Deutsch: Frequenzen im Terahertz-Bereich sind bisher weniger intensiv erforscht worden als bisherige für den Mobilfunk verwendete Frequenzen. Deshalb ist weitere Forschung zu möglichen gesundheitlichen Wirkungen notwendig. Die Ergebnisse der Studie von Zhao et al. weisen darauf hin, dass die Exposition von Hippocampusneuronen der Ratte mit Terahertz-Frequenzen zu negativen Effekten auf Zellfunktion und zelluläre Strukturen sowie zu Apoptose führen könnte. Auf Grund mehrerer methodischer Probleme sind diese Ergebnisse mit Vorsicht zu interpretieren.
Im Rahmen des vom Bundesamt für Strahlenschutz in der Zeit vom 01.10.2007 bis zum 31.03.2011 geförderten Forschungsvorhabens FKZ 3607S04533 „Gentoxische Effekte von Terahertz-Strahlung in vitro“ wurden zwei verschiedene Hautzelltypen (HaCaT Keratinozyten und humane primäre Hautfibroblasten) mit Dauerstrich-Terahertz-Strahlung verschiedener Frequenzen zwischen 106 GHz und 2,52 THz exponiert. Als Endpunkte für den Nachweis gentoxischer Effekte wurden der Mikrokerntest und der Comet-Assay benutzt. Die Expositionen erfolgten für 2 h und 8 h bei Leistungsdichten unterhalb, in der Größenordnung und bei 106 GHz auch oberhalb des Grenzwertes von 1 mW/cm2. Im Rahmen ergänzender Untersuchungen wurden ALZellen (Hamster-Human-Hybrid) 24 h bei 106 GHz mit einer Leistungsdichte von 2 mW/cm2 exponiert. Erstmals wurden die Leistungsdichten rückgeführt auf die SI-Einheiten eingestellt. Die spezifische Absorptionsrate (SAR) am Ort der ortsfest verankerten Zellen wurde mit Hilfe numerischer Simulationen ermittelt. Die aus der Exposition resultierende (vernachlässigbare) Erwärmung wurde bestimmt und messtechnisch verifiziert. Durch kontinuierliche Überwachung der Versuchsparameter, Sham-Expositionen, Negativ- und Positivkontrollen sowie eine verblindete Auswertung wurde eine hohe Aussagekraft der Studie gewährleistet. Die Auswertung dreier unabhängiger Versuchsreihen zeigt keine gentoxischen Effekte. //ABSTRACT// In the research project FKZ 3607S04533 “Genotoxic effects of THz radiation in vitro“ funded by the German Federal Office for Radiation Protection from Oct. 1, 2007 until March 31, 2011 two different skin cell types (HaCaT keratinocyte cell line and primary dermal fibroblasts) have been exposed to continuous-wave terahertz radiation of different frequencies between 106 GHz and 2.52 THz. As end points for the detection of genotoxic effects the micronucleus test and the comet assay have been chosen. The cells have been exposed for 2 h and 8 h at power densities below, in the order of, and at 106 GHz above the safety limit of 1 mW/cm2. As part of additional investigations, AL cells have been exposed to 2 mW/cm2 of 106 GHz radiation for 24 h. For the first time, power densities have been established traceable to the SI units. The specific absorption rate (SAR) at the location of the cells fixed at the bottom of the cell container has been determined with numerical simulations. The (negligible) heating resulting from the exposure was determined and verified with measurements. Continuous monitoring of the experimental parameters, sham expositions, negative and positive controls and a blinded evaluation of the experimental results served to guarantee a high validity of the study. The evaluation of three independent experimental campaigns showed no genotoxic effects.
Das Projekt "Halbleiterbasierende innovative Sensorik zur Windfeldmessung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Infineon Technologies AG durchgeführt. Die Infineon Technologies AG wird sich im Rahmen dieses Vorhabens mit der halbleiterbasierenden Windfeldmesssensorik beschäftigen. Hierbei werden zwei verschiedene, neuartige Methoden untersucht und für eine Demonstration auf eine UAS aufgebaut. Das Hauptaugenmerk wird auf eine radarbasierte Sensorik im Terahertz Bereich zur Windfeldmessung gesetzt. Es werden die Grenzen aktueller Bi-CMOS Technologie und die hierfür notwendigen schaltungstechnischen Lösungen mit und ohne Signalverstärkung ausgelotet. Die Infineon Technologies AG wird hierzu Kompetenz und Technologie-Know-how bereitstellen und ausbauen, sowie den Zugang zu den aktuellen Bi-CMOS Technologien ermöglichen. Im weiteren Fortschritt des Projekts werden die erarbeiteten Sensor-Konzepten in Schaltkreise implementiert und für die geplante Demonstration gefertigt. Ziel ist es hierbei erste Messungen im Windkanal vorzunehmen und später im realen Feld zu demonstrieren. Es wird auch ein Augenmerk auf der Antennentechnologie gesetzt werden. Als zweite mögliche Technologielösung wird auch eine akustikbasierte Sensorik zur Windfeldmessung von IFAG unterstützt und die notwendigen Technologien für diese Anwendung angepasst werden. Hierzu wird die Einsatzmöglichkeit von MEMS basierenden Halbleiter-Mikrofonen zur Windfeldvermessung untersucht und entsprechende Sensor-Konzepte abgeleitet.
Das Projekt "Altholzgewinnung aus Sperrmüll durch künstliche Intelligenz und Bildverarbeitung im VIS-, IR- und Terahertz-Bereich" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung durchgeführt. In Deutschland fallen jährlich über zwei Millionen Tonnen Sperrmüll an (z. B. 2018: 2,5 Millionen Tonnen). Davon bestehen je nach regionalem Entsorgungskonzept bis zu 50 % aus Holz, von dem etwa die Hälfte separiert und stofflich wiederverwendet werden kann. Die (positive) Sortierung erfolgt in der Regel händisch am vorgebrochenen Sperrmüll. Die händische Sortierung schafft einerseits Beschäftigungsmöglichkeiten für gering qualifiziertes Personal, kann andererseits aber kostenintensiv sein. Ziel des Projektes ist es daher, die stoffliche Verwertung von Holz aus Sperrmüll zu erhöhen, indem durch eine automatisierte Sortierung die Quote des positiv heraussortierten Holzes erhöht und gleichzeitig der Sortieraufwand gesenkt wird.
Das Projekt "Teilprojekt F" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Bio-und Geowissenschaften (IBG), IBG-3 Agrosphäre durchgeführt. Der Status der P-Versorgung des Unterbodens soll für die wichtigsten Bodentypen in Deutschland ermittelt werden. Hier werden verschiedene Formen von P in Böden analysiert und mit der P-Aufnahme durch Pflanzen und der Pflanzennutzungseffizienz korreliert. Diese Informationen dienen dann zur Entwicklung eines verlässlichen Boden-P-Tests um die pflanzenverfügbare P-Fraktion in Böden und Bodenzusätzen zu bestimmen. Als Basis hierfür dient der Ansatz der Diffuse Gradient in Thin Films Technologie die mit 33P Isotopenmessungen kalibriert wird. In einem ersten Schritt wird die Bioverfügbare P-Fraktion und ihre Rolle für die Pflanzenernährung bestimmt. Hierfür wird die Speziierung von P mit bereits etablierten nasschemischen Extraktionsverfahren und anspruchsvolleren State-of-the-Art Methoden wie 31P flüssig Nuclear Magnetic Resonance und X-ray Absorption Near Edge Structure Spektroskopie verglichen. Die Daten werden dann mit Parametern die während der Langzeitversuche erfasst wurden korreliert. Für ausgewählte Standorte werden 33P Studien mit Magnetic Resonance Imaging Studien zur Erfassung der Wurzelmorphologie kombiniert, um die aktuelle P-Erreichbarkeit und Nutzungseffizienz von Pflanzenwurzeln im Unterboden zu erfassen. Basierend auf diesen Daten soll ein präziser Boden-P-Test zur Erfassung der Pflanzenverfügbaren P-Fraktion im Ober- als auch im Unterboden auf Basis der Diffuse Gradient in Thin Films Technologie entwickelt werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Integration, Multipfadzelle, Datenaufnahme und Analyse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bruker Optik GmbH durchgeführt. Gesamtziel des Verbundes ist ein kompaktes 'continuous-wave' (cw) THz-Sensorsystem zur Detektion toxischer Gase, das große Bandbreite, hohe Frequenzauflösung, schnelle Datenaufnahme und hohe Empfindlichkeit in sich vereint. Neben den Komponenten zur Erzeugung und Detektion der benötigten THz-Strahlung ist die Systemintegration unter Berücksichtigung des Endanwenderbedarfs von zentraler Bedeutung. Diese umfasst insbesondere auch neuartige Konzepte und Algorithmen zur Auswertung der THz-Spektren, sowie eine für die speziellen Eigenschaften der verwendeten THz-Strahlung konzipierte Multipfadgaszelle Das vorgesehene THz-Sensorsystem wird durch verschiedene Konzepte und Technologien ermöglicht. Die Schlüsselinnovationen im Projekt sind neben einem hocheffizienten Photomischer zur Erzeugung und Detektion von cw THz-Strahlung, eine hochgenaue, rauscharme Steuerelektronik zur Messwerterfassung sowie ein integriertes Analysesystem für den THz-Bereich.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung eines semi-portablen Terahertz basierten Schichtdickenmesssystems zu Untersuchung von Schäden an Rotorblättern von Windenergieanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Automation Dr. Nix GmbH & Co. KG durchgeführt. Schichtdickenmessung und die Charakterisierung von Beschichtungssystemen auf Rotorblättern von Wind-Energie-Anlagen können mittels der Zeitbereich-Terahertz- Spektroskopie realisiert werden. Dieses Verfahren ermöglicht es, Beschichtungssysteme aus mehreren Lagen auf nicht-metallischen Substratmaterialien (wie u. a. kohle- oder glasfaserverstärkte Kunststoffe) berührungslos zu erkennen und die Dicke der einzelnen Schichten mit bis zu 10 Mikro m (oder ca. 5%) Genauigkeit zu bestimmen. Bisher stehen nur Laborsysteme zur Verfügung, deren praktische Gebrauchstauglichkeit ungenügend ist. Für den Regenerosionsprüfstand am IWES wird jedoch ein System benötigt, das außerhalb des Labors betrieben werden kann. Deshalb ist es das Gesamtziel von Automation, ein semi-portables Terahertz-Inspektionssystem zu entwickeln, das die Qualitätskontrolle und Schichtdickenmessung von Beschichtungen auf Rotorblättern in der Regenerosions-Testanlage des IWES anforderungsgerecht ermöglicht.
Das Projekt "T 2: Development of energy-efficient systems for high-quality fruit drying - initiated by the SFB subproject E1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Agrartechnik, Fachgebiet Agrartechnik in den Tropen und Subtropen durchgeführt. Background: Thailand is an agriculture-based economy with production of high value fruits as one of the main sources of crop revenue. Among them, longan and litchi have significant importance for the economy. Those fruits are produced mainly in the northern region. Litchi is grown primarily by smallholders in the mountainous areas. However, the orchards are being substituted by seasonal field crops because the profitability of litchi growers has been jeopardized by unstable prices and insufficient access to markets. Consequently, this substitution have resulted on increasing levels of erosion, pesticide use and water demands. Local production of dried fruits by small-scale industries or farmer cooperatives is a promising solution for the upland growers. Such practice keeps the value adding process in the rural area, allows decoupling producer from the unstable fresh market and eliminates the middle man from the value chain. However, with the rising fuel cost the profitability of this operation may be reduced. Particularly because the current drying technology used in small-scale food processing industries has low energy efficiency and yield heterogeneous product, not allowing them to achieve the standards of the international market. Therefore small-scale fruit drying equipment has to be optimized to increase energy efficiency and to meet export quality standards. Additionally, renewable sources like biomass or biogas produced from fruit processing wastes, such as pruning wood, seeds, and peels, can provide energy for drying and replace fossil fuels. Therefore, biogas and biomass combustion should be integrated in the drying systems. Results until now: A survey of litchi drying facilities in Northern Thailand was conducted. Semi-structured questionnaires were applied to evaluate the facilities in terms of age, equipment, operational procedures, energy, labor and costs. Various types of cabinet tray dryers heated either with LPG or firewood were found and it was observed that in general producers face difficulties in achieving uniform batches. An additional survey was carried at the sites where the LPG-fueled tray dryer from the Likhitchewan company are used. Users mentioned its convenient operation, good temperature control and cost-capacity ratio as its main advantages. The high fuel consumption and non-uniformity of the drying batch were consistently regarded as drawbacks. The quality and energy performance of the Likhitchewan tray dryer was experimentally analyzed for litchi drying in a farmers cooperative. Non-uniform temperature distribution in the drying chamber was observed resulting on heterogeneous batch. Regarding the energy performance, about 15 kg of LPG was required per batch which yielded approximately 15 kg of dry litchi. Losses via exhaust air and convective losses were the main heat sinks identified. (abridged text)
Das Projekt "In -situ Sanierung von Chromschaden durch Reduktionsprozesse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Montanuniversität Leoben, Institut für Nachhaltige Abfallwirtschaft und Entsorgungstechnik durchgeführt. Das Forschungsprojekt basiert auf der Grundidee, das toxische und äußerst mobile Chrom(VI) aus der ungesättigten Bodenzone mit einem Reduktionsmittel in das nicht toxische und wenig mobile Chrom(III) überzuführen. Im Rahmen des Forschungsvorhabens sollen mögliche Reduktionsmittel gefunden und auf ihre praktische Anwendbarkeit mit Hilfe eines Pilotversuches verifiziert werden. Das ökonomisch und ökologisch sinnvollste Reduktionsmittel in Bezug auf seine Wirksamkeit und Umweltrelevanz soll gefunden und seine optimale Anwendungsmethode in einem Pilotprojekt erarbeitet werden. Parallel zu den durchgeführten hydrogeologischen Erkundungen wurden im Labor chemische Versuche durchgeführt. Dazu wurden mehrere Bodenproben aus dem Schadenszentrum eines Altstandortes in eine speziell konstruierte Labor-Bodensäulenanlage eingebaut. Anschließend wurde eine Reihe aus Literatur und durch Forschung ausgewählte Reduktionsmittel auf ihre Eignung zur Chrom(VI)-Sanierung untersucht. Einerseits wurde die Menge des ausgetragenen bzw. rückgehaltenen Cr(VI) ermittelt, andererseits wurden auch andere Schwermetalle, die durch die veränderten chemischen Bedingungen eventuell vermehrt ausgetragen werden, betrachtet. Es wurden verschiedene Bodensäulen-Experimente mit unterschiedlichen Reduktionschemikalien sowie unterschiedlichen Betriebsbedingungen (Konzentration des Reduktionsmittels, Durchflussrate) untersucht und die Ergebnisse gegenübergestellt. Zum Vergleich der sich verändernden Bodeneigenschaften diente eine Referenzprobe aus dem ungesättigten Bereich des chromatkontaminierten Altstandortes, die genau demselben Prozedere, jedoch ohne Zugabe von Reduktionsmittel, unterzogen wurde. Auf diese Weise wurden negative als auch positive Effekte der verschiedenen chemischen Reduktionsmittel auf den Sanierungsfortschritt erforscht. In der abschließenden Projektphase wird das für den Anwendungsfall gewählte Reduktionsmittel im Pilotmaßstab auf seine Eignung in der Praxis getestet. Dies wird mit Hilfe von Injektionen, Wasserhaltung durch Brunnen und Kreislaufführung des durch Zudosierung von Reduktionsmittel und durch die Abwasserreinigungseinheit gereinigten Grundwassers bewerkstelligt. Um die Ausbreitung des Schadstoffs zu verhindern, wird das Grundwasser über einen zentral angeordneten Brunnen abgepumpt. Eine den hydrogeologischen Verhältnissen angepasste Absaugleistung der Förderpumpe bewirkt eine Absenkung des Grundwasserspiegels, wodurch ein hydraulischer Gradient in Richtung des Absaugbrunnens entsteht. Eingetragene Reduktionschemikalien können somit gemeinsam mit noch vorhandenem Chromat aus dem Grundwasser ausgetragen und im Anschluss in der Abwasserreinigungsanlage behandelt werden. Dieser zur Chromatreduktion zusätzliche Sicherheitsaspekt bewirkt einen definierten abgeschlossenen Bereich, über den hinaus keine Beeinflussung der Grundwasserzusammensetzung zu erwarten ist.
Das Projekt "E 1.2: Multi-layer drying models for optimising high value crop drying in small scale food industries" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Agrartechnik, Fachgebiet Agrartechnik in den Tropen und Subtropen durchgeführt. Fruit tree cultivation is a suitable option for erosion control in mountainous regions of Southeast Asia. However, seasonal overproduction and insufficient access to markets can cause economic losses. The possibility of processing fruits locally could contribute considerably to increase and stabilize farm income. Currently, fruit drying methods in these areas are yielding products of inferior quality. Pre-treatments such as sulphurizing are commonly used, but can make the product undesirable for international markets. In addition, high energy requirements increase production costs significantly. Therefore, the objective of subproject E1.2 is to optimize the drying process of small-scale fruit processing industries in terms of dryer capacity, energy consumption and efficiency and end product quality. During SFB-phase II in E1.1, drying fundamentals for the key fruits mango, litchi and longan were established. In laboratory experiments, impacts of drying parameters on quality were investigated and numerical single-layer models for simulation of drying kinetics have been designed. In SFB-phase III this knowledge will be expanded with the aim of optimizing practical drying processes. Therefore, the single-layer models will be extended to multi-layer models for simulating bulk-drying conditions. The Finite Element Method (FEM) will be adapted to calculate heat and mass transfer processes. Thermodynamic behavior of batch and tray dryers will be simulated using Computational Fluid Dynamics (CFD) software. Drying facilities will be optimized by systematic parameter variation. For reduction of energy costs, the potential of solar energy and biomass will be investigated in particular. Further research approaches are resulting from cooperation with other subprojects. A mechanic-enzymatic peeling method will be jointly used with E2.3 for studying the drying behavior of peeled litchi and longan fruits. Furthermore, a fruit maturity sensor based on Acoustic Resonance Spectroscopy (ARS) will be developed in cooperation with E2.3 and B3.2. Finally, an internet platform will be built for exchange of farmer-processor information about harvest time and quantities to increase utilization of the processing facilities.
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