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Vorhaben: Miniaturisierte druckneutrale elektrische Tiefseeantriebe mit integrierter Leistungselektronik

Das Projekt "Vorhaben: Miniaturisierte druckneutrale elektrische Tiefseeantriebe mit integrierter Leistungselektronik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Aalen - Labor für elektrische Antriebstechnik und Leistungselektronik durchgeführt. DeepSeaProtection entwickelt ein multisensorisches Monitoring-System zur Unterstützung der Tiefseeerkundung sowie zur Beobachtung bzw. Minimierung der ökologischen Auswirkungen des Rohstoffabbaus in der abyssischen Region der Tiefsee, d.h. in 1-6 km Tiefe. Basierend auf einer existierenden Infrastruktur sollen autonome Unterwasserfahrzeuge (AUV), die bisher in Tiefen bis 150 m operieren, tiefseetauglich gemacht werden. Damit sollen zum einen Messgrößen, wie die Trübung des Wasserkörpers durch den Rohstoffabbau, großflächig ermittelt werden. Zum anderen sollen lokale Details des Meeresbodens, wie z.B. die Topographie, die Rohstoffdichte und die Tiefseefauna, erfasst werden. Das Monitoring-System besteht aus einer Gruppe ortsfester Sensor- und Kommunikationseinheiten, die den geometrischen Bezugsrahmen des zu vermessenden Tiefseeareals aufspannen und zur Navigation und Kartierung des Meeresbodens dienen. Ergänzt werden sie durch einen Schwarm besonders agiler AUVs zur gezielten lokalen Erkundung der Tiefsee. In diesem Teilvorhaben werden für die genannten AUVs miniaturisierte, modulare und druckneutrale Antriebssysteme im Leistungsbereich bis 1,5 kW entwickelt und in diese integriert. Besonderes Augenmerk liegt sowohl auf der Ausarbeitung einer druckneutralen Signal- und Leistungselektronik als auch auf der Entwicklung eines modularen Tiefseeantriebs, der mittels eines individuell angepassten Aufbaus und speziellen Beschichtungsverfahren einen möglichst hohen Wirkungsgrad erzielen soll. Um die Verfügbarkeit der AUVs und damit die Einsatzzeiten in der Tiefsee deutlich zu erhöhen, werden diese direkt an der kabelgebundenen Abbaumaschine aufgeladen. Dazu wird ein kontaktloses, induktives Energieübertragungssystem aufgebaut und in die AUVs integriert. Das Monitoring-System in Kombination mit der Technologie- und Hardwareentwicklung stellt den innovativen Kern dieses Vorhabens dar und gestattet eine umweltverträgliche und effiziente Exploration von maritimen Rohstoffquelle (Text abgebrochen)

Ein neuartiger Retrievalansatz zur Ableitung troposphärischer Temperatur- und Feuchteprofile unter allen Wetterbedingungen für eine verbesserte Quantifizierung von Verdunstungsraten

Das Projekt "Ein neuartiger Retrievalansatz zur Ableitung troposphärischer Temperatur- und Feuchteprofile unter allen Wetterbedingungen für eine verbesserte Quantifizierung von Verdunstungsraten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Leipzig, Fakultät für Physik und Geowissenschaften durchgeführt. Die ständige Weiterentwicklung und Verbesserung der Wetter- und Klimamodelle stellt die Fernerkundung der Atmosphäre vor große Herausforderungen. Für die Evaluierung der Modelle werden immer besser aufgelöste Messungen und Methoden benötigt. Herkömmliche Ansätze scheitern hier vor allem an fehlenden kontinuierlichen Beobachtungen der Temperatur und Feuchte bei allen Wetterbedingungen und insbesondere bei Regen. Ein Windprofiler ist allerdings auch bei solchen Bedingungen in der Lage Vertikalinformationen der Temperatur- und Feuchtegradienten zu messen. Der hier vorgeschlagene neuartige Ansatz aus einer Synergie aus Windprofiler (inklusive Radio Acoustic Sounding System), Ramanlidar, Mikrowellenradiometer und Wolkenradar ermöglicht eine automatisierte und kontinuierliche Erstellung von Temperatur- und Feuchteprofilen sogar bei Niederschlägen. Die zu verwendende variationelle Methode (optimale Schätzung, in engl. â€Ìoptimal estimationâ€Ì) bietet dabei ein robustes Hilfsmittel für die Kombination mehrerer Messgeräte unter Einbeziehung der Unsicherheiten der einzelnen Systeme. Bei der optimalen Schätzung wird ein vorgegebener Anfangszustand (z.B. die Klimatologie des Standorts oder der letzte bekannte Zustand) so lange iterativ variiert, bis er mit den Beobachtungen der verschiedenen Messgeräte innerhalb der Unsicherheiten übereinstimmt. Die Methode ermöglicht auch eine ausführliche Analyse der Unsicherheiten der Resultate und eine Einschätzung der Beiträge der einzelnen Geräte.Die langen Zeitreihen an Daten und die Kombination an sich ergänzenden Messinstrumenten, insbesondere mit dem 482 MHz Windprofiler am Meteorologischen Observatorium Lindenberg â€Ì Richard Aßmann Observatorium (MOL-RAO), sind einzigartig. Der Antragsteller kann hier seine umfangreichen Erfahrungen mit Instrumentensynergie und der Entwicklung von Algorithmen zur Ableitung atmosphärischer Variablen einbringen, um eine kontinuierliche Zeitreihe von Temperatur- und Feuchteprofilen mit bisher nicht erreichter Genauigkeit innerhalb und oberhalb von Wolken und insbesondere bei Niederschlag zu erstellen. Die thermodynamischen Profile bieten die ideale Möglichkeit, die Verdunstungsraten und die daraus resultierende Abkühlung mit einer verbesserten Genauigkeit zu quantifizieren. Die Unsicherheiten, die durch ungenaue Profile der relativen Feuchte und Temperatur entstehen, werden mit Hilfe von Simulationen abgeschätzt. Langzeitbeobachtungen an MOL-RAO werden genutzt, um aussagekräfige Statistiken über die Verdunstungs- und Abkühlungsraten zu erstellen. Die Ergebnisse werden für verschiedene Bedingungen wie stratiformen und konvektiven Niederschlag und für verschiedenen Jahreszeiten evaluiert. Dies wird den Modellieren helfen, die Parametrisierungen der Verdunstungsraten in kleinskaligen Modellen zu evaluieren.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von c-LEcta GmbH durchgeführt. Hauptziel des Gesamtvorhabens ist die Entwicklung eines wirtschaftlichen Verfahrens für die Synthese komplexer sialylierter Humane-Milch-Oligosaccharide (HMO) zum Einsatz als Lebensmittel. Am Beispiel von Disialyllacto-N-Tetraose (DSLNT) soll ein neuartiges zellfreies Enzymsystem zur Synthese von Sialinsäure-Verbindungen erforscht werden. Dieses wird innerhalb des Projektes zu einem skalierbaren Verfahren entwickelt, welches zukünftig auch die wirtschaftlich effiziente Sialylierung weiterer komplexer Substanzen ermöglicht. Eine Isolation von HMO aus natürlichen Quellen ist aufgrund der begrenzten Verfügbarkeit (vor allem aus Muttermilch, nur vereinzelt und in geringen Mengen in Kuhmilch) nicht möglich. Die biotechnologische Herstellung ist der einzige Weg, um spezifische HMO im industriellen Maßstab zu produzieren. c LEcta will mithilfe einer zellfreien, enzymbasierten Technologie und unter Ausnutzung evolutiver Optimierungsverfahren erstmals DSLNT als biologischen Wirkstoff für den Nahrungsmittelmarkt herstellen. Die nachhaltige, wirtschaftliche Umsetzung des Vorhabens steht dabei von Anfang an im Fokus. Ziel ist eine Enzymkaskade, die eine möglichst hohe Produktausbeute unter Anwendung möglichst geringer Enzym- und Rohstoffmengen ermöglicht. Eine der Hauptschwierigkeiten bei der Etablierung dieses Reaktionssystems liegt in der Deckung des hohen ATP-Bedarfs der DSLNT-Synthese. Daher wird durch die TUD ein effektives, innovatives ATP-Regenerationssystem entwickelt, das - im Gegensatz zu etablierten Systemen - bei hoher ATP-Recyclingrate keine negativen Auswirkungen auf die Produktausbeute durch die Freisetzung großer Phosphatmengen hat. Nur durch effiziente Kombination eines solchen Systems mit der intern entwickelten, zellfreien HMO-Synthese ist die wirtschaftliche Herstellung komplexer sialylierter HMO zukünftig möglich.

Teilvorhaben: Anwendungstest- und Prototypische Integration

Das Projekt "Teilvorhaben: Anwendungstest- und Prototypische Integration" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Marketing Service Magdeburg KG durchgeführt. Das Vorhaben Eaasy System befasst sich mit der Entwicklung eines adaptiven autonomen Zustellsystems für die letzte Meile. Angestrebt wird die deutliche Verbesserung von Effizienz und Ergonomie urbaner Zustellprozesse durch autonome Fahrfunktionen. Dafür werden das erste adaptiv autonome Zustellfahrzeug mit sprachgesteuerter Come-With-Me Funktion und die dazugehörige Dispositions-, Betriebs und Planungsumgebung entwickelt. Das Fahrzeug kann im autonomen Fahrmodus in Schrittgeschwindigkeit selbständig fahren. Im Zustellprozess wird dadurch zwischen Zustelladressen das zeitaufwendige Auf- und Absteigen obsolet. Der:die Zusteller:in dirigiert das Fahrzeug per Sprachsteuerung. Damit werden gegenüber reinen Follow-Me Ansätzen neue Freiheitsgrade (u.a. Fahren neben Person und parallele Entnahme von Sendungen) möglich. Bei langen Strecken und komplexen Verkehrssituationen wird das Fahrzeug in den manuellen Modus übernommen. Damit können Zusteller:innen schnell weitere Strecken bzw. komplexe Verkehrssituationen überbrücken. Mittels Sprachsteuerung können Zusteller:innen mit dem Fahrzeug interagieren. Sie teilen dem Fahrzeug Fahrtwünsche mit, können komplexe Anfragen stellen oder lassen sich assistieren. Das Eaasy-System senkt durch die Kombination von autonomem Fahren, intuitiver Sprachsteuerung und effizientem Dispositions- und Betriebsführungssystem die Zustellzeiten deutlich. Mit der Come-With-Me Funktion wird die körperliche Belastung der Zusteller:innen gesenkt. Das Eaasy System verfolgt das Ziel den öffentlichen Raum mittels intelligenter Lastenräder zu entlasten. Erprobung und Einsatz sind durch Limitierung des autonomen Fahrens auf 6km/h und mit produktiver Begleitperson zeitnah möglich. Mit der intuitiven Sprachsteuerung lässt es sich einfach in den Arbeitsprozess integrieren. Konkrete Zielstellung für das Vorhaben ist die Entwicklung, Implementierung und Validierung der zusteller:innenüberwachten Come-With-Me Funktion und deren Systemintegration auf TRL-6 Level.

Teilprojekt 4 - Umsetzungsphase

Das Projekt "Teilprojekt 4 - Umsetzungsphase" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Botanisches Institut und Botanischer Garten durchgeführt. Das Projekt RüBio hat zum Ziel in Bergen auf Rügen ein integriertes Konzept der blauen bioökonomischen Kreislaufwirtschaft zu realisieren. Durch die Kombination einer Kreislaufanlagen basierten Aquakultur von Speisefischen, dem Anbau von Heil- und Nutzpflanzen, der Fütterung von Insekten auf Grundlage regional anfallender biogener Reststoffe und der Kultivierung von Mikroalgen mit nährstoffreichen Prozesswässern werden vier wichtige biologische Systeme auf innovative Art und Weise miteinander verknüpft. In diesem Teilprojekt wird die Integration eines innovativen Massen-Algen-Kultur-(MAK)-Systems zur Prozesswasserreinigung und Sauerstoffanreicherung untersucht. Die MAK wird durch nährstoffreiche Prozesswässer aus der Welszucht mit Nährstoffen versorgt und bindet durch den Aufbau von Mikroalgenbiomasse wiederum Nährstoffe (insbesondere NH4 und PO4) und reichert das Ablaufwasser mit Sauerstoff an. Das Ablaufwasser aus der MAK eignet sich grundsätzlich sowohl für die Bewässerung von Pflanzenkulturen, für den erneuten Einsatz in der Welszucht, als auch für andere Einsatzgebiete am Modellstandort. Es werden zwei Massenalgenkultur-Produktionssysteme (MAKs) I und II aufgebaut. MAK I ist ein mobiler Produktionsreaktor. MAK II ist ein stationärer Produktionsreaktor, der neben dem Versuchsgewächshaus installiert wird.

Teilprojekt 2 - Umsetzungsphase

Das Projekt "Teilprojekt 2 - Umsetzungsphase" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von LimnoSystem UG (haftungsbeschränkt) durchgeführt. Das Projekt RüBio hat zum Ziel, in Bergen auf Rügen ein integriertes Konzept der blauen bioökonomischen Kreislaufwirtschaft zu realisieren. Durch die Kombination einer kreislaufanlagenbasierten Aquakultur von Speisefischen, dem Anbau von Heil- und Nutzpflanzen, der Fütterung von Insekten auf Grundlage regional anfallender biogener Rest-stoffe und der Kultivierung von Mikroalgen mit nährstoffreichen Prozesswässern werden vier wichtige biologische Systeme auf innovative Art und Weise miteinander verknüpft. Die Firma Limnosystem UG entwickelt in diesem Teilprojekt ein angepasstes Design für einen mobilen und einen stationären Photobioreaktor zur Kultivierung von limnischen Mikroalgen. Die technische und verfahrenstechnische Planung der Anlage ist hierbei auf die besonderen Anforderungen der anderen bioökonomischen Bausteine am Modellstandort Bergen angepasst. Im Mittelpunkt steht dabei die Aufnahme von Nährstoffen aus dem Ablaufwasser der Fischzucht und die Bereitstellung von sauerstoffreichem und gereinigtem Ablaufwasser aus der Mikroalgenkultur für den erneuten Einsatz in der Kreislaufwirtschaft. Durch diverse verfahrenstechnische Anpassungen wird es möglich sein, die Klarwasserabläufe (Temperatur, pH-Werte und maximale Nährstoffgehalte, insbesondere Ammonium) sowie die chemischen Charakteristika der Zulaufwasserfraktionen optimal zu nutzen. Durch diese Integration der Mikroalgenkultur in das bioökonomische Gesamtkonzept wird nicht nur ein wertvoller Rohstoff (Mikroalgenbiomasse) für die Herstellung von Kosmetika und die Fütterung von Insekten, Zooplankton und anderen Nutztieren erzeugt, sondern außerdem Kosten- und Energieersparnisse durch einen verringerten Zukauf von technischem Sauerstoff und die Nutzung der solaren Abwärme des Algenkulturmediums realisiert. Dies trägt zur Effizienzsteigerung und Nachhaltigkeit des Gesamtkonzeptes bei.

Teilprojekt 5 - Umsetzungsphase

Das Projekt "Teilprojekt 5 - Umsetzungsphase" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald, Institut für Pharmazie durchgeführt. Das Projekt RüBio hat zum Ziel in Bergen auf Rügen ein integriertes Konzept der blauen bioökonomischen Kreislaufwirtschaft zu realisieren. Durch die Kombination einer Kreislaufanlagen basierten Aquakultur von Speisefischen, dem Anbau von Heil- und Nutzpflanzen, der Fütterung von Insekten auf Grundlage regional anfallender biogener Reststoffe und der Kultivierung von Mikroalgen mit nährstoffreichen Prozesswässern werden vier wichtige biologische Systeme auf innovative Art und Weise miteinander verknüpft. Die bestehenden Lieferengpässe für Heilpflanzen werden sich angesichts des fortschreitenden Klimawandels, der damit verbundenen Konkurrenz um Anbauflächen und der Zerstörung der Habitate von Arzneipflanzen in Zukunft noch verschlechtern. Einige Arzneipflanzen stehen in ihren Heimatregionen am Rand der Ausrottung (z.B. Teufelskralle) oder sind bisher nicht kultivierbar. Es müssen dringend Alternativen geschaffen werden, um den Bedarf decken zu können. Hier setzt das Teilprojekt an, indem es Grundlagenwissen zu den nötigen Wachstumsbedingungen dieser Pflanzen generiert und den Bedarf an Nährstoffen und Wasser für die Kultur ermittelt, was für die Modellierung bioökonomischer Prozesse essenziell ist. Darüber hinaus soll eine Vernetzung von Fischzucht und Heilpflanzenanbau über Hydroponiksysteme erforscht werden. Begleitend wird die Qualität der angebauten Pflanzen mit Methoden des Europäischen Arzneibuchs geprüft. Bioaktivitätsgeführt sollen die Anbaubedingungen optimiert werden. Für die Bewertung der antiviralen Aktivität werden in-vitro Zellkultursysteme mit lokal im Mund-Rachenraum vorkommenden Viren (z.B. Coronaviren, Coxsackie-A-Viren) herangezogen. Parallel werden in in-vitro Versuchen die proliferations- und wundheilungsfördernde Wirkung der Pflanzen untersucht. Neben Landpflanzen, enthalten auch Algen Sekundärstoffe mit interessanten Bioaktivitäten. Weshalb Algen-Kulturen hinsichtlich ihrer antiviralen und wundheilungsfördernden Eigenschaften untersucht werden.

Teilprojekt 3 - Umsetzungsphase

Das Projekt "Teilprojekt 3 - Umsetzungsphase" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Rostock, Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät, Lehrstuhl für Aquakultur und Sea-Ranching (AQU) durchgeführt. Das Projekt RüBio hat zum Ziel, am Standort der Firma Michelli Gruber Landwirtschaft (MGL) in Bergen auf Rügen ein integriertes Konzept der blauen bioökonomischen Kreislaufwirtschaft zu realisieren. Durch die Kombination einer Kreislaufanlagen (KLA)-basierten Aquakultur von Speisefischen, dem Anbau von Heil- und Nutzpflanzen, der Fütterung von Insekten auf Grundlage regional anfallender biogener Reststoffe und der Kultivierung von Mikroalgen mit nährstoffreichen Prozesswässern werden vier wichtige biologische Systeme auf innovative Art und Weise miteinander verknüpft. In einer Aquakulturkreislaufanlage werden Afrikanische Welse (C. gariepinus) besetzt, um nährstoffreiches Prozesswasser für die Aufzucht von Heil- und Nutzpflanzen und Mikroalgen zu erzeugen. Die Kulturführung (Fütterung, Besatzdichte, Wasseraustauschraten, usw.) der Kreislaufanlage wird dabei derart moduliert, dass das gewonnene Prozesswasser auf die Kulturanforderungen der Heil- und Nutzpflanzen und Mikroalgen ideal abgestimmt ist. Um den Einsatz von Fischfuttermitteln unter Einbezug von am Standort produzierten Insekten (insb. als Proteinlieferant) frühzeitig evaluieren zu können, werden entsprechende Versuche durchgeführt. Zudem werden Pflanzenreststoffe auf ihre Verwertungsmöglichkeiten am Standort getestet.

Teilprojekt 6 - Umsetzungsphase

Das Projekt "Teilprojekt 6 - Umsetzungsphase" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsinstitut für Nutztierbiologie (FBN) - Institut für Ernährungsphysiologie 'Oskar Kellner' durchgeführt. Das Projekt RüBio hat zum Ziel in Bergen auf Rügen ein integriertes Konzept der blauen bioökonomischen Kreislaufwirtschaft zu realisieren. Durch die Kombination einer auf einer Kreislaufanlage basierenden Aquakultur von Speisefischen mit Anbau von Heil- und Nutzpflanzen, der Fütterung von Insekten auf Grundlage regional anfallender biogener Reststoffe und der Kultivierung von Mikroalgen mit nährstoffreichen Prozesswässern werden vier wichtige biologische Systeme auf innovative Art und Weise miteinander verknüpft.

Teilprojekt 1 - Umsetzungsphase

Das Projekt "Teilprojekt 1 - Umsetzungsphase" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Michelli Gruber Landwirtschaft durchgeführt. Das Projekt RüBio hat zum Ziel, am Standort der Firma Michelli Gruber Landwirtschaft (MGL) in Bergen auf Rügen ein integriertes Konzept der blauen bioökonomischen Kreislaufwirtschaft zu realisieren. Durch die Kombination einer Kreislaufanlagen (KLA)-basierten Aquakultur von Speisefischen, dem Anbau von Heil- und Nutzpflanzen, der Fütterung von Insekten auf Grundlage regional anfallender biogener Reststoffe und der Kultivierung von Mikroalgen mit nährstoffreichen Prozesswässern werden vier wichtige biologische Systeme auf innovative Art und Weise miteinander verknüpft. Ziel ist es, auf Grundlage der im Projekt gewonnen Erkenntnisse eine umfassende betriebswirtschaftliche Bewertung und Skalierung auch unter Berücksichtigung von Nachhaltigkeitskriterien durchzuführen und auf dieser Grundlage über die zukünftige Implementierung der Komponenten am Standort Rügen entscheiden zu können. Dadurch entsteht ein erhebliches Technologietransfer-Potential, welches durch umfassende Dokumentationsmaterialien und Informationsformaten, die es anderen Interessenten ermöglichen ermöglicht, ihren eigenen Standort entsprechend aufzubauen. Daraus entsteht ein erhebliches Potenzial darin, innovative Unternehmensgründer*innen und StartUps frühzeitig in die Tätigkeiten am Standort einzubeziehen. In diesem Umfeld ist zu erwarten, dass sich in definierten Aufgabengebieten schnelle Entwicklungsfortschritte und Verwertungsperspektiven eröffnen.

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