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Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Realisierung von zwei biotechnologischen Prozessstraßen zur Konversion biogener Rest- und Abfallstoffströme in Plattformchemikalien. Die Abfälle werden über eine saure Hydrolyse in Acetat, Butyrat und Propionat umgesetzt. Dabei wird der Prozess so ausgelegt werden, dass eine Produktion von Propionat bevorzugt erfolgen wird. In einer mikrobiellen Elektrolysezelle erfolgt an der Anode die Oxidation von Acetat und Butyrat zu Kohlendioxid, während an der Kathode molekularer Wasserstoff produziert wird. Das verbleibende Propionat wird über ein Filtrationsmodul aufkonzentriert. In einer Erweiterung dieser Prozessstraße werden Wasserstoff, CO2 und Propionat als Substrate für die mikrobielle Produktion von Butandiol genutzt.

Teilprojekt C

Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Fachgebiet Umweltverfahrenstechnik durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Realisierung von zwei biotechnologischen Prozessstraßen zur Konversion biogener Rest- und Abfallstoffströme in Plattformchemikalien. Die Abfälle werden über eine saure Hydrolyse in Acetat, Butyrat und Propionat umgesetzt. Dabei wird der Prozess so ausgelegt werden, dass eine Produktion von Propionat bevorzugt erfolgen wird. In einer mikrobiellen Elektrolysezelle erfolgt an der Anode die Oxidation von Acetat und Butyrat zu Kohlendioxid, während an der Kathode molekularer Wasserstoff produziert wird. Das verbleibende Propionat wird über ein Filtrationsmodul aufkonzentriert. In einer Erweiterung dieser Prozessstraße werden Wasserstoff, CO2 und Propionat als Substrate für die mikrobielle Produktion von Butandiol genutzt.

Teilprojekt 1: Karlsruher Institut für Technologie

Das Projekt "Teilprojekt 1: Karlsruher Institut für Technologie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Nukleare Entsorgung (INE) durchgeführt. In diesem Projekt werden relevante geochemische Aspekte der Rückhaltung von Actiniden sowohl im Tongestein als auch in Salzformationen betrachtet. Grundwässer mit hohen Salzgehalten werden sowohl im Aquifer eines Salzstocks als auch in einer Tonformation gefunden. Mit diesem Hintergrund werden die Schwerpunkte des neuen Projekts auf Untersuchungen der Sorption, Diffusion, Komplexierung und Redoxprozesse von Actiniden bei höheren Ionenstärken und Temperaturen gelegt. Zusätzlich werden Aspekte des Einflusses von Tonorganik (nieder-und makromolekular) und Behälterkorrosionsprodukten auf die Rückhaltung mit einbezogen. Die folgenden Arbeitspakete werden bearbeitet: AP1. Sorptionsuntersuchungen von Cm/Eu und Np/Pu an Opalinuston und Illit. AP2. Diffusionsuntersuchungen von Cm/Eu an kompaktierten Illit und Einfluss hoher Ionenstärken. AP3. Komplexierung von Np(V) mit Propionat, Lactat, Kerogen und Huminstoffen als Funktion der Temperatur (bis 90 Grad Celsius) und Ionenstärke. AP4. Begleitende Redoxreaktionen von Np/Pu mit Ton und Tonorganik. AP5. Stabilität der Tonorganik-Kolloide als Funktion der Ionenstärke. AP6. Einfluss der Boratkomplexierung auf die Löslichkeit von Am/Cm/Eund AP7. Daten für THEREDA aufstellen. Die Untersuchungen werden mit spektroskopische Methoden wie TRLFS, EXAFS, XPS, UV-Vis, und chemischen/elektrochemischen Methoden wie Lösungsmittelextraktion, Kapillarelektrophorese, und physikalische Methoden wie Ultrafiltration und Ultrazentrifugation durchgeführt.

Teilprojekt 8: Universität Heidelberg

Das Projekt "Teilprojekt 8: Universität Heidelberg" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Physikalisch-Chemisches Institut durchgeführt. 1. Arbeitsziel: Der Schwerpunkt des Verbundprojekts liegt in der Untersuchung des geochemischen Verhaltens von Actiniden in Lösungen höherer Ionenstärke, wie sie für Endlagersysteme in Tonformationen in Norddeutschland sowie im Salzgestein relevant sind. Ziel dieses Teilprojekts ist es, Komplexierungreaktionen mit niedermolekularen tonorganischen Substanzen wie Propionat, Laktat etc. sowie makromolekularer Tonorganik und Kerogen bei erhöhten Temperaturen und Ionenstärken durchzuführen, um thermodynamische Standarddaten für einen größeren Ionenstärke- und Temperaturbereich zu erhalten. Diese Daten sollen dann in schon bestehende Datenbasen einfließen. Das Projekt liefert somit einen entscheidenden Beitrag für eine thermodynamisch fundierte Sicherheitsanalyse zur Langzeitsicherheit von nuklearen Endlagern. Die folgenden Arbeitspakete werden bearbeitet: AP1: Bestimmung der temperaturabhängigen pKs-Werte der verwendeten Ligandensysteme und pH-Wert-Messungen bei erhöhten Temperaturen. AP2: Temperatur- und ionenstärkeabhängige Komplexierung von Cm(III) mit niedermolekularen (ton)organischen Substanzen. AP3: Komplexierung von Cm(III) mit Humin-/Fulvinsäuren/Kerogen. AP4: Strukturelle Untersuchungen der Cm(III)-Komplexe mit (ton)organischen Substanzen mittels Hochtemperatur- EXAFS-Spektroskopie. Die Untersuchungen werden mit spektroskopischen Methoden wie TRLFS, EXAFS und UV-VIS-Spektroskopie in Hochtemperatur-Druckzellen (T bis 200 Grad Celsius) durchgeführt.

Acidogenese durch fermentative Bakterien und anaerobe Pilze sowie Abundanzen methanotropher Organismen in Biogasreaktoren

Das Projekt "Acidogenese durch fermentative Bakterien und anaerobe Pilze sowie Abundanzen methanotropher Organismen in Biogasreaktoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Ulm, Institut für Mikrobiologie und Biotechnologie durchgeführt. Als Partner des BioPara-Netzwerkes ist es unser Ziel, biochemische Prozesse mit positivem und negativem Einfluss auf den Kohlenstofffluß während der Biogasbildung zu untersuchen. Die produzierte Menge an organischen Säuren ist ein wesentlicher Parameter für die Effizienz jeder Biogasanlage, da bei zu starker Ansäuerung die Methanbildung deutlich absinkt. Aus diesem Grund sollen die Mechanismen der Säureproduktion im gesamten Biogasprozess analysiert werden. Dazu werden die Enzymaktivitäten von Schlüsselenzymen für die Acetat- (Acetat-Kinase), Propionat- (Propionyl-CoA:Succinat-CoA-Transferase) und Butyratbildung (Phosphotransbutyrylase und Butyrat-Kinase sowie Butyryl-CoA:Acetat-CoA-Transferase) im Zellextrakt aus Proben untersucht. Die entsprechenden Enzymtests werden unter Verwendung von Zellextrakt von Reinkulturen etabliert und anschließend auf Zellextrakt aus Proben von laufenden Bioreaktoren angewendet Die Identifizierung der acidogenen Bakterien erfolgt unter Verwendung der funktionellen Gene der Butyrat-Kinase (buk) und Butyryl-CoA:Acetat-CoA-Transferase (but) mittels Klonbibliotheken. Ein weiteres Ziel ist die Quantifizierung der acidogenen Bakterien mittels qPCR. Entsprechend den fermentativen Bakterien können Pilze anaerob organische Verbindungen als Kohlenstoff- und Energiequelle nutzen. Durch die gezielte Zugabe von Pilzen und cellulolytischen Bakterien soll die Abbaubarkeit von Substraten wie Mais in Biogasreaktoren gesteigert werden. Zu diesem Zweck werden cellulolytische Mikroorganismen aus Biogasreaktoren isoliert und identifiziert. Derzeitige potentielle Kandidaten sind C. populeti, C. phytofermentans, C. cellulovorans, and C. cellulolyticum.

Verwertung biogen-organischer Siedlungs- und Gewerbeabfaelle durch thermophile Methanisierung

Das Projekt "Verwertung biogen-organischer Siedlungs- und Gewerbeabfaelle durch thermophile Methanisierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Fachbereich 15 Lebensmittelwissenschaft und Biotechnologie, Institut für Lebensmitteltechnologie I, Fachgebiet Energiewirtschaft und Anlagenplanung durchgeführt. Ausgehend von einem technologisch zweistufigen System, soll zunaechst die thermophile Methanisierung (2. Stufe) optimiert werden (Milieubedingungen). Des weiteren wurden Belastungsversuche durchgefuehrt mit dem Ziel, die Belastungsgrenzen fuer verschiedene Inhaltsstoffe (Acetat, Propionat u.a.) der thermophilen Methanbakterien zu ermitteln. Mit Hilfe von on-line Messtechnik und computerunterstuetzter Messdatenerfassung sollen Prozessfuehrungsgroessen fuer die Methanisierung gefunden werden. Ziel der Untersuchungen ist primaer, die thermophile Betriebsart hinsichtlich der Eignung fuer den grosstechnischen Einsatz zu untersuchen und somit die Vorteile der thermophilen Mikroorganimen wie erhoehte Stoffumwandlungsraten (erhoehte Effizienz) fuer den technischen Einsatz verfuegbar zu machen. Hinsichtlich der schwer abbaubaren biogen-organischen Abfaelle sollen diverse Vor- bzw. Zwischenbehandlungen bzgl. Verbesserung der Abbauraten untersucht werden. Die Durchfuehrung der thermophilen zweistufigen Fermentation biogen-organischer Siedlungs- und Gewerbeabfaelle soll Vergleichsdaten zur mesophilen Fermentation liefern und letztendlich eine Beurteilung der Wirtschaftlichkeit des thermophilen Prozesses fuehren.

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