschränkt. Die technologischen Entwicklungen in den letzten 30 Jahren und die daraus gewonnenen Erkenntnisse zeigen deutlich, dass die tatsächliche Dynamik der Mikrobiologie aquatischer Systeme mit den konventionellen Parametern nicht oder nur unvollständig abgebildet werden kann. Die mittels Durchflusszytometrie erfassbaren Parameter Totalzellzahl und das Verhältnis zwischen Zellen mit hohen und niedrigen Gehalten an Nukleinsäuren (LNA-/HNA-Anteil) werden als Basisparameter für die Untersuchung von verschiedenen Wassermatrices herangezogen. Eine Erweiterung der Untersuchungsparameter ist vor allem für ereignisbasierte Analysen (Hochwasser, Verunreinigung etc.) relevant. Detailuntersuchungen erfolgen mit repräsentativen aquatischen Organismen, um charakteristische Fingerprints, auch unter Einfluss von äußeren Stressfaktoren, zu generieren. Des Weiteren soll die Einsetzbarkeit der Durchflusszytometrie für verschiedene Rohwässer (Karstquellwasser, Porengrundwasser, oberflächennahes Grundwasser, Schlierkluftquellen etc.) in einer Langzeitstudie untersucht werden. Aufgrund der hohen Anzahl an Untersuchungsergebnissen und Messreihen, soll das bestehende Datenmanagement hinsichtlich Automatisierung und Objektivität der Datenevaluierung optimiert werden. Daraus resultierend soll eine Vereinfachung der Auswertung und Interpretation der ermittelten Daten erfolgen, wodurch die durchflusszytometrische Bestimmung einem breiteren Anwenderfeld (Wasserversorger, Industriewasserwirtschaft etc.) angeboten werden kann.
Das Projekt "Einsatz der Online-Flowzytometrie zur Erfassung von mikrobiologischen Prozessen bei Uferfiltratbrunnen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur Wien, Institut für Siedlungswasserbau, Industriewasserwirtschaft und Gewässerschutz durchgeführt. Die Beurteilung der mikrobiologischen Qualität von Trinkwasser wird mit wenigen Standardparametern untersucht, die auf kultivierungsabhängige Methoden angewiesen sind. Die dadurch entstandene Einschränkung liegt in der Zeit, definiertes Temperaturspektrum, Nährbodenbeschaffenheit und Laboreinrichtungen. Aufgrund der geringen Kultivierbarkeit von Bakterien, speziell in aquatischen Systemen, schätzt man, dass zwischen 0,001 - 10% der totalen Bakterienkommunität kultivierungsabhängig erfassbar ist. Mit der Online DFZ können mikrobiologische Prozesse kontinuierlich und automatisiert überwacht werden. Diese neuen, zusätzlichen Parameter geben Aufschluss über mikrobielle Prozesse, die auf qualitative Veränderungen hindeuten können. Die Uferfiltration ist ein naturnaher Aufbereitungsprozess der aufgrund seiner effizienten Reinigungsleistung z.B. bei Wasserwerken an Rhein und Donau oftmals angewendet wird. Aufgrund der Um- und Abbauprozesse beim Fließweg von der fließenden Welle bis zum Entnahmebrunnen und der damit einhergehenden Pufferkapazität bei der Uferfiltration können oftmals auch bei kurzfristiger Veränderung der Wasserqualität im Oberflächenwasser (Stoßbelastungen) nur geringe Änderungen im Rohwasser bei Entnahme festgestellt werden. Die Methode der DFZ stellt dabei eine Möglichkeit dar, die betriebliche Situation bei Uferfiltratbrunnen in Wien kontinuierlich darzustellen und damit zu einem mikrobiologischen Prozessverständnis beizutragen.
Das Projekt "Methoden zur artspezifischen Analyse der Photosyntheseleistung und Top-Down vs. Bottom-Up-Kontrolle von marinem Phytoplankton" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Forschungsgemeinschaft durchgeführt. Das Phytoplankton bildet die Basis aller aquatischen Nahrungsnetze. Innerhalb der Artengemeinschaft der Algen gibt es Unterschiede in der Häufigkeit und Photosyntheseleistung bzw. Produktion einzelner Arten. Diese Unterschiede können sich entscheidend auf die Weitergabe von Energie im Nahrungsnetz auswirken. Arten, die zu einem bestimmten Zeitpunkt sehr häufig sind, aber nur eine geringe Produktion aufweisen, werden möglicherweise nicht durch das Zooplankton gefressen und tragen so nicht zu einer Energieweitergabe an höhere trophische Ebenen bei. Dagegen kann eine hohe Produktion bei wenig abundanten Arten darauf hindeuten, dass diese bevorzugt gefressen werden und so größeren Einfluss auf die Energieweitergabe im Nahrungsnetz haben, als abundante Arten. Um diese Hypothesen zu testen, sollen im Niederländischen Institut für Meeresforschung (NIOZ) in Yerseke (Niederlande) verschiedene Methoden zur artspezifischen Analyse von Phytoplankton getestet und optimiert werden. Die Flowcytometrie erlaubt eine schnelle Charakterisierung der Phytoplanktongemeinschaft (Zellzahlen und Fluoreszenz als Maß für die photosynthetische Kapazität); kann aber nur eine grobe Einteilung in Algengruppen vornehmen. Wesentlich detaillierter ist die Einzelzellanalyse mit einer Kombination aus Mikroskop und Pulsamplitudenmodulations (PAM)-Fluorometrie. Hierbei können Arten genau bestimmt und ihre Photosyntheseleistung gemessen werden. Der zeitliche Aufwand erlaubt aber nur die Analyse einer begrenzten Anzahl an Zellen. Eine Kombination beider Methoden scheint zur Überprüfung der Hypothesen erfolgsversprechend. Der dreimonatige Aufenthalt im NIOZ Yerseke dient der Methodenoptimierung der Flowcytometrie und des Mikroskop-PAM für die Einzelzellanalyse von Phytoplankton. Anschließend soll die Phytoplanktongemeinschaft der Nordsee charakterisiert werden. Die erworbenen Kenntnisse sollen im Anschluss an den Auslandsaufenthalt in einem geplanten Projekt angewandt werden, dass sich mit der Energieweitergabe im Nahrungsnetz von Nord- und Ostsee beschäftigt.
Das Projekt "Entwicklung verbesserter Probenahmeverfahren zur Überprüfung der Reinigungs- und Desinfektionsmaßnahmen im Rahmen der Eigenkontrolle in hygienisch anspruchsvollen Bereichen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Europäische Forschungsgemeinschaft Reinigungs- und Hygienetechnologie e.V. durchgeführt. Der Erfolg von Reinigungs- und Desinfektionsmaßnahmen verschiedener Oberflächen muss im Gesundheitsbereich und in der Lebensmittelindustrie kontrolliert werden. In diesen hygienisch anspruchsvollen Bereichen sind die Hygieneanforderungen in den letzten Jahren stetig gestiegen. Für die Erfolgskontrolle sind schnelle und einfache Selbstkontrollen notwendig. Oberflächen mit einer komplizierten Geometrie (z.B. gebogene Oberflächen oder Ecken) können nicht effektiv mit mikrobiologischen Standardmethoden beprobt werden. Hinzu kommt, dass Standardmethoden, wie z.B. die ATP-Methode, nicht in der Lage sind, geringe Mengen an Mikroorganismen zu detektieren. Eine Unterscheidung zwischen lebenden und toten Mikroorganismen ist ebenfalls nicht möglich. Das Ziel dieses Forschungsprojektes war die Entwicklung einer verbesserten Probenahme-Methode auf Basis einer Gelatinematrix und die Kombination dieser Probenahme mit der Durchflusszytometrie. Durchflusszytometrie ist eine Standardmethode in der Biologie und wird zum Auszählen, Analysieren und Sortieren von Partikeln in Relation zu ihrer Größe, inneren Komplexität und Fluoreszenz, genutzt. In der Küvette eines Durchflusszytometers richtet ein Flüssigkeitsstrom die gefärbten Mikroorganismen so aus, dass sie einzeln zur Analyse an einem Laser vorbei geführt werden. Für die Probenahme wurde eine Gelatinematrix verwendet. Die Gelatine wird in flüssigem Zustand auf die zu beprobende Oberfläche aufgetragen. Die Mikroorganismen werden dadurch in die Gelatinematrix eingebunden und können nach der Erhärtung von der Oberfläche abgenommen werden. Zur Analyse mit dem Durchflusszytometer wird die Gelatine mit Hilfe einer enzymatischen Behandlung wieder verflüssigt. Die Mikroorganismen werden mit zwei Nukleinsäure-bindenden Farbstoffen angefärbt und durchflusszytometrisch analysiert. Durch die Färbung mit zwei Farbstoffen ist es möglich, zwischen lebenden und toten Mikroorganismen zu unterscheiden. Die Methode dauert inklusive Vor- und Nachbereitung der Gelatine und der anschließenden durchflusszytometrischen Analyse weniger als 90 Minuten.
Das Projekt "Ermittlung der in situ Wachstumsraten des Phytoplanktons mittels Durchfluss-Zytometrie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin (Humboldt-Univ.), Institut für Biologie, Arbeitsgruppe Gewässerökologie durchgeführt. Es soll eine neue Methodik weiterenwickelt und angewendet werden, die es ermöglicht in situ Wachstumsraten einzelner Phytoplanktonarten oder -gruppen mittels Durchfluss-Zytometrie (DZM) zu bestimmen und ihren Limitationszustand zu indizieren. Das Verfahren beruht auf einer Kombination von DNA-, RNA- und Proteinbestimmungen mit einer Differenzierung der Arten oder Gruppen auf der Basis der Photosystem II - Fluoreszenz. An Kulturen mit abgestufter Wachstumsrate, bedingt durch Licht- oder Nährstofflimitation sowie unterschiedliche Temperaturen, soll das Verfahren weiter kalibriert werden und dabei auch die Begleitbakterien in die Analyse einbezogen werden. Es soll dann zur Bestimmung der Brutto-Wachstumsraten der Phytoplankter und des Bakterioplanktons während der Frühjahrsentwicklung im Müggelsee (Berlin) eingesetzt werden. Durch die Einbettung der Untersuchungen in die klassische Erfassung der Populationsdynamik von Phyto- und Zooplankton sowie der wesentlichen abiotischen Steuerfaktoren im Müggelsee sollte eine bisher nicht erreichte kausale Erklärung der Veränderungen von Brutto-Wachstum, Verlustraten, Gemeinschaftsstruktur und Diversität möglich werden. Damit dürfte die zukünftige Phytoplanktonentwicklung in Gewässern bei veränderten abiotischen Bedingungen (global climate change) bzw. anthropogenen Einflüssen wesentlich präziser vorhergesagt werden können.
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