Das Projekt "Überlebensstrategie und Pathogenität von Clostridioides difficile in Abwasser, Klärschlamm, Oberflächengewässer, Gülle, Futtermittel und Silage - Behandlungsmöglichkeiten zur Risikominimierung (SUPER safe)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Emden,Leer, Fachbereich Technik, Abteilung Naturwissenschaftliche Technik, Fachgebiet Mikrobiologie-Biotechnologie durchgeführt. Das strikt anaerobe, Endosporen-bildende Bakterium Clostridioides difficile ist der Verursacher von nosokomialen Durchfallerkrankungen bei Mensch und Tier. Eine C. difficile Infektion (CDI) erfolgt meist nach einer Antibiotikabehandlung welche die Darmflora schädigt und bei der Wiederbesiedlung das Auskeimen von C. difficile ermöglicht. Weltweit ist eine Zunahme der Inzidenz so wie ein schwerer Verlauf von CDI zu beobachten was die Gesundheitskosten in die Höhe treibt und verstärkte Maßnahmen zur Infektions-Prävention und Kontrolle der Ausbreitung erfordert. Die Behandlung einer CDI wird dadurch erschwert dass Endosporen resistent gegenüber einer Antibiotikabehandlung sind. Vegetative Zellen und Sporen des Darmbesiedlers C. difficile werden mit den Fäzes ausgeschieden und können so in die Umwelt gelangen. C. difficile wird in Fäkal-belasteten Matrices wie Abwasser, Klärschlamm, Gülle und in mit Fäkalien in Berührung gekommenem Viehfutter oder Silage nachgewiesen. Durch den rasanten Anstieg der Anaerobtechnologie in Biogasanlagen zur Schlamm- oder Güllebehandlung kann davon ausgegangen werden, dass C. difficile in solchen Milieus überlebt oder sich sogar vermehrt und mit den Gär-Rückständen als Dünger in der Umwelt verbreitet wird. Ziel des geplanten Forschungsvorhabens ist, solche fäkal-belasteten Proben zu identifizieren und daraus C. difficile zu quantifizieren und Isolate zu charakterisieren. Neben dem Nachweis der Gene der Virulenzfaktoren für das Enterotoxin A und Cytotoxin B und dem binären Toxin CDT werden die Isolate einer Ribotypisierung und einer Antibiotikaempfindlichkeitstestung zur MHK Bestimmung unterzogen. Zudem sollen auch Antibiotika-Resistenzgene sowie konjugative Transposons nachgewiesen werden. Zum quantitativen Nachweis von C. difficile und dem Antibiotikaresistenz-vermittelnden konjugativen Transposon Tn5397 soll eine qPCR etabliert werden die es ermöglicht, Zellzahlen und Pathogenität von C. difficile in Fäkal-belasteten Proben zu bestimmen. Bedingt durch den hohen Stellenwert der Anaerobtechnologie für die Abwasserreinigung und Güllebehandlung sollen im Labormaßstab Biogasreaktoren aufgebaut und unter 'Realbedingungen' betrieben werden, um das Überleben, eine Vermehrung oder die Reduktion/Elimination von C. difficile Zellen/Sporen sowie die Exkretion des konjugativen Transposons Tn5397 zu testen. Diese Versuche sollen auch in Laboranlagen zur Simulation der konventionellen Güllelagerung sowie nach Behandlung in einer Labor-Ozonierungs- und UV-Entkeimungsanlage durchgeführt werden. Letztere werden unter anderem als vierte Reinigungsstufe zur Abwasserbehandlung in der Praxis empfohlen. Nur in Kombination von Umweltmikrobiologie und Verfahrenstechnik können die gesetzten Ziele erreicht und neues Wissen generiert werden um Aussagen bezüglich der Überlebensfähigkeit, Pathogenität und Verbreitungspfaden von C. difficile zu treffen und um das Infektionsrisiko für Mensch und Tier besser abschätzen zu können.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz Zentrum München Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt GmbH, Institut für Biologische und Medizinische Bildgebung durchgeführt. In diesem Verbundprojekt sollen akute und chronische, lokale und abskopale Strahlenschäden an Endothelzellen und Perizyten aus gesunden und malignen Geweben systematisch untersucht werden und mit Effekten auf das Immunsystem korreliert werden. Vorarbeiten aus dem vorangegangenen Verbundprojekt weisen darauf hin, dass durch hochdosierter Bestrahlung der Transkriptionsfaktor PPAR alpha deaktiviert wird, was eine chronische Entzündung am Herz-Endothel auslöst. Viele natürliche und synthetische Agonisten sind in der Lage, die Expression von PPAR-Alpha zu aktivieren. Zu diesen Agonisten gehören Fenofibrat und Cannabidiol. In diesem Teilprojekt wird es untersucht, ob die Aktivierung von PPAR alpha durch Fenofibrat oder Cannabidiol Endothelzellen und Perizyten, die wichtige Bestandteile des Endothels sind, vor den späten Strahlenschäden schützen können. Wir werden die Proteom-Antworten von Zellen vergleichen, die aus Herz oder Gehirn von scheinbestrahlten und lokal bestrahlten Mäusen mit oder ohne Agonist-Behandlung isoliert wurden. Diese Proben stammen aus dem Teilprojekt 1. Darüber hinaus wird die mögliche Antitumorwirkung der PPAR-Alpha-Aktivierung durch Fenofibrat oder Cannabidiol in Tumorendothelzellen von Kontroll- und bestrahlten Mäusen durch Proteom-Analyse untersucht. Auch diese Proben stammen aus dem Teilprojekt 1. Die Proteom-Antwort wird durch markierungsfreie Protein-Analyse untersucht. Die Proteom-Profile werden mit Hilfe der Bioinformatik analysiert, um betroffene zelluläre Funktionen und Signalwege aufzuklären. Diese Daten werden unter Verwendung von Immunblotting, Enzymaktivitätstests, gezielter Transkriptom-Analyse und ELISA validiert. Zusammen mit Teilprojekt 1 wird schließlich ein Modell zu den biologischen Mechanismen der strahleninduzierten Pathogenese in Endothelzellen von Tumor- und Normalgewebe nach Behandlung mit Fenofibrat oder Cannabidiol erstellt.
Das Projekt "Wissenschaftliche Begleitung des Bioenergiehofs Obernjesa (Auswertung der Prozessdaten)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von HAWK Hochschule für angewandte Wissenschaft und Kunst - Hildesheim,Holzminden,Göttingen, Fachgebiet Nachhaltige Energie- und Umwelttechnik durchgeführt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Untersuchungen der Wirbelschicht- und Flugstromvergasung mit analytischen, experimentellen und CFD-basisierten Methoden." wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen - Professur für Energieverfahrenstechnik und thermische Rückstandsbehandlung durchgeführt. Übergeordnetes Ziel des Verbundvorhabens ist die Entwicklung und Bewertung von Technologien zur flexiblen Herstellung (Polygeneration) von Strom und synthetischen Energieträgern (z.B. Fischer-Tropsch-Kraftstoff, Methan, Methanol) basierend auf der Vergasung von Reststoffen (Biomasse, Abfälle, etc.). Die Zielstellung des Teilvorhabens der TU Bergakademie Freiberg liegt in der Weiterentwicklung, Optimierung und Skalierung des COORVED-Vergasers. Dieses am IEC entwickelte und als Pilotanlage für gut bekannte Regelbrennstoffe (Braunkohlen) getestete Vergasungsverfahren soll für die speziellen Anforderungen der Reststoffvergasung optimiert und getestet werden. Der Einsatz von Reststoffen in Vergasungsverfahren ist aufgrund der stark unterschiedlichen Spezifikationen bzw. Brennstoffqualitäten eine bisher großtechnisch ungenügend gelöste Problemstellung. Demnach soll in diesem Teilvorhaben die Voraussetzung geschaffen werden, um das COORVED-Prinzip großtechnisch zur Reststoffverwertung nutzbar zu machen. Ein weiteres Ziel besteht darin, die für einen wirtschaftlichen Betrieb notwendigen Nebenaspekte (Nachbehandlung/Verwertung Boden- und Filteraschen) zu betrachten sowie für weitere im Verbundvorhaben verankerte Vergasungsverfahren relevante Teilaspekte (Schlackeviskosität, Clinkerverhalten) zu untersuchen.
Das Projekt "Teilprojekt: Entwicklung pulverbasierter thermischer Spritzschichten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Putzier Oberflächentechnik GmbH, Geschäftsführung durchgeführt. Das Gesamtprojekt dient der Entwicklung neuartiger, keramischer Schichten, die metallische Bauten im Seewasser, wie z.B. Stahlkonstruktionen von Windkraftanlagen, vor Korrosion und Biofouling schützen. Die keramische Schutzschicht wird mithilfe von verschiedenen thermischen Spritzverfahren auf die Oberfläche gebracht und im Anschluss durch eine Lasernachbehandlung verdichtet, sodass ein porenfreier und sehr korrosionsfester Überzug entsteht. Das Teilprojekt der Putzier Oberflächentechnik fokussiert sich auf die optimale Herstellung der keramischen Ausgangsschicht. Hierbei werden die zunächst pulverförmigen Werkstoffe entweder über ein Plasmaspritz- oder ein Hochgeschwindigkeitsflammspritz-Verfahren zu einer Beschichtung verarbeitet. Diese Beschichtung muss über eine gute Haftung an den metallischen Bauteilen sowie über eine für den Korrosionsschutz geeignete Zusammensetzung verfügen. Außerdem muss die Oberfläche so beschaffen sein, dass die Laserstrahlung bei der anschließenden Nachbehandlung ideal eingekoppelt und zu der gewünschten Umwandlung der Schicht führen kann. Um diese Eigenschaften zu gewährleisten, wird der Spritzprozess mit Hilfe von statistisch geplanten Versuchsreihen optimiert und die Korrelation zwischen Prozessparametern (wie z.B. Gasdurchflussraten, Stromstärken) und Schichteigenschaften (wie z.B. Porositäten, Korrosionsbeständigkeiten)herausgearbeitet. Abschließend werden die neu entwickelten Schichten auf Testbauteile für die Windindustrie aufgebracht und nach ökonomischen und umweltrelevanten Gesichtspunkten beurteilt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Physikalische CO2- und CO-Reinigung (Variante 3) mittels PSA" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ATI Küste GmbH Gesellschaft für Technologie und Innovation durchgeführt. Das Verbundprojekt MEGA (MEthanolreformer mit innovativer GAsreinigung zur H2-Versorgung einer NT-PEMFC) zielt auf die Weiterentwicklung der Nutzung der Wasserstoff und Brennstoffzellentechnologie ab. Um die Forschung auf diesen Gebieten voranzutreiben und die nationale Wasserstoffstrategie des Bundes umzusetzen, wird ein innovatives Methanolreformersystem mit CO2- und CO-Abtrennung entwickelt. Die Verbundpartner Leibniz-Institut für Katalyse e. V. (LIKAT), Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Sigmar Mothes Hochdrucktechnik GmbH (HDT), ATI Küste GmbH Gesellschaft für Technologie und Innovation (ATI) und GESA Automation GmbH (GESA) stellen sich der Herausforderung ein Reformersystem zu entwickeln, welches sowohl technisch als auch ökonomisch neue Maßstäbe setzt und auf verschiedene Anwendungsfälle, vorrangig im maritimen Bereich, abzielt. Bei den zu entwickelnden Komponenten und Verfahren wird angestrebt, die Anforderungen der Industrie an praxistaugliche Energieversorgungssysteme für portable und mobile Anwendungen zu erfüllen. Das Alleinstellungsmerkmal des Projektes ist, dass aus Methanol, hochreiner Wasserstoff mit einem CO-Gehalt von weniger als 10 ppm generiert wird, der direkt ohne weitere Nachbehandlung einer Brennstoffzelle zur Verfügung gestellt werden kann. Hierbei ist der Einsatz der vorteilhaften Niedertemperatur - Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle (NT-PEMFC) geplant. Das Teilprojekt C 'Physikalische CO2- und CO-Reinigung Verminderung des CO-Gehaltes mittels PSA' der ATI Küste verfolgt die Entwicklung der CO2-Abtrennung und Reduzierung des CO-Gehalts auf Basis neuartiger Druckwechseladsorptionsverfahren. Dazu wird sowohl eine Laboranlage als auch ein Demonstrator gebaut, um die neuartigen Technologien zu testen und zu validieren.
Das Projekt "Methanolreformer mit innovativer Gasreinigung zur H2-Versorgung einer NT-PEMFC" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Katalyse e.V. an der Universität Rostock durchgeführt. Das Verbundprojekt MEGA (MEthanolreformer mit innovativer GAsreinigung zur H2-Versorgung einer NT-PEMFC) zielt auf die Weiterentwicklung der Nutzung der Wasserstoff und Brennstoffzellentechnologie ab. Um die Forschung auf diesen Gebieten voranzutreiben und die nationale Wasserstoffstrategie des Bundes umzusetzen, wird ein innovatives Methanolreformersystem mit CO2- und CO-Abtrennung entwickelt. Die Verbundpartner Leibniz-Institut für Katalyse e. V. (LIKAT), Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Sigmar Mothes Hochdrucktechnik GmbH (HDT), ATI Küste GmbH Gesellschaft für Technologie und Innovation (ATI) und GESA Automation GmbH (GESA) stellen sich der Herausforderung ein Reformersystem zu entwickeln, welches sowohl technisch als auch ökonomisch neue Maßstäbe setzt und auf verschiedene Anwendungsfälle, vorrangig im maritimen Bereich, abzielt. Bei den zu entwickelnden Komponenten und Verfahren wird angestrebt, die Anforderungen der Industrie an praxistaugliche Energieversorgungssysteme für portable und mobile Anwendungen zu erfüllen. Das Alleinstellungsmerkmal des Projektes ist, dass aus Methanol, hochreiner Wasserstoff mit einem CO-Gehalt von weniger als 10 ppm generiert wird, der direkt ohne weitere Nachbehandlung einer Brennstoffzelle zur Verfügung gestellt werden kann. Hierbei ist der Einsatz der vorteilhaften Niedertemperatur - Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle (NT-PEMFC) geplant.
Das Projekt "Teilvorhaben: Bewehrungsstrukturen aus mineralisch getränkten Multifilamentgarnen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Baustoffe durchgeführt. Ziel des Verbundvorhabens ist die Entwicklung einer weitgehend automatisierten Technologie zur Herstellung von räumlichen Bewehrungsstrukturen für Beton aus belastungsgerecht angeordneten, mineralisch getränkten endlos langen Hochleistungsfaserbündeln. Im vorliegendem Teilvorhaben 3DHyBeBe-TUD werden hierfür materialtechnische und technologische Methoden zur Schnellaushärtung mineralisch getränkter Endlosfaserbündel entwickelt. Darüber hinaus werden Konzepte für ein für die industrielle Produktion taugliches Garntränkungsmodul formuliert. Die damit getränkten Garne sowie die im Verbundvorhaben entwickelten neuartigen Bewehrungselemente werden zudem mechanisch und morphologisch charakterisiert und es werden Methoden zur Fixierung und Prüfung von Kreuzungspunkten der Faserbündel entwickelt. Zur Minimierung der Abbindezeit mineralisch getränkter Bewehrungselemente werden materialtechnische und technologische Maßnahmen zur Nachbehandlung mineralischer Tränkungsmatrices entwickelt. Die Materialzusammensetzungen und zu applizierenden Nachbehandlungsregime müssen in das zu entwickelnde Herstellungsverfahren für flächige und räumliche Bewehrungselemente integriert werden. Ausgehend von einem im Labormaßstab funktionierenden Modul zur Garntränkung werden technologische Konzepte für die Skalierung des Tränkungsprozesses auf einen industriellen oder industrienahen Maßstab formuliert. Die bei der Garnablage entstehenden Kreuzungspunkte von getränkten Garnen müssen eine hinreichende Festigkeit aufweisen. Es werden stoffliche und technologische Konzepte zur Knotenfixierung formuliert, um die notwendige Robustheit für einen Einsatz im Fertigteilwerk oder auf der Baustelle zu garantieren. Zum Nachweis der mechanischen Leistungsfähigkeit der Knoten sowie der flächigen und räumlichen Bewehrungsstrukturen werden Prüfkonzepte entwickelt und angewendet.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Bilanzierung der Gasreinigung und Machbarkeit des Einsatzes von Biofiltern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rytec GmbH Engineering für Abfalltechnologie und Energiekonzepte durchgeführt. Biomethananlagen unterscheiden sich durch die Aufbereitung und Einspeisung von Biomethan in das Erdgasnetz hinsichtlich der technischen Ausgestaltung von Biogasanlagen mit Vor-Ort-Verstromung. Durch die Limitierung der Methanmengen im abgetrennten CO2-/Abgasstrom (0,2 % nach Gasnetzzugangsverordnung - GasNZV (1)) und den Vorgaben der TA Luft, benötigen einige Aufbereitungstechnologien (PSA, DWW, Membranverfahren) eine Abgasnachbehandlung, während andere (z. B. Aminwäsche) den Grenzwert auch ohne Nachbehandlung erfüllen können. Insgesamt hat sich der Methanschlupf durch Optimierung der Aufbereitungstechnologien in den letzten Jahren verringert (z. B. PSA oder Membranverfahren). Geringe Methankonzentrationen im Abgas und geringe Volumenströme, stellen auch gewisse Anforderungen an die Nachbehandlungstechnologie. Einspeisung und Aufbereitung sind bisher wenig systematisch in Bezug auf ihre Emissionen untersucht worden. Gleiches gilt für die Effizienz und Effektivität der Nachbehandlungstechnologien. Vor dem Hintergrund der Weiterentwicklung des Biomethansektors auch an Standorten mit geringeren Volumenströmen ist das Ziel des vorliegenden Antrags, Emissionen aus Aufbereitungs- und Nachbehandlungsanlagen zu ermitteln, sowie Technologien für die Nachbehandlung hinsichtlich der Kosten, der energetischen Effizienz, der Leistungsfähigkeit, der Emissionsminderung und den Betriebserfahrungen zu bewerten. Daneben soll der Biofilter als eine bisher wenig eingesetzte Technologie zur Schwachgasbehandlung als Alternative zu den bisherigen Verfahren für Standorte mit geringeren Volumenströmen bewertet werden. Das Vorhaben sieht vor, alle gewonnenen Informationen übersichtlich aufzubereiten und über eine Broschüre und ein Webinar weiterzugeben. Damit sollen mögliche Optionen für die Biogasaufbereitung und Abgasnachbehandlung und die damit verbundenen Handlungsoptionen für Anlagenbetreiber, Genehmigungsbehörden und Anlagenplaner sinnvoll und nutzbringend dargestellt werden.
Das Projekt "Pilot-Erprobung eines Anschwemmfilters zur Abwasserbehandlung als weitergehende Reinigungsstufe für kommunale Kläranlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hoffmann Maschinen- und Apparatebau GmbH durchgeführt. Zielsetzung und Anlass: In der industriellen Verfahrenstechnik, aber auch in der Getränkeindustrie und zur Filtration von Kühlschmierstoffen werden seit Jahrzehnten Anschwemmfilter zur Reduktion von partikulären Verunreinigungen in Betriebsmitteln eingesetzt. Dabei vereint die Technologie den Vorteil der Behandlung großer Wasservolumina bei geringen Aufenthaltszeiten zur Elimination geringer Partikelkonzentrationen. Damit ist grundsätzlich denkbar, die Anschwemmtechnologie auch auf Kläranlagen zur Nachfiltration von Klarwasser nach der biologischen Reinigungsstufe einzusetzen. Eine erfolgreiche Adaption der Technologie an dieses neue Einsatzgebiet bedingt allerdings u.a. die Anpassung der Filterhilfsstoffe sowie umfangreiche betriebliche Optimierungen. Anschwemmfilter als vierte Reinigungsstufe versprechen dabei einen sehr kompakten Aufbau und die Möglichkeit der modularen Anpassung an örtliche Gegebenheiten. Ziel der vorliegenden Projektidee ist daher, die seit Jahren im Bereich der Kühlschmierstoffaufbereitung bewährten Anschwemmfilter der Fa. Hoffmann Maschinen- und Apparatebau GmbH zu modifizieren und als vierte Reinigungsstufe auf Kläranlagen zu erproben. Dabei soll ein Anschwemmfilter gleichermaßen mit zwei Zielfragestellungen optimiert werden: zum einen in Bezug auf den Rückhalt partikulärer (Suspensa, Mikroplastik) bzw. partikelgebundene Wasserinhaltstoffe (z.B. Phosphat) zum anderen für die Reduktion adsorbierbarer Spurenstoffe (Pharmaka, Pflanzenschutzmittel, Industriechemikalien) durch geeignete Filterhilfsstoffe. Durch Voruntersuchungen im Labormaßstab konnte bereits die grundsätzliche Eignung des Verfahrens zur Abwassernachreinigung aufgezeigt werden. Dabei wurden wichtige Vorkenntnisse bezüglich der Adsorption und der Adsorptionskinetik gelöster Abwasserinhaltsstoffe durch den Einsatz von Pulveraktivkohle als Adsorbens in der Filterschicht als auch zu hydraulischen und betrieblichen Parametern erzielt. Eine orientierende Wirtschaftlichkeitsbetrachtung zeigte zudem spezifische Behandlungskosten in vergleichbarem Maße wie bereits großtechnisch realisierte Behandlungsketten zur Abwasserreinigung auf. Der nächste Schritt zur Erprobung der Technologie beinhaltet daher ein Scale-Up der bisherigen Ergebnisse mit Bau einer Pilotanlage sowie deren längerfristigen Einsatz unter Betriebsbedingungen auf einer Kläranlage. Vordergründig muss sich dabei zeigen, ob die Technologie auch unter schwankenden Ablaufqualitäten die Erwartungen an die Partikelabscheidung und die Spurenstoffadsorption sicher gewährleisten und die Anlage wirtschaftlich betrieben werden kann. Bei erfolgreichem Einsatz als vierte Reinigungsstufe kann die Anschwemmtechnologie maßgeblich zur Reduktion von Schmutzfrachten aus Kläranlagenabläufen in die Umwelt beitragen. Dabei vereint sie in einem Kompaktaggregat sowohl die Möglichkeit der Reduktion von organischen und anorganischen Partikeln bzw. partikulär gebundenen Abwasserinhaltsstoffen als auch die Elimination gelöster Spurenstoffe.
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