Das Projekt "Teilvorhaben Q0-2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SunFire GmbH durchgeführt. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Demonstration einer vollintegrierten, kompakten, effizienten und autarken Anlage zur Synthese von e-fuels aus CO2, H2O und erneuerbarem Strom durch direkte Kopplung der Hochtemperatur Ko-Elektrolyse (Co-SOEC) mit einer auf Mikrostrukturreaktoren beruhenden Fischer-Tropsch-Synthese und einer direkten CO2-Gewinnung aus der Atmosphäre. Hierzu werden Tests von Co-SOEC-Zellen, -Stacks sowie -Modulen zur Identifikation der lebensdauerbegrenzenden Materialveränderungsmechanismen in der Zelle, im Stack sowie im System durchgeführt (AP 2.1b). Diese Ergebnisse werden anschließend für die Weiterentwicklung des Sunfire Co-SOEC-Systems (Generation 1.0 zu 1.1) in AP 2.2b integriert. Nach Abschluss der Weiterentwicklung des Co-SOEC Systems mit ca. 150 kW elektrischer Eingangsleistung (AP 2.2b) unter Berücksichtigung der Vorarbeiten und Erkenntnisse aus AP 2.1b sowie dem Projekt 'SynLink' (BMWi), anschließendem Bau, Test und FAT des Systems bei Sunfire, wird es zum Energy Lab 2.0, KIT ausgeliefert um dort in die PtL-Verbundanlage integriert, ausführlich betrieben und optimiert zu werden (s.o.). Bereits im Rahmen dieses Vorhabens ist es wichtig, für eine erfolgreiche Anbahnung einer weiteren Realisierung in höherer Leistungsklasse im Rahmen von Kopernikus P2X Phase III, geeignete Standorte und Betreiber einer vorindustriellen PtL-Anlage im MW-Bereich auf Basis der hier verfolgten Prozesskonfiguration zu identifizieren und die Absicht zu konkretisieren (AP 2.3b). Mit weiteren Arbeiten (Roadmap) verfolgt Sunfire im Rahmen dieses Vorhabens einen intensiven Austausch innerhalb des Konsortiums um eine verbindliche und kontinuierliche Zusammenarbeit zu gewährleisten und so die Bewertung der Realisierungsmöglichkeiten der Technologien im Umfeld der sich wandelnden Energiesysteme und der Gesellschaft zu unterstützen.
Das Projekt "Zentrales Thema des Vorhabens ist die Entwicklung eines Thermal Management Systems für Onboard Brennstoffzellen als Teilsystem für die Stromerzeugung einer (hybrid)-elektrischen Antriebsstruktur. Im Fokus stehen die Erhöhung des Reifegrades und die Skalierung des Systems." wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Diehl Aviation Gilching GmbH durchgeführt. Das Vorhaben SKAiB hat die Entwicklung eines Brennstoffzellensystems für den emissionsfreien Antrieb von Luftfahrzeugen, in einer relevanten Leistungsklasse unter gleichzeitiger Erhöhung des Reifegrades bis zur Flugtauglichkeit zum Ziel. Die Diehl Aviation Gilching (DAG) fokussiert sich dabei unter Berücksichtigung der Ergebnisse vorangegangener Vorhaben auf das Thermal Management System. Das System ist ein elementares Teilsystem der Stromerzeugung für die (hybrid)-elektrische Antriebsstruktur und bildet damit die Basis für zukünftige emissionsarme Flugzeuge mit Wasserstoff. Damit unterstützt das Vorhaben maßgeblich das förderpolitische Ziel einer umweltfreundlichen Luftfahrt, indem die Gestaltung und Entwicklung zukünftiger emissionsarmer Flugzeuge ermöglicht wird. Durch die Zusammenarbeit der Firma Diehl mit dem OEM Airbus sowie einem starken Netzwerk aus industriellen und universitären Partnern wird außerdem die Systemkompetenz und Wettbewerbsfähigkeit der deutschen und europäischen Luftfahrtindustrie gestärkt. Im Fokus der Arbeiten stehen zunächst die Definition von Anforderungen an die Flugtauglichkeit des Systems und die Festlegung der erforderlichen Nachweise. Die Schnittstellen zwischen den einzelnen Geräten des Kühlsystems und Verbrauchern werden festgelegt. Die funktionale Leistungsfähigkeit des Systems wird in verschiedenen Testumgebungen nachgewiesen und sicherheitsrelevante Tests werden gemäß den definierten Anforderungen durchgeführt. Sofern notwendig, erfolgen in einem iterativen Vorgehen Designmodifikationen an den verschiedenen Komponenten des Kühlsystems, auf welche eine erneute Testphase folgt. Unterstützend begleitet werden die Arbeiten durch den Aufbau von Simulationsumgebungen, die zudem eine nachhaltige Nachweisführung und Optimierung der Systemlösungen sowie eine flexible Skalierung bzw. Anpassung der Systemarchitektur ermöglichen.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Charité - Universitätsmedizin Berlin, Berlin-Brandenburg Center für Regenerative Therapien (BCRT) durchgeführt. Die autosomal rezessive Osteopetrose (ARO) entsteht durch einen Defekt der Knochen-abbauenden Osteoklasten und verläuft meist tödlich, wenn sie nicht rechtzeitig durch hämatopoetische Stammzelltransplantation (HSCT) behandelt wird. Diese Behandlung birgt jedoch hohe Risiken, da sie auf Allotransplantaten basiert. Eine Lösung wäre der Einsatz von autologen HSCs, bei denen der Gendefekt durch somatische Gentherapie kompensiert oder korrigiert wurde. Um diesen Ansatz zu testen, haben wir eine induzierte pluripotente Stammzelllinie (iPSC) von einem ARO-Patienten etabliert und ein System entwickelt, um iPSCs effizient in mononukleäre Zellen und Osteoklasten zu differenzieren. Zwei Gentherapieansätze sollen hier evaluiert werden: 1. CRISPR/Cas9-vermittelte Integration eines therapeutischen Konstrukts in einen Safe Harbor Locus, 2. zufällige Integration eines Transposon-basierten therapeutischen Konstrukts. Beide Strategien werden in iPSC-basierten Osteoklasten in kurzfristigen 2DKulturen und langfristigen 3D-Kulturen (Bone-on-a-Chip-System) getestet. Zunächst werden iPSC-basierte Monozyten allein im 3D-Gerüst in Osteoklasten differenziert. Im Folgenden werden diese Monozyten schrittweise mit mesenchymalen Stromazellen (MSCs) und Osteoblasten kombiniert. In einem letzten Schritt werden gentechnisch veränderte, iPSC-abgeleitete HSCs und Vorläuferzellen in das System aufgenommen und in Langzeitkulturen untersucht. Unser schrittweiser Ansatz ermöglicht eine umfassende präklinische Prüfung der neuartigen Gentherapie-Strategien für ARO und ersetzt damit den Einsatz von Mausmodellen, die zudem nur bedingt mit der humanen Situation vergleichbar sind.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Universitätsmedizin, Institut für Humangenetik durchgeführt. Die autosomal rezessive Osteopetrose (ARO) entsteht durch einen Defekt der Knochen-abbauenden Osteoklasten und verläuft meist tödlich, wenn sie nicht rechtzeitig durch hämatopoetische Stammzelltransplantation (HSCT) behandelt wird. Diese Behandlung birgt jedoch hohe Risiken, da sie auf Allotransplantaten basiert. Eine Lösung wäre der Einsatz von autologen HSCs, bei denen der Gendefekt durch somatische Gentherapie kompensiert oder korrigiert wurde. Um diesen Ansatz zu testen, hat die AG Kornak (UMG) eine induzierte pluripotente Stammzelllinie (iPSC) von einem ARO-Patienten etabliert und ein System entwickelt, um iPSCs effizient in mononukleäre Zellen und Osteoklasten zu differenzieren. Zwei Gentherapieansätze sollen hier evaluiert werden: 1. CRISPR/Cas9-vermittelte Integration eines therapeutischen Konstrukts in einen Safe Harbor Locus, 2. zufällige Integration eines Transposon-basierten therapeutischen Konstrukts. Beide Strategien werden in iPSC-basierten Osteoklasten in kurzfristigen 2D-Kulturen und langfristigen 3D-Kulturen (Bone-on-a-Chip-System) getestet, welches von der AG Geißler (Charité) etabliert werden konnte. Zunächst werden iPSC-basierte Monozyten allein im 3D-Gerüst in Osteoklasten differenziert. Im Folgenden werden diese Monozyten schrittweise mit mesenchymalen Stromazellen (MSCs) und Osteoblasten kombiniert. In einem letzten Schritt werden gentechnisch veränderte, iPSC-abgeleitete HSCs und Vorläuferzellen in das System aufgenommen und in Langzeitkulturen untersucht. Unser schrittweiser Ansatz ermöglicht eine umfassende präklinische Prüfung der neuartigen Gentherapie-Strategien für ARO und ersetzt damit den Einsatz von Mausmodellen, die zudem nur bedingt mit der humanen Situation vergleichbar sind.
Das Projekt "Entwicklung eines Testsystems zur Ueberpruefung der Toxizitaet von Gasen an hoeheren Pflanzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Braunschweig, Institut für Mikrobiologie durchgeführt. Im Rahmen des beantragten Forschungsvorhabens soll ein Testsystem entwickelt werden, das erlaubt, die phytotoxische Wirkung von Gasen und Aerosolen auf hoehere Pflanzen unter standardisierten Bedingungen zu ueberpruefen. Als Modell-Schadgas ist SO2, als Testpflanzen sind Hafer (Avena sativa) und Senf (Brassica alba) oder Stoppelruebe (Brassica rapa) vorgesehen. Das Ausmass phytotoxischer Schaedigungen soll anhand der Blattflaechenentwicklung, des Frisch- und Trockengewichts sowie der Photosyntheserate der Testpflanzen ermittelt werden. Fuer die Durchfuehrung der Untersuchungen ist zunaechst die Entwicklung eines geeigneten Testsystems erforderlich. Daran anschliessend koennen dann die vorgesehenen Tests auf Phytotoxizitaet des Schadgases mit den genannten Pflanzen vorgenommen werden. Das Testsystem soll einen einfachen Aufbau aufweisen und reproduzierbare Daten liefern, so dass es ohne Schwierigkeiten fuer aehnliche Untersuchungen von Instituten innerhalb der Europaeischen Gemeinschaften nachgebaut und in eine Richtlinie fuer die Pruefung von gasfoermigen Stoffen und Aerosolen im Rahmen des Gesetzes zum Schutz vor gefaehrlichen Stoffen (Chemikaliengesetz) eingebracht werden kann.
Das Projekt "Individuelle Risikofaktoren fuer die UV-vermittelte Entstehung von Hautkrebs (Teil B)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Beiersdorf AG durchgeführt. Veraendertes Freizeitverhalten und Ausduennung der Ozonschicht fuehren zu staerkerer UV-Belastung und sind mit einem signifikanten Anstieg von Tumorerkrankungen der Haut assoziiert. Arbeiten aus eigenen und fremden Labors weisen darauf hin, dass UV-Licht die Immunabwehr der Haut gegenueber Tumoren beeintraechtigen kann, u.a. durch Aenderungen auf der Ebene von Zytokinen, Zellkommunikation und DNA-Schadensprofil. Ziel des Projektes ist es, zu untersuchen, ob sich diese Parameter in Hautzellen von Tumorpatienten im Vergleich zu Normalpersonen nach UV-Bestrahlung anders darstellen, und so ueber eine Einschraenkung der Tumorabwehr ein erhoehtes Hautkrebsrisiko resultiert. Im Teilprojekt B (Beiersdorf AG) soll in diesen beiden Kollektiven nach UV-Exposition die Faehigkeit zur Reparatur des DNA-Schadens und die Aufrechterhaltung der Zellkommunikation untersucht werden. Dies erfolgt in Zusammenarbeit mit der Hautklinik Mainz (Teilprojekt A). Auf Grundlage dieser Untersuchungen soll ein Testsystem zur Abschaetzung des Risikos einer UV-bedingten Tumorentstehung bei Normalpersonen entwickelt werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Validierung und Charakterisierung der UV-LED-Systeme für den Einsatz im Feld" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DVGW Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V. - Technisch-wissenschaftlicher Verein - Technologiezentrum Wasser (TZW) durchgeführt. Das Projekt 'Innovative UV-LED applications to drinking water and wastewater treatment systems for sustainable water management in future communities (InLEDapp)' zielt darauf ab, die Anwendbarkeit der hochinnovativen und nachhaltigen UV-LED Technologie zur chemikalienfreien und effizienten Wasseraufbereitung (Trinkwasser/Abwasser) nachzuweisen und mit konventionellen Aufbereitungsverfahren zu vergleichen. Die von den Stakeholdern zur Verfügung gestellten UV-LED-Systeme werden vom DVGW validiert (mikrobiologische Wirksamkeitsprüfung) und charakterisiert (elektro-optische Überprüfung). Anschließend werden die UV-LED-Systeme entsprechend den ermittelten Betriebsbereichen in zuvor ausgewählten Anwendungsfeldern in Japan in den laufenden Betrieb eingebunden. Dort werden die Systeme von der Universität Tokyo über einen längeren Zeitraum kontinuierlich betrieben und in regelmäßigen Intervallen auf Funktionstüchtigkeit und Desinfektionswirksamkeit überprüft. Zusätzlich werden Proben im Zu- und Ablauf des UV-System entnommen mit den Bioassay-Tests durchgeführt werden. Dabei wird untersucht ob es bei einer Bestrahlung des Wassers mit UV zu einer Bildung von bio-toxischen Nebenprodukten kommen kann. Diese Untersuchungen werden von den Experten der Universität Masaryk durchgeführt. Innerhalb des Vorhabens übernimmt der DVGW die Rolle des Prüfinstituts, dabei wird der Eignungs- und Betriebsbereich der UV-Systeme klar definiert. Während der Feldversuche soll es damit möglich sein, eine entsprechende Desinfektionsleistung kontinuierlich einzuhalten. Zusätzlich werden an einem UV-System Langzeitversuche unter Laborbedingungen durchgeführt um entsprechend Alterungs- und/oder Foulingeffekte sowie z.B. Temperatureinflüsse im laufenden Betrieb simulieren zu können. Dabei sollen Schwachstellen für bestimmte Anwendungsbereiche aufgedeckt und Lösungen in Zusammenarbeit mit den Herstellern entwickelt werden um die Technologien bestmöglich anzupassen.
Das Projekt "Die Wirkung von Pestiziden auf die Mesofauna und den CO2-Gasaustausch eines terrestrischen Modelloekosystems" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Battelle-Institut e.V. durchgeführt. In Weiterentwicklung und unter Zusammenfuehrung der Forschungsansaetze aus den FE 10603051/01 und 10603069 sollen mit dem entwickelten Modelloekosystem des Auftragnehmers zusaetzliche biotische (Encytraeen-Entwicklung) und abiotische (Gasaustausch) Parameter erfasst werden. Die Ergebnisse werden Toxizitaetstests mit Encytraeen (Borstenwuermer) im Labor gegenuebergestellt. Ziel ist die Integration unterschiedlicher, fuer eine Bewertung von Stoffen geeigneter Testparameter, um eine bessere Einschaetzung oekosystemarer Prozesse unter Schadstoffeinwirkung zu erhalten.
Das Projekt "Kurzzeittest zur Pruefung von Genommutationen an Zellen des Saeugers in vitro" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesgesundheitsamt, Max von Pettenkofer-Institut durchgeführt. Das Vorhaben soll sich mit der Entwicklung eines 'in vitro'-Kurzzeit-Tests zur Pruefung von Genommutationen an Saeugetierzellen befassen. Die Notwendigkeit dieses Vorhabens ergibt sich aus der Beobachtung, dass einerseits beim Menschen Aneuploidien die Hauptursache darstellen fuer spontan auftretende Fruehaborte und chromosomal bedingte Fehlbildungen, zum anderen die bestehenden OECD-Tests nicht geeignet sind, derartige Aneuploidien zu erkennen. Ziel des Vorhabens ist es daher, aufbauend auf Versuchsansaetzen verschiedener Autoren, Kurzzeit-Tests mit Hepatozyten zu entwickeln, wobei speziell der Aspekt des Einsatzes exogener metabolisierender Systeme beruecksichtigt werden soll.
Das Projekt "Testverfahren zur Frueherkennung neoplastischer Prozesse in der Fischleber" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Mainz, Institut für Zoologie durchgeführt. Freilanduntersuchungen zur Ueberpruefung der Gewaesserbelastung haben ergeben, dass von allen Fischkrankheiten besonders praeneoplastische und neoplastische Veraenderungen in der Leber beobachtet wurden. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, in eine umfassende Bewertung des oekotoxischen Potentials eines alten oder neuen Stoffes gemaess der Anforderungen des ChemG die Bestimmung seiner kanzerogenen Wirkung auf Fische einzuschliessen. Es ist zu untersuchen, welche Parameter als Indiaktoren fuer die Tumorenentwicklung geeignet sind. Dabei soll von an Nagern entwickelten Testverfahren ausgegangen werden (besonders: Bestimmung von Foci in der Leber, Messung der immunsuppressiven Wirkung und Bestimmung von gentoxischen Effekten), um sie auf die Uebertragbarkeit auf Fische zu ueberpruefen. Die Entwicklung des Testverfahrens soll als Beitrag zum Vollzug des Chemikaliengesetzes erfolgen. Der Test soll der Frueherkennung krebserzeugender Stoffe dienen. Weiterhin wird von dem Vorhaben ein Beitrag zur Abschaetzung von Struktur-Toxizitaets-Beziehungen bei Chemikalien erwartet, d.h. es wird damit gerechnet, dass aufgrund der Anwendung dieses Testes bei spezifischen Stoffgruppen der Umfang zusaetzlicher Toxizitaetstests bei Stoffen mit aehnlicher Struktur der chemischen Verbindungen eingeschraenkt werden kann. Das Vorhaben dient somit zugleich auch der Zielsetzung, den erforderlichen Umfang von Tierversuchen bei Chemikalien-Tests zu verringern. Das Vorhaben bildet den Abschluss eines Vorhabenkomplexes 'Struktur-Toxizitaets-Beziehungen'.
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