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Evaluierung der Elektro-Ultrafiltration zur Erfassung der Stickstoffnachlieferung auf langjährig ungedüngten Standorten

Versuchsziel: Mit dem Versuch wird geprüft, ob sich eine unterschiedliche N-Nachlieferung auch dann in entsprechenden extrahierbaren organischen N-Gehalten widerspiegelt, wenn der Humusgehalt im Boden ähnlich hoch ist. Hintergrundinformation: Für die Bestimmung der N-Nachlieferung gibt es noch keine sichere Methode. Auch die weit verbreitete EUF-Methode vermag lediglich zwischen Standorten mit stark unterschiedlichen Humusgehalten zu unterscheiden. Standorte mit etwa gleichem Humusgehalt, aber unterschiedlichem N-Nachlieferungspotential kann die Methode jedoch nicht differenzieren. Nach erfolgreichen Vorarbeiten mit der Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) zur Analyse geringer Zellulosemengen (= leicht abbaubarer C im Boden) soll untersucht werden, ob sich das unterschiedliche N-Nachlieferungspotential von Böden eines Standortes (fast gleicher Humusgehalt) mit der NIRS besser differenzieren lässt als mit der EUF-Methode. Als weitere Methode soll die Extraktion mit CaCl2 geprüft werden.

Dünnschicht-Tandem-Photovoltaik: Nachhaltige Perowskit/CIGS Solarmodule aus industriellen Prozessen, Teilvorhaben: Tintenstrahldruck, Modulverschaltung, Lebenszyklusanalyse

Dosis-Wirkungs-Beziehungen für Phosphor und Entwicklung einer Methode zur Phosphorbewertung beim wachsenden Geflügel

Es ist eine Kombination von Wachstums- und Bilanzversuchen mit dem Ziel der Optimierung der Versorgung wachsender Broiler mit Phosphor (P) vorgesehen. Das Projekt gliedert sich in zwei Blöcke: 1. In Dosis-Wirkungs-Studien sollen quantitativ die Beziehung zwischen der Höhe der P-Versorgung und der Wachstumsleistung, dem Futterverzehr, dem Ansatz von Protein, Energie- und Mineralstoffen beschrieben werden. Es wird untersucht, ob die Höhe der Lebendmasse oder das Geschlecht einen Einfluss auf diese Dosis-Wirkungs-Beziehungen ausüben. Die Steigerung der P-Versorgung wird in diesen Versuchen mit einer hoch verwertbaren mineralischen P-Quelle vorgenommen. 2. In einer Reihe von Bilanzversuchen soll eine Methode erarbeitet werden, die zur routinemäßigen Bestimmung der Verwertbarkeit unterschiedlicher P-Quellen und zur Bestimmung der Effizienz von Phytasen herangezogen werden kann. Es wird geprüft, (a) in welchem Bereich der P-Aufnahme eine solche Bewertung sinnvoll ist, (b) welchen Einfluss die Höhe der Versorgung mit Calcium bzw. das Ca: P-Verhältnis auf die P-Verwertung ausübt, (c) ob die Ermittlung der Gesamtausscheidungen ein hinreichend genaues Kriterium ist oder ob die praecaecale Verdaulichkeit für P bestimmt werden sollte und (d) ob das Alter bzw. die Höhe der Lebendmasse der Tiere einen Einfluss auf die P-Verwertung ausübt. Das Projekt strebt die Optimierung der P-Versorgung in der Broilermast an mit den Zielen, den Einsatz mineralischer P-Quellen zu minimieren, betriebliche Nährstoffkreisläufe zu entlasten, P-Ressourcen zur schonen und Futterkosten einzusparen.

Atomarer Sauerstoff in der Mesosphäre und unteren Thermosphäre der Erde

Atomarer Sauerstoff (O) ist ein wichtiger Bestandteil der Erdatmosphäre. Er erstreckt sich von der Mesosphäre bis zur unteren Thermosphäre (Engl.: Mesosphere and Lower Thermosphere: MLT), d. h. von etwa 80 km bis über 500 km Höhe. O wird durch Photolyse von molekularem Sauerstoff durch UV-Strahlung erzeugt. Er ist die am häufigsten vorkommende Spezies in der MLT und eine wichtige Komponente in Bezug auf dessen Photochemie. Außerdem ist O wichtig für den Energiehaushalt der MLT, da CO2-Moleküle durch Stöße mit O angeregt werden und die angeregten CO2-Moleküle im Infraroten strahlen und die MLT kühlen. Dies bedeutet, dass sich der globale Klimawandel auch auf die MLT auswirkt, denn die Erhöhung der CO2-Konzentration in der MLT führt zu einer effizienteren Kühlung und damit zu deren Schrumpfen. Die O Konzentration wird außerdem durch dynamische Bewegungen, vertikalen Transport, Gezeiten und Winde beeinflusst. Daher ist eine genaue Kenntnis der globalen Verteilung von O und seines Konzentrationsprofils sowie der täglichen und jährlichen Schwankungen unerlässlich, um die Photochemie, den Energiehaushalt und die Dynamik der MLT zu verstehen. Das Ziel dieses Projekts ist es, Säulendichten und Konzentrationsprofile von O in der MLT durch Analyse der Feinstrukturübergänge bei 4,74 THz und 2,06 THz zu bestimmen. Die zu analysierenden Daten wurden mit dem Heterodynspektrometer GREAT/upGREAT (German REceiver for Astronomy at Terahertz frequencies) an Bord von SOFIA, dem Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy, gemessen. Dies ist eine direkte Beobachtungsmethode, die genauere Ergebnisse liefern kann als existierende indirekte satellitengestützte Methoden, die photochemische Modelle benötigen, um O Konzentrationsprofile abzuleiten. Mit GREAT/upGREAT wurden seit Mai 2014 ca. 500.000 Spektren gemessen, die vier verschiedene Weltregionen abdecken, nämlich Nordamerika, Neuseeland, Europa und Tahiti/Pazifik. Zeitliche Variationen sowie der Einfluss von Sonnenzyklen, Winden und Schwerewellen werden ebenfalls im Rahmen des Projekts untersucht. Die Ergebnisse werden mit Satellitendaten, die für Höhen von 80 bis 100 km verfügbar sind, und mit Vorhersagen eines semi-empirischen Modells verglichen. Es sei darauf hingewiesen, dass diese Daten die ersten spektral aufgelösten direkte Messungen von O in der MLT sind. Dies ist eine vielversprechende Alternative zur Bestimmung der Konzentration von O im Vergleich mit indirekten satellitengestützten Methoden, die auf photochemischen Modellen beruhen.

Maßnahmen und Instrumente zum Ausbau einer hochwertigen Bioabfallverwertung als fachliche Grundlage zur Weiterentwicklung der Bioabfallverordnung

Die Bundesregierung strebt die qualitativ und quantitativ hochwertige Verwertung von Bioabfällen an, um dadurch Klima und Ressourcen zu schonen. Im Hinblick auf eine mögliche Weiterentwicklung der Bioabfallverordnung, sollen in diesem Forschungsprojekt verschiedene Themenfelder untersucht werden, die direkt oder indirekt mit der Erzielung möglichst reiner Komposte und Gärreste in Verbindung stehen und somit die Grundlage für eine hochwertige Verwertung darstellen. In Arbeitspaket (AP) 1 sollen geeignete Techniken zur Detektion von Fremdstoffen bei der haushaltsnahen Erfassung von Bioabfall ermittelt und bewertet werden. AP 2 legt den Fokus auf die Abtrennung von Fremdstoffen und insbesondere Kunststoffen vor der eigentlichen Bioabfallbehandlung und umfasst verschiedene Eingangsstoffströme wie Bioabfall aus Haushalten, verpackte Lebensmittel und anlagenintern rezyklierte Stoffströme. In AP 3 sollen die mögliche Bildung vor allem von kleinen Kunststoffpartikeln innerhalb der Prozesskette der biologischen Abfallbehandlung untersucht und die Möglichkeiten zur Bestimmung des Gehalts an Kunststoffpartikeln über die etablierten Methoden hinaus betrachtet werden. Ziele dieses Forschungsprojekts sind die Bereitstellung von fachlichen Grundlagen und Erkenntnissen zur Weiterentwicklung der Bioabfallverordnung sowie die Informationsaufbereitung für die Praxis.

Entwicklung und Erprobung einer radiochemischen Methode zur Bestimmung starker Saeuren in Luft und Niederschlagswasser

Zielsetzung: Bestimmung starker Mineralsaeuren (speziell Schwefelsaeure) in Luft und Niederschlaegen. Kenntnis ueber 'Background'-Konzentrationen saurer atmosphaerischer Komponenten. Vorgehen: Untersuchung des Partikel- und Gasphasenanteils der Atmosphaere sowie von Regenproben. Bei Regenwasser 'voll'-Analysen und anschliessende Korrelation von Anionen und Kationen.

Prozesse der Lößbildung und Landschaftsgenese im Pleiser Hügelland nahe Bonn

Das Vorhaben soll sedimentologische, diagenetische, Umlagerungs- und Formungs-Prozesse der z.T. mächtigen Lößbedeckung des Pleiser Hügellandes unter wechselnden Umweltbedingungen in verschiedenen Zeitscheiben des letzten Glazials rekonstruieren. Materialherkunft und äolische Formung einerseits und erosiv-dendative Überformung andererseits, sowie deren zeitliche Einordnung stehen im Vordergrund; hingegen wird die Modellierung von aktuellen und subrezenten Stoffumsätzen in Teilprojekten des SFB 350 (B13, B15) bearbeitet. Geomorphologische, boden- und sedimentologische, isotopengeochemische und feinstratigraphische Untersuchungen sowie Lumineszenz-Datierungen (TL,OSL) stellen das methodische Inventar. Die Profilaufnahmen und Probennahmen sind abhängig von der erwarteten einzigartigen Aufschlußsituation entlang der ICE-Trasse Köln-Frankfurt. Die Untersuchung soll auch anthropogeographische und geoarchäologische Aspekte der Relief- und Sedimentbildung einbeziehen.

Muster der Stoffflüsse in bewirtschafteten Kalkbuchenwäldern unterschiedlicher Lokalklimate: Entwicklung, Anwendung und Erprobung neuer Ansätze zur Erstellung von Stoffbilanzen auf der Ebene heterogener Waldbestände

Es wird ein neues Verfahren zur Bestimmung von Stoffflussmustern auf der Skalenebene heterogener Waldbestände entwickelt. Es bildet die Grundlage für die Regionalisierung von Stoffflüssen in Buchenwäldern. Das Verfahren basiert auf einem neuen statistischen Design der Beprobung im Wald und auf der Bestimmung von Kat- und Anionen, des pH und DOC mit Mikromethoden (z.B. Kapillarelektrophorese). Viele für die Berechnung von Stoffbilanzen erforderliche Schlüsselvariable (z.B. NO3-Gehalt in der Bodenlösung, CO2-Fluß im Boden) bilden prinzipiell bekannte Zyklen, die von Globalvariablen wie Temperatur und Niederschlagsmenge kontrolliert werden. Konventionelle stationäre Messfelder ergeben räumlich unzureichende aber zeitlich redundante Informationen. Wir wollen daher auf randomisiert verteilten, 14-tägig wandernden Meßplots, alle das Stoffflussgeschehen im Boden antreibende Variable messen (Bestandesniederschlag, Bodentemperatur, Wasserpotentialgradient, Lösungskonzentrationen), um der räumlichen Heterogenität strukturreicher Wälder gerecht zu werden. In zwei Jahren werden pro Fläche 75 Punkte erfaßt, für die kontinuierliche Stoffflüsse berechnet werden können, da die Abhängigkeiten der Zyklen von den Globalvariablen bekannt sind.

Wärmenutzung im Kontext der Flexibilisierung von Biogasanlagen - Entwicklung eines Software-Werkzeugs zur intelligenten und automatisierten Definition und Optimierung von Wärmekonzepten, Teilvorhaben 3: Software-Entwicklung

Das übergeordnete Projektziel besteht in der Entwicklung eines freiverfügbaren Software-Tools (BIOHEATING) für die standortspezifische Generierung von Wärmenetzkonzepten und für die Berechnung von erzielbaren Mehrerlösen des Wärmenetzbetriebs. Dabei richtet sich die Bereitstellung des Tools vor allem an Gemeinden/Bürgermeister aber auch Biogasanlagen- (BGA) Betreiber, welche schnell und unkompliziert einen Überblick über die Potentiale eines von einer BGA gespeisten Wärmenetzes in ihren Gemeinden haben möchten. Der Tool-Anwender soll ohne großen Aufwand und mit wenigen Eingabeparametern abschätzen können, welche Wirtschaftlichkeit ein geplantes Wärmenetz hat. Zudem sollen BGA-Betreiber Vorschläge erhalten, inwiefern ihre Anlage dem Wärmenetz anzupassen ist, um flexibel und wirtschaftlich Wärme zu erzeugen. Das BIOHEATING-Tool verbindet dazu die Stärken der bestehenden Open Source-Anwendungen THERMOS und SOPHENA zu einer Komplettlösung. Das in THERMOS integrierte Netzoptimierungsmodell wird zur Ermittlung eines kostenoptimalen Netzdesigns genutzt. Gleichzeitig wird THERMOS als Schnittstelle zu individuellen GIS-Daten sowie für die Identifizierung von Wärmequellen und Senken eingesetzt. Die technische, ökonomische Planung der Wärmeversorgung wird mit SOPHENA durchgeführt. Die vorhandenen Funktionen werden hinsichtlich der Anwendbarkeit im ländlichen Bereich und der Integration von Wärme aus BGA ergänzt. Im Fokus dieser Betrachtung stehen dabei die Methoden zur Bestimmung von Wärmeerzeugung- und Lastgänge sowie die Auslegung von Großwärmespeicher und weiterer erneuerbarer Erzeugungsquellen. Zusätzlich ermöglicht ein BGA-Konfigurator die Integration von BGA in Wärmenetze. BGA-Betreiber bekommen so die Möglichkeit, ihre bestehende Anlagentechnik entsprechend zu analysieren und anzupassen. Abschließend wird das BIOHEATING-Tool in einer Modellregion angewendet. Die Ergebnisse werden in einer Informationsveranstaltung veröffentlicht.

Analytik und Bildung von N-Nitroso-Verbindungen

Entwicklung und Verbesserung von analytischen Nachweismethoden fuer fluechtige und nicht-fluechtige cancerogene N-Nitroso-Verbindungen. Anwendung dieser Methoden zum Nachweis solcher Stoffe in der menschlichen Umwelt. Zur Bildung von N-Nitroso-Verbindungen aus Vorstufen unter Bedingungen des Magen-Darm-Traktes werden chemische und biologische Untersuchungen durchgefuehrt mit dem Ziel einer Risikoabschaetzung.

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