Das Projekt "Grünes Kraftwerk" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Duisburg-Essen, Fakultät für Physik, Fachbereich 10, Angewandte Physik durchgeführt. Aufbau eines grünen Kraftwerks (Algen schlucken CO2). Teilprojekt: Optik.
Das Projekt "Teil 1: Rohstoffe und Rohstoffaufschluss" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von NETZSCH Pumpen & Systeme GmbH durchgeführt. Das Verbundforschungsvorhaben hat das Ziel, lignozellulosearme, nasse Bioabfälle aus Industrie und Kommunen unter max. Energienutzung vollständig zu verwerten. Erstens ist die Totalverwertung dieser Abfallstoffe durch Kombination von Hoch-Last-Vergärung und hydrothermal spezifischer Vergasung der Gärreststoffe zur Gewinnung von Biogas aus beiden Prozesslinien. Zweitens soll die photoautotrophe Gewinnung von Mikroalgen in Photobioreaktoren bio- und prozesstechnisch so verbessert werden, dass bei der wirtschaftlich energetischen Nutzung Fortschritte erzielt werden. Drittes Ziel ist die Schließung der Stoffkreisläufe und die Anpassung der Prozessketten an eine geschlossene Betriebsweise. Die Hauptkomponenten für Kreislaufoptimierungen sind Wasser, Methan, Kohlenstoffdioxid, Stickstoff und Phosphor und weitere essentielle Salze. Die NETZSCH Mohnopumpen GmbH bearbeitet im Gesamtprojekt das Teilprojekt 2 'Rohstoffe und Rohstoffaufbereitung'. Die Hauptaufgabe besteht darin, eine variable Zerkleinerungsstrecke konstruktiv zu planen und im Laufe der Versuchsreihen zu optimieren. Der Aufbau der Versuchsstrecke und die Versuchsdurchführungen werden gemeinsam mit dem Fraunhofer IVV durchgeführt. Abschließend wird die Einbindung in die Pilotanlage fachlich unterstützt. Teilprojekte verwerten ihre Ergebnisse bezogen auf ihren Arbeitsumfang und dem Fokus ihrer Entwicklungen selbst. Die Verwertung des akkumulierten Know-hows im Gesamtprojekt obliegt Fraunhofer (ggf. auch patentfähige Komponentenkombinationen), die die involvierten Industriepartner unter bevorzugten Konditionen über Lizenzierungen partizipieren lässt. Wissenschaftliche Ergebnisse werden nach Sicherung des Know-hows publiziert und nat. wie internat. präsentiert, sodass sich Folgeanwendungen ergeben. Im Rahmen des Projektfortschritts ist eine Nutzung durch die Stadt Stuttgart geplant, die im Laufe diesen Jahres mit einer Grundsatzentscheidung im Gemeinderat vorbereitet werden soll.
Das Projekt "Wasserstoff aus Mikroalgen: mit Zell- und Reaktordesign zur wirtschaftlichen Produktion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Potsdam, Institut für Chemie, Lehrstuhl für Physikalische Chemie durchgeführt. H2 als einer der Energieträger der Zukunft identifiziert worden. Einige Grünalgen können Licht in H2 umzuwandeln. Das Projekt strebt eine Verbesserung dieses H2-Produktionsverfahrens auf biologischer und technischer Ebene an. Dazu haben sich neun Forschungsgruppen zusammengefunden. Um den Organismus an die Bedingungen in einem Photobioreaktor (PBR) anzupassen, werden die Algen genetisch modifiziert. Ein Verständnis des O2-Regulation ermöglicht es, die O2-empfindlichen Hydrogenasen zu schützen und die physiologischen Reaktionswege zu verbessern. Die Entwicklung von in-situ O2-Sensoren wird die Messung von O2 innerhalb der Zelle ermöglichen und eine schnelle Prozessregulation erlauben. Um die Problematik der H2-Gewinnung als Bestandteil des PBR zu lösen, werden Forschungen zur Verfahrenstechnik der Gasabtrennung durchgeführt. Mit der Inbetriebnahme von Prototyp-PBR soll die technische und ökonomische Machbarkeit demonstriert werden. Im Vorhaben sollen optische O2-Messtechnik für den Niedrig O2-Bereich und eine maßgeschneiderte Steuersoftware für Bioreaktoren entwickelt werden. Es werden Messmethoden für neue zellinterne optische O2-Sensoren entwickelt. mit den Ergebnisse werden neue Algenstämme generiert werden. Letzter Schritt ist die Implementierung der erarbeiten Messtechnik in optimierte Photobioreaktoren.
Das Projekt "OptimAL - Optimierte Algen für eine nachhaltige Luftfahrt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Bio-und Geowissenschaften (IBG), IBG-2: Pflanzenwissenschaften durchgeführt. OptimAL zielt auf die Erhöhung der Lipidproduktion von einzelligen Grünalgen. Dabei liegt der Fokus auf Züchtungsansätzen basierend auf Modellierung der Lichtverhältnisse, Engineering des Photosystems, Adaption an hohe CO2-Konzentrationen und Nutzung von Algen-Populationen in Photobioreaktoren. Als Erstrebenswert gilt ein möglichst hohes Verhältnis von Energiegehalt (freie Energie der Algen) pro Lichteinheit (freie Energie des einfallenden Lichts) angesehen. OptimAL wurde deshalb in drei wissenschaftliche und ein operatives Arbeitspaket aufgegliedert: (1) Anpassung des biologischen Systems 'Alge' an dynamische Lichtbedingungen und hohe Lichtintensitäten. Dabei liegt der Schwerpunkt auf der Erhöhung der Lichtausbeute durch Modifikation des Photosynthese Apparates der Alge (AP1). (2) Gelenkte Evolution, Kulturführung und Einzel-Zell-Analyse zur Optimierung der Alge an die Produktionsbedingungen im Photobioreaktor (AP2). (3) Modellierung von dynamischem Lichtregime, CO2- und O2-Stoffaustausch, Algenphotosynthese und Wachstum in verschiedenen Photobioreaktoren und Suspensionsdichten (AP3). (4) Koordination der wissenschaftlichen Arbeitspakete untereinander, Wissenstransfer zwischen OptimAL und AUFWIND (AP4).
Das Projekt "Wasserstoff aus Mikroalgen: mit Zell- und Reaktordesign zur wirtschaftlichen Produktion; Entwicklung eines optisch strukturierten 250 l Photo-Bioreaktors zur Wasserstoffproduktion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Bio- und Lebensmitteltechnik, Bereich III: Bioverfahrenstechnik durchgeführt. Wasserstoff wurde als einer der größten potentiellen, sauberen Energieträger der Zukunft identifiziert. Eine zukünftige Wasserstoffökonomie hängt jedoch kritisch von der Entwicklung effizienter und nachhaltiger Produktionsverfahren im großen Maßstab ab. Vorrangig werden deshalb Verfahren auf der Basis der Sonnenenergienutzung verfolgt. Bestimmte einzellige Grünalgen und Cyanobakterien können Wasserstoff direkt aus der Wasserspaltung mit Hilfe des Sonnenlichtes gewinnen. In diesem Teilantrag soll ein Reaktorkonzept entwickelt werden, welches eine großflächige Nutzung dieses Potentials erlaubt. Der Reaktor wird aus zwei bei den Partnern vorhandenen Konzepten (Dünnschicht und Mikrostruktur) heraus entwickelt. Er zeichnet sich durch dünne Schichten, eine strukturierte Oberfläche zur Lichtverteilung und eine Membranbegasung aus. Die Entwicklung läuft über zwei Scale-up Stufen, einem 25 L und einem 250 L Reaktor. Letzterer wird auch spezifische technische Probleme adressieren und soll ohne weitere Skalierung als Parallelmodul für die großtechnische Anwendung geeignet sein. Die Arbeiten werden in enger Zusammenarbeit mit den Industriepartnern durchgeführt. Im 25L Reaktor werden die Komponenten und die Wirksamkeit nachgewiesen und optimiert. Er wird mit vorhandenen Stämmen und verschiedenen Schichtdicken und Oberflächenprofilen betreiben. Der Membraneinsatz wird parallel entwickelt. Danach erfolgen Tests mit den optimierten Stämmen aus anderen Teilprojekten. Ausgehend von den erhobenen Daten wird dann der 250 L Reaktor aufgebaut und sowohl im Biotechnikum als auch im Freiland auf technische Funktionsfähigkeit und Effizienz getestet. Nach Ende des Projektes soll es einen Reaktor geben, der prinzipiell vermarktbar ist. Die Vermarktung wird zusammen mit den drei Industriepartnern in deren Branchen erfolgen. An möglichen Verbesserungen wird zusammen mit den Partnern weiter gearbeitet, entweder durch Eigenmittel oder durch weitere Forschungsanträge aus marktnahen Programmen.
Das Projekt "Teilprojekt 2: Rohstoffe und Rohstoffaufbereitung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung durchgeführt. Das Verbundforschungsvorhaben hat das Ziel, lignozellulosearme, nasse Bioabfälle aus Industrie und Kommunen unter max. Energienutzung vollständig zu verwerten. Erstens ist die Totalverwertung dieser Abfallstoffe durch Kombination von Hoch-Last-Vergärung und hydrothermal spezifischer Vergasung der Gärreststoffe zur Gewinnung von Biogas aus beiden Prozesslinien. Zweitens soll die photoautotrophe Gewinnung von Mikroalgen in Photobioreaktoren bio- und prozesstechnisch so verbessert werden, dass bei der wirtschaftlich energetischen Nutzung Fortschritte erzielt werden. Drittes Ziel ist die Schließung der Stoffkreisläufe und die Anpassung der Prozessketten an eine geschlossene Betriebsweise. Die Hauptkomponenten für Kreislaufoptimierungen sind Wasser, Methan, Kohlenstoffdioxid, Stickstoff und Phosphor und weitere essentielle Salze. Fraunhofer IVV koordiniert das Teilprojekt 2. Bearbeitet wird der Rohstoffaufschluss mit dem Ziel maximaler Vergärbarkeit bei minimiertem Energiebedarf. Hierzu wird mit Planungsdaten und technischem Equipment des Kooperationspartnern eine variable Zerkleinerungsstrecke im Technikumsmaßstab aufgebaut und betrieben. Erarbeitet wird ferner ein Katasters über Mengen und lokaler/zeitliche Verfügbarkeit relevanter Abfälle. Teilprojekte verwerten ihre Ergebnisse bezogen auf ihren Arbeitsumfang und dem Fokus ihrer Entwicklungen selbst. Die Verwertung des akkumulierten Know-hows im Gesamtprojekt obliegt Fraunhofer (ggf. auch patentfähige Komponentenkombinationen), die die involvierten Industriepartner unter bevorzugten Konditionen über Lizenzierungen partizipieren lässt. Wissenschaftliche Ergebnisse werden nach Sicherung des Know-hows publiziert und nat. wie internat. präsentiert, sodass sich Folgeanwendungen ergeben. Im Rahmen des Projektfortschritts ist eine Nutzung durch die Stadt Stuttgart geplant, die im Laufe diesen Jahres mit einer Grundsatzentscheidung im Gemeinderat vorbereitet werden soll.
Das Projekt "Wasserstoff aus Mikroalgen: mit Zell- und Reaktordesign zur wirtschaftlichen Produktion - Nachhaltigkeitsbewertung und -optimierung der Erzeugung von Photobiowasserstoff mit Mikroalgen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse, Zentralabteilung Technikbedingte Stoffströme (ITAS-ZTS) durchgeführt. Ziel des Gesamtvorhabens ist die Entwicklung eines Photobioreaktors und von Algenstämmen zur nachhaltigen Wasserstoffproduktion. Das Ziel des Teilvorhabens besteht darin, den Projektpartnern die systemanalytischen Informationen zu liefern, die notwendig sind, um unter Nachhaltigkeitskriterien optimale Lösungen zur Erzeugung von Photobio-H2 mit Mikroalgen und zur Einbindung dieses Erzeugungspfades in Energiesysteme zu entwickeln. Umwelt- und Kostenanalyse werden mit den Instrumenten Life Cycle Assessment (LCA) und Life Cycle Costing (LCC) in vier Arbeitspaketen durchgeführt. Die Identifizierung weiterer relevanter Nachhaltigkeitskriterien erfolgt in einem gesonderten Arbeitspaket unter Anwendung des von der HGF (federführend FZK-ITAS) im Auftrag des BMBF entwickelten integrativen Konzepts nachhaltiger Entwicklung. In Arbeitspaket 6 werden die Ergebnisse integriert. Arbeitspakete (Personenmonate): 1. Grundlegende System- und methodische Definitionen (0,5); 2. Modellentwicklung (5); 3. Datenerhebung (5); 4. Modellrechnungen und LCA/LCC-Auswertung (4); 5. Analyse weiterer Nachhaltigkeitsaspekte (1,5); 6. Zusammenfassende Nachhaltigkeitsbewertung (1). Der gesamte Personaleinsatz liegt bei 17 Personenmonaten. Um die Anwendung der Ergebnisse des Teilvorhabens im Projekt selbst zu gewährleisten, erstreckt sich die Bearbeitung über die gesamte Projektdauer. Das Teilvorhaben liefert selbst kein direkt wirtschaftlich verwertbares Produkt, trägt aber wesentlich zur ökonomischen Umsetzbarkeit der Erzeugung von Photobio-H2 mit Mikroalgen bei (Identifikation von Umwelt- und nachhaltigkeitsbezogenen Optimierungspotenzialen und optimalen Anwendungsfeldern). Die quantitativen Ergebnisse des Teilvorhabens werden z.B. über das vom BMBF geförderte Netzwerk Lebenszyklusdaten für weitere Technologiebewertungsprojekte und zur Nutzung in Markt-basierten Energie- und Ressourcenmodellen zur Verfügung gestellt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Grundlagenforschung zur Gewinnung von Öl aus Algen; Optimierung der Biogasausbeute in der Methankaskade für verschiedene Substratkategorien; GesamTeilprojekt rojektkoordination" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik durchgeführt. Das Verbundforschungsvorhaben hat das Ziel, lignozellulosearme, nasse Bioabfälle aus Industrie und Kommunen unter max. Energienutzung vollständig zu verwerten. Erstens ist die Totalverwertung dieser Abfallstoffe durch Kombination von Hoch-Last-Vergärung und hydrothermal spezifischer Vergasung der Gärreststoffe zur Gewinnung von Biogas aus beiden Prozesslinien. Zweitens soll die photoautotrophe Gewinnung von Mikroalgen in Photobioreaktoren bio- und prozesstechnisch so verbessert werden, dass bei der wirtschaftlich energetischen Nutzung Fortschritte erzielt werden. Drittes Ziel ist die Schließung der Stoffkreisläufe und die Anpassung der Prozessketten an eine geschlossene Betriebsweise. Die Hauptkomponenten für Kreislaufoptimierungen sind Wasser, Methan, Kohlenstoffdioxid, Stickstoff und Phosphor und weitere essentielle Salze. Fraunhofer IGB koordiniert das Gesamtvorhaben und bestreitet die Grundlagenforschung für die Hochlastvergärung von Abfallstoffen aus der AWS-Sammlung sowie die zur Optimierung der Mikroalgenprozesstechnik. Die wissenschaftliche Betreuung der Demonstrationsanlagen (Biogas- und Photobioreaktoranlage) und das Zusammenführen aller Technikentwicklungen am Pilotstandort sind auch Bestandteil des Arbeitsumfangs von Fraunhofer IGB. Teilprojekte verwerten ihre Ergebnisse bezogen auf ihren Arbeitsumfang und dem Fokus ihrer Entwicklungen selbst. Die Verwertung des akkumulierten Know-hows im Gesamtprojekt obliegt Fraunhofer (ggf. auch patentfähige Komponentenkombinationen), die die involvierten Industriepartner unter bevorzugten Konditionen über Lizenzierungen partizipieren lässt. Wissenschaftliche Ergebnisse werden nach Sicherung des Know-hows publiziert und nat. wie internat. präsentiert, sodass sich Folgeanwendungen ergeben. Im Rahmen des Projektfortschritts ist eine Nutzung durch die Stadt Stuttgart geplant, die im Laufe diesen Jahres mit einer Grundsatzentscheidung im Gemeinderat vorbereitet werden soll.
Das Projekt "Entwicklung eines Mikro-Photobioreaktors zur Erzeugung von Wasserstoff aus Mikroalgen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ehrfeld Mikrotechnik BTS GmbH durchgeführt. Im Rahmen dieses Projektes wird ein Photobioreaktor auf Basis der Dünnschichttechnologie entwickelt, der die potentielle Erzeugung von Wasserstoff aus Mikroalgen erlaubt. Dazu werden Testläufe mit ausgewählten Mikroorganismen in Versuchsaufbauten durchgeführt. In Zusammenarbeit mit den Projektpartnern werden die Integration von Membranen zur Wasserstoffabtrennung, die Integrationsmöglichkeiten von neuartigen Sauerstoffsensoren auf Basis von Lumineszenzoptoden, der Einsatz von verschiedenen Lichtquellen (Halogenlampen, Tageslichtlampen, LEDs etc.) und verschiedene Steuerungskonzepte untersucht. Ziel ist letztlich die Entwicklung eines Anlagenkonzeptes, das als Grundlage für eine Produktionsanlage verwendet werden kann. 1. Erstellung Anforderungsprofil; 2. Aufbau eines Versuchsstandes für Kultivationsversuche; 3. Testläufe Kultivationsversuche mit verschiedenen Reaktorkonfigurationen und Bedingungen; 4. Design eines mikrotechnischen, scale-up fähigen Reaktorssystems in Dünnschichttechnik; 5. Integration von Sauerstoffsensoren (Designarbeiten); 6. Integration der Membranen zur H2-Abtrennung (Designarbeiten); 7. Auswahl und Integration verschiedener Lichtquellen; 8. Auswahl und Überprüfung der Pumpentechnik; 9. Integration einer effizienten Steuerungstechnik; 10. Überprüfung des ökonomischen Erfolges; 11. Dokumentation
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung, Konstruktion und Validierung der Reaktoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Bio- und Lebensmitteltechnik, Bereich III: Bioverfahrenstechnik durchgeführt. In dem Vorhaben wird die Validierung eines neuen Konzepts zur Herstellung von Methan vorgeschlagen. Die prinzipielle Machbarkeit wurde in einer Vorstudie belegt. Ziel des Vorhabens ist es ein Funktionsmodell zu entwickeln. Das Konzept beruht auf einem Zweischichtenreaktor. In der ersten Schicht wird mit Hilfe der Photosynthese ein Metabolit erzeugt, der in einer zweiten Schicht zu Methan umgesetzt wird. Um das Konzept von der Orientierung in die Verwertung zu überführen, müssen folgende Arbeiten durchgeführt werden. (1) Es müssen die für diese Technik optimierten Organismen gescreent werden, die unter den realen Reaktorbedingungen stabile Biofilme bilden. (2) Es müssen für die optimale Methanausbeute adaptierte Mikroorganismenpopulationen selektiert werden. (3) Der Photosyntheseapparat der Biofilmalgen muss so angepasst werden, dass maximale Metabolitexkretionsraten erreicht werden. (4) Es muss ein Trennmodul entwickelt werden, das die aeroben Algen von den anaeroben methanogenen Mikroorganismen trennt. (5) Es müssen geeignete Photobioreaktoren entwickelt werden, die diesen neuartigen Anforderungen entsprechen.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 15 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 15 |
| License | Count |
|---|---|
| open | 15 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 15 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 1 |
| Webseite | 14 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 10 |
| Lebewesen & Lebensräume | 15 |
| Luft | 9 |
| Mensch & Umwelt | 15 |
| Wasser | 9 |
| Weitere | 15 |