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Teilprojekt: heliopas ai GmbH

Das Projekt "Teilprojekt: heliopas ai GmbH" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von heliopas.ai GmbH durchgeführt. Klassische statistische Analysen oder die Verwendung von Indices (z.B. NDVI) von multispektralen Satellitendaten ergeben keine ausreichend genauen Informationen zum aktuellen Status der Wasserversorgung von Pflanzenbeständen und sind somit zur Steuerung von Bewässerungs- und Beregnungsmaßnahmen in der Landwirtschaft nicht nutzbar. Hingegen zeigen erste Auswertungen von Satellitendaten durch künstliche Intelligenz (KI-Systeme), die mit entsprechenden Daten trainiert wurden, Ergebnisse, durch die sich die Wassereffizienz der Beregnung und Bewässerung entscheidend verbessern könnte. Weltweit ist die Beregnung und Bewässerung von landwirtschaftlichen Flächen der mit Abstand größte Verbraucher von Süßwasser. In vielen Regionen der Welt ist ohne Beregnung und Bewässerung keine landwirtschaftliche Produktion möglich. Dies wird durch den Klimawandel noch weiter verschärft. Genaue Informationen zum aktuellen Wasserbedarf eines Pflanzenbestands liegen dem Landwirt in der Regel nicht vor, so dass der Wasser- und Energieverbrauch (Pumpen) oft wesentlich höher als nötig ist, die Erträge schwanken und Bodenversalzung und Nährstoffauswaschungen weit verbreitet sind. Im Rahmen des geplanten Projekts soll eine KI-basierte Auswertung von Satellitendaten entwickelt werden, die wesentlich genauere Informationen über die aktuelle Wasserversorgung von Pflanzenbeständen zur Verfügung stellt als bisher. Dazu sollen zusätzliche georeferenzierte Daten, u.a. Wärmebilder, einbezogen werden. Darauf basierend sollen nach Abschluss des Projekts Produkte für Landwirte entwickelt werden, die es ihnen ermöglichen, Flächen zeitgerecht und effizient zu bewässern bzw. zu beregnen. Damit trägt das geplante Projekt zu den Sustainable Development Goals (SDG) der UN Nr. 2 (Zero Hunger) und indirekt auch zu Nr.6 (Clean Water und Sanitation) bei. Die globale Verfügbarkeit der Satellitendaten ermöglicht es zudem, die Produkte in allen Regionen der Welt anzubieten.

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Szymon Dutczak Me-Sep durchgeführt. Weltweit gibt es ca. 7 Millionen dialysepflichtige Patienten, deren Anzahl stetig zunimmt. Der Bedarf zur Dialyse wird aufgrund dessen und infolge fehlender Alternativen in den nächsten Jahrzehnten wachsen. Damit steigt der Ressourcenbedarf für die Herstellung von Dialysatoren ebenso wie der Reststoffanfall. Der größte umweltrelevante Faktor bei der Produktion von Dialysemembranen im Nassspinnverfahren besteht in der Verwendung von Lösungsmitteln wie N,N-Dimethylacetamid (DMAc) oder N-Methylpyrrolidon (NMP). Ein großer Teil der Lösungsmittel wird zwar innerbetrieblich zurückgewonnen, bspw. durch Destillationsverfahren, dennoch fallen lösungsmittelhaltige Konzentrate und Abwässer an, die zum Teil unter hohem Energieaufwand thermisch entsorgt werden. Das wesentliche Ziel des Projektes besteht in der Senkung der bei der Abwasser- und Konzentratbehandlung entstehenden Emissionen und in der Minderung des Frischwasserbedarfs. In diesem Sinne wird ein energiesparendes, mehrstufiges Verfahren entwickelt, mit dem lösungsmittelhaltige Prozesswässer über ein abgestuftes Aufbereitungskonzept für die anschließende Rückführung in den Herstellungsprozess aufbereitet werden. Me-Sep untersucht dabei Möglichkeiten zur Behandlung das biologisch gereinigte Abwasser durch eine Membrananlage auf Reinstwasserqualität. Aufbereitungsziel ist eine Wasserqualität, die zur Herstellung von Dialysemembranen geeignet ist. Der zur Erreichung dieses Ziels durchzuführende experimentelle Vergleich der Membrantechnologien ist entscheidend für die Auswahl des optimalen zero-liquid-discharge-Verfahrens (ZLD) für die Produktion von Dialysatoren.

Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Bauingenieurwesen, Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft durchgeführt. Zur Verbesserung des Phosphorrückhalts auf kommunalen Kläranlagen wird ein neuartiger verfahrenstechnischer Lösungsansatz erarbeitet. Durch optimierte Mehrpunktfällung und Nachbehandlungsschritten sollen Werte nahe der technisch möglichen 'Null-Emission' erreicht werden. Kernstück des Vorhabens ist dabei das Filtrationsverfahren, dass durch einen weitestgehenden Suspensa-Rückhalt die Entfernung der als Feststoff gebundenen P-Anteile ermöglicht. Konkret wird dabei auf dem Klärwerk Münchehofe ein Dynamischer Sandfilter mit einer Filterfläche von 3-5 m2 aufgestellt und hinsichtlich seines Feststoffrückhaltes weiter entwickelt. Dazu wird neben der Filterkonfiguration und den Filtergeschwindigkeiten vor allem die Kubatur der Filterbetten, die Adaption von Filtermedien und die Anpassung von Filtereinbauten im halbtechnischen Maßstab untersucht. Möglichkeiten alternativer und zusätzlicher Filtermedien und Filterstufen werden geprüft. Eine Verbesserung der Fällung soll durch Versuche mit 2-Punkt- und Nachfällung, Optimierung der Fällmitteldosierung, -einmischung und -reaktion, ggf. unterschiedlicher Fällmittel und der Anpassung der Regelstrategie erreicht werden. Dazu ist der Einsatz von bisher nicht erprobter Online-Messtechnik bei extrem niedrigen P-Konzentrationen zu testen. Zusätzlich sollen die Verwertungspotentiale des Tertiärschlamms unter Einbeziehung von Schadstoffparametern und Pflanzenverfügbarkeit des enthaltenen Phosphors untersucht werden. Im vorliegenden Teilprojekt 5 der TU Berlin liegt der Schwerpunkt im Bereich der wissenschaftlichen Begleitung, d.h. Erstellen, Umsetzen, Analyse0 und Auswertung eines Messprogramms zur Bewertung der Verfahrenstechnischen Umsetzung.

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz, Fachgebiet Umweltverfahrenstechnik durchgeführt. In der Trinkwasseraufbereitung bestehen viele Anwendungsfelder für die Membrantrennverfahren Nanofiltration und Umkehrosmose (NF/RO), wie z.B. Enthärtung, Entfernung von Nährstoffen und anthropogenen Spurenstoffen. Bei NF/RO-Prozessen entstehen Konzentrate mit einer entsprechend höheren Konzentration der abgetrennten Stoffe und mit Antiscalants, die für einen störungsfreien NF/RO-Betrieb notwendig sind. Die Entsorgungswege der Konzentrate sind Bestandteil der Anlagengenehmigung durch die zuständigen Wasserbehörden. In den letzten Jahren wird die Konzentrat-Einleitung durch die Behörden zunehmend kritisch betrachtet. Da die Verweigerung der Einleitgenehmigung für die Konzentrate dem Aus der NF/RO gleichkommt, sind Lösungen gefragt, die den Einsatz dieser Technologie in der Trinkwasseraufbereitung langfristig sichern. Der Mangel an langfristig sicheren und genehmigungsfähigen Lösungen stellt eine Technologiebremse dar und führt zu einem Entscheidungs- und Investitionsrückstau in der Wasserversorgung. Die Arbeiten in KonTriSol sollen die bestehenden technischen und genehmigungsrechtlichen Hürden für den Einsatz der NF/RO in der Trinkwasseraufbereitung beseitigen, überprüfte technische Lösungen bereitstellen und die Bewertung und Auswahl von Technologie- und Handlungsalternativen durch ganzheitliche Konzepte unterstützen. Damit soll aktiv die Einsatz-, Transfer- und Exportfähigkeit dieser Lösungen auch in andere Anwendungsfelder und außerdeutsche Märkte unterstützt werden. Ein Lösungsansatz um Alternativen zur Konzentrat-Einleitung als Entsorgungsweg zu ermitteln, ist die weitere Konzentrataufbereitung bis hin zum Zero Liquid Discharge. Die TU Berlin untersucht verschiedene Optionen der Aufbereitung von Konzentraten, mit dem Ziel der Minimierung oder Vermeidung des Eintrags von Salzfrachten und anderen Störstoffen in die Umwelt. Ein zentraler Untersuchungspunkt hierbei ist die Rückgewinnung von Salzen aus den Konzentraten für eine mögliche Verwertung.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Nordic Water GmbH durchgeführt. Zur Verbesserung des Phosphorrückhalts auf kommunalen Kläranlagen wird ein neuartiger verfahrenstechnischer Lösungsansatz erarbeitet. Durch optimierte Mehrpunktfällung und Nachbehandlungsschritte sollen dabei Werte nahe der technisch möglichen 'Null-Emission' erreicht werden. Kernstück des Vorhabens ist das Filtrationsverfahren, das durch einen weitestgehenden Suspensa-Rückhalt die Entfernung der als Feststoff gebundenen P-Anteile ermöglicht. Konkret wird dabei auf dem Klärwerk Münchehofe ein Dynamischer Sandfilter mit einer Filterfläche von 3 m2 aufgestellt und hinsichtlich seines Feststoffrückhaltes weiterentwickelt. Dazu wird neben der Filterkonfiguration und den Filtergeschwindigkeiten vor allem die Kubatur der Filterbetten, die Adaption von Filtermedien und die Anpassung von Filtereinbauten im halbtechnischen Maßstab untersucht. Möglichkeiten alternativer und zusätzlicher Filtermedien und Filterstufen werden geprüft. Eine Verbesserung der Fällung soll durch Versuche mit 2-Punkt- und Nachfällung, Optimierung der Fällmitteldosierung, -einmischung und -reaktion und ggf. unterschiedlicher Fällmittel erfolgen. Zusätzlich soll durch Anpassung der Regelstrategie eine Verbesserung erreicht werden. Dazu ist der Einsatz von bisher nicht erprobter Online-Messtechnik bei extrem niedrigen P-Konzentrationen zu testen. Darüber hinaus werden die Verwertungspotentiale des Tertiärschlamms unter Einbeziehung von Schadstoffparametern und Pflanzenverfügbarkeit des enthaltenen Phosphors untersucht. In dem vorliegenden Teilprojekt 1 der Fa. Nordic Water GmbH liegt der Schwerpunkt im Bereich der anlagentechnischen Optimierung der Pilotanlage mit Dosiereinheit und Sandfiltration zur weitestgehenden Elimination von Phosphaten aus kommunalen Abwässern.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Emscher Wassertechnik GmbH durchgeführt. Zur Verbesserung des Phosphorrückhalts auf kommunalen Kläranlagen wird ein neuartiger verfahrenstechnischer Lösungsansatz erarbeitet. Durch optimierte Mehrpunktfällung und Nachbehandlungsschritte sollen dabei Werte nahe der technisch möglichen 'Null-Emission' erreicht werden. Kernstück des Vorhabens ist das Filtrationsverfahren, das durch einen weitestgehenden Suspensa-Rückhalt die Entfernung der als Feststoff gebundenen P-Anteile ermöglicht. Konkret wird dabei auf dem Klärwerk Münchehofe ein Dynamischer Sandfilter mit einer Filterfläche von 3 - 5 m2 aufgestellt und hinsichtlich seines Feststoffrückhaltes weiterentwickelt. Dazu wird neben der Filterkonfiguration und den Filtergeschwindigkeiten vor allem die Kubatur der Filterbetten, die Adaption von Filtermedien und die Anpassung von Filtereinbauten im halbtechnischen Maßstab untersucht. Möglichkeiten alternativer und zusätzlicher Filtermedien und Filterstufen werden geprüft. Eine Verbesserung der Fällung soll durch Versuche mit 2-Punkt- und Nachfällung, Optimierung der Fällmitteldosierung, -einmischung und -reaktion und ggf. unterschiedlicher Fällmittel erfolgen. Zusätzlich soll durch Anpassung der Regelstrategie eine Verbesserung erreicht werden. Dazu ist der Einsatz von bisher nicht erprobter Online-Messtechnik bei extrem niedrigen P-Konzentrationen zu testen. Darüber hinaus werden die Verwertungspotentiale des Tertiärschlamms unter Einbeziehung von Schadstoffparametern und Pflanzenverfügbarkeit des enthaltenen Phosphors untersucht. Mit dem vorliegenden Teilprojekt übernimmt die Emscher Wassertechnik GmbH die Koordination des Verbundprojektes sowie ingenieurtechnisch-wissenschaftliche Aufgaben.

Teilprojekt: KIT, Karlsruhe

Das Projekt "Teilprojekt: KIT, Karlsruhe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Photogrammetrie und Fernerkundung durchgeführt. Weltweit ist die Beregnung und Bewässerung von landwirtschaftlichen Flächen der mit Abstand größte Verbraucher von Süßwasser. In vielen Regionen der Welt ist ohne Beregnung und Bewässerung keine landwirtschaftliche Produktion möglich. Dies wird durch den Klimawandel noch weiter verschärft. Genaue Informationen zum aktuellen Wasserbedarf eines Pflanzenbestands liegen dem Landwirt aber in der Regel nicht vor, so dass der Wasser- und Energieverbrauch (Pumpen) oft wesentlich höher als nötig ist, die Erträge schwanken und Bodenversalzung und Nährstoffauswaschungen weit verbreitet sind . Im Rahmen des geplanten Projekts soll eine KI-basierte Auswertung von Satellitendaten entwickelt werden, die wesentlich genauere Informationen über die aktuelle Wasserversorgung von Pflanzenbeständen zur Verfügung stellt als bisher. Dazu sollen zusätzliche georeferenzierte Daten, u.a. Wärmebilder, einbezogen werden. Darauf basierend sollen nach Abschluss des Projekts Produkte für Landwirte entwickelt werden, die es ihnen ermöglichen, Flächen zeitgerecht und effizient zu bewässern bzw. zu beregnen. Damit trägt das geplante Projekt zu den Sustainable Development Goals (SDG) der UN Nr. 2 (Zero Hunger) und indirekt auch zu Nr.6 (Clean Water und Sanitation) bei. Die globale Verfügbarkeit der Satellitendaten ermöglicht es zudem, die Produkte in allen Regionen der Welt anzubieten.

Teilvorhaben TUBAF-ITC

Das Projekt "Teilvorhaben TUBAF-ITC" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Technische Chemie durchgeführt. Gegenstand des Forschungsvorhabens EARLIMET ist die Entwicklung eines umfassend ressourceneffizienten, vorwiegend hydrometallurgischen Recyclings der Wertstoffe in Li-Ionen-Batterien bis zur Ebene von TLR 5/6. Es wird eine vollständige Betrachtung und Bilanzierung des Gesamtprozesses einschließlich aller benötigten Prozesschemikalien und der anfallenden Prozesslösungen und -wässer angestrebt. Hintergrund des möglichst vollständigen Recyclings ist die Forderung zur Schließung von Stoffkreisläufen für den Einsatz von Li-Ionen-Batterien, insbesondere im Bereich der Elektromobilität, um nicht nur unabhängiger von Importen zu sein, sondern vielmehr auch die Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit solcher Energiespeicher zu verbessern. Das Teilvorhaben zielt auf die Umsetzung des innovativen, hydrometallurgischen Prozesses der Direktcarbonatisierung von Lithium aus Li-Ionen-Batterien mit einer reproduzierbaren Gesamt-Li-Ausbeute von mehr als 95 % ab. Beim COOL-Prozess wird der Lithiumanteil aus der generierten Schwarzmasse durch CO2-Laugung als marktfähiges Lithiumcarbonat in battery grade-Qualität (bg-Li2CO3, größer als 99,5 %) ausgebracht. Der innovative Charakter besteht in der Nutzung von CO2 im überkritischen Zustand zur Bildung von Li2CO3 über den Zwischenschritt der Bildung von LiHCO3 und seiner ganzheitlichen und damit wirtschaftlichen Verfahrensführung. Es fallen nahezu keine Abfallmengen an. Damit wird dem Zero-Waste-Ansatz nahegekommen, der als Idealzustand eine abfallfreie Produktion beschreibt. Die ganzheitlichen Verfahren stellen eine besondere verfahrenschemische Herausforderung dar. Sie sind als moderne, zukunftsweisende Verfahrenskonzepte keiner klassischen Disziplin mehr zuordbar. Es greifen chemische, verfahrenstechnische, hydrometallurgische Ansätze etc. ineinander. Insbesondere lässt sich anhand des COOL-Prozesses eindrucksvoll belegen, dass Zero-Waste-Prozesse selbst unter wirtschaftlich kompetitiven Bedingungen realisierbar sind.

Teilprojekt 2: Zero-Emission-Kreislaufmotor-BHKW

Das Projekt "Teilprojekt 2: Zero-Emission-Kreislaufmotor-BHKW" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Wissenschaftlich-Technisches Zentrum für Motoren- und Maschinenforschung Roßlau gGmbH durchgeführt. Das Teilprojekt der WTZ Roßlau gGmbH hat das übergeordnete Ziel, eine 20 kW BHKW-Anlage zu entwickeln in dem ein wirkungsgradoptimierter und dauerlauffähiger Wasserstoff-Sauerstoff-Kreislaufmotor welcher keinerlei Abgase emittiert, integriert ist. Das Ziel soll durch die Technologie des Zero-Emission-Kreislaufverfahrens erreicht werden, dessen generelle Umsetzbarkeit bereits in Ansätzen nachgewiesen wurde. Hierbei werden die bei der Druckelektrolyse entstandenen Gase Sauerstoff- und Wasserstoff vollkommen emissionsfrei in einem Verbrennungsmotor zu Wasser umgesetzt. Der Zero-Emission-Kreislaufmotor hat das Potential, zusammen mit einer Druckelektrolyse und einem Gasspeicher eine integrale Schlüsseltechnologie für einen Hochleistungsenergiespeicher zu werden Das Verfahren erfordert es, den Wasserstoff und auch den Sauerstoff aus der Elektrolyse zwischenzuspeichern. Für die Rückverstromung ist es zielführend, die Druckelektrolyse, die Gasspeicher und den Verbrennungsmotor gemeinsam an einem Ort zu installieren. Wie im Verbundprojekt PEM4Heat beschrieben wird dies am Standort Sonneberg durchgeführt. Hier wird die Power-to-Gas-Technologie zur Auskoppelung der Elektroenergie und der Wärmeenergie für die Gebäudeheizung genutzt.

U-Th-Ra disequilibria in basalts from the Mid-Atlantic Ridge 6-11 S: Constraints on melting, mixing and time-scales of magmatic processes

Das Projekt "U-Th-Ra disequilibria in basalts from the Mid-Atlantic Ridge 6-11 S: Constraints on melting, mixing and time-scales of magmatic processes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Erlangen-Nürnberg, Geowissenschaftliches Zentrum Nordbayern, Lehrstuhl für Endogene Geodynamik durchgeführt. We propose to study the U, Th, and Ra isotopic compositions of zero-age MORB samples from the slow-spreading Mid-Atlantic Ridge between 6 and 11 degree S. This part of the spreading axis shows large variations in axial depth, crustal thickness and samples melts with significant variations in major and trace element geochemistry as well as Sr, Nd, and Pb isotopic composition. The existing data indicates a complex interplay of variations in mantle sources, binary mixing and degree of magma differentiation during melt ascent. In the first year wie suggest to determine U, Th and Ra isotope compositions of fresh young samples along the axis and from young ( 200.000 years) near- axis seamounts to evalute the depth and extent of melting, the mantle composition, porosity and upwelling rate and the mixing processes along a propagating ridge segment. In the second year wie propose to investigate the timing of magma evolution and eruption processes on this spreading axis on the basis of U series isotope data and stratigraphic mapping and sampling of selected volcanic structures of the working area.

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