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Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von EnviroChemie GmbH durchgeführt. Während die Digitalisierung in der industriellen Produktion und der Prozessindustrie schnell fortschreitet, hat der Digitalisierungsgrad in der Wasserwirtschaft noch kein vergleichbares Niveau erreicht. Vor allem im industriellen Bereich ist die Wassertechnik durch die enge Verbindung mit der Produktion gefordert. Hierfür muss die Wasserwirtschaft flexibler und vernetzter werden. Daran arbeiten im vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Verbundprojekt DynaWater 4.0 acht Partner aus Industrie und Forschung. Ziel von DynaWater 4.0 ist es, auf der Grundlage des Konzepts 'IndustrieWasser 4.0' Modelle und Cyber-physische Systeme (CPS), Sensornetze, Datenplattformen sowie Komponenten von industriellem Wassermanagement und industrieller Produktion miteinander zu vernetzen. Dies wird an konkreten Beispielen der Branchen Chemie, Stahl und Kosmetik demonstriert und bewertet. Dabei reicht der Grad der Vernetzung von der digitalen Verknüpfung von Prozessen innerhalb eines Unternehmens über den Standort bis zur Einbindung der kommunalen (Ab)Wasserwirtschaft. Zusätzlich wollen die Projektpartner zeigen, wie auch andere Branchen diese Ergebnisse verwerten können. So lässt sich die digitale Zusammenarbeit zwischen industriellem Wassermanagement und Produktion auf unterschiedlichen Ebenen beispielhaft darstellen. Außerdem sollen die entstehenden Optimierungspotentiale abgeschätzt werden. Innerhalb DynaWater 4.0 setzt EnviroChemie GmbH das Konzept 'IndustrieWasser 4.0' an den bewährten Industrieabwasseranlagen der Produktionsreihe Split-O-Mat® um. Zielsetzung ist die vollständige Integration von abwasserrelevanten Daten aus dem industriellen Produktionsprozess in die Steuerung eines bestehenden Split-O-Mat®. Eine sichere Übertragung von Daten aus der industriellen Produktion und der Industrieabwasseranlage erlaubt die Umsetzung des 'IndustrieWasser 4.0'-Konzepts. Die Daten fließen in einen 'digitalen Zwilling' ein, der die Prozesse im Split-O-Mat® abbilden soll. Daten des 'digitale Zwillings' sollen nach einer Validierungsphase direkt an die Steuerung des Split-O-Mat® übergeben und zur kontinuierlichen Betriebsoptimierung genutzt werden. EnviroChemie GmbH verspricht sich von der Entwicklung der sicheren Datenübertragung und dem 'digitalen Zwilling' mit den Partnern des Projekts 'DynaWater4.0' eine weitere Verbesserung des seit 40 Jahren bewährten Split-O-Mat®. Dieser Anlagentyp ist zur chemisch-physikalischen Behandlung von Industrieabwässern verschiedenster Branchen geeignet. Durch die in 'DynaWater4.0' angestrebten Optimierungen soll die in über 6.000 Split-O-Mat®-Anlagen weltweit erprobte Technologie weiter verfeinert werden, um z.B. den Chemikalieneinsatz noch weiter zu reduzieren. Gerade bei wechselndem Abwasseranfall bietet die zukünftige dynamische Fahrweise des Split-O-Mat® Potential für eine dauerhaft effizientere und effektivere Industrieabwasserbehandlung.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MMM tech support GmbH & Co. KG durchgeführt. Ziel dieses Vorhabens ist es, das NutriLab System, basierend auf den Ergebnissen des vorangegangenen Forschungs- und Entwicklungsprojektes 'NutriLab' (Förderkennzeichen 28181001/00215) bis zur Marktreife zu entwickeln.

Etablierung der Plattform

Das Projekt "Etablierung der Plattform" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität des Saarlandes, Medizinische Fakultät, Innere Medizin V - Lehrstuhl für Pneumologie, Allergologie, Beatmungs- und Umweltmedizin durchgeführt. Bei der Erforschung von Lungenerkrankungen und der Medikamentenentwicklung sind auch heute noch Tierversuche notwendig. Es ist daher das Ziel von 3D-REPLACE, ein 3D Lungenorganoid-Reporter-System aufzubauen, welches als Alternative zum Tierversuch in der Grundlagenforschung und zur Testung von Wirkstoffen eingesetzt werden kann. In dieser Reporter-Plattform können zentrale Mechanismen, die chronischen Lungenerkrankungen zugrunde liegen, wie eine gestörte Zelldifferenzierung, übermäßige Schleimbildung und Entzündung adressiert werden. Dies erlaubt die therapeutische Wirkung neuartiger Wirkstoffe im Hochdurchsatzverfahren, d.h. heißt in großer Anzahl mit möglichst wenig Aufwand, zu analysieren. Die Verwendung humaner Zellen und epigenetische Analysen ermöglichen eine personalisierte Identifikation von Wirksubstanzen. Die unmittelbare Anwendbarkeit von 3D-REPLACE auf die Situation im Menschen und die Möglichkeit der akkuraten Vorauswahl an Substanzen bei der Entwicklung neuartiger Medikamente wird die Anzahl an Tierversuchen stark reduziert und ersetzen.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Institut IWAR, Fachgebiet Abwasserwirtschaft durchgeführt. Wasserwiederverwendung wird in vielen Teilen der Welt immer wichtiger, so auch im südlichen Afrika um dort Wasser- Nahrungs- und Futtermittelversorgung nachhaltig zu sichern. Dazu sind neben der technischen Umsetzung der Wasser- und Abwasserbehandlung innovative und gleichzeitig einfache Ansätze für den Betrieb und die Überwachung der Infrastruktur notwendig. Im Rahmen dieses Projektes soll am Bespiel der Kleinstadt Outapi im Norden Namibias, die bereits verschiedene Anlagen zur Abwasserbehandlung und Wasserwiederverwendung in der Landwirtschaft betreibt, das Konzept für eine Management-App entwickelt werden, um den Betrieb dieser Anlagen mit innovativen digitalen Methoden zu unterstützen. Handys sind auch im Norden Namibias schon weit verbreitet und können so als zusätzliches Tool für einen nachhaltigeren Anlagenbetrieb genutzt werden. Die lokalen Betreiber kümmern sich bisher mit einfachen Methoden um die notwendigen Instandhaltungs- und Wartungsarbeiten und stoßen dabei noch oft auf Schwierigkeiten beim Management, typischerweise der Verfügbarkeit von Ersatzteilen, Werkzeugen und Wartungsplänen. Außerdem werden Analysen der Wasserqualitäten zwar durchgeführt, aber die Bewertung ist mangels softwaregestützter Betriebsdatenverwaltung schwierig. So können abweichende oder auffällige Analysewerte seltener erkannt werden und erschweren dadurch verfahrenstechnische Optimierungen. Ziel diese Projektes ist es, ein an die lokalen Bedürfnisse angepasstes System zu entwickeln, das auf einer Management-App als Unterstützung für den Anlagenbetrieb basiert. Maßgebend sind dabei die Anpassung auf die vor Ort verbreitete Technik und eine einfache Handhabung. Die Entwicklung dieser App erfolgt in enger Zusammenarbeit mit den lokalen Partnern in Namibia und soll die betrieblichen/technischen Erfahrungen der Projektpartner auf diesen neuen Anwendungsfall übertragen.

Teilvorhaben: HTEL-STACK 1 - AP HTs.1.2 'Zellentwicklung und Langzeitvalidierung' sowie HTEL-STACK 2 - AP HTs.2.2 'Konzeptionierung eines Logistiknetzwerkes für die Fertigung von Zell- und Stack-Komponenten'

Das Projekt "Teilvorhaben: HTEL-STACK 1 - AP HTs.1.2 'Zellentwicklung und Langzeitvalidierung' sowie HTEL-STACK 2 - AP HTs.2.2 'Konzeptionierung eines Logistiknetzwerkes für die Fertigung von Zell- und Stack-Komponenten'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von KERAFOL Keramische Folien GmbH & Co. KG durchgeführt. Die Hochtemperaturelektrolyse (HTEL) zeichnet sich im Vergleich zu anderen Elektrolysetechnologien durch einen hohen Wirkungsgrad und niedrige Betriebskosten aus. Daher stellt sie einen vielversprechenden Ansatz zur Erzeugung von grünem Wasserstoff dar. HTEL-Zellen und HTEL-Stacks sind dabei als Kernelemente der Schlüssel für dessen großwirtschaftliche und kosteneffiziente Herstellung. Um den Markt künftig großskalig bedienen zu können, bedarf es weiterer Entwicklungsschritte bei Lebensdauer, Materialkosten, Effizienz, Fertigungstechnologien sowie Produktionsskalierung. Das Verbundvorhaben 'HTs: HTEL-Stacks - Ready for Gigawatt' innerhalb der Technologieplattform 'H2Giga' adressiert genau diese Themen und hat damit entscheidenden Anteil an der Realisierung der Ziele der Nationalen Wasserstoffstrategie. Sunfire als Elektrolyseurhersteller übernimmt hierbei die Gesamtkoordination und bearbeitet gemeinsam mit Industrie und Forschung Fragestellungen zur Industrialisierung der HTEL-Zellen und -Stacks. Kerafol ist für die weitere Optimierung der Eigenschaften des Zellelektrolyts aus Zirkonoxid zuständig (alternative Rohstoffe, Verringerung der Dicke, Ausbeutesteigerung, Zellmechanik) und beteiligt sich an der Weiterentwicklung der Zellelektroden (Wasserstoffelektrode, Sauerstoffelektrode, Langzeittests). Wesentlich ist auch die Entwicklung eines (teil-)automatisierten Elektrolytfertigungsprozesses und dessen Evaluierung anhand von im Rahmen des Vorhabens angeschaffter Testanlagen. Parallel dazu werden die notwendigen Unterstützungsprozesse (Qualitäts-, Lieferanten- und Anlagenmanagement) aufgebaut. Ziel der beiden Teilvorhaben mit Beteiligung von Kerafol ist neben der Leistungsoptimierung der Zellen insb. die Entwicklung eines wettbewerbsfähigen Fertigungsprozesses in Deutschland, mit dem sich jährlich Elektrolyte für Systeme mit einer Elektrolyse-Gesamtleistung von mehreren 100 MW bereitstellen lassen.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität des Saarlandes, Medizinische Fakultät, Innere Medizin V - Lehrstuhl für Pneumologie, Allergologie, Beatmungs- und Umweltmedizin durchgeführt. Die Chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD) ist eine Volkskrankheit und wird im Jahr 2020 die dritthäufigste Todesursache weltweit sein. Das Ziel von VISION ist die Gewinnung neuer Erkenntnisse über die COPD. Hierfür werden in vitro Untersuchungen im Lungen/Leber-Mikrofluidiksystem mit in silico Modellierungen unter Verwendung klinischer Daten kombiniert, wodurch Vorhersagen für die Situation im Menschen möglich werden. Im Lungen/Leber Mikrofluidik-3D-Modell werden in vitro Kultursysteme eines Lungen- und eines Leber-Moduls kombiniert, was die Untersuchung der Interaktion der Organsysteme erlaubt. Parallel wird ein in silico-Modell etabliert, das sowohl auf Patientendaten, als auch auf in vitro-Daten aus dem Fluidik-System beruht. Das Ziel ist die Entwicklung eines in vitro / in silico Systems, das Vorhersagen auf die klinische Situation erlaubt. Ein interdisziplinäres Team aus biomedizinischer Mikrosystemtechnik (Fraunhofer Institut für Biomedizinische Technik, IBMT), biologisch medizinischer Wissenschaft (Medizinische Klinik V, Universität des Saarlandes) und Klinischer Pharmazie (Universität des Saarlandes) wird ein neuartiges in vitro / in silico Lungenkrankheitsmodell (COPD) entwickeln.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Emschergenossenschaft durchgeführt. Das OTC betreibt für die Wasserver- und -entsorgung eine Reihe von Anlagen, wie Pumpstationen, Anaerobreaktoren, Scheibentauchkörper, UV-Desinfektion und Abwasserteiche. Noch wenig ausgearbeitet sind die Potentiale bei der Überwachung und im Betrieb dieser unterschiedlichen Anlagen mittels digitalisierter Betriebsführung. Solche Ansätze haben jedoch enormes Potential, um perspektivisch ein nachhaltiges Wirtschaften zu ermöglichen. Das OTC kümmert sich bisher mit einfachen Methoden um die notwendigen Instandhaltungs- und Wartungsarbeiten. Dabei stoßen sie derzeit noch auf Schwierigkeiten beim Management, typischerweise der Verfügbarkeit von Ersatzteilen, Werkzeugen und Wartungsplänen. Diese Wartungspläne sind dokumentiert, in ihrer Handhabung für eine konsequente Umsetzung jedoch zu vereinfachen gehalten. So kommt es durch fehlende Wartung oftmals zum Stillstand kompletter Anlagen. Außerdem werden Analysen der Wasserqualitäten zwar durchgeführt, aber die Bewertung ist mangels softwaregestützter Betriebsdatenverwaltung schwierig. So können abweichende oder auffällige Analysewerte seltener erkannt werden und erschweren dadurch verfahrenstechnische Optimierungen. Deutsche Wasserverbände haben aufgrund der Vielzahl an Anlagen und deren Komplexität speziell dafür automatisierte Betriebsführungssysteme, die auf umfängliche Datenbanken zugreifen. Diese sind teuer, benötigen verlässliche und komplexe IT-Systeme und sind aufwändig in der Handhabung. Unser Ziel ist es, diese beiden Extreme zu vernetzen und ein an die lokalen Bedürfnisse angepasstes System zu entwickeln, das auf einer Management-App als Unterstützung für den Anlagenbetrieb basiert. Maßgebend sind dabei die Anpassung auf die vor Ort verbreitete Technik und eine einfache Handhabung. Die Entwicklung einer solchen App erfolgt in enger Zusammenarbeit mit OTC unter Nutzung des betrieblichen/technischen Knowhows der Abwasserexperten der EGLV und mit der wissenschaftlichen Expertise des IWAR.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ARCUS Eletronic Design Services GmbH durchgeführt. Ziel dieses Vorhabens ist es, das NutriLab System, basierend auf den Ergebnissen des vorangegangenen Forschungs- und Entwicklungsprojektes 'NutriLab' (Förderkennzeichen 28181001/00215) bis zur Marktreife zu entwickeln.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kraken Power GmbH durchgeführt. Im Rahmen von OTC Thruster, welches sich im Innovationsfeld OTC Subsea Mobility & Autonomy befindet, soll ein leises und vibrationsarmes nabenloses Antriebssystem erforscht und getestet werden. Die Aufgabenstellung ergibt sich einerseits aus der installierten hochsensiblen Sensorik auf den Unterwasserfahrzeugen, welche durch Hydroschall gestört werden kann, und andererseits in dem Ziel die Verschmutzung der Ozeane zu reduzieren, wobei explizit auch Lärm dazu zählt. Die hohe Komplexität ergibt sich durch viele verschiedene Randbedingungen, wie zum Beispiel eine mögliche Druckneutralität oder Modularität des Gesamtsystems. Dieses Ziel soll durch die intensive und interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Industrie und Universität erreicht werden. Dabei sind die System- und Motorenentwicklung, durchgeführt von der Kraken Power GmbH, das Propellerdesign, durch den Lehrstuhl für Strömungsmaschinen, und der Umrichterentwurf, bearbeitet vom Lehrstuhl für Leistungselektronik und Elektrische Antriebe, eng miteinander verzahnt, um die herausfordernden Ziele zu erreichen. Dabei werden verschiedene Propellerdesigns simuliert und optimiert, passende Elektromotoren mit Gehäuse und Umrichter mit hohen Schaltfrequenzen und passenden Filtern entworfen. Eine Erprobung soll erfolgen, um den Einfluss der verschiedenen Maßnahmen auf das Ziel der geringen Emission zu erforschen. Im Rahmen dieses Vorhabens werden Kompetenzen gestärkt und Nachwuchswissenschaftler und Ingenieure ausgebildet.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Rostock, Lehrstuhl Strömungsmaschinen durchgeführt. Im Rahmen von OTC Thruster, welches sich im Innovationsfeld OTC Subsea Mobility & Autonomy befindet, soll ein leises und vibrationsarmes nabenloses Antriebssystem erforscht und getestet werden. Die Aufgabenstellung ergibt sich einerseits aus der installierten hochsensiblen Sensorik auf den Unterwasserfahrzeugen, welche durch Hydroschall gestört werden kann, und andererseits in dem Ziel die Verschmutzung der Ozeane zu reduzieren, wobei explizit auch Lärm dazu zählt. Die hohe Komplexität ergibt sich durch viele verschiedene Randbedingungen, wie zum Beispiel eine mögliche Druckneutralität oder Modularität des Gesamtsystems. Dieses Ziel soll durch die intensive und interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Industrie und Universität erreicht werden. Dabei sind die System- und Motorenentwicklung, durchgeführt von der Kraken Power GmbH, das Propellerdesign, durch den Lehrstuhl für Strömungsmaschinen, und der Umrichterentwurf, bearbeitet vom Lehrstuhl für Leistungselektronik und Elektrische Antriebe, eng miteinander verzahnt, um die herausfordernden Ziele zu erreichen. Dabei werden verschiedene Propellerdesigns simuliert und optimiert, passende Elektromotoren mit Gehäuse und Umrichter mit hohen Schaltfrequenzen und passenden Filtern entworfen. Eine Erprobung soll erfolgen, um den Einfluss der verschiedenen Maßnahmen auf das Ziel der geringen Emission zu erforschen. Im Rahmen dieses Vorhabens werden Kompetenzen gestärkt und Nachwuchswissenschaftler und Ingenieure ausgebildet.

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