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Ecosystem Engineering: Sediment entrainment and flocculation mediated by microbial produced extracellular polymeric substances (EPS)

Sediment erosion and transport is critical to the ecological and commercial health of aquatic habitats from watershed to sea. There is now a consensus that microorganisms inhabiting the system mediate the erosive response of natural sediments ('ecosystem engineers') along with physicochemical properties. The biological mechanism is through secretion of a microbial organic glue (EPS: extracellular polymeric substances) that enhances binding forces between sediment grains to impact sediment stability and post-entrainment flocculation. The proposed work will elucidate the functional capability of heterotrophic bacteria, cyanobacteria and eukaryotic microalgae for mediating freshwater sediments to influence sediment erosion and transport. The potential and relevance of natural biofilms to provide this important 'ecosystem service' will be investigated for different niches in a freshwater habitat. Thereby, variations of the EPS 'quality' and 'quantity' to influence cohesion within sediments and flocs will be related to shifts in biofilm composition, sediment characteristics (e.g. organic background) and varying abiotic conditions (e.g. light, hydrodynamic regime) in the water body. Thus, the proposed interdisciplinary work will contribute to a conceptual understanding of microbial sediment engineering that represents an important ecosystem function in freshwater habitats. The research has wide implications for the water framework directive and sediment management strategies.

Drahtverschaltung für Hocheffizienz-Solarzellen mit Leitfähigem Kleben, Teilvorhaben: Entwicklung Stringer-Technologie für das leitfähige Kleben

Das Teilprojekt 'Entwicklung Stringer Technologie für das Leitfähige Kleben' der teamtechnik Maschinen und Anlagen GmbH befasst sich mit der Entwicklung einer neuen Generation von kostengünstigen (Kostenersparnis größer als 25 % des €/Wp-Wertes) Solarzellenverschaltungsanlagen für die Klebe-Drahtverschaltung von Hocheffizienz- HJT- und Tandem-Solarzellen mit hohem Durchsatz ( größer als 3600 Zellen pro Stunde). Die neuartigen Maschinen werden durch eine Einheit für das Light Soaking der Zellen (Erhöhung des Zellwirkungsgrades um größer als 0,3 %) ergänzt und ermöglichen die Zellverschaltung mit Überlapp (Paving, Zero-Gap) und die Aushärtung von leitfähigem Klebstoff unter Druck. Darüber hinaus steht die Optimierung des Niederhalter- und Verbindergreifersystems für die Verarbeitung von Runddrähten für Solarzellen im M12 Format im Vordergrund.

Drahtverschaltung für Hocheffizienz-Solarzellen mit Leitfähigem Kleben

Das Teilprojekt 'Entwicklung Stringer Technologie für das Leitfähige Kleben' der teamtechnik Maschinen und Anlagen GmbH befasst sich mit der Entwicklung einer neuen Generation von kostengünstigen (Kostenersparnis größer als 25 % des €/Wp-Wertes) Solarzellenverschaltungsanlagen für die Klebe-Drahtverschaltung von Hocheffizienz- HJT- und Tandem-Solarzellen mit hohem Durchsatz ( größer als 3600 Zellen pro Stunde). Die neuartigen Maschinen werden durch eine Einheit für das Light Soaking der Zellen (Erhöhung des Zellwirkungsgrades um größer als 0,3 %) ergänzt und ermöglichen die Zellverschaltung mit Überlapp (Paving, Zero-Gap) und die Aushärtung von leitfähigem Klebstoff unter Druck. Darüber hinaus steht die Optimierung des Niederhalter- und Verbindergreifersystems für die Verarbeitung von Runddrähten für Solarzellen im M12 Format im Vordergrund.

Matrix Schindeltechnologie für die Zukunft der Photovoltaik, Teilvorhaben: Entwicklung leitfähiger Klebstoffe für die Matrix-Schindeltechnologie

Ziel des Teilvorhabens ist die Entwicklung elektrisch leitfähiger Klebstoffe, die speziell auf die Anforderungen einer industriellen Matrix-Schindelverschaltung von Silizium Solarzellen zugeschnitten sind. Ein besonderer Fokus liegt dabei neben der elektrischen / mechanischen Performance solcher Systeme auch auf einer Kostenoptimierung durch Auswahl geeigneter Füllstoffe, um Zugang zu dem preissensitiven PV-Markt zu bekommen.

(De)Montageoptimierte Modulbauweise thermoplastischer Faserverbundwerkstoffe, Teilvorhaben: Evaluierung von Verbundstrategien auf Klebstoff-Basis

Verschränkung der hochintegrierten Elektrochemischen Konversion von Kraftlignin mit biotechnologischen und chemischen Prozessen zu drop-in Chemikalien und Intermediaten für stoffliche Anwendungen, Teilvorhaben 5: Elektrochemisches Reaktorsystem

Das Gesamtziel von IntElek-to 2.0 ist die Entwicklung einer nachhaltigen Wertschöpfungskette zur Darstellung und stofflichen Nutzung monomerer und oligomerer Oxidationsprodukte des Kraftlignins, das bislang einer nahezu ausschließlichen thermischen Verwertung zugeführt wird. Dieses Projekt umfasst hierbei die Optimierung der elektrochemischen, anodischen und kathodischen, kontinuierlichen Verfahren und Prozesstechnologien zur Darstellung von o.g. monomeren und weiteren entschwefelten, funktionalen lignin-stämmigen Verbindungen, Pinacol-Kopplungsprodukten und anderen biphenylischen Intermediaten und oligomeren Verbindungen. Die Kopplung mit biotechnologischen Verfahren zur Funktionalisierung, mit nachhaltiger organischer Polymersynthesechemie (aromatische gesättigte und ungesättigte Polyester, NIPU, PU, PIR und Polyharnstoff, Epoxydharze) und konventioneller katalytischer Chemie zu Polymeranwendungen (Klebstoffe, Beschichtungen, additive Fertigung, Schäume, Abformmassen) erweitert die Wertschöpfungskette im Hinblick auf marktorientierte Anwendungen. Unter anderem wird der Einsatz der innovativen Bio-Monomere für bedeutende Massenmärkte wie die Herstellung von PUR/PIR Isolationsschäumen erforscht. PIR/PU Isolationsschäume mit einem Marktanteil von über 30% des weltweiten PU-Verbrauchs, leisten einen erheblichen Beitrag zur CO2-Minderung in der Bauindustrie. Dies soll durch eine Verschränkung der o.g. Sektoren (Elektrochemie, Biotechnologie, nachhaltige Synthese- und Polymersynthese-Chemie) zur stofflichen Nutzung des nachwachsenden Rohstoffes Kraftlignin erreicht werden.

Verschränkung der hochintegrierten Elektrochemischen Konversion von Kraftlignin mit biotechnologischen und chemischen Prozessen zu drop-in Chemikalien und Intermediaten für stoffliche Anwendungen, Teilvorhaben 4: Biotechnologische Konversionen

Das Gesamtziel von IntElek-to 2.0 ist die Entwicklung einer nachhaltigen Wertschöpfungskette zur Darstellung und stofflichen Nutzung monomerer und oligomerer Oxidationsprodukte des Kraftlignins, das bislang einer nahezu ausschließlichen thermischen Verwertung zugeführt wird. Dieses Projekt umfasst hierbei die Optimierung der elektrochemischen, anodischen und kathodischen, kontinuierlichen Verfahren und Prozesstechnologien zur Darstellung von o.g. monomeren und weiteren entschwefelten, funktionalen lignin-stämmigen Verbindungen, Pinacol-Kopplungsprodukten und anderen biphenylischen Intermediaten und oligomeren Verbindungen. Die Kopplung mit biotechnologischen Verfahren zur Funktionalisierung, mit nachhaltiger organischer Polymersynthesechemie (aromatische gesättigte und ungesättigte Polyester, NIPU, PU, PIR und Polyharnstoff, Epoxydharze) und konventioneller katalytischer Chemie zu Polymeranwendungen (Klebstoffe, Beschichtungen, additive Fertigung, Schäume, Abformmassen) erweitert die Wertschöpfungskette im Hinblick auf marktorientierte Anwendungen. Unter anderem wird der Einsatz der innovativen Bio-Monomere für bedeutende Massenmärkte wie die Herstellung von PUR/PIR Isolationsschäumen erforscht. PIR/PU Isolationsschäume mit einem Marktanteil von über 30% des weltweiten PU-Verbrauchs, leisten einen erheblichen Beitrag zur CO2-Minderung in der Bauindustrie. Dies soll durch eine Verschränkung der o.g. Sektoren (Elektrochemie, Biotechnologie, nachhaltige Synthese- und Polymersynthese-Chemie) zur stofflichen Nutzung des nachwachsenden Rohstoffes Kraftlignin erreicht werden.

Sicherheitserhöhung nachhaltiger Klebverbindungen für hybride Leichtbaustrukturen, Teilvorhaben: Erarbeitung optimierter Klebtechnologien für FVK und Sensorik (Klebstoffe, Vorbehandlungen, Equipment)

Berücksichtigung des Einflusses fertigungsinduzierter Vorverformungen warmaushärtender Klebstoffe auf die Schwingfestigkeit geklebter Verbindungen

Drahtverschaltung für Hocheffizienz-Solarzellen mit Leitfähigem Kleben, Teilvorhaben: Prozessentwicklung und Charakterisierung

Das Teilprojekt 'Prozessentwicklung und Charakterisierung' des Fraunhofer Instituts für Solare Energiesysteme befasst sich mit der Entwicklung von Verschaltungsprozessen für die Klebe-Draht-Verschaltung für Hocheffizienz-Solarzellen. Darüber hinaus stehen die detaillierte Charakterisierung der leitfähigen Klebstoffe, die Entwicklung eines light-soaking Prozesses für Heterojunction Solarzellen, die Entwicklung und der Bau von PV-Modulen mit Klebe-Draht-Verschaltung sowie die Analyse der Langzeitstabilität mithilfe von Klimakammertests im Fokus. Ergänzt werden die Arbeiten durch die Berechnung der Zelle-zu-Modul Gewinn- und Verlustmechanismen der Module, einer Kostenrechnung zu den entwickelten Verschaltungsprozessen sowie der Bestimmung des CO2-Fußabdruckes.

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