Das Projekt "IBÖ-02: BvB - Bioelektrische Herstellung von Bernsteinsäure" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines neuen bioelektrischen Verfahrens zur fermentativen Herstellung von Bernsteinsäure. Der biochemische Prozess wird hierbei mit einem elektrochemischen verknüpft, wobei in einer bioelektrochemischen Zelle kathodenseitig zusätzliche Elektronen für die biochemische Synthese von Bernsteinsäure aus organischen Substraten bereitgestellt werden. Die Ausbeute an Bernsteinsäure soll mit diesem Prozess erhöht und die Bildung oxidierter Nebenprodukte wie Essigsäure minimiert werden. Der aktuelle Kenntnisstand zur bioelektrischen Herstellung von organischen Säuren wird im Rahmen von Literatur- und Patentrecherchen ermittelt. Zur potenziellen Plattformchemikalie Bernsteinsäure wird eine Marktrecherche durchgeführt und das Optimierungspotenzial der fermentativen Produktion mit Hilfe der Elektrobiosynthese herausgearbeitet. Aufbauend auf den Rechercheergebnissen werden eine Fermentationsanlage und eine elektrochemische Zelle im Labormaßstab aufgebaut. Die Laboranlage wird zur Erprobung der bioelektrischen Herstellung von Bernsteinsäure mit dem anaeroben Bakterium Anaerobiospirillum succiniciproducens eingesetzt. Auf der Anodenseite der Zelle werden Elektronen mittels einer elektrolytischen Wasserspaltung freigesetzt. Auf der Kathodenseite wird die fermentative Produktion der Bernsteinsäure aus organischen Substraten durchgeführt, wobei eine Aufnahme der Elektronen durch die Bakterien erfolgen soll. Zur Unterstützung der Elektronenübertragung auf die Bakterien wird zusätzlich der Einsatz von Mediatoren untersucht. Die Ausbeute und das Spektrum der produzierten Säuren werden mit einer konventionellen Fermentation ohne Elektronenzufuhr verglichen. Die Ergebnisse werden einem noch auszuwählenden Expertengremium vorgestellt, um Partner für die weitere Entwicklung des Verfahrens in der Machbarkeitsphase zu gewinnen.
Das Projekt "Einsatz der Nah-Infrarot Spektroskopie (NIRS) zur Ermittlung der Masse und Verteilung von Feinwurzeln in Waldböden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Waldbau-Institut durchgeführt. Feinwurzeln sind für Untersuchungen der Interaktionen von Boden und Pflanze, sowie des unterirdischen Kohlenstoff- und Nährstoffkreislaufs von sehr großer Bedeutung. In der Vergangenheit basierten diese Untersuchungen entweder auf Feinwurzeln, die durch Bohrungen mitsamt Boden gesammelt und anschließend im Labor analysiert wurden, auf Profilmethoden, oder auf der Beobachtung von Feinwurzeln durch (Mini-) Rhizotrone. Letztere Methoden sind in ihren Einsatzmöglichkeiten limitiert und werden Anforderungen an große Probenzahlen nicht gerecht. Bei der Entnahme von Bohrkernen müssen Feinwurzeln zunächst vom Boden getrennt werden, bevor sie nach Art, Vitalität oder Durchmesser sortiert werden. Dies ist sehr zeit- und arbeitsintensiv. Die hohe räumliche und zeitliche Variabilität von Feinwurzelparametern erfordert aber einen hohen Probendurchsatz um zu gesicherten Aussagen zu kommen. In dem beantragten Projekt soll untersucht werden ob die Nahinfrarot-Spektrospkopie (NIRS) eingesetzt werden kann, um Feinwurzeln verschiedener Pflanzenarten, lebende und tote Wurzeln sowie Wurzel und Bodenmaterial anhand ihrer spektralen Eigenschaften zu unterscheiden und zu quantifizieren. Dies würde in Zukunft das aufwendige Sortieren von Wurzelfraktionen oder auch die Trennung von Wurzeln und Boden erübrigen. Diese Vereinfachung kann unser Verständnis der Dynamik des unterirdischen Ökosystems deutlich vorantreiben. Die NIRS Methode zur Feinwurzelbestimmung soll für forstwirtschaftlich bedeutsame Arten und für eine Bandbreite von Standorten durchgeführt werden, die sich in ihren chemischen und physikalischen Eigenschaften unterscheiden.
Das Projekt "Ankerländer in der regionalen und globalen Politik - Implikation für die deutsche und europäische Entwicklungspolitik - Ankerländer und Global Water Governance - Am Beispiel der UN Water Convention und den Empfehlungen der World Commission on Dams" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Institut für Entwicklungspolitik gGmbH durchgeführt. *Hintergrund: In der Diskussion über globale Governance-Strukturen steht die Rolle zivilgesellschaftlicher und privatwirtschaftlicher Akteure in der inter- und transnationalen Umweltpolitik im Mittelpunkt. Die Schlagwörter von 'Governance beyond the state'und 'Privatisierung der Weltpolitik' kennzeichnen diesen Trend. Während diese Entwicklung von Kritikern als Kommerzialisierung des Globalisierungsprozesses perzipiert wird, sehen andere darin eine Chance, die Regelungsschwächen des internationalen Systems- mit den Nationalstaaten als den zentralen Akteuren - durch globale politische Ordnungsstrukturen zu beheben. Sie versprechen sich eine Steigerung der Effektivität und Effizienz, aber auch der demokratischen Legitimation des Regierens jenseits des Nationalstaates. Das Forschungsvorhaben wählt diesen Diskurs als Ausgangspunkt und vergleicht den Beitrag von Ankerländern in zwei Normbildungsprozessen und die Umsetzung der Normen und Regeln auf der nationalen Ebene. Es handelt sich um: 1. den Prozess der Normbildung um Kooperationen zur Nutzung grenzüberschreitender Wasservorkommen (inkl. infrastruktureller Maßnahmen), der ausschließlich zwischen Vertretern von Nationalstaaten innerhalb des UN Systems stattgefunden hat. Sein Resultat ist die völkerrechtlich nicht bindende UN Convention an the Law of Non-navigational Uses of International Watersources (UN Water Convention, 1997) 2. den Prozess der Normbildung der World Commission an Dams (WCD, 2000), der als trisektorales Netzwerk zu kennzeichnen ist, in dem staatliche, zivilgesellschaftliche und privatwirtschaftliche Akteure gemeinsam Lösungen für ein transnationales Problem suchen. Sein Resultat sind die unverbindlichen Empfehlungen der WCD. Fragestellung: Dieses Vorhaben untersucht den Beitrag von Ankerländernzur Produktion globaler Güter und wie sich diese Güter in ihrem eigenen Herrschaftsbereich materialisieren. Gefragt wird, ob die Unterschiede in der Prozessstruktur Unterschiede in der nationalen Wirksamkeit begründen. Hierbei wird die Hypothese überprüft,dass die Einbeziehung privater Akteure die Problemlösungsfähigkeit und die Legitimität von Global Governance-Strukturen erhöht, und es wird analysiert, welchen sozialen Mechanismen und Akteuren dies zugeschrieben werden kann. Die Untersuchung konzentriertsich auf den Beitrag, die Strategien und Politiken von Ankerländern, da ihnen ein erheblicher regionaler bzw. internationaler Einfluss zugeschrieben wird, der sich auf verschiedene Aspekte beziehen kann: die Erschließung von Energievorkommen und den Aufbau von regionalen integrierten Energieverbünden, ihre Dominanz (Wasserhegemon) bei der Nutzung von grenzüberschreitenden Wasservorkommen, ihre allgemeine Stellung in regionalen Wirtschaftsbündnissen oder in sich regional entwickelnden Umweltschutzbündnissenetc.
Das Projekt "Untersuchung rassespezifischer genetischer Unterschiede beim Priongen des Rindes (Erl. 2)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerisches Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz durchgeführt. BSE-Forschung im Rahmen des Forschungsverbundes Forprion. Im Zusammenhang mit dem Auftreten der ersten BSE-Fälle in Bayern wurden von der Bayerischen Staatsregierung Ende 2000 zusätzliche Maßnahmen zur Bekämpfung der Prionenkrankheiten beschlossen. Dazu wurde Anfang 2001 der Bayerische Forschungsverbund Prionen (FORPRION) gegründet.()siehe auch www.abayfor.de/forprion) Ziel von FORPRION ist die Erforschung der Grundlagen der Prionenkrankheiten und anwendungsorientierter Fragestellungen in diesem Bereich. Durch die Ergebnisse sollen Fortschritte in der Pathogenese, Diagnostik, Therapie und dem Verbraucherschutz erzielt werden. Die Laufzeit des Forschungsverbundes wurde auf mindestens 5 Jahre festgelegt. Am Beispiel BSE wird deutlich, wie Krankheiten beim Tier auch zur Gefahr für den Menschen werden können. Nach wie vor sind im Bereich der Prionenforschung viele Fragen ungeklärt und werden auf internationaler Ebene diskutiert. Risikovorsorge und Forschung müssen daher weiterhin konsequent und im engen Zusammenwirken aller Fachdisziplinen betrieben werden. BSE Genetik C: Analyse der genetischen Variabilität im Prnp, weiterer Kandidatengene und genetischer Identitätsmarker mit einem Hochdurchsatzverfahren. Analyse der genetischen Faktoren bei Rindern für BSE und Suche nach Identitätsmarkern. MALDI- TOF-, (Matrix-assisted-laser-desorption-ionisation time-of-flight), Massenspektrometrie ist eine hervorragende Methode zur Analyse von DNA-Polymorphismen. In Zusammenarbeit mit Prof. Martin Förster, LMU München, und Prof. Hans-Rudolf Fries, TU München, die im Prion-Protein-Gen und weiteren Kandidatengenen nach DNA Polymorphismen suchen, werden die gefundenen Polymorphismen mittels MALDI TOF Massenspektrometrie in größeren Gruppen von gesunden und für BSE positiv getesteten bzw. erkrankten Tieren analysiert.
Das Projekt "UMSICHT: Untersuchung zum Nanosilbergehalt in textilen Proben" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Centrum für Angewandte Nanotechnologie (CAN) GmbH durchgeführt.
Das Projekt "ElektroPapier - Entwicklung papierbasierter Elektroden für die mikrobielle elektrochemische Abwasserreinigung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Graphit Kropfmühl GmbH durchgeführt. Für die Wirksamkeit der Abwasserbehandlung mittels eines bioelektrochemischen Systems ist die elektrisch leitfähige Ausstattung der papierbasierten, dreidimensionalen Elektroden von wesentlicher Bedeutung. Die resultierende maximale elektrische Stromdichte bzw. elektrische Leistung ist von den verwendeten Elektroden abhängig, die biokompatibel, mechanisch stabil in Wasser und gut elektrisch leitfähig ausgerüstet sein müssen. Herkömmliche kommerzielle Graphitprodukte haben jedoch Limitierungen der Verwendung als Füllstoff für Elektroden. So tritt Perkolation normalerweise erst bei hohen Füllgraden auf. Zudem schwächt die Einbringung des hydrophoben Graphits bei hohen Massenprozenten die strukturelle Integrität der Papiermatrix. Aus diesen Gründen ist das Ziel des Teilvorhabens, optimierte Graphittypen zu entwickeln, die eine möglichst gute Leitfähigkeit schon bei geringen Füllgraden bieten und/oder eine besser an die Papierfaser anbinden, um eine höhere mechanische Stabilität zu erreichen. Als zusätzliche Aufgabenstellung sollen mit den untersuchten Graphittypen sedimentationsstabile Dispersionen erzeugt werden, um für eine möglichst einfache Handhabung beim Papierproduzenten zu sorgen. Für die papierbasierte Elektrode sollen spezielle, optimierte Graphite eingesetzt werden. Von GK werden im AP 3 verschiedene Dispergierhilfsmittel sowie Dispergiermethoden eingesetzt. Dazu gehören: - Dispergierung mit starken Scherkräften (Ultraturrax, Mikrofluidizer) - Ultraschallunterstützte Dispergierung - Verwendung von Netzmitteln und Rheologieveränderern Im weiteren Verlauf des AP 3 soll durch eine Aufbringung funktioneller Gruppen auf dem Graphit oder durch Coating die Hydrophilie des Graphits erhöht und damit seine Anbindung an Papier verbessert werden. Dazu sollen verschiedene Methoden zum Einsatz kommen: - Partielle nasschemische Oxidation - Polarisierung durch Oberflächenbeschichtung mit Alkalimolybdaten und Phosphaten. - Plasma-Behandlung (Fa. Haydale als Unterauftrag).
Das Projekt "ElektroPapier - Entwicklung papierbasierter Elektroden für die mikrobielle elektrochemische Abwasserreinigung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Papiertechnische Stiftung durchgeführt. Ziel des geplanten Vorhabens ist die Entwicklung eines papierbasierten Werkstoffes, der leitfähig ist, sich für den Dauereinsatz in wässrigen Medien eignet und optimale Vorausset-zungen für das Ausbilden von elektrochemisch aktiven Biofilmen bietet. Der Werkstoff soll als flächige Elektrode für bioelektrische Systeme in der Wasserwirtschaft dienen. Auf Basis dieser neu entwickelten Materialien wird der Einsatz bioelektrochemischer Systeme im Bereich der Abwasserreinigung, bei gleichzeitiger Erzeugung von Energie bzw. chemischer Energieträger erprobt und bewertet. Außerdem soll durch den Einsatz des BES eine Eliminierung von Phosphor und Stickstoff, die eine zusätzliche Hauptanforderung an die kommunale Abwasserreinigung darstellt, erfolgen. Im Projekt soll der bis jetzt fehlende Praxisbeweis für eine technische Umsetzung in der Abwasserreinigung verbunden mit einer effektiven Produkt-Gewinnung für beide Rohstoffe erfolgen. Zunächst werden im Labormaßstab leitfähige, stabile und formbare Bioelektroden auf Basis von Graphit-gefüllten Spezialpapieren entwickelt und optimiert. Die Papiere werden dann auf ihre physikalisch-mechanischen Eigenschaften hin untersucht und bezüglich ihrer Formbarkeit getestet. Zeitgleich wird eine Elektrodengeometrie computergestützt entworfen. Die Geometrie soll ein möglichst optimales Verhältnis aus funktionaler Oberfläche und Rauminhalt darstellen und sich zudem durch sehr gute Strömungseigenschaften auszeigen. Die Papiere werden anschließend in die entworfene Struktur gebracht und dann auf ihre Eignung als Kathode für bioelektrochemische Systeme untersucht. Im Anschluss daran werden die geeignetsten Papierrezepturen im Technikum auf die kontinuierliche Papierherstellung übertragen, welche wichtige Hinweise für die weitere Hochskalierung auf den industriellen Maßstab liefert. Die Übertragung auf den industriellen Maßstab schließt das Projekt materialseitig ab.
Das Projekt "ElektroPapier - Entwicklung papierbasierter Elektroden für die mikrobielle elektrochemische Abwasserreinigung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH durchgeführt. Ziel dieses Teilvorhabens im Rahmen des Gesamtvorhabens ist die Analyse, Untersuchung und Nutzbarmachung mikrobieller Struktur-Funktionsbeziehungen von mikrobiellen Anoden in der mikrobiellen elektrochemischen Abwasserreinigung.Aufbauend auf bisherige Arbeiten der Antragsteller soll ein tiefgehendes Wissen über Struktur-Funktions-Beziehungen für mikrobielle Anoden aufgebaut und zur Verfügung gestellt werden. Ziel der Arbeiten des APs 5 ist während der gesamten Projektlaufzeit eine skalenübergreifende Analytik der mikrobiellen Gemeinschaften. Dies schließt sowohl mikrobielle Biofilme auf den Elektroden und Membranen als auch planktonische Kulturen mit ein, dabei soll vor allem die Flow Cytometrie zum Einsatz kommen und durch bioinformatische sowie mikroskopische und elektrochemische Methoden ergänzt werden. 1)Vernetzung des AP 5 im Gesamtvorhaben:Das im Weiteren beschriebene AP 5 ist innerhalb des Gesamtvorhabens sehr stark vernetzt. Dabei werden sowohl Proben zur mikrobiellen Analyse als auch die zugehörigen Daten aus den APs 4, 6, 7, 10 und 13 transferiert. Die dafür notwendigen Protokolle werden in AP 5.1. zu Beginn des Projekts entwickelt. 2)AP 5.1: Methodenetablierung und -validierung: Ziel dieses AP ist die Etablierung von Workflows/ Protokollen für eine zuverlässige biologische Beprobung innerhalb des Projekts sowie der notwendigen Bestimmung von abiotischen Standardparameter. 3)AP 5.2: Analyse von Reaktoren im Labormaßstab:Ziel dieses APs ist es, die Zusammenhänge zwischen Leistungsfähigkeit der mikrobiellen elektrochemischen Abwasserreinigung und der mikrobiellen Gemeinschaft aufzudecken. Dazu wird in AP 5.2a eine Metaanalyse durchgeführt. Im AP5.2b soll die Heterogenität der mikrobiellen Gemeinschaften auf 3D-Elektroden analysiert werden, um Skaleneffekte frühzeitig zu identifizieren und somit entgegenwirken zu können. 4)AP 5.3: Analyse von Reaktoren im Technikumsmaßstab.
Das Projekt "Wechselwirkungen der endokrin wirksamen Substanzen 4Nonylphenol und Bisphenol A mit gelöster organischer Substanz (dissolved organic matter, DOM) in Kläranlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Umweltforschung, Biologie V, Lehrstuhl für Umweltbiologie und -chemodynamik durchgeführt. Organische Fremdstoffe werden in Wasser durch eine Reihe biologischer und abiotischer Prozesse umgewandelt. Durch Assoziation oder Bindung der Fremdstoffe an das sowohl in natürlichen Gewässern als auch in Abwasserbehandlungsanlagen stets vorhandene DOM wird deren Verfügbarkeit für Mikroorganismen und deren physikochemisches Verhalten beeinflusst. Ziel der Untersuchungen ist es, Zusammenhänge zwischen den Bindungsformen der hormonaktiven Substanzen an DOM und deren Elimination durch Abbau und/oder Sorption im wässrigen Medium zu erkennen. Durch chromatographische Auftrennung und spektroskopische Untersuchungen der DOM-Komplexe werden Aussagen zur Bindungsart der Fremdstoffe und zu ihren Abbauwegen gewonnen. Die Versuche werden zunächst in wässrigen, DOM- haltigen Laborsystemen durchgeführt und anschließend auf Abwasser ausgedehnt. Die Verwendung 14Cmarkierter Substanzen ermöglicht es, Abbau und Sorption der Schadstoffe in aquatischen Modellökosystemen und Kläranlagen- modellen unter aeroben und anaeroben Bedingungen bilanzierend zu untersuchen. Weitere Charakterisierungen erfolgen mit massenspektroskopischen Methoden. Ein weiterer Aspekt des Projekts besteht darin, dass technisches 4Nonylphenol ein Gemisch aus Isomeren mit unterschiedlich stark verzweigten Alkylrest darstellt, während als analytisches und 14Cmarkiertes Referenzmaterial nur 4nNonylphenol erhältlich ist. Um den Einfluss unterschiedlicher Verzweigungen im Alkylrest auf das Verhalten von Nonylphenol in den untersuchten Systemen zu ermitteln, wurden daher definierte Nonylphenol- Isomere gezielt synthetisiert und in den entsprechenden Bindungs- und Abbaustudien eingesetzt.
Das Projekt "ElektroPapier - Entwicklung papierbasierter Elektroden für die mikrobielle elektrochemische Abwasserreinigung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von EnviroChemie GmbH durchgeführt. Für die nachhaltige Nutzung der Ressource Wasser spielen neu entwickelte Materialien sowie alternative technologische Konzepte eine zentrale Rolle. Innovative Verfahren im Bereich der nachhaltigen Abwasserbehandlung stellen sogenannte mikrobielle elektrochemische Technologien (MET) dar. Dabei wird die organische Schmutzfracht im Abwasser durch Mikroorganismen direkt in elektrische Energie oder chemische Energieträger umgewandelt. Im Projekt 'ElektroPapier' werden MET dahingehend weiter entwickelt, dass eine wirtschaftliche Betriebsführung ermöglicht wird. Zur Steigerung der Leistungsfähigkeit von MET werden leitfähige, stabile und formbare Bioelektroden auf Basis von Graphit-gefüllten Spezialpapieren entwickelt. Dafür werden spezielle optimierte Graphite eingesetzt, welche unter anderem eine hohe Einbindung in das Papier aufweisen und eine stabile Dispersion bilden. Die damit produzierten Papiere werden auf ihre physikalisch-mechanischen Eigenschaften hin untersucht und bezüglich ihrer Formbarkeit getestet, da durch eine 3-dimensionale Elektrodenanordnung hohe Oberfläche-zu-Kammervolumen Verhältnisse erreicht und Materialkosten eingespart werden können. Die geeignetsten Papierrezepturen werden danach im Technikum auf die kontinuierliche Papierherstellung mit Papiermaschinen übertragen. Dies gibt wichtige Hinweise bezüglich der Produzierbarkeit, der Kosten und der möglichen herstellbaren Mengen an gefülltem Papier. Zur Trennung der Anoden- und Kathodenkammer werden Ionenaustauscher-Membranen optimiert und in MET erprobt. Die Membranen werden hinsichtlich ihrer mechanischen und chemischen Stabilität sowie der Antifouling-Eigenschaften durch eine Modifizierung des Funktionalisierungsgrades, der Membrandicke an die speziellen Anforderungen angepasst. Weiterhin wird eine hohe Ionenleitfähigkeit gewährleistet. Ein weiteres Ziel ist es, eine skalenübergreifende Analytik der mikrobiellen Gemeinschaften zu schaffen. Dafür werden die Interaktion der Mikroorganismen mit der Elektroden- bzw. Membranoberfläche untersucht und daraus Struktur-Eigenschaftsbeziehungen abgeleitet. Dabei soll vor allem die Durchflusszytometrie zum Einsatz kommen und durch bioinformatische sowie mikroskopische und elektrochemische Methoden ergänzt werden. Die Überprüfung und Bewertung der Eigenschaften verschiedener Anoden, Membranen und Elektrodengeometrien erfolgt durch Experimente in Laborreaktoren und im MES-Prototyp mit verschiedenen Betriebsweisen. Der praxisrelevante Funktionsnachweis im Bereich der kommunalen und industriellen Abwasserreinigung wird durch den Einsatz aller optimierten Einzelkomponenten in einem Demonstrator erbracht. Dieser zeichnet sich durch seinen flexiblen modularen Aufbau aus und kann in Parallel- und Serienschaltung eingesetzt werden. Zur kritischen Bewertung des neuen Konzepts kommen neben Strömungssimulationen und experimenteller Erprobungen auch ökonomische, ökologische und betriebsbezogene Aspekte in Betracht.
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