Das Projekt "Sub project 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Bio-und Geowissenschaften (IBG), IBG-1: Biotechnologie durchgeführt. Die Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen mit Mikroorganismen hat zu vielen Produktionsprozessen in der Industriellen Biotechnologie geführt. Vielfach wird eine Verminderung der Leistungsfähigkeit der Mikroorganismen bei der Maßstabsvergrößerung in den Produktionsmaßstab beobachtet. Ein Grund dafür ist die Inhomogenität von großen Bioreaktoren. Das Ziel des Vorhabens ist es, die metabolischen Vorgänge in den mikrobiellen Zellen auf der Ebene der Stoffflüsse und Metaboliten besser zu verstehen, um damit Ansatzpunkte für die Verbesserung der Verfahren und Prozesse zu untersuchen. Die Arbeiten werden sich dabei auf ein Produkt aus dem Bereich der Bulk-Chemikalien und E. coli als Produktionsorganismus konzentrieren. Mit dem Einsatz eines sogenannten Scale-down Bioreaktors kann das inhomogene Verhalten von großen Bioreaktoren im Labormaßstab nachgestellt und die dabei beteiligten metabolischen Prozesse untersucht werden. Für die Beobachtung der metabolischen Konsequenzen dieser inhomogenen Bedingungen auf den Stoffwechsel und seine Leistungsfähigkeit wird das Werkzeug der 13C-basierten Stoffflussanalyse für den Einsatz im Scale-down Bioreaktor entwickelt und eingesetzt. Ein wichtiger Fokus liegt hierbei auf der Identifizierung der metabolischen Unterschiede zwischen Kultivierungen im Scale-down Ansatz und ideal durchmischten Laborbioreaktoren unter Zuhilfenahme von Bioprozessbilanzierung, Omics-Technologien und Netzwerkmodellierung.
Das Projekt "Towards the prediction of stratospheric ozone II" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe, Institut für Meteorologie und Klimaforschung durchgeführt. General Information: Most of the research effort in understanding the processes controlling the observed ozone decline have concentrated on the polar vortex and on the interaction of the polar vortex with mid-latitudes. There are other regions that are also important for future prediction of ozone change where significant uncertainty exists. Two such regions are the tropics, where the transport between mid-latitudes and the tropics is a key unresolved issue, and the mid-latitude lowermost stratosphere, where the amount of transport from the troposphere into the stratosphere is uncertain. There is a clear requirement for validation and development of three-dimensional chemical transport models in relation to these regions. This is the objective of this proposal. The improvement of our modelling capability in these regions is necessary for assessing the impact of anthropogenic emissions on stratospheric ozone and other trace gases. In particular, it is important to understand the impact of CFCs and aircraft emissions. An accurate modelling capability for stratospheric ozone is vital for good policy decisions in the European Commission and for international protocols. The proposal brings together a number of European modelling groups who are at the forefront of stratospheric research. They will examine the behaviour of 3-dimensional chemical transport models (CTMs) in these two key regions. The sensitivity to CTM formulation and resolution will be addressed. The output from the CTMs will be validated against recently collected datasets. The CTMs will be integrated using either winds from European Centre for Medium Range Weather Forecasts (ECMWF) analyses or from dynamical models. The results of the CTMs using winds from a number of different dynamical models will be compared. The dynamical models will include a state-of-the-art global circulation model (GCM), a mechanistic middle atmosphere model, and a simplified GCM. This will indicate how well these dynamical models can capture the key transport processes. Perturbation experiments will be performed in the dynamical models to assess the effects on tracer transport of the quasi-biennial oscillation, aerosol radiative heating from volcanic eruptions, and increased amounts of greenhouse gases. This proposal will benchmark low-resolution CTMs, which can be used in multi-year ozone assessment studies, against much higher-resolution CTMs. Multi-year integrations will be performed to assess the impact of increased aircraft emissions on stratospheric ozone. Prime Contractor: University of Oxford, Department of Atmospheric, Oceanic and Planetary Physics Clarendon Laboratory; Oxford.
Das Projekt "Ocean margin exchange II - Phase II" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kiel, GEOMAR Forschungszentrum fur marine Geowissenschaften, Abteilung Marine Umweltgeologie durchgeführt. General Information: The main objectives of OMEX II-II are the construction and understanding of the carbon cycle and its associated elements along the Iberian coast. This area is dominated by wind driven up welling events during the summer and by ria inputs and down welling during the winter. Coastal up welling areas are among the most productive biological systems in the ocean and therefore of particular economical interest. They are also characterized by large fluxes of organic carbon, nutrients and other trace elements which may be exported to the open ocean or rapidly deposited and buried at geological time scales. They are thus playing an essential role in the marine biogeochemical cycle of many elements. The study of the physical processes should provide knowledge of the local factors (wind and topography) affecting horizontal and vertical transport in relation to the general circulation. Special attention will be devoted to the role of filaments and eddies in the exchange of material between the coastal zone and the open ocean. Short time scale measurements of flows of carbon and nutrients through the food web will be performed during up welling events and occasionally in the winter during periods of down welling. On the other hand, spatial and seasonal variations of the inventories and fluxes of the carbon and associated elements will be investigated to obtain mass balances and to develop models of dynamic processes occurring in the water column. Since a large part of the primary production in the coastal up welling zones is rapidly deposited, a special attention will be paid to the understanding, quantification and modelling of the benthic processes related to biological activity and early diagenesis. A better knowledge of the carbon fluxes and budgets will improve our evaluation of the role of up welling in organic carbon production and fate in the marine system. This study may refine our understanding of the effect of coastal up welling on the global climate control and vice versa of potential effects of global warming on the up welling processes. Prime Contractor: Universite Libre de Bruxelles, Faculte des Sciences Appliquees, Chimie de l'Environnement; Bruxelles; Belgium.
Das Projekt "EnEff:Stadt, EnEff:Campus: RoadMap RWTH Aachen - Phase 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen University, E.ON Energy Research Center, Lehrstuhl für Gebäude- und Raumklimatechnik durchgeführt. Für den Campus der RWTH Aachen soll ein ganzheitliches und innovatives Gesamtkonzept für die energetische Sanierung entwickelt werden. Ziel ist eine Reduktion des nutzflächenbezogenen Primärenergieverbrauchs um 50 % bis 2025 (Bezugswert Messdaten 2013/14). Der Ansatz berücksichtigt eine Änderung der Nutzung, die Sanierung und den Neubau von Gebäuden als auch die Potentiale der verschiedenen Erzeugungs- und Verteilsysteme für Strom, Wärme und Kälte. Zu Beginn des Projekts werden die relevanten Daten gesammelt und zusammengeführt. Dazu wird das Konzept des Building Information Modeling (BIM) auf ganze Quartiere zum Quartier Information Modeling ausgeweitet. Mit Hilfe der Daten wird eine dynamische Simulation der gesamten Energieversorgungskette aufgebaut. Auf Basis von Messdaten und Simulationsergebnissen werden einzelne Verbesserungsmaßnahmen abgeleitet. Nach der Bewertung möglicher Einzelmaßnahmen werden daraus schlüssige Optimierungsstrategien erarbeitet. Im begleitenden Monitoring werden die Verbrauchsdaten und Energieströme aufbereitet. Die Messwerte werden dazu den Beteiligten über eine Web-Nutzerschnittstelle zugänglich gemacht und übersichtlich dargestellt. Als Datenaufbereitung soll ein CAD basiertes dreidimensionales grafisches Modell des Campus entwickelt werden, das die dynamischen Energieströme und ihre Emittenten rückblickend und vorausschauend simulierend darstellt. Die Erfahrungen des Projektes und die entwickelte Methodik werden nach Projektabschluss zu einem Leitfaden zusammengefasst.
Das Projekt "Flash-flood risk assessment under the impact of land use changes and river engineering works" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft, Fachgebiet Hydromechanik und Hydraulik durchgeführt. General Information: Large uncertainties affect the policies for mitigation of flood hazard in flashy streams. These descend from complexity of physical processes, including scale problems in both observation and modelling, and from the lacking knowledge on the effects of man-induced changes on flood frequency regime. The present proposal is aimed at reducing the above uncertainties, also searching for a unified approach to risk assessment in Europe. This requires a deeper insight of the unsolved complexity, jointly with an appropriate framework to include the river basin system in the analysis of extreme events. Accordingly, the major objectives of the project are (a)an insigth of complex mechanisms producing extreme flash-floods with (apparently) high return periods; (b)the production of physically-based methods for flood risk assessment, accounting for land use changes, and river engineering works; (c)the substantiation of criteria to evaluate regional sensitivity of flood risk to climate, land use changes, and river engineering works. These objectives are achieved through (l)the development of physically-based methods for regionalization of flood frequency estimates, because of the major role of spatial homogeneity; (2)the development of spatially-distributed methods for flood risk analysis based on derived distribution techniques, towards a unified approach to dynamics of flood frequency, including climate and the river basin system; (3)the development of spatially-distributed methods for flood risk analysis based on simulation techniques, in order to investigate flood mechanisms and compare flood hydrographs under different scenarios; and (4)the development of, and demonstration with spatially-distributed models for regional and basin cases studies as a paradigm for different climate, land use, river basin exploitment and flood regime in different countries of Europe (AT, DE, IT, ES, CH and UK). This is to assess the sensitivity of study areas to climate and land use variability. In addition, it will provide flood risk assessments under control and modified climate, land use and river regulation scenarios. Also, criteria are provided to integrate hydrological risk with historical data on land use, river regulation rules, river and catchment training works, as an essential issue to work out historical, present and modified scenarios, and to predict the response of a basin to future actions. Project benefits are user-friendly, integrated, spatially-distributed technologies at regional and basin scales; an improved, unified European framework for flood risk assessment; and objective criteria to substantiate the policies for mitigation of flood hazard in Europe. ... Prime Contractor: Politecnico di Milano, Centro Interdipartimentale di Ricerca in Informatica Territoriale e Ambientale; Milano.
Das Projekt "OESF-Pilotphase: Raeumlich-zeitliche Verteilung von Brut- und Rastvoegeln Spiekeroogs" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Vogelforschung 'Vogelwarte Helgoland' durchgeführt. Im Rahmen des Projekts soll die Rolle der Voegel fuer das Wattenmeer im OESF-Forschungsraum Spiekeroog ermittelt werden. Schwerpunkte sind: 1. Ihre Bedeutung fuer den Stoffumsatz (Produktion, Konsumption); 2. Die Anpassung der Arten an wechselnde Umweltbedingungen. Dazu sind die Bestaende sowie ihre raeumliche und zeitliche Dynamik, insbesondere bei der Nahrungssuche und Brutansiedlung zu erfassen. Das Projekt deckt sowohl die Brutphase wie auch die Hauptzugphasen im Fruehjahr und Herbst ab.
Das Projekt "FC-CAT - Fuel Cell CFD and though-plane Modelling" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AVL Deutschland GmbH durchgeführt. Die ständige Weiterentwicklung neuer Materialien und Fabrikationsprozesse für die Brennstoffzelle erhöhen sukzessive derer Leistungsdichten. Daraus resultieren neue Herausforderungen für den Betrieb der Brennstoffzellensysteme wie beispielsweise dem Wasser- und Wärmemanagement, welche mittels guter Modelle quantifiziert und abgebildet werden können. Neue Materialien, veränderte Schichtstrukturen und neuartige Designmöglichkeiten verursachen grundlegende Änderungen in den Transport- und elektrochemischen Eigenschaften der funktionalen Schichten, welche in diesem Projekt detailliert untersucht werden soll. Daher ist das Projektziel die Analyse und quantitative Beschreibung der funktionalen Schichten mit neuen Materialien durch experimentelle ex-situ und in-situ Charakterisierung, sowie die Entwicklung neuer Modelle (1D, 2D) zur Beschreibung der dynamischen Prozesse in diesen neuen Strukturen/Schichten bzw. die Erweiterung eines bestehenden stationären 3D-Modells für eine verbesserte realitätsnahe Abbildung der stattfindenden Prozesse.
Das Projekt "European river flood occurrence and total risk assessment system" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung e.V. durchgeführt. General Information: The EUROTAS proposal for research and technological development is directed at the development and demonstration of integrated catchment models for the assessment and mitigation of flood risk, and at the development of both appropriate modelling and management procedures. The proposed research has three main components: - the development of an integrated framework for whole catchment modelling based upon an 'open-systems' approach, - the demonstration of the feasibility and benefits of integrated modelling to answer real scientific and practical issues on the changing nature of flood risk in five river catchments, and - the development of procedures to determine the impact of river engineering works and environmental change on flooding and the assessment of flood risk. The proposed research builds upon existing research advances from EU and nationally funded research programmes. The river catchment studies will address issues at the heart of sustainable development of river basins by exploring the impacts of human intervention in the basin, flood mitigation measures and the impacts on flood risk of past and future climatic and land use changes. The principal output of the research will be a prototype integrated catchment modelling system which will include decision support for the procedures developed in the course of the research. The framework will not be tied to any particular modelling system but will set protocols for communication between different modelling components. Thus, the framework will enable nationally or regionally preferred models to be incorporated in any future practical implementation of the system and so conform to the principle of subsidiarity. The Partners are particularly concerned that the research will meet the needs of river management authorities and will provide real benefit in the future mitigation of flood losses in the EU . The involvement of river authorities in the research is seen as a crucial pathway to future implementation of the research advances. The research results will be disseminated through scientific papers, an end-of-project conference as well as implementation of the prototype integrated modelling framework. Prime Contractor: HR Wallingford Ltd., River Group; Wallingford.
Das Projekt "Investigations of viscous venting and treatment of releases" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Forschungsschwerpunkt Bautechnik und Meerestechnik, Arbeitsbereich Strömungsmechanik durchgeführt. General Information: Polymerization reactors are widely used throughout the industrialized world in the production processes of many common materials such as polystyrene, polyvinylchloride (PVC) and polyacrylates (e.g. plexiglass). A survey carried out in 1990 by the UK Health and Safety Executive showed that, over period up to 1987, an average of five serious industrial incidents due to runaway polymerization reactions occurred every two years. Against this background, and in the framework of reduction of risks to human health and the environment, many of Europe's leading chemical companies have expressed a strong need to improve the modelling capability available for the design of emergency pressure relief systems for such reactors. The present proposal is focussed on this area and is characterised by a problem-solving approach. Many runaway reactions that are of greatest concern are those that involve highly-viscous multiphase fluids (viscosities typically greater than 1000cP). There are considerable uncertainties in specifying the required safety valve and pipe sizes to handle such fluids so that, if activated, the emergency pressure relief systems will be able to discharge reactor contents at a rate that will prevent a dangerous build-up of pressure and temperature in the reactor vessel. However, the basic hindrance to the development of improved modelling techniques is the extremely limited experimental database on the flow of highly-viscous multiphase fluids (reacting and non-reacting) in vessels, safety valves and piping. In view of the variety of polymerization processes, it is necessary for this project to adopt a generic approach, i.e. to perform experiments that allow high-viscosity effects to be studied systematically and, on this basis, to develop generalised physical models for emergency pressure relief system design. The INOVVATOR Project has the following objectives: 1. To complement the very limited experimental database on high-viscosity multiphase flows by performing a number of experiments designed to fill certain critical knowledge gaps such as liquid-vapour distribution in reactor vessels, the pressure drop characteristics of safety valves and associated pipe systems and corresponding mass discharge rates. 2. To create a computer database containing these and other available experimental data related to high- viscosity multiphase flows. 3. To develop or improve the modelling technology for highly-viscous flows used in the design of emergency pressure relief systems. This would be validated against the above database. 4. To exploit and disseminate the products of the project, e.g. by publications, presentations at industrial working groups and by incorporating the improved models in existing design software. The resources necessary to achieve these objectives demand a trans-national approach. ... Prime Contractor: Commission of the European Communities, Institute of Systems, Informatics and Safety; Barasso; Italy.
Das Projekt "Subproject 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Metabolomic Discoveries GmbH durchgeführt. Das Projekt DYNAMICS untersucht die Dynamik von industriellen Bioprozessen. Ziel ist es den Stoffwechsel und die Dynamik der Stoffwechselanpassungen besser zu verstehen, um industrielle Bioprozesse effizienter zu gestalten. Metabolomics, die Analyse aller Metabolite in einer biologischen Probe, ermöglicht umfassende Einblicke in die Physiologie und metabolischen Netzwerke unter den verschiedensten Bedingungen. Dabei werden bekannte und unbekannte Substanzen analysiert, charakterisiert und zusätzlich können diese auch quantifiziert werden. Hinter diesen Untersuchungen stecken hoch sensible, analytische Instrumente, wie Massenspektrometer (MS), die an Flüssig (LC)- oder Gaschromatographen (GC) gekoppelt sind. In diesem Vorhaben werden hochauflösende LC-MS und GC-MS parallel verwendet um das Metabolom nahezu vollständig abzudecken. Die Plattform erlaubt die Analyse von Molekülen mit molarer Masse von 50-1700 Da. Damit wird ein Molekülbereich von hochpolaren Verbindungen wie Aminosäuren oder Energieäquivalenten bis hin zu lipophilen Stoffen wie Phospholipide oder Fettsäuren abgedeckt. Bisher können ca. 30% der Metabolite annotiert werden. 70% der Metabolitpeaks sind unbekannte Substanzen. In dem Forschungsvorhaben sollen metabolische Flüsse und deren Dynamiken untersucht werden. Hierzu werden die von den Projektpartner 1, 2 und 4 generierten Proben auf ihre metabolische Zusammensetzung mit der umfassenden Metabolomicsplattform analysiert. Dies erlaubt die Detektion von ca. tausend Komponenten in Mikroorganismen. Die proprietäre, mehrere tausend Komponenten umfassende Metabolitdatenbank mit starken Fokus auf mikrobielle Metabolite, erlaubt die Identifikation derselbigen in den Proben. Unbekannte Metabolite können an Hand der akkuraten Masse (1-2ppm Massengenauigkeit) und Retentionszeit klassifiziert werden, hierbei helfen auch die Untersuchungen und Arbeiten der stabilen Isotopenmarkierung aus dem WP4 (Projektpartner 3).
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