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Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsinstitut Bioaktive Polymersysteme biopos e.V. Forschungsstandort Teltow-Seehof durchgeführt. 1. Vorhabenziel Biopos wird am WP2 des Verbundprojektes teilnehmen. Vorbehandelte Holz-Proben von Eucalyptus und Pappel werden durch enzymatische Hydrolyse charakterisiert und in monomere Kohlenhydrate umgewandelt. 2. Arbeitsplanung Nach Vorbehandlung der LCF-Rohstoffe werden die Einzelzucker (C-5, C-6) mittels enzymatischer Hydrolyse hergestellt und mittels DC und HPLC charakterisiert. Nach der quantitativen Auswertung der erhaltenen isolierten C-5 und C6-Zucker-Gemische werden diese entsprechend der quantifizierten Einzelzucker mit entsprechenden Hefe-Stämmen zu Ethanol fermentiert. Dazu werden Hefen verwendet, die sowohl C-5 als auch C-6 Zucker umsetzen (Saccharomyces cerevisiae zur Fermentation von Glucose and Pichia stipitis zur Fermentation von Xylose). Die Hefe-Stämme werden während der Projektzeit im FI Biopos e. V. kultiviert, so dass eine Fermentation zu Ethanol kontinuierlich möglich ist. Die Ausbeuten an Ethanol werden mittels HPLC (Quantifizierung) und Ermittlung der Gewichtsabnahme (CO2-Bildung) sowie voluminetrisch (CO2-Quantifizierung) bestimmt.

Land-Use Change Modelling in the Upper Blue Nile Basin

Land-use and land-cover changes are driving unprecedented changes in ecosystems and environmental processes at different scales. This study was aimed at identifying the potential land-use drivers in the Jedeb catchment of the Abbay basin by combining statistical analysis, field investigation and remote sensing. To do so, a land-use change model was calibrated and evaluated using the SITE (SImulation of Terrestrial Environment) modelling framework. SITE is cellular automata based multi-criteria decision analysis framework for simulating land-use conversion based on socio-economic and environmental factors. Past land-use trajectories (1986Ń2009) were evaluated using a reference Landsat-derived map (agreement of 84%). Results show that major land-use change drivers in the study area were population, slope, livestock and distances from various infrastructures (roads, markets and water). It was also found that farmers seem to increasingly prefer plantations of trees such as Eucalyptus by replacing croplands perhaps mainly due to declining crop yield, soil fertility and climate variability. Potential future trajectory of land-use change was also predicted under a business-as-usual scenario (2009Ń2025). Results show that agricultural land will continue to expand from 69.5% in 2009 to 77.5% in 2025 in the catchment albeit at a declining rate when compared with the period from 1986 to 2009. Plantation forest will also increase at a much higher rate, mainly at the expense of natural vegetation, agricultural land and grasslands. This study provides critical information to land-use planners and policy makers for a more effective and proactive management in this highland catchment. Quelle: http://www.mdpi.com

A novel approach for the integration of biomass pyrolytic conversion processes in existing markets of liquid fuels and chemicals

Das Projekt "A novel approach for the integration of biomass pyrolytic conversion processes in existing markets of liquid fuels and chemicals" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Physikalische Elektronik durchgeführt. General Information/Objectives: The proposed integrated approach has the following objectives: - Pyrolysis of various feedstocks, e.g. straw, around donax, hardwood (eucalyptus species) and softwood (pine species). - Evaluation of characteristics of qualified feedstocks (ultimate and proximate analysis and calorific value). - Optimization of flash pyrolysis and combustion processes to increase liquid yields and improve liquids quality. - Close-coupling of existing biomass conversion (CFB reactor), post treatment (product stream dedusting and pyrolysis vapour quenching) and upgrading (plasma reactor) processes - Derivation of scale-up rules for flash pyrolysis plants. - Setting-up of requirements for risk analysis of integrated advanced pyrolysis systems including detailed study on techno economics for either heat or power applications. - Proposals for the removal of barriers to introduce pyrolysis liquids to niche markets, e.g. refinery infrastructure. Technical Approach In the framework of previous R and D programmes, a novel reactor configuration, suitable for the maximisation of the liquid products derived from biomass flash pyrolysis has been constructed and tested. It is a Circulating Fluidised Bed (CFB) reactor, which is fuelled by partial combustion of the by-products of the pyrolytic process. This is achieved by recirculation of the by-product char to the lower portion of the CFB reactor, where it is combusted, providing the energy requirements to carry out the biomass devolatilization process. Results have shown total liquid yields of 55-60 per cent wt, based on maf feedstock. However essential process modifications (e.g. hot gas filtration and liquid recovery based on direct quench of pyrolysis vapours)are required to improve quality and further increase liquid yields. Moreover, the liquid products have to be analyzed and upgrading techniques (such as hydrotreatment of zeolite cracking) thoroughly investigated prior to applying the process at a larger scale. A scale up procedure (for plants up to 1 tonne maf biomass/h) should furthermore be based on robust results derived by large-scale hydrodynamics study. Finally, market applications of the overall process require a detailed risk analysis as well as an assessment of the necessary procedures to accelerate pyrolysis products penetration in the existing infrastructure of liquid fuels and chemicals. Expected Achievements and Exploitation The output of the project include: - a breakthrough in pyrolysis liquid upgrading technology - derivation of scale-up rules to minimize risks associated to changing fluid dynamics in larger systems. - development of an integrated scheme for biomass conversion - techno economic assessment of the concept - ... Prime Contractor: Agricultural University of Athens, Department of Land Reclamation and Agricultural Engineering, Laboratory of Farm Structures; Athens; Greece.

Entscheidungsstrategien in der Land- und Forstwirtschaft bei den Guraghe im südlichzentralen Hochland Äthiopiens

Das Projekt "Entscheidungsstrategien in der Land- und Forstwirtschaft bei den Guraghe im südlichzentralen Hochland Äthiopiens" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Fachrichtung Forstwissenschaften, Institut für Internationale Forst- und Holzwirtschaft, Professur für Tropische und Internationale Forstwirtschaft durchgeführt. This study pursues the following research questions: 1. How do the socio-economic and biophysical characteristics of the Guraghe farming system look like? Which farm forestry constraints, potentials, opportunities, and priorities are typical to these households? 2. What are the major constraints that shy farmers away from aggressive integration of multipurpose trees and shrubs into their farm units? 3. How can these constraints be addressed in order to encourage and motivate farmers in on-farm tree/ shrub management schemes? 4. How effective are current government extension programs in promoting farm forestry practices and thus help farmers in reaping the rewards of agroforestry? 5. How do farmers' risk perception and risk attitude vary among households and with different situations under which they are operating? Research hypotheses: 1. Smallholder households of the Guraghe Zone are operating under favorable biophysical and socio-economic conditions that favor guaranteeing food security, betterment of livelihoods, and sustainable production systems. 2. The potential of on-farm tree/shrub management in enhancing household livelihood and sustainable production system has not been fully utilized. 3. Current government programs aimed at promoting agricultural and farm forestry technologies stick to the highly advocated participatory bottom-up approaches rather than conventional top-down approaches. 4. Current eucalypt marketing arrangements allow farmers to obtain satisfactory share of the gross revenue generated. Tentative result: Farm forestry decision-making process of smallholder households in southern-central Ethiopian Highlands was studied via informal and structured questionnaire surveys. Farmers decision-making process is subjected a multitude of internal and external factors. Farmers' limited capability in winning internal constraints predisposes them to diverse external factors of various importance levels. Attempts to achieve food self-sufficiency are being thwarted by intense crop damages by pests and diseases. Wild animals' damage and crop diseases cause a substantial annual loss of crop yields. Likewise, lack of access to modern farm inputs and inappropriate credit arrangements contribute to the dwindling crop yields. Periodically recurring drought problem and ever declining holding sizes add fuel to food insecurity threats. Promotion of on-farm tree/ shrub planting activities is frustrated, inter alia, by lack of adequate knowledge and planting materials of appropriate species. Current extension program is rather counterproductive in helping farmers reap the rewards of agroforestry or integrated land use practices. Extension services provide mainly seedlings of exotic timber species which farmers plant solely for aesthetic values. Eucalypts represent a major on-farm plantation species. Despite government authority's' discouraging propaganda, an account of unfavorable ecological effects, eucalypt woodlots are expanding through farmers

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei, Institut für Forstgenetik durchgeführt. Das übergeordnete Ziel des Projektes TREEFORJOULES ist es, die wichtigsten Faktoren zu identifizieren, die den physikalisch-chemischen Eigenschaften der Zellwände zugrunde liegen, die eine Schlüsselrolle bei der Schwierigkeit spielen, diesen nachhaltig produzierten Rohstoff als Quelle für die effiziente Erzeugung von Biokraftstoffen der zweiten Generation zu nutzen. Dieses Wissen ist für künftige Assoziationsstudien und Marker-unterstützte Züchtung von Elite-Bäume zur Verbesserung der Verarbeitung von Lignozellulose unverzichtbar. Damit wird gleichzeitig ein Beitrag zur Erreichung der Ziel der KBBE-Ausschreibung für eine Sicherung der nachhaltige Energieversorgung geleistet. Der Arbeitsplan besteht aus 4 Arbeitspaketen, aus denen 29 deliverables erarbeitet und 16 milestones erreicht werden sollen. Das vTI ist an Erarbeitung von 9 deliverables und an Erreichung von 10 milestones beteiligt. Im WP1 sollen Kandidatengene als mögliche Regulatoren für die Holzbildung identifiziert und charakterisiert werden. Die Forstgenetik wird eine Transkriptomanalyse von Xylemzellen durchführen sowie Kandidatengen-inaktive (RNAi) transgene Pappeln herstellen. Die Holzchemie ist an der Identifizierung von Holzeigenschaften sowie der Analyse des bioenergetischen Potentials des Holzes beteiligt. Die Holzbiologie untersucht transgenes Holz mit innovativen mikroskopischen und mikrospektroskopischen Methoden. TREEFORJOULES stützt sich auf die kollektive translationale Expertise der Mitglieder des Konsortiums in der Genomik von Holz, der Herstellung von Vollgeschwister Nachkommenschaften, und bestehende genomische Ressourcen. Die Arbeitsgruppe besteht aus Wissenschaftlern aus öffentlichen und privaten Organisationen, die an der Spitze ihrer Arbeitsfelder sind, und der aktiven Beteiligung von Wald-, Zellstoff und Papier, und Energie-Unternehmen aus Frankreich, Spanien und Portugal, sowie einer deutschen KMU, die Konzepte zur nachhaltigen und ökologischen Nutzung von Bioraffinerien entwickeln.

Einfluss der Landnutzung auf den Wasser- und Stoffhaushalt von drei kleinen Einzugsgebieten in der IX. Region Chiles

Das Projekt "Einfluss der Landnutzung auf den Wasser- und Stoffhaushalt von drei kleinen Einzugsgebieten in der IX. Region Chiles" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bonn, Agrikulturchemisches Institut durchgeführt. Die Auswirkungen unterschiedlicher Landbewirtschaftung auf Gebietswasserhaushalt und Wasserqualität in der IX. Region Chiles sind bisher weitgehend unerforscht und bleiben deshalb bei der wasserwirtschaftlichen Planung unberücksichtigt. Im Rahmen eines DAAD Jahresstipendiums baut der Mitantragsteller deshalb in Zusammenarbeit mit Hochschullehrern der Universidad de la Frontera (Temuco, Chile) ein Monitoringprogramm in drei kleinen Wassereinzugsgebieten auf (land- und forstwirtschaftliche Nutzung, Naturwald), welches Erkenntnisse über das Abflussverhalten unter den gegebenen Klimabedingungen liefern soll. Hauptziel des Vorhabens ist die Klärung, ob die intensive forstliche Bewirtschaftung mit Eucalyptus globulus und Pinus radiata zu einer Verminderung des Trockenwetterabflusses führt. Weitere Aspekte der Untersuchung sind die kontinuierliche Erfassung von Gewässergüteparametern sowie das Abflussverhalten dreier Vorfluter bei Starkregenereignissen. Das Vorhaben knüpft an die Zusammenarbeit im Rahmen des abgeschlossenen EU-Projektes 'Influence of Land Use on Sustainability' an und soll Basisdaten für die wasserwirtschaftliche Planung (manejo de cuencas) liefern. Die Zusammmenarbeit mit lokalen Professoren und Studenten soll die langfristige sachgerechte Nutzung der Messstationen gewährleisten.

Regeneration in an Ethiopian montane forest with special emphasis on tree biology and nurse-tree functions

Das Projekt "Regeneration in an Ethiopian montane forest with special emphasis on tree biology and nurse-tree functions" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Fachgruppe Biologie, Bayreuther Zentrum für Ökologie und Umweltforschung (BayCEER), Lehrstuhl für Pflanzenphysiologie durchgeführt. In the Munessa-Sheshamene region (Ethiopia) several plots of moderately disturbed natural forest and of exotic tree plantations have been investigated with respect to water relations and photosynthetic capcity of selected indigenous and exotic trees. This ongoing work is part of an ecosystem study conducted by soil scientists, geobotanists and plant ecophysiologists that aims at a scientific basis for a sustainable management of the Munessa forest as a model for other semideciduous forests of Ethiopia. The work shall be continued in two working packages, one of which will investigate the so-called nurse-tree effect. Juveniles of indigenous trees developing from seeds that accidentally arrived in a plantation of Eucalyptus saligna, E. globulus or Pinus patula grow significantly faster under the shelter of these 'nurse-trees' than in a natural forest. This unexpected nurse-tree effect will be studied in plantations with a successful regeneration of indigenous trees. In the second working package, regeneration ecology of important indigenous tree species will be studied, comprising modes of regeneration, regenerative capacity and the effective regeneration success under natural and plantation situations.

Holz ohne Rinde ernten - Nährstoffentzug minimieren

Das Projekt "Holz ohne Rinde ernten - Nährstoffentzug minimieren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kuratorium für Waldarbeit und Forsttechnik e.V. durchgeführt. Forscher testen entrindende Harvesterfällköpfe unter hiesigen Waldbedingungen. Die Hochschule Weihenstephan-Triesdorf (HSWT) und das Kuratorium für Waldarbeit und Forsttechnik (KWF) e.V. wollen kombinierte Fäll- und Entrindungsköpfe, die für die Plantagenwirtschaft mit Eucalyptus entwickelt wurden, unter mitteleuropäischen Waldverhältnissen testen und gegebenenfalls modifizieren. Würde die nährstoffreiche Rinde direkt am Ernteort im Wald verbleiben, hätte dies große Vorteile für den Wald. Das Vorhaben wird vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft über seinen Projektträger, die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR), gefördert. Auf geringer nährstoffversorgten Standorten kann die Stammholznutzung mit Rinde langfristig die Bodenfruchtbarkeit beeinträchtigen, dies limitiert die nachhaltig erntebaren Mengen. Eine Lösung wäre es, die Stämme gleich nach dem Fällen auf oder neben der Rückegasse zu entrinden. Auf diese Art würde man die Nährstoffe in natürlicher Form im Wald belassen. Daneben birgt diese Vorgehensweise weitere mögliche Vorteile: - Das Transportvolumen ließe sich verringern - Der Entrindungsprozess im Werk könnte entfallen - Aus Energieholzsortimenten könnten rindenfreie Premium-Holzbrennstoffe erzeugt werden, die bei der Verbrennung einen deutlich geringeren Aschenanteil haben und weniger Feinstaub freisetzen. - Forstschutzaspekte. Auf südafrikanischen und brasilianischen Plantagen haben sich Harvesterköpfe, die sowohl entasten als auch entrinden können, bereits bewährt. Im Vorhaben wollen die Forscher diese Technik unter mitteleuropäischen Verhältnissen erproben und gegebenenfalls anpassen. Die Versuche finden in Bayern und Niedersachsen mit verschiedenen Baumarten und Sortimenten statt. Dabei analysieren die Forscher neben den technischen auch die ökologischen und betriebswirtschaftlichen Aspekte. Unter anderem wird die HSWT Nährstoffbilanzen auf den Untersuchungsflächen erstellen. Über die Beteiligung von Partnern aus der Wirtschaft, darunter Sägewerke, Industrieholzabnehmer und Scheitholzproduzenten, soll der Ansatz mit einer größtmöglichen Praxisnähe entwickelt werden. Momentan verwerten Sägewerke die anfallende Rinde - allerdings mit relativ geringer Wertschöpfung - als Rindenmulch oder Brennstoff. Diese Nutzung könnte künftig zu Gunsten eines besseren Nährstoffkreislaufes geringer ausfallen. Ein Problem bei der Nutzung von entrindetem Holz gibt es bei längerer Lagerung im Wald, weil es dann zu Verfärbungen kommt. Dies könnte Einfluss auf die Vermarkt- und Verarbeitbarkeit haben. Bis zum Projektabschluss im August 2017 wird sich herausstellen, ob und zu welchem Grad diese Nachteile tatsächlich zutreffen und in welcher Relation sie zu den Vorteilen stehen. Informationen zum Projekt stehen auf http://www.fnr.de im Menü Projekte & Förderung unter den Förderkennzeichen 22013213 und 22012214 bereit.

Machbarkeitsstudie fuer die Umstellung einer Zellstoffabrik vom Sulfatverfahren auf das ASAM-Verfahren

Das Projekt "Machbarkeitsstudie fuer die Umstellung einer Zellstoffabrik vom Sulfatverfahren auf das ASAM-Verfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kraftanlagen AG Heidelberg durchgeführt. Die Foerderung neuer Technologien zielt primaer auf die industrielle Nutzung. Zellstoffabriken sind sehr kapitalintensiv und dadurch bedingt wuerde die Umsetzung des vom BMFT gefoerderten ASAM-Verfahrens mit einer in Deutschland zu errichtenden Zellstoffabrik sehr viel Zeit in Anspruch nehmen. Brasilien gehoert zu den groessten Zellstoff-Produzenten, wobei der Umweltschutz nicht modernen Anforderungen genuegt. Klabin besitzt mit ihrem Werk Klabin Celulose da Bahia (KCB) in Brasilien eine Anlage, die derzeit stillsteht und auf das ASAM-Verfahren umgebaut werden kann. Die Anlage ist urspruenglich fuer das Kraft-Verfahren mit Chlorbleiche ausgelegt, wodurch es zu geruchsintensiven Schadstoff-Emissionen, grossen Abwasserstroemen mit starken chlorierten organischen Belastungen bis zu den hochtoxischen Dioxinen und Furanen kommt, die auch im Zellstoff gefunden werden koennen. In der Studie soll aufgezeigt werden, dass KCB auf das ASAM-Verfahren umgestellt werden kann, wobei die Emissionen stark verringert und die chlororganischen Verbindungen vollkommen vermieden werden. Mit dem neuen Verfahren ist neben einer Verringerung der Produktionskosten auch ein ueberaus positiver Einfluss auf die Umwelt zu erwarten. Um die Akzeptanz des neuen Produktes auf dem Markt zu ueberpruefen sind neben der Studie umfangreiche Versuche mit Eukalyptus in der Pilotanlage sowie dem ASAM-Zellstoff zur Herstellung von Produkten notwendig.

Arbuscular mycorrhizal fungal diversity in an Ethiopian montane forest with special emphasis on nurse-tree effect

Das Projekt "Arbuscular mycorrhizal fungal diversity in an Ethiopian montane forest with special emphasis on nurse-tree effect" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Tübingen, Institut für Evolution und Ökologie, Abteilung Physiologische Ökologie der Tiere durchgeführt. Preliminary results from the ongoing work of a multidisciplinary study that aims at a scientific basis for a sustainable management of the Munessa-Shashemene forest as a model for other semi-decidouous forests of Ethiopia, reported the so-called nurse-tree effect. They documented higher density of regenerating native species under canopies of introduced Eucalyptus saligna, and E. globulus as compared to regeneration density in a natural forest. In such forest ecosystems, where seeds are dispersed without their mycorrhizal symbiont, tree species acquire a symbiont at the time of germination and the effectiveness of the existing AMF community is one important component of seedling establishment and growth. To get a better knowledge of the functioning of this particular ecosystem the work shall be complimented by investigation of the mycorrhizal status and the diversity of arbuscular mycorrhizal fungal (AMF) communities colonizing the nurse trees and the regeneratin indigenous tree seedlings. The project will also evaluate the mycorrhizal state of seedlings of diverse indigenous trees studied in respect to nutrient situations and water availability. Finally the project will provide inoculum of indigenous AMF for experimental designs and nurseries.

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