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Membranelektrolytisches Regenerierungsverfahren fuer galvanische Verchromungselektrolyte

Das Verfahren erlaubt die nahezu abfallfreie Regeneration des Chromsaeurebades. Die Verunreinigungen koennen in Form wiederverwertbarer Metalle aus dem laufenden Verchromungsprozess ausgeschleust werden. Die Regeneration der Chrombaeder basiert auf der kathodischen Abscheidung der Stoerionen (Eisen) bei gleichzeitiger Reoxidation der Chrom(III)- Ionen. Die Regenerationsanlage ist als Zweikammerelektrolysezelle ausgelegt. Anoden- und Kathodenraum werden durch eine Membran auf Teflonbasis getrennt, die nur Kationen passieren laesst. Das zu reinigende Chrombad wird in die Anodenkammer eingebracht. Im elektrischen Feld wandern die verunreinigenden Metallionen durch die Membran und werden an der Kathode als wiederverwertbares Metall abgeschieden. Gleichzeitig werden die Chrom(III)- Ionen im Anodenraum zur Chromsaeure reoxidiert.

Forschergruppe (FOR) 1525: INUIT - Ice Nuclei research UnIT, Kompositionsanalyse von Eisresiduen mittels der Kombination von Aerosol-Massenspektrometrie mit einem virtuellem Gegenstromimpaktor

Dieser Fortsetzungsantrag eines bestehenden Forschungsprojekts innerhalb der Forschergruppe INUIT (Ice Nuclei Research UnIT) hat zum Ziel, die physikalischen und chemischen Eigenschaften von atmosphärischen Eiskeimen (ice nucleating particles, INP) und Eispartikelresiduen (ice particle residuals, IPR) zu untersuchen. Es werden hauptsächlich zwei Messtechniken eingesetzt: virtueller Gegenstromimpaktor und Laserablationsmassenspektrometrie. Eiskeime (INP) aus atmosphärischem Aerosol werden erst in einem Eiskeimzähler aktiviert, so dass sich Eiskristalle bilden, die dann mit einem bepumpten Gegenstromimpaktor aufgrund ihrer Größe extrahiert und verdunstet werden können. Die freigesetzten INP können wiederum mit dem Massenspektrometer oder anderen Messtechniken untersucht werden. Dieses Experiment wird während einer Feldmesskampagne in der Nähe der Quellen von potentiell guten Eiskeimen (Mineralstaub, Biopartikel, anthropogene Partikel) durchgeführt. Ein geeigneter Kampagnenort hierfür ist die Mittelmeerregion, z.B. Südspanien. Die Eispartikelresiduen werden direkt aus unterkühlten Mischphasenwolken gesammelt. Hierzu wird ein spezieller Eis-Gegenstromimpaktor eingesetzt, der nur Eiskristalle sammelt und von den unterkühlten Wolkentröpfchen trennt. Nach der Sammlung wird das Eis der Eiskristalle verdunstet, so dass die Eisresidualpartikel freigesetzt werden und mittels des Laser- Ablationsmassenspektrometers analysiert werden können. Dieses Experiment wird auf einer Bergstation (Jungfraujoch) durchgeführt. Die Kombination aus Eiskeimzähler, bepumptem Gegenstromimpaktor und Massenspektrometer wird auch unter Laborbedingen zur Bestimmung der Eiskeimfähigkeit von internen und externen Partikelmischungen (z.B. biologisch/mineralisch) betrieben. Das Laserablationsmassenspektrometer in seiner Eigenschaft als Einzelpartikel-Analysegerät wird ebenfalls dazu eingesetzt, um den Mischungszustand der erzeugten Mischpartikel zu charakterisieren.

Entwicklung von naturnahen Fichtenwald-Oekosystemen nach Bestandeszerstoerung durch Sturmwurf (Nationalpark Bayerischer Wald)

Erfasst werden soll die natuerliche Dynamik von Waeldern nach Sturmwurf, hier speziell nach dem Sturmwurfereignis vom 01.08.1983. Die Untersuchung findet auf fest markierten Dauerbeobachtungsflaechen statt. Sie sind als Transekt angelegt und erfassen sowohl den eigentlichen Sturmwurfbereich als auch den umgebenden Waldbestand. Das Projekt umfasst: - Flaechen, die sich nach dem Sturm vollstaendig selbst ueberlassen blieben, und - Flaechen, die nach dem Sturm mit ortsueblichen Verfahren geraeumt wurden, sich dann aber selbst ueberlassen blieben. Die Zustandsdokumentation fand bisher in den Jahren 1988 und 1993 statt. Innerhalb des ersten Jahrzehnts geht die Bestandesentwicklung auf den geraeumten Flaechen ueber eine Schlagflur zu einem Birken-Vorwald, waehrend auf den geraeumten Flaechen eine Regeneration des Fichtenbestandes bei nur wenig veraenderter Bodenvegetation ablaeuft (Sukzession versus Bestandesregeneration). Naechste Erhebung vorgesehen fuer Sommer 1998.

Die Küstenökosysteme am Arabischen Golf 10 Jahre nach der Ölkatastrophe des Golfkrieges von 1991

Durch die, im Golfkrieg von 1991, vom irakischen Aggressor mutwillig freigesetzten 1-6 Mio. t. Rohöl, wurden zahlreiche Küstenabschnitte an der saudiarabischen Küste verschmutzt. Die Lebewelt vieler Strand- und Intertidalbereiche wurde weitgehend vernichtet. Wissenschaftler aus Europa und Saudi Arabien untersuchten im Rahmen eines von der EU geförderten Projekts von 1992-1995 die Folgen der Katastrophe auf die Ökosysteme. Seit 1995 wurden keine weiteren Untersuchungen durchgeführt. Bei einer Reise im März 1999 konnte der Antragsteller an verschiedenen Strandabschnitten unter frischen Sedimenten (welche die Küste optisch voll regeneriert erscheinen lassen) noch beachtliche Teer- und Ölrückstände feststellen. In einigen Salzmarschbereichen findet erst jetzt eine zaghafte Kolonisierung von Krabben und Halophyten statt. Aufgrund der ausgezeichneten Dokumentation durch das EU-Projekt (der Antragsteller war daran beteiligt und hat daher zu allen Berichten Zugang) könnte durch erneute Untersuchungen 10 Jahre nach der Katastrophe die Regeneration, welche offensichtlich bei weitem noch nicht abgeschlossen ist, langfristig dokumentiert werden. Eine solche Studie würde erheblich zum besseren Verständnis von Regenerationsmechanismen in Abhängigkeit von verschiedenen Küstenökosystemen am Arabischen Golf beitragen.

Untersuchung zu Belastbarkeit, Regenerationsverhalten und Artendynamik von Schotterrasen

Die Bodenversiegelung als Folge anthropogener Flaechennutzung nimmt staendig zu. Innenstaedte und Gewerbegebiete erreichen nicht selten Versiegelungsgrade von mehr als 85 Prozent. Dabei wird die tiefbautechnisch uebliche, an hohen Anforderungen orientierte Befestigung von Parkplaetzen zunehmend kritisch gesehen. Bei nur periodisch oder gering belasteten Parkplaetzen wuerden sich vielfach auch Schotterrasen anbieten, die visuell, kleinklimatisch, oekologisch und kostenmaessig einen guenstige Alternative zu den altbekannten Rasengittersteinen und den in neuerer Zeit vielfach entwickelten Rasenfugenpflaster und Steinsystemen aus haufwerksporigem Beton (Einkornbeton) darstellen koennen. Obwohl Schotterrasen eigentlich eine alte Bauweise sind, entsprechen sie zumeist nicht den heutigen Anforderungen, da in der Vergangenheit keine Weiterentwicklung erfolgt ist. Ein definierter, in Normen oder Richtlinien niedergelegter Stand von Wissenschaft und Technik liegt nicht vor. Alternative Belagsarten wie Schotterdecken und wasserdurchlaessige Pflastersteinsysteme sind zumeist langfristig nicht ausreichend wasserdurchlaessig (wie in einer Dissertation der Universitaet Hannover nachgewiesen wurde) und, zumindest im Fall der Steinsysteme, auch mit erheblich hoeheren Baukosten verbunden. Literatur zu Schotterrasen gibt es generell wenig. In den einschlaegigen Fachbuechern findet sich nur jeweils ein kurzer, zum Teil nicht einmal einseitiger Abschnitt. Zu den Grenzen der Belastbarkeit aus Sicht der Vegetation sind ueberhaupt keine Untersuchungen bekannt. Auf eine aufwendige Kanalisation kann bei Schotterrasenparkplaetzen zumeist verzichtet werden. Sie koennen deshalb zur Entlastung des Kanalnetzes durch Versickerung von Oberflaechenwasser und zur Grundwasserneubildung beitragen. Die Eignung von Schotterrasen als Belag fuer gering belastete Verkehrs- und Stellflaechen fuer den KFZ-Verkehr, z.B. Parkplaetze, Feuerwehrzufahrten, Festplaetze, ist durch die Belastbarkeit und das Regenerationsverhalten der Rasennarbe begrenzt. Waehrend die infrage kommenden Graeser und die fuer eine ausreichende Tragfaehigkeit notwendigen Oberbauten bekannt sind, fehlen Kenntnisse ueber Eignung und Verhalten der Rasennarbe in Abhaengigkeit von unterschiedlichen Bauweisen, Baustoffen, Pflegeintensitaet und -frequenz, die in einem Freilandversuch untersucht werden. Aus den Ergebnissen des Vorhabens sollen Empfehlungen fuer Eignung und Anlage von Schotterrasenflaechen in Abhaengigkeit von der jeweiligen Belastung ableitbar sein. Wo Schotterrasen dann anstelle 'harter' Flaechenbefestigungen geeignet sind, koennen Bau- und Entwaesserungskosten (Abwasserabgabe, Kanalgebuehren) gespart werden. Deshalb sind auch Messungen zu Wasserdurchlaessigkeit und Versickerung, sowie die Erfassung des in das Kanalnetz zu leitenden restlichen Sickerwassers geplant. Der Versuchsplan wurde mit dem Foerdererkreis Landschafts- und Sportplatzbauliche Forschung Giessen e.V. abgestimmt und von diesem befuerwortet.

Entwicklung und Validierung von geothermischen Modellen und Anlagenkonzepten mit innovativen oberflächennahen Elementen für dynamisch geregelte Wärmepumpensysteme, Teilvorhaben: Vertikalabsorber und Materialoptimierung

Im Projekt lnnoFlaG sollen neuartige oberflächennahe Wärmetauscherelemente in Kombination mit Latentwärmespeichern, Energiespeichern und Hydraulikmodulen als funktionsfähige Einheit vom Firmenkonsortium entwickelt, getestet und in Wechselwirkung mit dem oberflächennahen Erdreich (inkl. Feuchtetransport und Gefrierprozessen) sowie multimodaler Regenerierung modelliert werden. Hierbei geht es um erhöhte Planungssicherheit bezüglich der Erträge, aber auch um Schadensvermeidung, denn gerade bei flachen Geo-Kollektoren sind in der Vergangenheit durch Gefrieren des Bodens Schäden entstanden. In diesem Teilvorhaben wird von der GeoCollect GmbH untersucht, wie der Einsatz von 100 % Recyclingmaterialien für die kunststoffbasierten Absorber und verbindenden Rohrleitungen ermöglicht werden kann. Neben einer Materialoptimierung von gängigem Polypropylen in Richtung Polyethylen wird die GeoCollect GmbH insbesondere die Eignung und Zertifizierbarkeit von Recycling-Granulaten und daraus hergestellten Komponenten für die Anwendung im Rahmen der oberflächennahen Geothermie untersuchen. Desweiteren werden von der GeoCollect GmbH die Absorberform und die Gesamtgeometrie bezüglich der thermischen Performance und der Langzeitbeständigkeit optimiert. Dabei wird ein besonderes Augenmerk auf die Gesamt-Ökobilanz des Systems gelegt. Entsprechende Optimierungsrechnungen werden in Zusammenarbeit mit dem SIJ der FH Aachen durchgeführt, wobei die C02- Emissionen als Leitparameter der Ökobilanzierung gewählt werden. Zudem führt die GeoCollect GmbH in enger Zusammenarbeit mit dem SIJ und der WKG Energietechnik GmbH die Neuentwicklung eines zwangsdurchströmten Trennwärmetauschers zur Wärmerückgewinnung aus Oberflächen-, Ab- und Grundwasser bis zu einem Funktionsmuster durch. Basis der Neuentwicklung ist der Plattenabsorber der GeoCollect GmbH. Die für die Versuche an der FH Aachen benötigten Kollektor-Elemente und Anschlussmaterialien werden von der GeoCollect GmbH bereitgestellt.

Artenschutz und Forschung an Frugivoren-Wald-Interaktionen auf den Philippinen der Zoologischen Gesellschaft Frankfurt

Welche frugivoren Voegel gibt es? Vorkommen, Bedrohungsstatus, Bestandserhaltung? - Welche Baumarten der Philippinen-Waelder nutzen sie? - Gibt es Schluesselarten (keystone species) unter den Frugivoren und den Baeumen? - Sind Frugivore noetig fuer die Waldregeneration a) durch Samenverbreitung b) durch Veraenderung der Keimfaehigkeit c) durch genetische Durchmischung von Baumpopulationen? - Wie veraendert der Frugovorenschwund infolge Jagd und Waldvernichtung den verbleibenden Wald?

Grundlagenforschung zur Verwendung von geschmolzenen Salzen in der Luftreinhaltungstechnik

Ziel der Vorhaben ist die Verwendung von geschmolzenen Salzen als Adsorptionsmittel fuer Schwefeldioxid aus Abgasen. In einem Drehrohrofen wird das Entschwefelungsvermoegen von ternaeren, niedrigschmelzenden Karbonatschmelzen untersucht, wobei auch eine regenerative Verwendung der Salze vorgesehen ist, was auch eine Ueberfuehrung des Schwefels in seine umweltfreundliche Elementarform ermoeglicht.

Vegetationskundliche Untersuchungen im Bergwald am Kilimanjaro

Der Kilimanjaro weist zur Zeit noch einen weitgehend geschlossenen Waldgürtel auf. Durch eine stark unterschiedliche Niederschlagsverteilung einerseits und eine ausgeprägte Höhenzonierung andererseits ergibt sich eine hohe Diversität der Waldbestände im Hinblick auf Artenzusammensetzung, Schichtung und Lebensformen. Insbesondere der Bergwald des Südhanges ist in seiner Vielfalt nicht nur wegen seines Epiphyten- und Farnreichtums einzigartig in Ostafrika. Hier finden sich große Gebiete, die aufgrund ihrer Unzugänglichkeit noch unberührt sind. Somit bietet sich die einmalige Gelegenheit, diesen interessanten Lebensraum in natürlicher Ausprägung zu studieren. Dies wurde vom Antragsteller in einem vorangegangenen DFG-Projekt begonnen. Im Rahmen des hier beantragten Habilstipendiums soll dieses umfangreiche Projekt abgeschlossen werden. Erstes Ziel ist die Vervollständigung der vegetationskundlich ökologischen Bestandserfassung aller Waldtypen und ihrer Regeneration. Im Anschluss daran eine Vegetationskarte erstellt werden. Mit diesen Arbeiten wird eine wissenschaftliche Grundlage für die immer dringlicher werdenden gezielten Schutzmaßnahmen geschaffen.

Entwicklung und Validierung von geothermischen Modellen und Anlagenkonzepten mit innovativen oberflächennahen Elementen für dynamisch geregelte Wärmepumpensysteme, Teilvorhaben: Messprogramm, Simulation und Systemoptimierung

Im Projekt InnoFlaG sollen neuartige oberflächennahe Wärmetauscherelemente in Kombination mit Latentwärmespeichern, Energiespeichern und Hydraulikmodulen als funktionsfähige Einheit vom Firmenkonsortium entwickelt, getestet und in Wechselwirkung mit dem oberflächennahen Erdreich (inkl. Feuchtetransport und Gefrierprozessen) sowie multimodaler Regenerierung modelliert werden. Hierbei geht es um erhöhte Planungssicherheit bezüglich der Erträge, aber auch um Schadensvermeidung, denn gerade bei flachen Geo-Kollektoren sind in der Vergangenheit durch Gefrieren des Bodens Schäden entstanden. Das Gesamtvorhaben wird vom Solar-Institut Jülich der Fachhochschule Aachen koordiniert. Modelle für den Wärme- und Feuchtetransport werden entwickelt und auf der Basis von Messdaten am Testfeld Campus Jülich validiert. Experimentelle Untersuchungen zur Bewertung der thermischen Leistungsfähigkeit von Erdabsorberelementen werden an verschiedenen für Deutschland repräsentativen Erden in künstlich hergestellten adiabaten Messkästen durchgeführt. Ein weiterer Fokus liegt auf der experimentellen Studie von Vereisungs- und Enteisungsvorgängen im Erdreich, um hier für die weitergehende numerische Analyse geeignete und validierte Parameter und Datensätze zur Verfügung stellen zu können. Durch die Entwicklung eines einfachen, aber validierten Systemauslegungstools mit detaillierten Wärmeübertragungsprozessen können für den jeweiligen Anwendungsfall für bestimmte komplexe Anforderungen optimierte Systemtypologien und -konfigurationen zusammengestellt und umwelttechnisch über den gesamten Lebenszyklus hinweg bewertet werden (CO2-Bilanz, Effizienz, Nachhaltigkeit). So können Systeme bedarfsgerechter und um bis zu 30 % kleiner im Flächenbedarf ausgelegt und das Marktpotential energieeffizienter Erdwärmekollektoren besser genutzt werden.

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