Das Ziel von Hydrofichi ist die Modifikation textiler Oberflächen mittels nachwachsender Rohstoffe zur Substitution von umweltschädlichen und toxischen Agenzien. Hierzu wird eine Chitosan-basierte hydrophobe und schmutzabweisende Veredlung von Textilien zur Substitution von perfluorierten Chemikalien (PFCs) entwickelt. Insbesondere bei Textilkleidung für den Outdoor- und Freizeitbereich, sowie für Arbeitskleidung, ist eine wasser- und schmutzabweisende Funktionalität von Textilien bei gleichzeitiger Luftdurchlässigkeit bei hoher mechanischer Beanspruchung und starkem Regen von den Kunden gewünscht. Derzeit werden die weit verbreiteten und funktionalen PFCs zur Oberflächenbeschichtung genutzt. Die Verwendung dieser perfluorierten Kohlenwasserstoffe ist ökologisch fragwürdig. J.G. Knopfs Sohn GmbH & Co. KG ist beteiligt in den Arbeitspaketen 1, 3, 4, 5. AP 1: Projektmanagement AP 2: Chitosanmodifikation AP 3: Untersuchung der maßgeschneiderten hydrophoben Chitosane AP 4: Anwendungsspezifische Untersuchungen der Textilbeschichtungen AP 5: Feldtests und Herstellung von Musterproben.
Im Rahmen des Verbundprojekts PERMEA sollen Modelle entwickelt werden, die eine verbesserte Vorhersage der Kluftverteilung im Bereich von Störungszonen ermöglichen. Eine genaue Kenntnis der Kluftverteilung ermöglicht Rückschlüsse auf die Permeabilitätseigenschaften von Bruchzonen und somit auf deren Durchlässigkeit z. B. für aufsteigende Tiefenfluide, was wiederum Aussagen zu den Reservoir- und Barriereeigenschaften von Gesteinsformationen erlaubt. Die geplanten Untersuchungen sollen die gesamte räumliche Skalenbreite von Bruchzonen erfassen. Im ersten Teilprojekt ist geplant, auf der Mikroskala die Bruch- und Porengeometrie sowie die diagenetische Alteration zu betrachten. Auf der Mesoskala sollen im zweiten Teilprojekt einzelne Brüche unter Berücksichtigung der Oberflächenstruktur und Geometrie untersucht werden. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen werden im dritten Teilprojekt auf die Makroskala übertragen, um den Fluidfluss innerhalb komplexer Bruchnetzwerke bestimmen zu können. Im Fokus der geplanten Untersuchungen stehen ein besseres Systemverständnis der Bruchbildung sowie deren räumliche Verteilung in Störungszonen. Dazu soll die Entwicklung von Zerrüttungszonen mit Hilfe von numerischen Simulationen sowie Labor- und Geländeexperimenten nachvollzogen werden. Durch den Einsatz numerischer Methoden werden die Fluidströmung in definierten Bruchstrukturen simuliert und daraus Erkenntnisse über deren hydraulische Durchlässigkeit abgeleitet. Basierend auf den Geometrien der numerischen Untersuchungen ist die Anfertigung von Labormodellen mittels 3D-Drucker sowie von Sandboxmodellen beabsichtigt. An diesen Labormodellen werden Durchflussmessungen vorgenommen die wiederum zur Kalibrierung der numerischen Modelle dienen. Die im Rahmen der Untersuchungen entwickelte Verfahren und Methoden sollen abschließend in einem Geländeexperiment mit Hilfe hydraulischer Tests erprobt werden. Mit erfolgreichem Abschluss Verbundprojekts PERMEA sollen Werkzeuge zur Verfügung stehen, welche zur Prognose von Bruchnetzwerken in Störungszonen und zur Berechnung von Gebirgsdurchlässigkeiten in geklüfteten Gesteinen eingesetzt werden können. Diese Informationen sind insbesondere für geologische Speicher von Bedeutung, aber auch für den Tunnelbau oder die Wasserwirtschaft.
Die Abschätzung hydraulischer Durchlässigkeiten im Untergrund unter besonderer Berücksichtigung von Störungszonen ist unerlässlich für die Bewertung geologischer Strukturen hinsichtlich ihrer Reservoir- oder Barriereeigenschaften. Hauptziel dieses Projekts ist die Entwicklung von Modellen zur verbesserten Vorhersage der Kluftverteilung entsprechender Permeabilitätseigenschaften im Bereich von Störungszonen. Auf Mikroskala betrachten wir insbesondere Deformationstrukturen und Bruchmuster auf dem cm-nm Maßstab, sowie Zementation und andere diagenetischen Veränderungen. Die Mesoskala umfasst die Betrachtung einzelner Brüche unter Berücksichtigung ihrer Oberflächenstruktur und Geometrie. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen werden auf die Makroskala übertragen, um dort den Fluidfluss innerhalb komplexer Bruchnetzwerke zu bestimmen. Die neuen Verfahren und Methoden erlauben eine umfassende Interpretation und Analyse von Permeabilitäten in Bruchnetzwerken und daraus resultierend eine Prognose für Gebirgsdurchlässigkeiten in geklüfteten Gesteinen. Genaue Kenntnisse der Verteilung von Durchlässigkeiten und Barrieren sind wichtige Informationen im Bereich der Wasserwirtschaft und Speichertechnologie, im Tunnelbau und bei der Festlegung von Bohrzielen in der geothermischen und Kohlenwasserstoffexploration. Die Teilprojekte die an der RWTH durchgeführt werden umfassen Arbeiten zur strukturgeologischen Erfassung von Geländedaten sowie der mikrostrukturellen Analyse der im Gelände gewonnen Proben. Zudem werden Analogmodelle durchgeführt, die die Durchflusseigenschaften von Störungszonen auf der Makroskala simulieren. Die Analyse der Bruchgeometrien und mikrostrukturellen Eigenschaften in beiden Teilprojekten dient u.a. als Basis zur numerischen Simulation in den anderen Verbundprojekten.
Das Ziel von Hydrofichi ist die Modifikation textiler Oberflächen mittels nachwachsender Rohstoffe zur Substitution von umweltschädlichen und toxischen Agenzien. Hierzu wird eine Chitosan-basierte hydrophobe und schmutzabweisende Veredlung von Textilien zur Substitution von perfluorierten Chemikalien (PFCs) entwickelt. Insbesondere bei Textilkleidung für den Outdoor- und Freizeitbereich, sowie für Arbeitskleidung, ist eine wasser- und schmutzabweisende Funktionalität von Textilien bei gleichzeitiger Luftdurchlässigkeit bei hoher mechanischer Beanspruchung und starkem Regen von den Kunden gewünscht. Derzeit werden die weit verbreiteten und funktionalen PFCs zur Oberflächenbeschichtung genutzt. Die Verwendung dieser perfluorierten Kohlenwasserstoffe ist ökologisch fragwürdig. Mit einer Kombination aus chemischen und biotechnologischen Prozessen wird Chitosan mit der Oberfläche verknüpft und hydrophobe Eigenschaften auf das Textil aufgebracht (IGB). Beide Ansätze ergänzen sich bezüglich Chemoselektivität und Art der Modifikation. So kann eine Vielzahl von Funktionalitäten anvisiert werden. Ob eine simultane Verknüpfung (Hydrophobisierung und Beschichtung) oder ein sequentieller Ansatz verfolgt wird ist Gegenstand des Projektes. Eine potentielle Kopplung des modifizierten Chitosans mit Biopolymeren oder chemischen Kopplungsagenzien wird nach Aufbringen auf das Textil bezüglich Waschresistenz und Abriebfestigkeit untersucht (Dr. Petry). In physikalisch-chemischen Untersuchungen werden die gebildeten Copolymere und Derivatisierungen vorher jedoch auf ihre Eignung hin untersucht, als funktionale Beschichtung für Textilien zu fungieren (ITV, Dr. Petry, Knopf's Sohn, Lauffenmühle). Die als geeignet befundenen Chitosan-Polymere und -derivate werden nachfolgend in anwendungsorientierten Tests zur finalen Prüfung auf Garne und Gewebe aufgetragen und auch hier die textilspezifischen Charakteristika bestimmt (ITV Denkendorf, Dr. Petry, Knopf's Sohn, Lauffenmühle).
Die Abschätzung hydraulischer Durchlässigkeiten im Untergrund unter besonderer Berücksichtigung von Störungszonen ist unerlässlich für die Bewertung geologischer Strukturen hinsichtlich ihrer Reservoir- oder Barriereeigenschaften. Hauptziel dieses Projekts ist die Entwicklung von Modellen zur verbesserten Vorhersage der Kluftverteilung und entsprechender Permeabilitätseigenschaften im Bereich von Störungszonen. Auf der Mikroskala betrachten wir Deformationstrukturen und Bruchmuster auf einem cm-nm-Maßstab sowie Zementation und andere diagenetische Veränderungen. Die Mesoskala umfasst die Betrachtung einzelner Brüche unter Berücksichtigung ihrer Oberflächenstruktur und Geometrie. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen werden auf die Makroskala übertragen, um dort den Fluidfluss innerhalb komplexer Bruchnetzwerke zu bestimmen. Für Prognosen von Permeabilitäten in Störungszonen wird deren Entwicklung in Labor- und numerischen Modellen simuliert. Zudem werden Permeabilitäten von Einzelklüften und Kluftnetzwerken aus Daten synthetischer und realer Bruchnetzwerke bestimmt. In Modellen werden Rauigkeiten der Kluftflächen sowie der Einfluss des lokalen Spannungsfelds auf Klüfte und deren Öffnungsweite berücksichtigt. Die Variation der Spannungen in den Modellen ermöglicht die Abschätzung tiefenabhängiger Permeabilitätsänderungen. Das Verfahren wird durch die Untersuchung von physischen Labormodellen getestet und validiert; die skalenübergreifende Interpretation wird an einem Realdatenbeispiel erprobt. Das igem führt numerische Simulationen mit einem DEM-Ansatz zur Mechanik der Bruch- und Bruchnetzwerkentwicklung, photogrammetrische Messungen und Analysen von Bruchstrukturen im Aufschluss sowie Durchflussmessungen an analogen Kluftmodellen durch. Die in den DEM-Simulationen erzeugten Bruchgeometrien werden statistisch ausgewertet, mit den Messungen im Aufschluss verglichen und in den Arbeitspaketen zur Simulation des Fluidflusses weiterverwendet.
Problemstellung: In den nördlichen Randalpen ist kommt der Hochwasserschutzfunktion von Wäldern eine besondere Bedeutung zu. Insbesondere Gebiete mit einer Flyschunterlage weisen im Boden durch die stauende Wirkung des feinkörnigen Gesteins eine beschränkte Wasserspeicherkapazität und damit potentiell hohe Oberflächenabflussraten auf. Dieses Projekt geht der Frage nach, wie weit Baumwurzeln Einwirkungen auf verschiedene Wasserhaushaltsparameter im Boden haben. In welcher Weise beeinflussen die autochthonen Baumarten Fichte, Tanne und Buche durch ihre spezifischen Wurzelsysteme die Makroporendichte und damit das Infiltrationsverhalten und die Speicherfähigkeit staunasser Böden? Projektziele: Als oberstes Ziel sollen die Kenntnisse über den Zusammenhang zwischen der Wurzeldichte der Hauptbaumarten und den Wasserhaushaltsparameter im Boden verbessert werden. Die Untersuchung beschränkt sich dabei auf Waldstandortstypen auf staunassen Böden. Im Vordergrund des Interessens steht das Infiltrationsverhalten im Bereich der Grob- und Makroporen. Die wurzeltypenspezifische Wirkung der Baumarten auf die Infiltration soll untersucht werden. Zu einem späteren Zeitpunkt ist der Versuch einer Modellierung der Durchwurzelungssituation geplant. Eine erste Untersuchungsfläche befindet sich im Gebiet des Gantrisch im Unter Scheidwald in der Gemeinde Rüeschegg (BE). Weitere Gebiete werden folgen. Methoden: In einem ersten Schritt werden die bodenhydrologischen Parameter aufgenommen. Dazu sind Beregnungsversuche vorgesehen. Auf einer Fläche von 1m 2 wird während dreier aufeinander folgenden Tagen beregnet und die Änderungen des volumetrischen Wassergehalts im Boden mittels TDR-Sonden im Verlaufe mehrerer Stunden aufgezeichnet. Daraus lassen sich einerseits Rückschlüsse über den temporalen Ablauf der Infiltration ziehen, andererseits können mit den gemessenen Werten auch verschiedene Wasserhaushaltsgrössen (z.B. die maximale Tiefenwirkung der Makroporen) berechnet werden. Die räumliche Komponente der Infiltration wird durch Färbversuche und anschliessendes Freilegen und Fotografieren des Profils untersucht. Die Durchwurzelungssituation wird durch Kernbohrungen quantifiziert. Diese Bohrungen finden auf den beregneten Flächen statt. Aus den Bohrkernen werden die Wurzeln separiert. Mittels entsprechender Software können nachfolgend verschiedene Wurzelparameter wie Gesamtwurzellänge, durchschnittlicher Wurzeldurchmesser und die gesamte Wurzeloberfläche berechnet werden. Dieses Projekt wird als Dissertation im Rahmen des COST-Aktion E38 (Woody Root Processes) durchgeführt.
Störungszonen wird ein großes geothermisches Potenzial zugerechnet (JUNG et al. 2002), weil sie natürliche Wasserwegsamkeiten darstellen können, die in große Tiefen reichen und damit potentiell hohe Temperaturen erschließen können. Abhängig vom Störungstyp, d.h. der Entstehung der Störung, den rezenten Spannungsverhältnissen, aber auch den geochemischen Prozessen, können diese Strukturen sehr gut bis nicht durchlässig sein. Ziel des Vorhabens ist es, die Bedingungen, unter denen Störungszonen erhöhte Durchlässigkeiten aufweisen können, zu erarbeiten, und die Unsicherheiten bezüglich ihrer hydraulischen Eigenschaften mit verschiedenen Methoden einzugrenzen, so dass bereits vorab die Durchlässigkeit bestimmter tiefreichender Störungszonen charakterisiert und ihr geothermisches Potenzial abgeschätzt werden kann. Die Ergebnisse sollen über das Geothermische Informationssystem (GeotIS) allgemein zugänglich gemacht werden. Das Karlsruher Institut für Technologie, Institut für Angewandte Geowissenschaften, Abteilung Geothermie, plant eine Charakterisierung und Typisierung von Störungszonen im Hinblick auf ihre hydraulische Leitfähigkeit. Die Untersuchung setzt ein tieferes Verständnis der Genese und Entwicklung auch unter Einbeziehung der Wechselwirkung mit Fluiden voraus. Daher gehören Laborversuche und numerische Modellierungen ebenso zum Untersuchungsprogramm wie z.B. Untersuchungen an Störungen im Gelände und an Bohrdatenbeschreibungen.
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens In der Studie wurde die Kolmation, d.h. die Verstopfung der Lücken-systeme von Fließgewässer sedimenten, quantitativ mit dem sog. Kolmameter untersucht. Dabei erfasst das Situ-Messgerät die Sedimentdurchlässig keit der Gewässersohle. Die praktische Eignung des Kolmameters wurde an über 50 Bachabschnitten (WRRL-Monitoringstellen) in RLP und NRW getestet und mit gewässerökolo-gischen und faunistischen Daten (Makrozoobenthos und Interstitialfauna) verglichen und bewertet. Die Daten lassen einen starken Zusammenhang zwischen den gemessenen Werten zur Kolmation und der Besiedlung der Sedimente erkennen. Auch lassen sich deutliche Korrelationen zwischen dem Grad der Kolmation und den Bewertungsparametern 'Allgemeine Degradation', 'Ökologische Zustandsklasse' und 'Sohlstruktur' erkennen. Standorte, die im Durchschnitt stärker kolmatiert sind, werden auch im WRRL-Monitoring als stärker degradiert bewertet. Auf dieser Grundlage wurden Vorschläge für eine Verfahrensanweisung zur quantitativen Erfassung der Kolmation entwickelt.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 65 |
| Europa | 1 |
| Land | 2 |
| Wissenschaft | 32 |
| Zivilgesellschaft | 8 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 65 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 65 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 61 |
| Englisch | 8 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 29 |
| Webseite | 36 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 54 |
| Lebewesen und Lebensräume | 49 |
| Luft | 35 |
| Mensch und Umwelt | 65 |
| Wasser | 44 |
| Weitere | 65 |