Das Projekt "Forest management in the Earth system" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Max-Planck-Institut für Meteorologie.The majority of the worlds forests has undergone some form of management, such as clear-cut or thinning. This management has direct relevance for global climate: Studies estimate that forest management emissions add a third to those from deforestation, while enhanced productivity in managed forests increases the capacity of the terrestrial biosphere to act as a sink for carbon dioxide emissions. However, uncertainties in the assessment of these fluxes are large. Moreover, forests influence climate also by altering the energy and water balance of the land surface. In many regions of historical deforestation, such biogeophysical effects have substantially counteracted warming due to carbon dioxide emissions. However, the effect of management on biogeophysical effects is largely unknown beyond local case studies. While the effects of climate on forest productivity is well established in forestry models, the effects of forest management on climate is less understood. Closing this feedback cycle is crucial to understand the driving forces behind past climate changes to be able to predict future climate responses and thus the required effort to adapt to it or avert it. To investigate the role of forest management in the climate system I propose to integrate a forest management module into a comprehensive Earth system model. The resulting model will be able to simultaneously address both directions of the interactions between climate and the managed land surface. My proposed work includes model development and implementation for key forest management processes, determining the growth and stock of living biomass, soil carbon cycle, and biophysical land surface properties. With this unique tool I will be able to improve estimates of terrestrial carbon source and sink terms and to assess the susceptibility of past and future climate to combined carbon cycle and biophysical effects of forest management. Furthermore, representing feedbacks between forest management and climate in a global climate model could advance efforts to combat climate change. Changes in forest management are inevitable to adapt to future climate change. In this process, is it possible to identify win-win strategies for which local management changes do not only help adaptation, but at the same time mitigate global warming by presenting favorable effects on climate? The proposed work opens a range of long-term research paths, with the aim of strengthening the climate perspective in the economic considerations of forest management and helping to improve local decisionmaking with respect to adaptation and mitigation.
Das Projekt "Wuchsleistung und Trockenstoffproduktion von Waeldern im Kurzumtrieb" wird/wurde gefördert durch: Sächsische Landesanstalt für Forsten / Technische Universität Dresden, Institut für Waldwachstum und Forstliche Informatik, Professur für Waldwachstum und Holzmeßkunde. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Dresden, Institut für Waldwachstum und Forstliche Informatik, Professur für Waldwachstum und Holzmeßkunde.Zur Volumenbestimmung stehender Baeume und zur Ermittlung des Hektarvorrates von Bestaenden werden in der Forstwirtschaft i.d.R. Berechnungsverfahren verwendet, die mit den Eingangsgroessen Brusthoehendurchmesser, Baumhoehe und Formzahl arbeiten. Bei diesen Ansaetzen steht die Ermittlung des Holzvolumens in Raummassen und nicht in Gewichtseinheiten im Vordergrund. Bei schnellwachsenden Baumarten wie Pappeln und Weiden, die im Kurzumtrieb bewirtschaftet werden, ist aufgrund des Verwendungszweckes neben den traditionellen Leistungsgroessen vor allem die Bestimmung der (Trocken-)Biomasse von zentraler Bedeutung. - Die Untersuchungen werden auf Versuchsaralen in Mecklenburg-Vorpommern und in Sachsen durchgefuehrt. Die Wuchsleistung wie auch die Trockenbiomasse werden fuer Weiden- und Pappelklone einzelbaum- und bestandesweise hergeleitet. Die Einzelbaumbiomassen werden in Abhaengigkeit von Baumdimensionen und Standraum modelliert.
Das Projekt "Regionale und energieautarke Produktion von grünem Wasserstoff durch die direkte Kopplung eines Moduls zur Methanpyrolyse an eine Biogasanlage" wird/wurde ausgeführt durch: FLD Technologies GmbH.Die verstärkte Umwandlung von Biomasse in hochwertige Energieträger und hier vor allem in Wasserstoff wird in den nächsten Jahren eine entscheidende Rolle in der Erreichung der nationalen Ziele zur Emissionsreduktion spielen. Durch die Verwendung von biogenen Rest- und Abfallstoffen zur Produktion von Biogas wird bereits ein wichtiger Beitrag geleistet. Das resultierende Biogas wird durch seine Verbrennung jedoch fast ausschließlich für die Erzeugung von Strom und Wärme verwendet, wodurch somit erneut CO2 freigesetzt wird. Ein entscheidender Beitrag für die Reduktion der Treibhausgasemission kann mithilfe dieses Vorgehens folglich nicht geleistet werden. Aus diesem Grund ist das Ziel des Projekts die Entwicklung eines energieautarken Plasma-Pyrolyse Moduls zur Erzeugung von grünem Wasserstoff aus Biomasse mit gleichzeitiger CO2-Entnahme in Form von immobilisiertem Kohlenstoff. Hierfür wird innerhalb der Projektarbeiten eine innovative Verfahrenskette aus Biogasaufbereitung, Umsetzung des Biomethans zu Wasserstoff über einen Mikrowellen-Pyrolysereaktor und die Reinigung des Wasserstoffs entwickelt. Zusätzlich wird die Stromerzeugung für den Spaltungsprozess über ein angegliedertes BHKW entwickelt und dieses Gesamtverfahren zu einer Pilotanlage zusammenführt. Durch die Kopplung des Reaktors an Biogasanlagen wird erstmals die Möglichkeit einer dezentralen Wasserstoff-Produktion mit negativem CO2-Fußabdruck geschaffen und praxisnah demonstriert.
Das Projekt "Mechanismen und Schwellenwerte für die Auswirkungen von Fungiziden auf mikrobielle Gemeinschaften und den Abbau organischen Materials" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Duisburg-Essen, Fachbereich Biologie und Geografie, Arbeitsgruppe Aquatische Ökosystemforschung.In der ersten Projektphase untersuchten wir die Auswirkungen von Fungiziden auf den Abbau organischen Materials in Bächen und fanden, dass der Fungizid-Toxizitätsgradient mit Änderungen in mikrobiellen Gemeinschaften und einem Rückgang des mikrobiellen Abbaus organischer Substanz assoziiert war. In der zweiten Projektphase werden die Wirkmechanismen von Fungiziden auf mikrobielle Gemeinschaften und die mögliche Effektfortpflanzung auf den Abbau organischen Materials näher beleuchtet. Darüber hinaus werden wir versuchen die Unterschiede in den Effektschwellen zwischen Felduntersuchungen und den wenigen Studien unter Laborbedingungen zu erklären. Im ersten Arbeitspaket werden die Wirkmechanismen von Fungiziden auf den mikrobiellen Blattabbau genauer betrachtet. Das Experiment setzt freilandrelevante Bedingungen ein wie wiederholte Schadstoffexposition, Fraßdruck durch wirbellose Zersetzer und mehrere Zyklen von mikrobieller Besiedelung und Zersetzung. Dieses Experiment wird an 6 Orten weltweit mit ortstypischen wirbellosen Zersetzern und Blättern (Konsortium von Labors aus Australien, Kanada, Deutschland, Dänemark, Costa Rica und Schweden) durchgeführt und verwendet eine Expositionsmuster mit Mischungen aus einer globalen Analyse von Fungizidkonzentrationen in Oberflächenwassern. Die gemessenen Endpunkte umfassen die Blattabbaurate, das Wachstum der Wirbellosen und die Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft sowie deren Biomasse. Wir werden Effektschwellen für Fungizide ableiten und hypothetisieren, dass die Effekte über die Zeit kumulieren, und dass dies Unterschiede in den Effektschwellen von Labor- und Feldstudien erklären kann. Das zweite Arbeitspaket zielt darauf ab, die mögliche Kausalität des Zusammenhangs zwischen Fungizid-Toxizität und Veränderungen der mikrobiellen Gemeinschaften sowie dem Abbau organischen Materials näher zu untersuchen. Dabei wird eine Feldstudie in jeweils 6 Bächen mit hoher und niedriger Fungizidbelastung durchgeführt, in denen eine relativ unbelasteten Probestelle stromaufwärts (am Waldrand) und eine stromabwärts gelegene Probestelle ausgewählt werden (d.h. insgesamt 24 Stellen). Die Feldstudie umfasst den Zeitraum vor dem Fungizideinsatz bis zum Zeitraum mit dem höchsten Fungizideinsatz und beinhaltet den Vergleich der mikrobiellen Gemeinschaften und des mikrobiellen Abbaus zwischen Bachabschnitten stromaufwärts und stromabwärts. Blatttaschen die in relativ unbelasteten und belasteten Abschnitten mikrobiell besiedelt wurden werden eingesetzt, um (1) Unterschiede in der Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaften und im Blattabbau und deren Beziehung zum Fungizid-Anwendungszeitraum und zur Fungizidbelastung zu identifizieren, und (2) die Auswirkungen der Fungizidbelastung auf die mikrobielle Besiedelung zu untersuchen. Insgesamt wird dieses Folgeprojekt mechanistische Erklärungen liefern sowie weitere Belege für die Kausalität von Fungizid-Toxizität und ökologischen Endpunkten.
Das Projekt "Contribution of ectomycorrhizal fungi to the formation and mobilization of soil organic matter (SOM)" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, Department Umweltmikrobiologie.In forest ecosystems ectomycorrhizal fungi are responsible for the mobilization of mineral nutrients from soil organic matter (SOM) resulting in a marked increase in productivity of their symbiotic host plants. In return the fungi obtain a significant amount of photosynthetic products from these plants, allowing the formation of an extensive hyphal system. These hyphae constitute a major part of soil biomass and, ultimately, a major source for SOM formation. While plant-fungal nutrient exchange has been analyzed extensively, this proposal is focused on the fungal contribution to SOM formation and on the processes leading to the acquisition of nutrients by the fungi. These two processes will be studied separately and in a quantitative way using isotopic labeling in soil bioreactors. Analysis of the fate of 13C labeled fungal material (Laccaria bicolor) in soil bioreactors will tell how fast and to what extent the various fractions of hyphal biomass are transformed into non-living SOM. As potential molecular or structural markers for SOM formation from fungal hyphae we will analyze characteristic remnants of fungal hyphae in SOM using scanning electron microscopy, DNAfragments using a PCR approach for the fungal rRNA internal transcribed spacerregions and biochemical markers like fatty acids and ergosterol. The impact of ectomycorrhizal mycelia supported by Pinus sylvestris plantlets on 13C- and 15N-labeled SOM and on microbial biomass will be analyzed in separate soil bioreactor experiments.
Das Projekt "Elektrochemische Valorisierung furanreicher Prozessströme aus dem hydrothermalen Aufschluss landwirtschaftlicher Reststoffe" wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik, Institutsteil Straubing, Bio-, Elektro- und Chemokatalyse.Das Ziel des Verbundvorhabens ELEVATOR besteht in der Etablierung eines effizienten, gekoppelten elektrochemischen Prozesses für die Herstellung von biobasierter Furandicarbonsäure (FDCA) und biobasiertem Dimethylfuran (DMF) aus 5-Hydroxymethylfuran (HMF), das aus landwirtschaftlichen Reststoffen gewonnen wird. Der hochinnovative Charakter von ELEVATOR liegt dabei insbesondere in a) der kombinierten Nutzung der anodischen und kathodischen Halbzellreaktion (Oxidation und Reduktion) zur parallelen Synthese hochwertiger Produkte in einer einzigen elektrochemischen Zelle ('200% Zelle') und b) in der Verwendung eines industriell relevanten Eduktstroms aus dem hydrothermalen Aufschluss von lignozellulosehaltiger Biomasse. Der biogene Rohstoff wird dabei nicht aufwendig vorgereinigt. Der elektrochemische Prozess wird im Vorhaben bis TRL 4 entwickelt und zur Herstellung von Mustermengen der Produkte betrieben. Hierzu wird auch ein Verfahren zur Aufreinigung der Produkte FDCA und DMF etabliert. Das Ziel des Teilvorhabens 'Grundlagenuntersuchungen zur Elektrosynthese und zum Downstream Processing' von Fraunhofer IGB besteht in der grundlegenden Entwicklung der elektrochemischen Halbzellreaktionen, nämlich der Oxidation von DMF zu FDCA und der Reduktion von HMF zu DMF. Dabei sollen Materialien identifiziert werden, die eine effiziente und selektive Umsetzung von HMF erlauben und gleichzeitig ungewollte Nebenreaktionen minimieren. Die Halbzellreaktionen werden in einer elektrochemischen Zelle integriert und im Labor zu einem Gesamtprozess entwickelt, der für mindestens 100 h stabil betrieben werden kann und hohe Produktausbeuten ermöglicht. Weiterhin wird von Fraunhofer IGB in ELEVATOR ein Verfahren zur Abtrennung und Aufreinigung der Produkte FDCA und DMF etabliert. Dabei wird FDCA bis zu einer Qualität aufgereinigt, die die Verwendung des Produktes in der Herstellung von Polymeren erlaubt.
Das Projekt "Zuwendung fuer Projektierungsleistungen zur Errichtung eines kommunalen Waermeversorgungssystems mit Biomasse als Brennstoff" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Bundesstiftung Umwelt. Es wird/wurde ausgeführt durch: Stadt Schkölen.
Das Projekt "Entwicklung von grosstechnischen Verfahren zur biologischen Abluftreinigung" wird/wurde ausgeführt durch: Linde GmbH.Es werden grosstechnische Verfahren zur biologischen Abluftreinigung entwickelt. Je nach Eigenschaft der Luftschadstoffe kommen Biowaescher, Biofilter oder Kombinationen aus beiden zur Anwendung. Hauptmerkmale der Linde-Verfahren sind: Einsatz schadstoffspezifischer Startkulturen, die im Labor geprueft und identifiziert werden. Dadurch werden sehr kurze Anfahrzeiten und hohe Abbauleistung sowie stabile Betriebszustaende erreicht. Die Startkulturen sind hygienisch unbedenklich. Der Einsatz geordneter Traegermaterialien in den Absorbern beziehungsweise Biofiltern bringt viele Vorteile, wie minimalen Druckabfall der Abluft; dadurch geringen Energiebedarf, homogene Durchstroemung mit guter Raumausnutzung, einfaches Befeuchtungs- und Konditionierungssystem zur Betriebsstabilisierung bei hoher Leistung, kompakte Bauweise, hohe Standzeit der Absorberpackung, Moeglichkeit zur Abreinigung der Absorberpackung durch Wasserstrahl oder Spuelen. Hohe Flexibilitaet in der baulichen Gestaltung, zum Beispiel Hochbauweise. Bei Biowaeschern hat sich der Einsatz des Linpor(xp=R)-Traegermaterials bewaehrt. Die Biomasse kann damit zu 90 Prozent im Reaktorteil konzentriert und immobilisiert werden. Dadurch verringert sich der Durchsatz von Mikroorganismen durch den Absorber und die volumetrische Abbauleistung wird um den Faktor vier erhoeht.
Das Projekt "Forschungsgruppe (FOR) 2694: Large-Scale and High-Resolution Mapping of Soil Moisture on Field and Catchment Scales - Boosted by Cosmic-Ray Neutrons, Detektorentwicklung; Bestimmung der integralen Bodenfeuchte mit Hilfe der CRNS-Methode mit bisher unerreichter Zeitauflösung" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Heidelberg, Physikalisches Institut.Höhere Genauigkeiten lassen sich bei der CRNS-Methode nur mit großvolumigen Neutronendetektoren erreichen. In Anbetracht der räumlichen Heterogenität von Wasserspeichern innerhalb des Messbereiches und den Anforderungen der mobilen Anwendung, bei welcher Messzeit der beschränkende Faktor ist, können nur deutlich leistungsfähigere Instrumente die Herausforderungen bewältigen. Bedingt durch den vergleichsweise geringen Fluss kosmogener Neutronen und die stochastische Natur der Detektion selbst, sind große, effektive Nachweisflächen für CRNS-Systeme notwendig um die Genauigkeit zu steigern. Bisher werden kommerziell vergleichsweise kleinvolumige Proportionalzählrohre angeboten, gefüllt entweder mit dem nur noch sehr begrenzt verfügbaren Helium-3 oder dem weniger effektiven und sehr giftigen Bortrifluorid als gasförmigem Neutronenkonverter. Im Gegensatz dazu lassen sich mit aneinander gereihten, borbeschichteten Proportionalzählern mit einem Standardzählgas unter Normaldruck relativ einfach und kostengünstig großflächige Neutronendetektoren bauen. Die Machbarkeit dieses Ansatzes wurde bereits an Prototypen erfolgreich getestet. Ziel: Entwicklung eines modularen, großvolumigen Neutronendetektorsystems für die CRNS-Methode. Dabei kommen Bor-10-beschichtete Elemente in den einzelnen Modulen als Neutronenkonverter zum Einsatz. Mit diesen Modulen wollen wir einen großflächigen Detektor bauen, der die kommerziell erhältlichen Detektoren um bis zu einem Faktor von 100 in der nachgewiesenen Neutronenzählrate übertrifft. Zusätzlich wollen wir das Signal-zu-Untergrund-Verhältnis verbessern, indem wir durch eine geeignete Kombination von thermischem Neutronenabsorber und Moderator den Einfluss der lediglich lokal relevanten thermischen Neutronen minimieren. Zusammengefasst haben wir zwei Entwicklungsziele: Reduktion der Kosten pro Nachweisfläche um die gemessene Zählrate für ein gegebenes Detektorbudget zu maximieren und Reduktion des Gewichts pro Nachweisfläche um zukünftige luftgestützte Plattformen für CNRS-Systeme zu realisieren. Beitrag zur und Zusammenarbeit innerhalb der Forschergruppe: Die Optimierung von Neutronendetektoren basiert auf den Ergebnissen des Moduls Neutronensimulation. Neben den neutronenspezifischen Anforderungen müssen in enger Zusammenarbeit mit den Nutzern aus den übrigen Forschungsbereichen die notwendigen Spezifikationen, wie z.B. Wetterfestigkeit, festgelegt werden um ein anwendungstaugliches Messgerät zu entwickeln. Der fertige Detektor wird schließlich bei den gemeinsamen Messkampagnen zum Einsatz kommen. Hauptsächlich werden mobile Messungen von der Detektorentwicklung profitieren. Spezielle Modifikationen in der Abschirmung wird es in Zusammenarbeit mit den Teilprojekten Vegetation und Großflächiges CRNS-Netzwerk ermöglichen, gezielter den ortsabhängigen Einfluss der Biomasse auf das Messsignal zu untersuchen.
Das Projekt "Erprobungs- und Entwicklungsvorhaben (E+E): Renaturierungs- und Nutzungskonzepte fuer Stromtalwiesen am noerdlichen Oberrhein" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit,Bundesamt für Naturschutz / Regierungspräsidium Darmstadt, Obere Naturschutzbehörde. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Gießen, Fachbereich 09 Agrarwissenschaften, Ökotrophologie und Umweltmanagement, Institut für Landeskultur.Ziel des im Aufbau befindlichen Forschungsvorhabens ist die Erarbeitung wissenschaftlicher Grundlagen fuer eine nachhaltige Sicherung und Entwicklung der Restbestaende hochgradig gefaehrdeter Pflanzen und Pflanzengemeinschaften der Stromtalwiesen (Verband Cnidion) am hessischen Oberrhein. Hierbei sollen praxisnahe Verfahren zur Renaturierung und zukuenftigen Nutzung von artenreichem Stromtalgruenland entwickelt werden. Die Basis hierfuer bilden folgende Untersuchungsschwerpunkte: - Analyse der bisherigen Renaturierungs- und Pflegepraxis hinsichtlich ihrer Effizienz fuer den Arten- und Phytocoenosenschutz, - Erhebung von Daten zur Autoekologie und Populationsbiologie wertbestimmender Pflanzenarten der Stromtalwiesen (u.a. Untersuchungen zur Standortbindung, zum Diasporenvorrat im Boden sowie zum Keimungs- und Etablierungsverhalten), - Erprobung von Renaturierungsverfahren zur gezielten Wiederansiedlung und Ausbreitung von seltenen Stromtalarten durch die Aufbringung von diasporenhaltigem Maehgut aus artenreichen Altbestaenden, - Entwicklung praxisnaher Konzepte fuer die zukuenftige Nutzung artenreicher Stromtalwiesen. Die durchgefuehrten Untersuchungen sollen neben bislang fehlenden Grundlageninformationen zur Syn-, Aut- und Populationsoekologie hochgradig gefaehrdeter Pflanzen und Pflanzengemeinschaften der Stromtalwiesen vor allem praktische Anleitungen fuer das zukuenftige Renaturierungs-, Pflege- und Entwicklungsmanagement in grossen Stromauen liefern.
