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Untersuchung von organischer Bodensubstanz und Bodengasen mit laserspektroskopischer in-situ Meßtechnik

Das Projekt "Untersuchung von organischer Bodensubstanz und Bodengasen mit laserspektroskopischer in-situ Meßtechnik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Potsdam, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie durchgeführt. In dem geplanten Vorhaben werden vorrangig drei Ziele verfolgt: 1. Aufbau und Inbetriebnahme einer Anlage zur Untersuchung von Böden mit einem laserspektroskopischen Meßsystem zur optischen Charakterisierung der organischen Bodensubstanz und zur isotopenselektiven Bodengas-Bestimmung mit durch stimmbaren Diodenlasern im Nahinfrarot Spektralbereich. 2. Untersuchung der Humus-Eigenschaften und dem Einfluß variierender CO2-Konzentrationen in der Bodenluft. Dazu werden CO2-Inkubationsexperimente in einer Bodenkammer durchgeführt und die Humus-Stabilität unter Berücksichtigung chemischer, mikrobiologischer und pflanzlicher Gegebenheiten untersucht. 3. Im Rahmen interdisziplinärer Kooperationsvorhaben mit Arbeitsgruppen innerhalb und außerhalb des Schwerpunktprogramms werden Bodenproben untersucht, die z.B. aus Freilandexperimenten mit erhöhten atmosphärischen CO2-Konzentrationen stammen. Der Humus/Bodengas-Monitor als leistungsfähiges Meßsystem zur Humus-Charakterisierung wird in das Schwerpunktprogramm eingebracht, weiterentwickelt und auch anderen Arbeitsgruppen für Labor- und Freilandexperimente zur Verfügung gestellt.

Teilprojekt: Einschreiben von Faser Bragg Gittern in Fluoride-Fasern zur Verwendung in Laserspektrometern zum Nachweis von grünem Kohlenstoff

Das Projekt "Teilprojekt: Einschreiben von Faser Bragg Gittern in Fluoride-Fasern zur Verwendung in Laserspektrometern zum Nachweis von grünem Kohlenstoff" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von engionic Femto Gratings GmbH durchgeführt. Ziel des Projektes GreenSense ist die Entwicklung eines MIR Laserspektrometers basierend auf Faserlasern zur Unterscheidung von fossilem und regenerativem Kohlenstoff in synthetischen Kraftstoffen mittels Isotopenanalyse. Im Teilprojekt der engionic Femto Gratings sollen Faser Bragg Gitter (FBG) in aktive bzw. lichtverstärkende Fluorid-Lichtleiter eingeschrieben werden, um den Aufbau eines Faserlasers im Spektralbereich von 2,7 µm zu ermöglichen. Mit diesem von den Projektpartnern zu entwickelndem Laser soll die Analyse der Kohlenstoffisotope erfolgen. Die FBGs dienen dabei als Resonatorspiegel für die Faserlaser. Das Einschreiben wird dabei mit dem sogenannten femtosekunden Punkt-zu-Punkt Verfahren mittels eines Lasers durchgeführt werden. Diese Technologie ermöglicht es, im Vergleich zu anderen Verfahren, die FBGs in verschiedenste Materialien und über einen sehr weiten Parameterraum einzuschreiben. Im Projekt sollen die Verfahren und Parameter, die zum Einschreiben in die aktiven Fluoride-Fasern benötigt werden, erarbeitet werden. Die Herausforderungen liegen dabei, neben dem neuartigen Einschreiben in die Fluoride-Faser, darin eine hohe Reflektivität und Wellenlängengenauigkeit der FBGs für den Einsatz als Laserresonator zu erreichen. Die Entwicklung erfolgt in einem Mehrstufigen und iterativen Prozess in enger Zusammenarbeit mit den Partnern PM² Photonics und NLIR aus Dänemark.

Biogeochemische Prozesse und Ozean/Atmosphäre- Austauschprozesse in marinen Oberflächenfilmen (BASS): Chemische und Photochemische Umsetzung Organischer Stoffe

Das Projekt "Biogeochemische Prozesse und Ozean/Atmosphäre- Austauschprozesse in marinen Oberflächenfilmen (BASS): Chemische und Photochemische Umsetzung Organischer Stoffe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kiel, Institut für Physikalische Chemie durchgeführt. Die Grenzfläche zwischen Ozean und Atmosphäre ist durch einen allgegenwärtigen, < 1 mm dicken marinen Oberflächenfilm, den sogenannten sea-surface microlayer (SML), charakterisiert. Der SML ist nicht nur direkter UV-Strahlung und atmosphärischen Oxidantien ausgesetzt, sondern zeichnet sich im Vergleich zum unterliegenden Wasser auch durch höhere Konzentrationen an organischen Stoffen aus. Bisher ist unklar, welche Bedeutung die dadurch bedingten SML-spezifischen abiotischen Prozesse für die Umsetzung und die Emission organischer Stoffe insgesamt haben und wie man diese Prozesse parametrisieren kann. In diesem Projekt, das eng mit anderen Projekten der interdisziplinären Forschungsgruppe â€ÌBiogeochemische Prozesse und Ozean/Atmosphäre- Austauschprozesse in marinen Oberflächenfilmen (BASS)â€Ì verbunden ist, sollen daher molekulare Details SML-spezifischer Reaktionen (Photochemie, heterogene Oxidation, Radikalchemie) genauer untersucht werden. Ziel ist es, Reaktionsprodukte und -geschwindigkeiten quantitativ zu erfassen und Unterschiede zwischen Reaktionen im SML und in der freien Wassersäule herauszuarbeiten. Basierend auf der Expertise der drei beteiligten Arbeitsgruppen im Bereich Photochemie, Reaktionskinetik, Laserspektroskopie, Analytik und theoretischer Modellierung, soll ein molekulares Verständnis ausgewählter Reaktionen und des Einflusses der komplexen SML-Reaktionsumgebung erreicht werden. Dazu sollen experimentelle Verfahren wie Schwingungs-Summenfrequenzerzeugung, hochempfindliche Chromatographie-Massenspektrometrie und gepulste Laserphotolyse-Langwegabsorption mit Methoden der Quantenchemie und Molekulardynamik kombiniert werden. Arbeitsschwerpunkte bilden die Oxidationskinetik von Halogen- bzw. Hydroxyl-Radikalreaktionen in der flüssigen Phase, die Ozonolyse von Fettsäure-Monoschichten und die durch Photosensibilisatoren verstärkte Bildung von reaktiven Radikalen bzw. Zersetzung von organischen Schichten. Neben wohldefinierten Labor-Modellsystemen werden auch natürliche Proben analysiert werden. Dabei stellt sich z.B. die Frage nach den Einflussfaktoren der während einer Algenblüte zunehmenden Bildung von oberflächenaktiven Stoffen im SML und der Bedeutung der durch die Sonne bedingten Photolyse auf die abiotische Umsetzung organischer Stoffe. Flankierend werden im Projekt auch die eingesetzten Untersuchungsmethoden weiterentwickelt; das beinhaltet sowohl die Ausarbeitung von Messprotokollen zur Quantifizierung bestimmter organischen Substanzklassen (z.B. Carbonyle und Kohlenhydrate) im SML, die Synthese und Charakterisierung von neuartigen oberflächenaktiven Photosensibilisatoren (z.B. Benzoyl-Benzoesäure-funktionalisierte Lipide) sowie die Entwicklung und Erprobung mehrstufiger Modellierungsverfahren zur theoretischen Beschreibung von Struktur-Reaktivitätsbeziehungen der Fettsäure-Ozonolyse (z.B. Beschreibung des Einflusses sterischer und elektronischer Effekte der organischen Matrix).

Entwicklung eines Sensors für grünen Kohlenstoff basierend auf Laserspektroskopie mittels durchstimmbaren Faserlasern

Das Projekt "Entwicklung eines Sensors für grünen Kohlenstoff basierend auf Laserspektroskopie mittels durchstimmbaren Faserlasern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von engionic Femto Gratings GmbH durchgeführt. Ziel des Projektes GreenSense ist die Entwicklung eines MIR Laserspektrometers basierend auf Faserlasern zur Unterscheidung von fossilem und regenerativem Kohlenstoff in synthetischen Kraftstoffen mittels Isotopenanalyse. Im Teilprojekt der engionic Femto Gratings sollen Faser Bragg Gitter (FBG) in aktive bzw. lichtverstärkende Fluorid-Lichtleiter eingeschrieben werden, um den Aufbau eines Faserlasers im Spektralbereich von 2,7 µm zu ermöglichen. Mit diesem von den Projektpartnern zu entwickelndem Laser soll die Analyse der Kohlenstoffisotope erfolgen. Die FBGs dienen dabei als Resonatorspiegel für die Faserlaser. Das Einschreiben wird dabei mit dem sogenannten femtosekunden Punkt-zu-Punkt Verfahren mittels eines Lasers durchgeführt werden. Diese Technologie ermöglicht es, im Vergleich zu anderen Verfahren, die FBGs in verschiedenste Materialien und über einen sehr weiten Parameterraum einzuschreiben. Im Projekt sollen die Verfahren und Parameter, die zum Einschreiben in die aktiven Fluoride-Fasern benötigt werden, erarbeitet werden. Die Herausforderungen liegen dabei, neben dem neuartigen Einschreiben in die Fluoride-Faser, darin eine hohe Reflektivität und Wellenlängengenauigkeit der FBGs für den Einsatz als Laserresonator zu erreichen. Die Entwicklung erfolgt in einem Mehrstufigen und iterativen Prozess in enger Zusammenarbeit mit den Partnern PM² Photonics und NLIR aus Dänemark.

Schwerpunkt Holz: Schnellanalytik von belastetem Altholz mit Hilfe der Laser-Induced-Fluoreszenzspektroskopie

Das Projekt "Schwerpunkt Holz: Schnellanalytik von belastetem Altholz mit Hilfe der Laser-Induced-Fluoreszenzspektroskopie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hannover, Institut für Biophysik durchgeführt.

Hochaufgeloeste Laserspektroskopie komplexer Molekuelspekturen durch spektrale Vereinfachung mit fortgeschrittener Huellstromkuehlung

Das Projekt "Hochaufgeloeste Laserspektroskopie komplexer Molekuelspekturen durch spektrale Vereinfachung mit fortgeschrittener Huellstromkuehlung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Braunschweig, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Abteilung Angewandte Physikalische Chemie durchgeführt. Entwicklung von Kuehlzellen mit Huellstromkuehlung und deren Einsatz fuer Tiefsttemperatur- Gasspektroskopie athmosphaerischer Spurengase.

PyroLith - Entwicklung eines stabilen Prozesses auf Basis der Prozessketten Pyrometallurgie-Schlackenaufbereitung-Hydrometallurgie zur Rückgewinnung von Li aus Mn-haltigen Schlacken

Das Projekt "PyroLith - Entwicklung eines stabilen Prozesses auf Basis der Prozessketten Pyrometallurgie-Schlackenaufbereitung-Hydrometallurgie zur Rückgewinnung von Li aus Mn-haltigen Schlacken" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe durchgeführt. Ziel des BGR-Teilvorhabens, welches die Arbeitspakete (AP) 3 und 4 (Begleitung in AP 5) des Gesamtprojektes umfasst, ist die Mineralphasen- und Strukturanalytik. Schmelzmetallurgisch hergestellte Schlacken müssen für die Charakterisierung der gebildeten synthetischen Phasen, ihres Kornwachstums und Verwachsungsgrades untersucht werden (AP 3). Die Phasenanalyse von Li-haltigen Silikaten stellt eine Herausforderung dar, da Li nicht mit üblichen EDX-Systemen erfasst und amorphe Phasen nur indirekt und als Summe mit der Röntgenbeugungsanalyse (RBA) erfasst werden können. Dies bedingt den komplementären Einsatz mehrerer Methoden. Die RBA inklusive internem Standard und Rietveldanalyse soll die Basis darstellen und von der REM-MLA begleitet werden. Es ist davon auszugehen, dass Phasen identifiziert werden, die noch nicht als Referenzen vorliegen. Dann ist der Einsatz weiterer Methoden wie z.B. der Laser-Ablation-ICP-Massenspektrometrie, Raman- und IR-Spektroskopie sowie der Mikrosonde erforderlich. Das letztendliche Ziel ist die Etablierung eines Routineverfahrens zur Phasencharakterisierung, ggf. auch basierend auf einer Methodenkombination. Der Beitrag der Arbeitsgruppe zum AP 4 soll die Optimierung der Entwicklungsarbeit hinsichtlich der Zerkleinerungs- und Klassifizierungsprozesse der Li-haltigen Schlacken unterstützen. Aus den zusammengeführten Ergebnissen aller Arbeitspakete des Verbundes werden Indikatoren für ökonomische und ökologische Bewertungen der vorgeschlagenen Prozessroute erstellt.

Teilvorhaben: Erforschung von Interbandkaskadenlasern als Lichtquelle für Spektroskopie basierend auf dem Prinzip des Injection Lockings

Das Projekt "Teilvorhaben: Erforschung von Interbandkaskadenlasern als Lichtquelle für Spektroskopie basierend auf dem Prinzip des Injection Lockings" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von nanoplus Nanosystems and Technologies GmbH durchgeführt. Die Projektziele des griechisch-deutschen Zusammenarbeitsprojektes umfassen die Realisierung und anschließende iterative Erforschung eines neuartigen Gassensors basierend auf der gegenseitigen Kopplung von zwei im Mittelinfraroten emittierenden Interbandkaskadenlasern (engl. Interband Cascade Lasers, ICLs). Dieses im Rahmen des Projektes erstmals mit ICLs durchgeführte sogenannte Injection-Locking- Konzept verspricht die Verwirklichung eines qualitativen und quantitativen Finger-Print-Spektroskopieverfahrens mit einer bis zu 10-fach verbesserten Detektionsempfindlichkeit im Vergleich zu kommerziell verfügbaren Verfahren der Tunable Diode-Laserspektroskopie (TDLS). Darüber hinaus vereinfacht die mögliche Implementierung eines innovativen Laser-Detektor-Konzeptes, das Laser und Detektor in einem Bauelement integriert, den Sensor insgesamt.

Combustion species Imaging Diagnostics for Aero-engine Research (CIDAR)

Das Projekt "Combustion species Imaging Diagnostics for Aero-engine Research (CIDAR)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Instituto Nacional de Tecnica Aeroespacial Esteban Terradas durchgeführt. The CIDAR project is the result of a Consortium formed by Academic Parties (Manchester, Strathclyde and Edinburgh Universities), a Research and Development Organization (INTA) and private companies (DAS and OptoSci). Therefore, CIDAR builds upon the expertise of the UK's and Spain's world-leading groups in fibre-lasers, laser based gas and particulate detection, opto-electronics, and chemical species tomography (CST), allied to its industrial strengths in aero-engine manufacture and aviation fuel technology. The CIDAR project aims to establish a world-leading capability in the non-intrusive measurement and 2D imaging of nvPM/soot and CO2 concentrations in aero-engine exhaust. Non-intrusive planar tomographic measurement of CO2 will be based on calibration-free Fibre-Laser Absorption Spectroscopy and soot measurements will be based on laser-induced incandescence (LII). Validation of both imaging technologies will be carried out at the INTA Turbojet Test Centre using large civil turbofan engines, providing data analysis and measurement uncertainty of the current state of the art measurement systems. The measurement system will then be developed to a maturity level of TRL6 with a clearly identified route to commercialisation.

Robotic subsea exploration technologies (ROBUST)

Das Projekt "Robotic subsea exploration technologies (ROBUST)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von TWI Limited durchgeführt.

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