Anhand von zeitlichen Trends der Phosphor-Blatt- und Nadelspiegelwerte von Bäumen auf Dauerbeobachtungsflächen wurde für die vergangenen 2-3 Jahrzehnte eine Verschlechterung der P-Ernährung in vielen europäischen Regionen festgestellt. Als mögliche Ursachen dafür werden Bodenversauerung, Eutrophierung der Waldökosysteme mit N und dadurch ein verbessertes Wachstum, sowie Bodenschutzkalkungen und Auswirkungen des Klimawandels diskutiert. Hier soll untersucht werden, ob anhand der P-Gehalte in den Jahrringen von Picea abies und Fagus sylvatica, bestimmt mittels LA-ICP-MS (Laser Ablation - Induktiv gekoppelte Plasma-Massenspektrometrie), langfristige Trends und historische Variabilität in der P-Verfügbarkeit festgestellt werden können. Bisher gibt es nur ganz wenige Studien zu P-Gehalten in Jahrringen und es ist nicht klar, ob deren inter-annuelle Variation zu Veränderungen der P Verfügbarkeit in Beziehung steht. Daher soll hier in einem ersten Schritt die Beziehung zwischen P in Jahrringen und P-Verfügbarkeit für zwei Arten von Bohrkerneproben analysiert werden: a) von P Düngungsversuchen mit bekannten Zeitpunkten und Applikationsraten, und b) von den Dauerbeobachtungsflächen des DFG-Schwerpunktprogramms mit verfügbaren Zeitreihen der P-Konzentrationen in Blättern/Nadeln und Streu. Zweitens wird analysiert, ob die P-Gehalte in Jahrringen aus Wäldern in denen die P-Versorgung hauptsächlich durch Rezyklierung geleistet wird ('recycling systems') eine höhere zeitliche Variation aufweisen als in Wäldern, die einen größeren Teil des P aus der mineralischen Festphase aufnehmen ('acquiring systems'); siehe grundlegende Hypothese des Schwerpunktprogramms, die postuliert, dass 'recycling systems' sensibler auf menschliche Einflüsse und Umweltveränderungen reagieren. Drittens wird quantifiziert, ob die Effizienz der Rezyklierung von P im Stammholz, gemessen als prozentuale Rückverlagerung vom äußeren Kernholz bis zum jüngsten Splintholz, in 'recycling systems' höher ist als in 'acquiring systems'. Viertens wird untersucht ob sich im Kernholz der 'P-rezyklierenden' und der 'P-akquirierenden' Waldökosysteme unterschiedliche, langfristige Trends in der P-Versorgung darstellen und ob diese durch Gehalte anderer Elemente (N, S, K, Ca, Mg, Al, ermittelt durch ICP-OES), Elementverhältnisse (N/P, P/Ca, P/Al, etc.) oder Wachstumstrends erklärt werden können. Mittels Regressionen zwischen diesen Variablen lassen sich einige der zentralen Fragen des Schwerpunktprogramms adressieren. Sollte die P-Verfügbarkeit infolge von Bodenversauerung abgenommen haben, so sollten abnehmende P Gehalte in Jahrringen mit einer Abnahme der Ca- und Mg-, sowie einer Zunahme der Al-Gehalte einhergehen. Dieses Projekt wird nicht nur Information zu langfristigen Trends der P-Ernährung der Hauptbaumarten der Standorte des Schwerpunktprogramms liefern, sondern auch wichtige Daten zur Speicherung und Aufnahme von P im Holz, um damit Nährstoffbilanzen und biogeochemische Modelle zu unterstützen.
Das Projekt wird an zwei Unternehmensstandorten durchgeführt: Eine neuartige Bandgießanlage zur Herstellung von Vorbändern wird in Peine errichtet. Dort sollen neue, hochfeste Stahlwerkstoffe mit hohem Mangan-, Silizium- und Aluminium-Gehalten hergestellt werden. In Salzgitter wird eine vorhandene Walzanlage zur Weiterverarbeitung der Vorbänder umgebaut. Bei der Herstellung von Leichtbaustählen sollen etwa 170 kg CO2 pro Tonne Warmband eingespart werden. Bezogen auf das Produktionsvolumen der geplanten Anlage (25.000 Tonnen) ergibt das eine CO2-Einsparung von 4.250 Tonnen pro Jahr. Darüber hinaus werden erhebliche Energieeinsparungspotenziale in der Stahl verarbeitenden Industrie erwartet. Beim Einsatz beispielsweise in Kraftfahrzeugen rechnen Experten mit einer Kraftstoffreduzierung von ca. 0,2 Liter / 100 km bzw. ca. 8 g CO2 / km. Das entspricht umgerechnet auf die produzierte Jahresmenge an Stahl etwa 8 Millionen Kraftstoff jährlich.
Im Rahmen des Biotechnologieprogramms 'Indonesien-Deutschland' werden mit den Methoden der pflanzlichen Biotechnologie und Molekularbiologie Resistenzeigenschaften von Sojabohnenpflanzen und Sojabohnenzellkulturen gegenueber einem hohen Saeuregehalt im Boden/im Medium untersucht, wobei es das Ziel ist, einen Resistenzmechanismus fuer hohen Aluminiumgehalt zu finden. Durch Selektion Aluminium-resistenter Zellen bzw Embryonen und deren Regeneration zu intakten Pflanzen wird es angestrebt, Kultivare der Sojabohne zu entwickeln, die unter den landwirtschaftlichen Bedingungen Indonesiens wachsen koennen.
Entwicklung von ultrahochfesten gewichtsreduzierten Stählen für ressourcenschonenden Leichtbau in Transportanwendungen (Kurzname: UGSLIT). Das Ziel besteht darin, hochfeste und bis zu 20% gewichtsreduzierte Stähle zu entwickeln. Blechbauteile aus leichteren und gleichzeitig hochduktilen sowie festen und im Vergleich zu Aluminium preiswerten Werkstoffen liefern einen nachhaltigen Beitrag zur Ressourcenschonung durch verringerte Fahrzeuggewichte und somit geringeren Treibstoffverbrauch im Automobilbau. Dazu wird eine neue Klasse von Stählen auf der Basis des Legierungssystems Fe-Mn-Al-C mit bis 20% geringerem Gewicht zu entwickelt. (siehe Details im Vollantrag) AP 1: Herstellen, homogenisieren, walzen und glühen von Stählen mit Aluminiumgehalten von bis zu 15% in einer flächenzentriert kristallisierten Matrix aus Fe, 20-30% Mn und 1-1.5% C; AP 2: Inbetriebnahme und Vorversuche mit der Helios Plasma Focused Ion Beam Workstation und Untersuchungen der Defekt-Strukturen in Fe-Mn-Al-C Proben.; AP 3: ECCI Analysen zur Beobachtung von Versetzungen, Stapelfehlern und Zwillingen und EBSD Messungen zur Textur.; AP 4: Die Legierungen werden auf Zweitphasen-Ausscheidungen hin untersucht sowie auf das Auftreten planarer Gleitung. AP 5: Basierend auf den Mikrostrukturergebnissen und Zugversuchen werden Verformungsmodelle zur Beschreibung der Materialverfestigung herangezogen.
Die WMR Recycling GmbH betreibt in Dormagen (Nordrhein-Westfalen) einen Schredder zur Aufbereitung von Aluminiumschrott. Bisher war es nicht möglich, einzelne Aluminiumlegierungen voneinander zu unterscheiden. Bestehende Sortieranlagen unterscheiden zwar verschiedene Metalle (z.B. Kupfer, Zink, Blei), trennen jedoch nicht einzelne Aluminiumlegierungen voneinander. Mit Hilfe der neuartigen, vom Unternehmen selbst entwickelten Prozesskette und Software können nun erstmalig verschiedene Aluminiumlegierungen sortenrein voneinander getrennt werden (z.B. mit geringfügigem Kupferanteil von kupferreichen Legierungen). Diese können dann ohne Zugabe von Reinaluminium zu hochwertigen Neuprodukten weiterverarbeitet werden. Mit der neuen Anlage können jede Stunde circa 10 Tonnen Material sortiert werden. Die neue Sortiertechnik ermöglicht es, Aluminiumlegierungen aus 100 Prozent Sekundärmaterialien herzustellen, wodurch der Einsatz der Ressource Reinaluminium vermieden wird. Im Vergleich zur herkömmlichen Herstellung von Aluminium können 373.800.000 Kilowattstunden Energie eingespart werden. Dies entspricht einer Vermeidung von jährlich circa 224.000 Tonnen CO2-Emission.
Problemstellung: Die niedrige Dichte in Kombination mit guten mechanischen Eigenschaften machen Magnesiumlegierungen im Leichtbau vielen anderen Metallen, Kunststoffen und Verbundwerkstoffen überlegen. Die Gewichtseinsparung mit Magnesiumlegierungen erweitert nicht nur die Konstruktionsmöglichkeiten sondern erhöht auch die Energieeffizienz im Automobil- und Transportbereich sowie der Luftfahrt. Probleme bereitet die Korrosionsanfälligkeit von Magnesiumlegierungen. Ein guter Korrosionsschutz ist für die meisten Anwendungen essentiell. Der Einsatz vieler etablierter Schutzschichten, wie etwa der Chromatierung, wird allerdings durch gestiegene Umweltauflagen erschwert. Alternative Methoden, wie die anodische Plasmaoxidation, haben einen hohen Stromverbrauch, und wirken sich negativ auf die Energiebilanz aus. Projektziel: Für gängige AZ Magnesiumlegierungen (insbesondere AZ31 und AZ91) sollen Schutzschichten entwickelt werden, die sowohl korrosionsschützend wirken als auch umweltverträglich sind und ohne hohen Energiebedarf aufgebracht werden können. Eine nachträgliche organische oder anorganische Versiegelung soll möglich sein. Lösungsweg: In diesem Projekt besteht der Lösungsansatz für die Problematik in der Kombination von nanopartikulären Schichten und Chemischer Konversion. Hierbei sollen zwei verschiedene Ansätze untersucht werden: A) ein einstufiger Prozess, v.a. für Legierungen mit niedrigen Aluminiumgehalten, bei dem die chemische Konversion in Nanopartikeldispersionen durchgeführt wird und die Partikel gleichzeitig eingebaut werden; B) ein zweistufiger Prozess, der auch für Legierungen mit höheren Aluminiumgehalten geeignet sein soll, bei dem zunächst eine poröse Nanopartikelschicht aufgetragen wird, die dann eine gleichmäßige chemische Konversion ermöglicht. Nach Möglichkeit soll in beiden Prozessen bei höheren pH-Werten als in gängigen Konversionsverfahren gearbeitet werden, um die Schutzwirkung der Mg2+-haltigen Deckschicht zu verbessern. Die Nanopartikel sollen dazu beitragen, die Schichtdicke, die Schichtdichte sowie den Schichtzusammenhalt zu steigern. Vor allem im Prozess B) sollte es möglich sein, durch die Vorbehandlung den Einfluss unterschiedlicher Oberflächenpotentiale von mehrphasigen Legierungen zu verringern und ein gleichmäßiges Schichtwachstum zu erleichtern. Im Rahmen dieses Projekts wird vor allem auf eine Verbesserung der Barrierewirkung durch eine höhere Schichtdichte, weniger Risse und höhere Abrasionsbeständigkeit gesetzt. Aber auch die selbstheilenden Eigenschaften von Chromatierschichten sollen durch den Einbau umweltfreundlicherer Korrosionsinhibitoren (z. B Seltener Erden) bestmöglich ersetzt werden.
Die vorliegende Arbeit beinhaltet drei Studien, die sich mit der Bildung und Nutzung von amorphem Siliziumdioxid beschäftigen. Dieses Material ist sowohl in den Geo- als auch in den Materialwissenschaften von großer Bedeutung, da es einerseits natürlich, z.B. in den Schalen von Kieselalgen oder auch als chemisch gefälltes Sediment (u.a. als Feuerstein ), vorkommt, andererseits aufgrund seiner oftmals großen spezifischen Oberfläche und damit hohen Reaktivität künstlich erzeugt und technisch eingesetzt wird, z.B. zur dosierten Freisetzung von Arzneimitteln. Zunächst wurde die Adsorption monomerer und polymerer Kieselsäure an Gibbsit als Funktion des pH-Wertes (3 = pH = 8) und der gelösten Kieselsäurekonzentration (0.34 mmol L-1 = (Si) = 1.47 mmol L-1) untersucht, da die Adsorption eine wichtige Vorstufe der Bildung von amorphen und kristallinen kieselsäurehaltigen Festphasen darstellt. Es wurde festgestellt, dass der relative Anteil adsorbierter Kieselsäure mit zunehmendem pH-Wert (für pH kleiner als 9) und abnehmender initialer Kieselsäurekonzentration steigt. Bei der Adsorption monomerer Kieselsäure wird das leichte Isotop 28Si gegenüber dem schwereren 30Si aufgrund seiner massebedingt höheren Reaktionsgeschwindigkeit bevorzugt fixiert. Die Isotopenfraktionierung ist umso stärker, je höher die initiale Kieselsäurekonzentration ist. Daher kann die Siliziumisotopensignatur von Mineralphasen, die sich durch Adsorptionsprozesse gebildet haben, möglicherweise als Proxy für die Adsorptionsrate verwendet werden. Polymere Kieselsäure wird rascher adsorbiert als monomere Kieselsäure und zerfällt an der Mineraloberfläche und in der Lösung, so dass am Ende der Versuche nur noch monomere Kieselsäure in der Lösung vorliegt. Darauf aufbauend wurde amorphes Siliziumdioxid durch zyklisches Gefrieren wässriger Lösungen ausgefällt. Es wurde gezeigt, dass mehr Silizium aus der Lösung entfernt wird, wenn gelöstes Aluminium oder Germanium oder suspendierter Kaolinit vorhanden sind, während die Zugabe von Natriumchlorid die Ausfällung hemmt. Der Anteil an ausgefällter Kieselsäure erreicht für pH-Werte zwischen 5 und 7 ein Maximum und nimmt im sauren und alkalischen Bereich ab. Die Ausfällung von amorphem Siliziumdioxid wird im sauren Milieu von einer Polymerisation der gelösten Kieselsäure begleitet, insbesondere in Gegenwart von Bor, nicht aber in Gegenwart von Germanium. Eine Fraktionierung der Siliziumisotope erfolgt nur in Gegenwart ausreichender Aluminiumkonzentrationen (Al = 1 mmol L-1) bei Übersättigung bzgl. amorphem Aluminiumhydroxid. In den letzteren Fällen wird 28Si gegenüber 30Si bevorzugt im Festkörper fixiert, was durch eine Adsorption an primär gebildeten Aluminiumhydroxid-Präzipitaten oder eine Kopräzipitation einer Si-Al-O-OH-Phase erklärt werden kann. usw.
Im Rahmen der UN-ECE Konvention über den weiträumigen, grenzüberschreitenden Transport von Luftschadstoffen wurde ein internationales Überwachungsprogramm zur Feststellung und Beurteilung der Versauerung von oberirdischen Gewässern vereinbart, an deren Teilnahme Deutschland sich verpflichtet hat. An dem UN-ECE-Programm nehmen neben den von der Versauerung betroffenen Staaten Nord- und Mitteleuropas auch die USA und Kanada teil. Die von den einzelnen Staaten erhobenen Daten werden im internationalen Rahmen von einem Programmzentrum am Norwegischen Institut für Wasserforschung (NIVA)/'leadcountry' in Oslo ausgewertet. Im Rahmen dieses Programms werden zur Umsetzung des NOx-Protokolls Untersuchungen zur Versauerung von oberirdischen Gewässern in fest begrenzten Monitoringgebieten durchgeführt und bewertet. Das Bayerische Landesamt für Umwelt koordiniert die deutschen Untersuchungen und die notwendigen Ringanalysen und wertet die Daten aus. Die chemischen und biologischen Daten aus den Gewässern selbst werden in unterschiedlichem Umfang und Qualität von den Landesämtern/Landesanstalten kostenlos dem Bayerischen Landesamt für diese Aufgaben zur Verfügung gestellt. Untersuchungsgebiete: In Deutschland liegen die versauerungssensitiven Gebiete vor allem in schwach besiedelten, waldreichen Mittelgebirgen und in Sandergebieten Norddeutschlands. Chemische und biologische Untersuchungen: An den Fließgewässern werden einmal im Monat Wasserproben entnommen und im Labor auf chemische, physikalische und biologische Parameter untersucht. Der leitwert für die Versauerung - der pH-Wert - unterscheidet zwischen schwach und stark, aber auch zwischen ganzjährig und periodisch sauren Gewässern. Die jahreszeitliche pH-Dynamik wird durch die Schneeschmelze aber auch durch sommerliche Starkregenereignisse geprägt. Diese Zeiten sind besonders wichtig für die Datenerhebung. Neben der Summe der Kat- und Anionen sind vor allem die Aluminiumgehalte und die Schwermetalle zu erfassen. Bei der Biologie sind vor allem lndividuendichte und Artenanzahl von Interesse. Das Ausbleiben bestimmter Arten, v.a. Fische,sind die gravierensten Auswirkungen im Gewässer. Für die Einstufung der Fließgewässer in Säurestufenklassen wird die unterschiedliche Säureempfindlichkeit der am Gewässerboden vorkommenden Tierarten (Makrozoobenthos) ausgenutzt. Auch Kieselalgen werden teilweise als Zeigerorganismen verwendet. Die biologischen Erhebungen sind für die Kennzeichnung des Gewässers bedeutend und müssen mindestens zweimal pro Jahr durchgeführt werden. Ringanalysen: Für die am internationalen Monitoringprogramm beteiligten deutschen Labore besteht die Notwendigkeit, sich an den vom NIVA organisierten internationalen Ringuntersuchungen zu beteiligen. Neben den wichtigen Kat- und Anionen werden der pH-Wert, die Säureneutralisierungskapazität, Aluminiumfraktionen und biologische Parameter in einem anonymen Verfahren der Qualitätskontrolle unterzogen usw.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 21 |
| Land | 1 |
| Wissenschaft | 7 |
| Zivilgesellschaft | 2 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 21 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 21 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 20 |
| Englisch | 4 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Dokument | 1 |
| Keine | 16 |
| Webseite | 4 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 19 |
| Lebewesen und Lebensräume | 17 |
| Luft | 14 |
| Mensch und Umwelt | 21 |
| Wasser | 14 |
| Weitere | 21 |