Das Projekt "IBÖ-07: DEEPWEP - Entwicklung eines multiparallelen Minibioreaktorsystems im Deep-Well-Plate Format zur Verkürzung der Entwicklungszeit von Bioprozessen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Biotechnologie, Fachgebiet Bioverfahrenstechnik durchgeführt. Das Projekt umfasst die Entwicklung eines Multi-Bioreaktor Systems (12-96 Reaktoren) zur Kultivierung von Mikroorganismen und tierischen Zellen im Milliliter-Maßstab. Alleinstellungsmerkmale des Systems sind: 1. die Verwendung von Airlift-Reaktoren, 2. individuell steuerbare und skalierbare Prozessparameter (Sauerstoffeintrag, Temperatur, Druck, Zufuhr einer Kohlenstoffquelle, Licht). Airlift-Reaktoren werden im kleinen Maßstab nicht eingesetzt, bieten jedoch den Vorteil eines hohen Leistungseintrages bei günstigeren Herstellungskosten im Vergleich zu derzeit häufig verwendeten Rührreaktoren. Skalierbare Prozessparameter ermöglichen einen schnellen Übergang vom Labor- in den Produktionsmaßstab und tragen so zu einer zeiteffizienteren Entwicklung von Bioprozessen bei. Die technische Entwicklung des Systems erfolgt mittels CAD-Software (SolidWorks), die Fertigung soll durch 3D-Druck und CNC-Fräsen erfolgen. In der Sondierungsphase soll zunächst getestet werden ob die technischen Mindestanforderungen (Leistungseintrag: 2-10 W/L; Sauerstoffübergangskoeffizient kla-Wert: 200-400/h) mit dem System erreicht werden können. Eine Marktanalyse soll das Marktpotential für das entwickelte Produkt ermitteln. Ein erster Vergleich mit Konkurrenzsystemen ergab bereits einen höheren Sauerstoffeintrag als alle Minibioreaktoren unter 15 mL. Für eine optimale Entwicklung des Produktes sollen Kundenbedürfnisse bezüglich Systemgröße und Kommunikationsschnittstellen mit anderem Laborequipment geklärt werden. In Kooperation mit Industriepartnern soll ein Geschäftsmodell erarbeitet werden um das Produkt auf den Markt zu bringen. Denkbar ist eine Lizenzierung des Produktes.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Etablierung der in vitro-Kultivierung unter sterilen Bedingungen und Produktivitätssteigerung durch Smart Sphagnum Breeding" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Institut für Biologie II durchgeführt. Die Verwendung von fossilem Torf für Substrate im Erwerbsgartenbau trägt substantiell zur Klimaerwärmung bei (CO2-Emission), führt zu Verlusten an Biodiversität und anderen Moor-Ökosystemdienstleistungen sowie an landwirtschaftlich nutzbarer Fläche. Torfmoos-Biomasse ist die meistversprechende Alternative. Sie kann mit vielfältigen Benefits nachhaltig auf wiedervernässtem, degradiertem Hochmoor kultiviert werden. Diese Paludikultur reduziert CO2-Emissionen, erhält landwirtschaftliche Flächen, erhöht Biodiversität, erhält Arbeitsplätze im ländlichen Raum und stärkt die regionale und nationale Wirtschaft. Die Ziele von 'MOOSzucht' sind Produktivitätssteigerung auf züchterischer Basis, um Torfmoos rentabel anzubauen, und die massenhafte Vermehrung von Torfmoos als Saatgut für die Umsetzung von Torfmooskultivierung im industriellen Maßstab. Das Teilvorhaben ALU zielt darauf, hochproduktive Torfmoose in axenische In vitro Kultur zu bringen (Kultur unter sterilen Bedingungen), um sie durch Polyploidisierung züchterisch bearbeiten zu können (Smart Sphagnum Breeding) und um mit individuell optimierten Wachstumsmedien einen Produktionsprozess in Rührkessel-Photobioreaktoren zu etablieren. Im TV-ALU werden die produktivsten Torfmoose in axenische In vitro-Kultur gebracht, indem Zellen mit Stammzellcharakter durch Oberflächensterilisierung dekontaminiert werden. Nach Regeneration der Torfmoose werden die Kultivare züchterisch bearbeitet, indem durch Protoplastenisolierung und -fusion in der Produktivität gesteigerte polyploide Kultivare erzeugt werden. Für die Massenvermehrung im Photobioreaktor werden geeignete Kulturparameter (Medienzusammensetzung, pH, Temperatur, Licht) entwickelt und die Produktion in 5l-Rührkessel-Photobioreaktoren etabliert. Die Kulturparameter werden in enger Zusammenarbeit mit den Partnern im TV-KIT entwickelt und alle Ergebnisse für die Massenvermehrung im Trickle bed-Reaktor zur Verfügung gestellt.
Das Projekt "Verbundvorhaben, Teilvorhaben deutscher Teil: Niedrigere Emissionen und höhere Effizienz bei der Verbrennung von Biokraftstoffen aus Indien: Entwicklung eines CFD-Modells für Praxisanwendungen auf der Basis validierter und reduzierter Verbrennungskinetik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Physikalisch-Technische Bundesanstalt durchgeführt. Fortgeschrittene Strategien zur Niedertemperaturverbrennung (low-temperature combustion, LTC) von Kraftstoffen sind ein vielversprechender Ansatz, um Stickoxid- und Partikelemissionen zu reduzieren. Gleichzeitig erlauben Biokraftstoffe Kohlenstoff-neutrale Kreisläufe. Zentrales Ziel der Forschungskooperation ist die Entwicklung eines vorhersagefähigen CFD-Modells mit gut validierter reduzierter Verbrennungskinetik, das die Verbrennung von aus Indien stammenden Karanja- und Jatropha-Biokraftstoffen zu modellieren vermag und für technische Anwendungen (wie z.B. in Motoren) geeignet ist. Die Validierung der Daten basiert auf experimentell in einer Rapid Compression Maschine (RCM) ermittelten Zündverzugszeiten und der Ermittlung von Speziesprofilen in homogenen Rührreaktoren (Jet stirred reactor, JSR). Zur Absicherung der CFD-Modelle werden die thermophysikalischen Eigenschaften der Biodiesel aus Indien rückgeführt bei erhöhten Temperaturen und Drücken ermittelt.
Das Projekt "KMU-innovativ: MaRueFerm: Entwicklung eines verschleiß- und korrosionsfesten Keramik-Polymer-Komposites für die Rührtechnik in Fermentierungsanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme durchgeführt. Der weitere Ausbau des regenerativ bedienten Stromsystems erfordert einen wirtschaftlichen Betrieb bestehender und neu zu errichtender Biogasanlagen. Ein hohes Potenzial zur Betriebskostensenkung der Anlagen liegt in der Optimierung der Gärsubstratdurchmischung in den Fermentern. Konventionell werden dafür Rührer aus Stahl verwendet, die aufgrund der chemischen und tribologischen Anforderungen sehr schnell verschleißen. Die damit einhergehende schlechtere Durchmischung des Fermenters hemmt die Biogasbildung und beeinträchtigt die energetische Ausbeute der Biogasanlagen. Zusätzlich beeinflussen hohe Kosten für Wartung und Verschleiß die Gesamtwirtschaftlichkeit. Das geplante F&E-Vorhaben hat folglich das Ziel, einen auf die Verarbeitung von Biomasse hin optimierten funktionalen verschleiß- und korrosionsstabilen Polymer-Keramik Verbundwerkstoff zu entwickeln und diesen für einen hybriden Rührer mit Stahlbewehrung und keramischer Flankenpanzerung zu ertüchtigen. Auf diese Weise sollen die Standzeiten dieser Bauteile von derzeit 6 - 24 Monate auf mindestens 60 Monate erhöht werden
Das Projekt "KMU-innovativ: MaRueFerm: Entwicklung eines verschleiß- und korrosionsfesten Keramik-Polymer-Komposites für die Rührtechnik in Fermentierungsanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RTO-Repowering Technik Ost GmbH durchgeführt. Der weitere Ausbau des regenerativ bedienten Stromsystems erfordert einen wirtschaftlichen Betrieb bestehender und neu zu errichtender Biogasanlagen. Ein hohes Potenzial zur Betriebskostensenkung der Anlagen liegt in der Optimierung der Gärsubstratdurchmischung in den Fermentern. Konventionell werden dafür Rührer aus Stahl verwendet, die aufgrund der chemischen und tribologischen Anforderungen sehr schnell verschleißen. Die damit einhergehende schlechtere Durchmischung des Fermenters hemmt die Biogasbildung und beeinträchtigt die energetische Ausbeute der Biogasanlagen. Zusätzlich beeinflussen hohe Kosten für Wartung und Verschleiß die Gesamtwirtschaftlichkeit. Das geplante F&E-Vorhaben hat folglich das Ziel, einen auf die Verarbeitung von Biomasse hin optimierten funktionalen verschleiß- und korrosionsstabilen Polymer-Keramik Verbundwerkstoff zu entwickeln und diesen für einen hybriden Rührer mit Stahlbewehrung und keramischer Flankenpanzerung zu ertüchtigen. Auf diese Weise sollen die Standzeiten dieser Bauteile von derzeit 6 - 24 Monate auf mindestens 60 Monate erhöht werden
Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, School of Engineering and Design, Lehrstuhl für Bioverfahrenstechnik durchgeführt. Zielsetzung ist zunächst die Identifikation der Formalkinetiken der Synthesegasverwertung von Clostridium aceticum und Clostridium carboxidivorans im kontrollierten Rührkesselreaktor, wobei insbesondere rekombinante Stämme zur Herstellung von Isobutanol, 1,4-Butandiol, 1-Hexanol und 1,6-Hexandiol untersucht werden sollen. Zur Untersuchung der Syngasverwertung im Litermaßstab soll ein neuartiges Hochdruckbioreaktorsystem entwickelt werden, das wahlweise als Rührkessel-, Blasensäulen-, Umlauf-, Membran-, Festbett- oder Tropfkörperreaktorsystem eingesetzt werden kann. Zielsetzungen sind zum einen die Identifikation besonders geeigneter Reaktorkonfigurationen für kontinuierliche Gasfermentationen (Raum-Zeit Ausbeute, Prozessstabilität) und zum anderen die modellgestützte Auswahl von geeigneten Betriebspunkten zur Erzielung hoher Produktkonzentrationen und/oder hoher Gasausbeuten. Das Vorhaben ist in drei Teilprojekte unterteilt: (i) Reaktionstechnische Untersuchungen zur Synthesegasverwertung von Clostridium aceticum im kontrollierten Rührkesselreaktorsystem. (ii) Reaktionstechnische Untersuchungen zur Synthesegasverwertung von Clostridium carboxidivorans im kontrollierten Rührkesselreaktorsystem. (iii) Vergleichende verfahrens- und reaktionstechnische Analysen von verschiedenen Bioreaktorkonzepten zur Synthesegas-Fermentation im kontrollierten Mehrzweckdruckreaktor zur Herstellung von Isobutanol, 1,4-Butandiol, 1-Hexanol und/oder 1,6-Hexandiol.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Dynamik und Funktion mikrobieller Gemeinschaften" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, Department Umweltmikrobiologie durchgeführt. Das Vorhaben befasst sich mit der schnellen Analyse von Prozesszuständen in Biogasanlagen. Ziel ist es, den Betrieb von Fermentern im Grundlastbetrieb zu stabilisieren und Gaserträge zu maximieren. Für eine bedarfsangepasste Fahrweise kann die Prozesskontrolle erheblich verbessert werden, es ergeben sich deutlich verbesserte Möglichkeiten den Betrieb zu steuern und zu optimieren. Dabei kommen die zytometrischen und bioinformatischen Monitoring-Tools CyBar und CHIC zur Messung von Strukturveränderungen der Biozönose zum Einsatz. Ausgeführt werden sollen diese Tools an einem Pfropfenstrom- und einem Rührkesselfermenter. Die Methanproduktion soll durch Kontrolle und Parametersteuerung verbessert werden. Im Fokus stehen Qualität und Quantität der Substratgabe sowie Temperaturänderungen. Dynamische Prozesse in beiden Reaktoren sollen über quasi-online Messungen systematisch erfasst werden. Die räumlich variable Abundanz von Mikroorganismen in teildurchmischten Systemen kann mit dem vorgestellten Ansatz überprüft werden und erlaubt Rückschlüsse auf die Leistungsfähigkeit und die Mischgüte des untersuchten Systems. Das Projekt ist auf eine Gesamtlaufzeit von 3 Jahren angelegt. Es gliedert sich in 11 Arbeitspakete, die in 5 Meilensteinen zusammengefasst werden. Wissenschaftliche und technische Ziele sind in separaten Teilvorhaben gefasst. Die zeitliche Gliederung des Vorhabens ergibt sich aus der Meilensteinplanung M1: Anpassung mikrobieller Methoden, Etablierung abiotischer und biotischer Monitoringparameter und bioinformatischer Datenerfassung M2: Kontinuierlicher Anlagenbetrieb in Grundlast, Quantifizierung der Archaea M3: Technische Bewertung und Charakterisierung der mikrobiellen Biozönose in Abhängigkeit von Raumbelastung und Füllstand sowie zwischen meso- und thermophiler Fahrweise M4: Technische Bewertung und Charakterisierung der mikrobiellen Biozönose bei Störungen M5: Flexibilisierung im optimierten Betrieb.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Flexible Steuerung eines Pfropfenstromfermenters mit nachgeschaltetem Rührkesselfermenter" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH durchgeführt. Das Vorhaben befasst sich mit der schnellen Analyse von Prozesszuständen in Biogasanlagen. Ziel ist es, den Betrieb von Fermentern im Grundlastbetrieb zu stabilisieren und Gaserträge zu maximieren. Für eine bedarfsangepasste Fahrweise kann die Prozesskontrolle erheblich verbessert werden, es ergeben sich deutlich verbesserte Möglichkeiten den Betrieb zu steuern und zu optimieren. Dabei kommen die zytometrischen und bioinformatischen Monitoring-Tools CyBar und CHIC zur Messung von Strukturveränderungen der Biozönose zum Einsatz. Ausgeführt werden sollen diese Tools an einem Pfropfenstrom- und einem Rührkesselfermenter. Die Methanproduktion soll durch Kontrolle und Parametersteuerung verbessert werden. Im Fokus stehen Qualität und Quantität der Substratgabe sowie Temperaturänderungen. Dynamische Prozesse in beiden Reaktoren sollen über quasi-online Messungen systematisch erfasst werden. Die räumlich variable Abundanz von Mikroorganismen in teildurchmischten Systemen kann mit dem vorgestellten Ansatz überprüft werden und erlaubt Rückschlüsse auf die Leistungsfähigkeit und die Mischgüte des untersuchten Systems. Das Projekt ist auf eine Gesamtlaufzeit von 3 Jahren angelegt. Es gliedert sich in 11 Arbeitspakete, die in 5 Meilensteinen zusammengefasst werden. Wissenschaftliche und technische Ziele sind in separaten Teilvorhaben gefasst. Die zeitliche Gliederung des Vorhabens ergibt sich aus der Meilensteinplanung M1: Anpassung mikrobieller Methoden, Etablierung abiotischer und biotischer Monitoringparameter und bioinformatischer Datenerfassung M2: Kontinuierlicher Anlagenbetrieb in Grundlast, Quantifizierung der Archaea M3: Technische Bewertung und Charakterisierung der mikrobiellen Biozönose in Abhängigkeit von Raumbelastung und Füllstand sowie zwischen meso- und thermophiler Fahrweise M4: Technische Bewertung und Charakterisierung der mikrobiellen Biozönose bei Störungen M5: Flexibilisierung im optimierten Betrieb.
Das Projekt "IBÖ-04: Entwicklung eines Produktes zur Behandlung von übersäuerten Biogasanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, Department Umweltmikrobiologie durchgeführt. Übersäuerungen in Biogasanlagen können zu einem Anlagenausfall führen und müssen deswegen beseitigt werden. Das geschieht heute meistens durch Fütterungsreduzierung, oft kombiniert mit dem Zusatz von pH-regulierenden Chemikalien. Ziel der Untersuchung war es, schneller als im Status quo und ohne Chemikalien eine Biogasanlage nach einer Übersäuerung wieder auf Volllast zu bringen und so einen wirtschaftlichen Vorteil für den Anlagenbetreiber zu erzeugen. Dazu entwickelten wir das Additiv Biogaspille und testeten es in Batch-Versuchen und übersäuerten Labor-Rührkesselreaktoren. Des weiteren wurde eine Marktstudie durchgeführt. Der Einsatz der Biogaspille erscheint auf Basis dieser vorläufigen Untersuchungen wirksam und wirtschaftlich. Daher sollte die Biogaspille in einer großtechnischen Anlage in einer Machbarkeitsphase getestet werden.
Das Projekt "FHprofUnt 2014: Mixing 2020 - Energiesparende Prozesstechnologie: Steigerung der Energieeffizienz von Rührprozessen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Niederrhein, University of Applied Sciences, Institut für Lacke und Oberflächenchemie durchgeführt. Hauptanliegen des Projektes ist ein Beitrag zur Steigerung der Energieeffizienz industrieller Rühr- und Mischprozesse. Die Ausweitung energiesparender Prozesstechnologien bietet bei Rührprozessen zwei Ansatzpunkte, nämlich bei elektrischer Antriebsenergie und bei thermischen Aufheiz-/Abkühlprozessen. Der Wärmetransport in Rührreaktoren erfolgt häufig über Rohrschlangeneinbauten oder Temperierkerzen. Solche Einbauten verändern oder stören aber die Strömung im Reaktor und erhöhen dadurch die erforderliche elektrische Antriebsleistung. Strömungsvorgänge sowie thermische und elektrische Energiebedarfe sind also gekoppelt und müssen gemeinsam betrachtet werden. Heutige Untersuchungs- und Messmethoden, verbunden mit modernen CFD-Simulationsprogrammen (Computational Fluid Dynamics) bieten hier einen vielversprechenden Lösungsansatz. Im ersten Arbeitspaket sollen über den gekoppelten Einsatz der optischen, berührungslosen Messtechniken Particle Image Velocimetry und Laser induzierter Fluoreszenz die strömungsmechanischen Vorgänge in Rührapparaten untersucht werden. Im zweiten Teilpaket werden diese Messergebnisse zur Verbesserung der elektrischen und thermischen Energieeffizienz genutzt. Die vermessenen Systeme werden als CFD-Simulationsmodell abgebildet, die Modelle mit den Messdaten überprüft. Parameterstudien liefern Haupteinflussgrößen für Energieverbräuche. Hierdurch sollen allgemeingültige, prozessunabhängige, neue Design-Empfehlungen generiert und bereitgestellt werden.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 32 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 32 |
| License | Count |
|---|---|
| offen | 32 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 32 |
| Englisch | 1 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 19 |
| Webseite | 13 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 19 |
| Lebewesen & Lebensräume | 23 |
| Luft | 12 |
| Mensch & Umwelt | 32 |
| Wasser | 13 |
| Weitere | 32 |