Das Projekt "Teil III" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Lebensmittelwissenschaft und Biotechnologie, Fachgebiet Lebensmittelmikrobiologie und -hygiene durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist, den Einfluss des Bodentyps, von organischem Dünger sowie der Einarbeitung von belasteten Pflanzenresten in den Boden für die Aufnahme und Verteilung von Salmonella enterica und enterohämorrhagischen Escherichia coli (EHEC) in die Nutzpflanzen aufzuklären. Die Ziele des Vorhabens sind in drei Gruppen unterteilt: i) Etablierung von Methoden für den spezifischen Nachweis von Salmonella und EHEC in pflanzlichen Geweben und im Boden; ii) Untersuchung von Faktoren die den Umfang der Besiedlung von Nutzpflanzen mit Humanpathogenen beeinflussen. Aufgrund der bestehenden Gefährdung für den Verbraucher wird die Besiedelung von Kopfsalat und Feldsalat untersucht; und iii) Risikoeinschätzung für den Verbraucher. In dem Teilvorhaben werden spezifische Nachweisverfahren für EHEC in Pflanzen- und Bodenproben unter besonderer Berücksichtigung des Viable But Non-Culturable (VBNC)-Status etabliert (AP1). Weiterhin soll die Rolle von Adhärenzfaktoren für die Aufnahme der EHEC über das Wurzelgewebe und die Persistenz und Verbreitung in Blattgewebe untersucht werden (AP2). Hierzu werden in zwei EHEC-Stämmen der Serogruppen O157:H- und O104:H4 Gene für Adhärenzfaktoren, die bei der Anheftung an und Verbreitung in Pflanzengewebe von Bedeutung sein können, inaktiviert. Darüber hinaus soll das Transkriptom der Bakterien, die mit Pflanzengeweben in Kontakt kommen, untersucht werden. Ferner soll im S3-Labor untersucht werden, ob EHEC-Bakterien über das Wurzelsystem in die Pflanze aufgenommen werden und wie sie sich dort im Gewebe verteilen (AP3). Neben üblichen Färbe- und Schneidtechniken werden auch EHEC-Bakterien verwendet, die mit dem grünen fluoreszierenden Protein markiert wurden und so unter dem Fluoreszenz-Mikroskop analysiert werden können. Parallel hierzu werden in der Forschungsanstalt Wädenswill im S3-Gewächshaus Inokulationsversuche von Feldsalat mit EHEC-Bakterien unter bestimmten Bodenbedingungen durchgeführt.
Das Projekt "Teil I" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Justus-Liebig-Universität Gießen, Institut für Phytopathologie durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist, den Einfluss des Bodentyps, von organischem Dünger sowie der Einarbeitung von belasteten Pflanzenresten in den Boden für die Aufnahme und Verteilung von Salmonella enterica und enterohämorrhagischen Escherichia coli (EHEC) in die Nutzpflanzen aufzuklären. Die Ziele des Vorhabens sind in drei Gruppen unterteilt: i) Etablierung von Methoden für den spezifischen Nachweis von Salmonella und EHEC in pflanzlichen Geweben und im Boden; ii) Untersuchung von Faktoren die den Umfang der Besiedlung von Nutzpflanzen mit Humanpathogenen beeinflussen. Aufgrund der bestehenden Gefährdung für den Verbraucher wird die Besiedelung von Kopfsalat und Feldsalat untersucht; und iii) Risikoeinschätzung für den Verbraucher. In dem Teilvorhaben soll der Einfluss von Anbaubedingungen auf die Reaktion von Kopf- und Feldsalat auf Infektionen mit EHEC und Salmonella untersucht werden. Darüber hinaus wird die Verteilung der Bakterien in der Pflanze untersucht und eine Einschätzung der Gesundheitsgefährdung der Konsumenten gemacht. In zwei Schritten wird ermittelt, wie Kopfsalat und Feldsalat, die in verschiedenen Böden/Dünger Kombinationen gewachsen, auf die Infektion durch EHEC und S. Typhimurium reagieren. Zunächst wird die Expression ausgewählter Gene ermittelt, danach die globale Änderung der Genexpression. Nachfolgend wird die Effizienz der Abwehrmechanismen untersucht. Die Verteilung der Bakterien in Kopf- und Feldsalat wird mit Hilfe von Wildtypstämmen, die gfp oder dsRed Gene exprimieren und konfokaler Mikroskopie ermittelt. Für die Basis der Einschätzung der Gesundheitsgefährdung der Konsumenten wird die quantifizierte Anzahl der Bakterien in Pflanzengewebe, die bekannte Infektionsdosis von Salmonella und EHEC, sowie die bereits bekannte Virulenz von Salmonella aus pflanzlichem Gewebe dienen.
Das Projekt "Teil II" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Osnabrück, Abteilung Mikrobiologie durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist, den Einfluss des Bodentyps, von organischem Dünger sowie der Einarbeitung von belasteten Pflanzenresten in den Boden für die Aufnahme und Verteilung von Salmonella enterica und enterohämorrhagischen Escherichia coli (EHEC) in die Nutzpflanzen aufzuklären. Die Ziele des Vorhabens sind in drei Gruppen unterteilt: i) Etablierung von Methoden für den spezifischen Nachweis von Salmonella und EHEC in pflanzlichen Geweben und im Boden; ii) Untersuchung von Faktoren die den Umfang der Besiedlung von Nutzpflanzen mit Humanpathogenen beeinflussen. Aufgrund der bestehenden Gefährdung für den Verbraucher wird die Besiedelung von Kopfsalat und Feldsalat untersucht; und iii) Risikoeinschätzung für den Verbraucher. In dem Teilvorhaben wird die Bedeutung der genetischen Ausstattung von Salmonella enterica und EHEC bei der Kolonisierung von Pflanzen und der Übertragung über pflanzliche Lebensmittel untersucht. Dabei soll die Rolle von diversen Adhäsionsfaktoren durch gezielte Deletion oder experimentell kontrollierte Expression analysiert werden. Kolonisierung von Wurzel- und Blattgewebe, Biofilmbildung und Persistenz werden dabei quantifiziert (AP2). Der Effekt des Kontakts von S. enterica mit Pflanzengeweben wird über die Veränderungen des Transkriptoms bestimmt. Eine Kollektion von S. enterica Deletionsmutanten wird mit Plasmiden zur Expression von GFP oder dsRed markiert und deren Verbreitung in der Pflanze wird durch konfokale Fluoreszenzmikroskopie mit der von Wildtypstämmen vergleichen (AP3). Die Daten zum Zusammenhang zwischen genetischer Ausstattung von S. enterica und EHEC Stämmen und der Übertragungen durch pflanzliche Lebensmittel stellen einen Faktor der Risikoeinschätzung dar (AP4).
Das Projekt "Bionik (2): Bionischer Oxygenator nach dem Vorbild der Lunge von Säugetieren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Charite, Universitätsmedizin Berlin, Campus Virchow, Labor für Biofluidmechanik durchgeführt. Vorhabenziel: Nach dem Prinzip der Bionik soll eine Problemlösung der Natur auf ein technisches Problem übertragen werden. Für unseren Fall bedeutet dies, in einer Machbarkeitsstudie die Möglichkeit einer Bildung von stabilen alveolenähnlichen Ausstülpungen auf der Oberfläche von Kapillar- bzw. Plattenmembranen, die die Flüssigkeits- und Gasphase trennen, zu prüfen. Dadurch soll die Erhöhung der Effizienz von Oxygenatoren bzw. von Bioreaktoren zur Züchtung von Zellen erreicht werden. Arbeitsplanung: 1. Auslegung des Oxygenators nach dem neuen Prinzip für die Oxygenierung des Blutes und des Nährmediums ' Dicken der Membranschichten, Größen der Öffnungen und Größen der Ausstülpungen, Volumenströme und Drücke. 2. Entwicklung und Bau einer Testkammer zur mikroskopischen Untersuchung. 3. Herstellung von neuen Oxygenatormembranen mit verschiedenen Stoffen für die Beschichtung und deren Testung in der Testkammer. Die gewonnenen Ergebnisse sollen zur Erhöhung der Effizienz und der Reduzierung der Größe von Oxygenatoren eingesetzt werden. Dies ermöglicht die Entwicklung von implantierbaren Oxygenatoren. Eine weitere Ergebnisverwertung ist der Einsatz bei der Entwicklung von Bioreaktoren.
Das Projekt "Sub project: Fault zone damage and chemical reactions at depth in the San Andreas Fault Zone: A study of SAFOD drill core samples" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum durchgeführt. The results of the first funding period, particularly the proof of several weakening and hardening mechanisms operating in the fault gouge of four SAFOD core samples (e.g. amorphous material, nano-scale pore spaces, dissolution-precipitation processes, intracrystalline plasticity) inspired a more detailed study of microstructures in order to specify the cause of mechanical weakness along the San Andreas Fault (SAF). Therefore we applied for and received four additional core samples from different depths and different distances to the fault contact. In particular, we will focus on: - The analysis of dominant microstructures in the new SAFOD samples. Based on our previous experience we will predominantly use the transmission electron microscopy (TEM). These studies have proven to be the most powerful tool for analyzing microstructures. The cutting of foils with the focused ion beam technique (FIB) allows identifying microstructures down to the nm scale without damage. - The observed microstructures will be interpreted in view of their implication for fault weakening mechanisms integrating previous results of the core samples from the first funding period. - The observed agglomeration of flocculated clay particles in previous samples calls for further detailed TEM investigations of clay minerals. - Some vein-calcites show evidence for intense intracrystalline plasticity (deformation twins and dislocation creep). We will measure dislocation and twin densities in calcite veins in the new sample set. The results will be used for stress estimations based on paleo-piezometric relationships. - First results of stable isotope analyses of vein calcites provide indications that the fluids were dominantly derived from deeper sources. We will further analyze stable isotopes with the aim to characterize the origin of fluids penetrating the fault gouge. - Mercury porosimetry and the BET gas adsorption methods will be used to measure the connected rock porosity pore volume and pore surface areas of our new samples. Porosity data will be used to roughly estimate permeability. - SAFOD microstructures will be compared to samples recently obtained from the Taiwan Chelungpu fault Drilling Project (TCDP).
Das Projekt "Defect-tolerant Solar Cell Materials: Putting Grain Boundaries to Work in Thin Film Chalcopyrite Solar Cells" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH durchgeführt. The project aims at improving the understanding of the physical properties of individual grain boundaries in next generation Cu-chalcopyrite solar cell materials. The role of grain boundaries will be studied by scanning probe microscopy methods and ways to improve grain boundary limited device effciencies will be invetsigated. Kelvin probe force microscopy (KPFM) will be used to quantify charges located at grain boundaries. In addition to experimental work also simulations are required to obtain quantitative results. Two ultrahigh vacuum (UHV) KPFM will beused, one working at low temperatures and one connected to an in-situ UHV physical vapor deposition system for growth of clean sample surfaces, enhanced by conductive AFM for electrical grain boundary characterization. The controlled manipulation of grain boundary properties, for example by chemical treatment or by adjustment of growth conditions (i. e. preferred film orientation) will also addressed. Obtaind results from KPFM and c-AFM characterization will help improving the understanding of the role of grain boundaries. Investigated strategies for their passivation might improve solar cell device efficiencies.
Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerisches Landesamt für Umwelt durchgeführt. Das Projekt hat drei Schwerpunkte: 1) Die Bewertung und der Vergleich von Analyseverfahren für Submikrometer-Plastikpartikel (teilw. inkl. adsorbierter Spurenstoffe) an definierten Referenzpartikeln im Labor, in Laborkläranlagen und in Umweltproben. 2) Bewertung der Auswirkungen der Partikel auf aquatische Umwelt und menschliche Gesundheit. 3) Problemwahrnehmungen und Bewältigungsstrategien in Bezug auf Submikropartikel in der Umwelt in Gesellschaft und Politik sowie Einbindung der Ergebnisse in Rechtssetzungsprozesse. Das LfU ist an vier Arbeitspaketen (AP) beteiligt. In AP 1 werden in Abstimmung mit den Partnern Modellpartikel festgelegt. In AP 2 entwickelt das LfU eine Analysenmethode für Klärschlamm. Diese wird mit Proben aus AP 4 validiert. Die Proben aus den Laborkläranlagen (LKA) der AP 3 und 4 werden vom LfU aufbereitet und je nach Partikelgröße an die Partner weitergegeben oder selbst mit dem FT-IR-Mikroskop gemessen. Weiter werden Modellpartikel analysiert und die Grenzen der Methode getestet. Im AP 3 untersucht das LfU die Desorption von Spurenstoffen von Plastikpartikeln unter umweltrelevanten Bedingungen. An der TUM-SWW werden Partikel variierender Größe und Materials mit Spurenstoffen belegt, beim LfU in den LKA behandelt und die Spurenstoffe im Kläranlagenablauf und im Klärschlamm gemessen. Im AP 4 stellt das LfU Klärprozesse nach und untersucht den Verbleib der Partikel im System. Zuerst werden die LKA zur Blindwertreduktion optimiert. Daraufhin wird der Rückhalt der Plastikpartikel größen- und materialspezifisch durch kontinuierliche Dosierung verschiedener Partikel in die Anlagen und Messung des Kläranlagenablaufs und des Klärschlamms bestimmt. Es sollen mindestens drei verschiedene Plastikarten sowie bis zu fünf verschiedene Größenbereiche von 50 nm bis 100 Mikro m untersucht werden. Zum Abschluss wird eine größen- und materialspezifische Massenbilanz aufgestellt und mit den vom IUTA durchgeführten Feldmessungen in AP 4 verglichen.
Das Projekt "Teilprojekt 1: ISFH" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Solarenergieforschung GmbH durchgeführt. Im Projekt soll ein neuer solarthermischer Kollektor mit selektivem Absorber im Labormaßstab qualifiziert werden, der mindestens die Qualität (Effizienz, Lebensdauer) heute üblicher Kollektoren erreicht. Zusätzlich soll die Stagnationstemperatur deutlich reduziert werden (heute übliche Absorber 200 bis 220 C) um den Wärmeträger zu schützen und die Dampfbildung zu vermeiden (Ziel unter 140 C). Zur Effizienzbewertung wird der Jahresertrag einer typischen Warmwasseranlage mit heute üblichen Werten verglichen. Der solare Deckungsgrad (typisch 60Prozent) soll bei gleicher Kollektorfläche erreicht werden. Die Prototypen aus verschiedenen Ansätzen werden weiterentwickelt. Die Bewertung der Einsatzfähigkeit in Solarkollektoren (Absorption von Solarstrahlung, Wärmeverluste durch Abstrahlung, Lebensdauer unter Temperatur und Witterungseinfluss) erfolgt nach europäischen Normen. Spezielle Richtlinien sind entsprechend der Solarkollektor-Entwicklung anzupassen. In einem weiteren Themenkomplex soll die Korrosionsfestigkeit der selektiven Schicht verbessert werden. Dabei werden optische und rasterelektronmikroskopische Verfahren zur Bewertung der Schicht eingesetzt.
Das Projekt "Einfluss von Biofilmen auf die Mobilität von Kolloiden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Duisburg-Essen, Fachbereich Chemie, Biofilm Centre, Umweltmikrobiologie und Biotechnologie (UMB) - Arbeitsgebiet Aquatische Mikrobiologie durchgeführt. Beim Transport von Kolloiden durch den Untergrund spielen Biofilme eine wichtige Rolle, denn sie besiedeln die feste Phase. Aufgrund ihrer adhäsiven Eigenschaften ist zu erwarten, dass sie die Wechselwirkung der Kolloide mit dem Boden beeinflussen. Dies soll mit Versuchssäulen mit dem in der Vorbemerkung vereinbarten Material, einer FTIR-ATR-Durchflusszelle und anhand von Modell-Kolloiden untersucht werden. Dabei wird ein steriles mit einem unsterilen System verglichen. Als Test-Organismus wird ein stark mucoider Stamm von Peseudomonas aeruginosa verwendet. Im weiteren Verlauf wird ein isogener nichtmucoider Stamm von P. aeruginosa eingesetzt, um den Einfluss der extrazellulären polymeren Substanzen (EPS) selektiv zu erkennen. Die Rückhaltung der Kolloide wird kontinuierlich spektroskopisch im Zu- und Ablauf der Säulen verfolgt. Darüber hinaus wird das Säulenmaterial nach gegebenen Zeiten entnommen und der Biofilm wird mikrobiologisch und biochemisch analysiert. Die Verteilung der Kolloide innerhalb des Biofilms wird durch Untersuchung mit den confocalen Laser-Scanning-Mikroskop lokalisiert. Im weiteren Verlauf werden die Säulen mit Misch-Inokulaten von Boden-Mikroorganismen beimpft, außerdem wird der Einfluss von Trocknungs- und Starkregen-Ereignissen auf die Desorption der Kolloide simuliert. Die Experimente werden im kleinen Maßstab auch in einer FTIR-ATR-Durchflusszelle durchgeführt, in der zerstörungsfrei, on-line und in Echtzeit die Einflüsse der Kolloide auf die chemische Zusammensetzung des Biofilms erkannt werden können.
Das Projekt "Vergleich unterschiedlicher Verfahren zur Herstellung von WPC - VuV-WPC" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Polymertechnologien e.V. durchgeführt. Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffe (engl. WPC) zeigen in Deutschland und Europa ein jährlich zweistelliges Wachstum und sind damit eine der erfolgreichsten Materialgruppen im Bereich der nachwachsenden Rohstoffe. Sie werden jedoch mit sehr unterschiedlichen Anlagenkonfigurationen hergestellt, die es weder dem Fachmann, insbesondere aber dem Einsteiger nicht erlauben, zu entscheiden, welche Anlagenkonzeption für welche Aufgabe die sinnvollste (in Abwägung von Preis, Leistung, Variabilität etc.) ist. Das Projekt soll in enger Kooperation mit Anlagenherstellern die wesentlichen im Markt verfügbaren Anlagenkonzeptionen (Pelletpresse, Palltrusion, Heiz-Kühl-Mischer, gleichlaufender oder gegenläufiger paralleler oder konischer Doppelschneckenextruder, Scherwalzen-, Planetwalzen- und Multirotationsextruder, Innenkneter) auf vergleichender Basis untersuchen. Dazu sollen im Vorfeld mit den Industriepartnern die möglichen Randbedingungen bzgl. Verarbeitbarkeit (Füllstoff- und Polymergehalte und -typen, Feuchtigkeit, Durchsatz etc.) abgeklärt werden und daraus zwei Rezepturen (eine für Extrusion, eine für Spritzguss) entwickelt werden, die auf allen Anlagen verarbeitet werden können. Zwei zusätzliche Rezepturen sollen mehr die Randbereiche, wie z.B. sehr niedriger MFR des Polymers (kleiner als 1) abdecken. Die aus identischen Rezepturen hergestellten Compounds werden unter einheitlichen Bedingungen am IPT in Spritzguss und Extrusion verarbeitet und auf mechanische Festigkeiten, Quellverhalten sowie rheologisch charakterisiert. Am Johann Heinrich von Thünen Institut (vTI), Hamburg, werden die Compounds mikroskopisch, ultramikroskopisch und spektroskopisch untersucht, da davon ausgegangen wird, dass sich die eingebrachte Energie ('Knetleistung') in der morphologischen Struktur des compoundierten Füllstoffs wiederfindet. Die feinstrukturellen Analysen liefern einen wichtigen Beitrag zur Charakterisierung der Materialeigenschaften unterschiedlich hergestellter WPC.
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