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Entwicklung und Erprobung hochtemperaturstabiler, katalytisch aktiver Tiefenfilter zur Emissionsminderung bei der Verwendung von Alternativkraftstoffen als Ersatz fuer Dieseloel

Bedingt durch die klimatischen Bedingungen im mitteleuropaeischen Raum nimmt der Raps als Lieferant des Alternativkraftstoffes Rapsoel eine herausragende Stellung ein. Der nahezu geschlossene CO2-Kreislauf und das gute Verbrennungsverhalten in verschiedenen Motoren praedestinieren Rapsoel als Substitut fuer herkoemmliche Dieselkraftstoffe. Einem breiteren Einsatz stehen bisher u. a. die verhaeltnismaessigen hohen Emissionswerte an Russpartikeln, Kohlenmonoxid und verschiedenen Kohlenwasserstoffen (Aldehyde, Ketone, PAH, Aromaten) entgegen, die zum Teil die Werte bei der Verwendung von handelsueblichem Dieselkraftstoff uebersteigen. Hier sind weitere Entwicklungen zur Emissionsminderung erforderlich, zumal die Potentiale durch motorische Massnahmen sowohl an Diesel- als auch an speziellen pflanzenoeltauglichen Motoren weitgehend ausgeschoepft sind. In dieser Abteilung wird derzeit ein von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt gefoerdertes Forschungsprojekt mit dem Ziel bearbeitet, hochtemperaturstabile, katalytisch aktive Tiefenfilter zur Emissionsminderung bei der Verwendung von Alternativkraftstoffen als Ersatz fuer Dieseloel zu entwickeln und zu erproben. Gemeinsam mit verschiedenen Kooperationspartnern aus Industrie und Hochschule sollen weitere Ergebnisse und Argumente erarbeitet werden, um die Foerderung der Anwendung und der Akzeptanz von Motor-Kraftstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen (Natur- und Biodiesel) durch Verbesserung des Emissionsverhaltens bei ihrer Verbrennung zu erhoehen. Die im Rahmen dieses Forschungsprojektes zu entwickelnden katalytisch aktiven Tiefenfilter sollen neben der Senkung der Emissionen der z. Zt. gesetzlich limitierten Schadstoffkomponenten auch weitere gasfoermige Kohlenwasserstoffe und insbesondere die Zuendtemperatur des Russes soweit reduzieren, dass ein kontinuierlicher, stationaerer Abbrand der im Filter angesammelten Schadstoffe erfolgt. Es werden verschiedene pflanzenoeltaugliche Motoren in Labor- und Feldversuchen getestet.

In Hinblick auf das 30/40 Ziel des Europäischen Parlaments

Der Beschluss des Europäischen Parlaments vom 5. Februar 2014 unterstützt für 2030 folgende Ziele: 30Prozent Anteil Erneuerbarer Energien am Endenergieverbrauch und Energieeinsparungen von 40Prozent ( 30Prozent/40Prozent Ziel ). Diese Zielsetzungen könnten bis 2030 zu einer Einsparung von Treibhausgasemissionen um 45Prozent-54Prozent führen. Diesen Wert ermittelte Ecofys kürzlich im Auftrag von Friends of the Earth. Der Beschluss des Parlaments selbst enthält ein Minderungsziel für Treibhausgasemissionen von mindestens 40Prozent gegenüber dem Niveau von 1990. Zuvor hatte die Europäische Kommission den Vorschlag für ein 2030 Energie- und Klimapaket mit folgenden Vorgaben unterbreitet: 27Prozent Anteil Erneuerbarer Energien am Endenergieverbrauch, 25Prozent Energieeinsparungen und mindestens 40Prozent weniger Treibhausgasemissionen.

Trade 2 Combat Climatechange der Ökosystemleistungsstandard für Waldflächen

Zielsetzung: Auf Bundesebene wurde 2021 das Bundes-Klimaschutzgesetz angepasst. Mit dem Gesetz wird das deutsche Treibhausgasminderungsziel für das Jahr 2030 von 55 % auf 65 % gegenüber 1990 angehoben. Der Kohlenstoffmarkt wird in den kommenden Jahren eine wichtige Rolle spielen, um das Treibhausgasminderungsziel der Bundesregierung zu erreichen. Der damit verbundene internationale Emissionshandel ist der Handel mit Rechten zum Ausstoß von Treibhausgasen wie CO2. Dabei ist der freiwillige Handel als eine der möglichen Handlungsmöglichkeiten von zentraler Bedeutung für das Projekt TRADE 2 CCLIM. Der freiwillige Handel sieht vor, dass z.B. Waldbesitzer für Landnutzungspraktiken, die zum Erhalt von Ökosystemleistungen beitragen, Zahlungen von Privatpersonen oder Unternehmen erhalten, die Klimaneutralität anstreben. Dabei werden Emissionsreduktionen oder C- Bestandserhöhungen in handelbare Zertifikate umgewandelt und an Endkunden verkauft. Durch den Erwerb der Zertifikate wird ermöglicht, dass Unternehmen und Privatpersonen ihre CO2-Bilanz reduzieren bzw. ausgleichen. Um ein Zertifikat zu erstellen, sind bestimme Voraussetzungen notwendig, wie z. B. die Entwicklung von standardisierten Maßnahmen, die zum Erhalt und Ausbau von Ökosystemleistungen beitragen. Die mangelnde Standardisierung dieser Maßnahmen ist ein Hindernis für die Ausweitung des freiwilligen Handels mit Klimazertifikaten. Daher setzt sich die Landwirtschaftskammer Niedersachsen mit dem Vorhaben TRADE 2 CCLIM zum Ziel, die CO2-Senkenleistung sowie die einhergehenden Co-Benefits weiterer Ökosystemleistungen in Forstbetrieben zu sichern, zu erhöhen und zu bewerten. Dabei soll ein Standard für die zusätzlichen Klimaschutzmaßnahmen, die über die konventionelle Forstwirtschaft hinausgehen, entwickelt werden, um daraus ein handelbares Zertifikat zu generieren. Mit dem Projekt TRADE 2 CCLIM besteht die Aussicht, ein Ökosystemleistungsstandard für Waldflächen zu entwickeln und regional in Niedersachsen zu Etablieren. Die zusätzliche Geldquelle, die sich durch den Verkauf von Zertifikaten ergibt, könnte Waldbesitzern helfen, neue und klimaresiliente Waldbestände aufzubauen und zu pflegen. Beruhend auf ein nachvollziehbares Zertifikatssystem sollen besonders Endkunden angesprochen werden, die das Interesse haben, klimaneutral zu agieren oder ihre CO2- Bilanz zu reduzieren. Daher ist ein Zertifikat, dass auf einheitliche Standards beruht, ein ideales Instrument für Privatpersonen und Unternehmen, diese Ziele zu erreichen.

Nachhaltige und innovative Photovoltaik-Lösungen für wiedervernässte Moore, Teilprojekt 3

Praxisnahe Maßnahmen für einen nachhaltigen Klimaschutz in der Milchviehhaltung - Lösungsstrategien unter Berücksichtigung der Wechselwirkungen mit ökonomischen, ökologischen und sozialen Nachhaltigkeitsindikatoren

Zielsetzung: Die Milchkuhhaltung gehört zu den bedeutendsten Emittenten von Treibhausgas (THG)-Emissionen innerhalb der landwirtschaftlichen Nutztierhaltung in Deutschland. Gleichzeitig erbringt sie durch die Produktion hochwertiger Lebensmittel auf anderweitig für den Menschen nicht nutzbaren Flächen - wie Grünland - ökologische und soziale Leistungen, die bewahrenswert sind. So ermöglicht die Milchkuhhaltung den Erhalt von Dauergrünland als Lebensraum, Landschaftsbild und Kohlenstoffspeicher. Zur Erreichung politisch beschlossener THG-Minderungsziele müssen geeignete Maßnahmen zur Minderung von THG-Emissionen identifiziert werden, die von den Milchviehbetrieben auch umgesetzt werden. Dabei sollen die von der Milchviehhaltung erbrachten Leistungen nach Möglichkeit erhalten oder verbessert werden. Das Klimaschutzpotential der Milchviehhaltung wird derzeit nicht umfassend erfasst und ausgeschöpft. Aktuell verwendete Methoden zur THG-Bilanzierung, sowie zur Bewertung betrieblicher Nachhaltigkeit, sind oft nicht in der Lage Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Nachhaltigkeitsaspekten zu modellieren. Zielkonflikte werden somit ausgeblendet und THG-Vermeidungskosten können nicht abgebildet werden. Eng gesetzte Systemgrenzen in der bisherigen THG-Bewertung können zudem zu Verlagerungseffekten von THG-Emissionen führen. Zum Auflösen der genannten Konflikte sind an Standort und Betriebsstrategie orientierte Lösungen erforderlich. Ziel des Projektvorhabens ist die Identifikation und Bewertung von Maßnahmen zur THG-Minderung für verschiedene Betriebsstrategien in der Milchviehhaltung unter Berücksichtigung von Wechselwirkungen mit ökonomischen, ökologischen und sozialen Nachhaltigkeitsindikatoren. Zur Visualisierung der Ergebnisse wird eine freizugängliche, nutzerfreundliche Internetanwendung - ein sogenanntes Dashboard - erstellt. Das Dashboard besteht aus drei Elementen: 1) Darstellung der verschiedenen THG-Minderungsmaßnahmen in der Milchviehhaltung, 2) Visualisierung der Wechselwirkungen von THG-Minderungsmaßnahmen und ausgewählten Nachhaltigkeitsindikatoren innerhalb verschiedener Betriebsstrategien und Regionen 3) Leitfaden zur Identifikation und Bewertung geeigneter THG-Minderungsmaßnahmen und Betriebsstrategien unter Mitwirkung lokaler Stakeholder.

Umsetzung des 30 Prozent-Klimaschutzziels auf europäischer Ebene

Deutschland hat für das Jahr 2020 ein nationales Emissionsminderungsziel von -40 Prozent gegenüber 1990 ins Gespräch gebracht, sofern die EU sich zu einer Minderung von -30 Prozent verpflichtet. In diesem Projekt wurde untersucht, welche Implikationen ein solches Minderungsziel von -30 Prozent für die EU-15 bzw. die EU-25 hat.

Prozessoptimierung an Klärschlammfeuerungen zur Rohstoffrückgewinnung und Emissionsreduktion

Ziel des hier beantragten Projekts ist es, Maßnahmen zu erforschen, um Lachgasemissionen stationärer Wirbelschichten zur thermischen Klärschlammverwertung zu reduzieren und gleichzeitig die Aschequalität mit dem Ziel der Phosphorrückgewinnung zu optimieren. Eine Erhöhung der Wirbelschichttemperatur ist dafür unerlässlich. Um dies zu realisieren, soll zunächst ein online Agglomerationswächter erforscht und erprobt werden, um den Fluidisierungszustand zuverlässig zu überwachen und dadurch höhere Temperaturen in der Wirbelschicht realisieren zu können. Anschließende Versuche an zwei Laboranlagen dienen erstens als Proof of Concept des Agglomerationswächters und zeigen zweitens den Einfluss von Temperaturerhöhungen und Additiveinsatz auf Lachgasemissionen und Aschequalität auf. Final werden die in der Laboranlage ermittelten optimalen Betriebsparameter und Additive sowie der Agglomerationswächter in drei Industrieanlagen erprobt. Der hier vorgeschlagene technologische Ansatz zeichnet sich durch einen sehr hohen möglichen Impact durch die aktuelle und künftig noch steigende Bedeutung der Mono-Klärschlammverbrennung in Wirbelschichten sowie den strenger werdenden regulatorischen Anforderungen hinsichtlich Aschequalität und Emissionen aus. Zusätzlich stellt er ein einfach, kostengünstig und modular nachrüstbares Tool dar, welches bereits kurzfristig am Markt verfügbar sein kann.

Kartierung von Klimagasen mittels spektroskopischer Messung von reflektiertem Sonnenlicht

Urbane Emissionen von Kohlendioxid (CO2) und Methan (CH4) machen einen Großteil der Treibhausgasemissionen weltweit aus. Deshalb sind Städte auch Vorreiter bei der Entwicklung von Emissionsreduktionsmaßnahmen zur Mitigation des Klimawandels. Solche Maßnahmen müssen durch räumlich und zeitlich hochaufgelöste, vollständige, verlässliche und verifizierte Informationen begleitet und in Bezug auf ihre Effizienz überprüft werden. Unter den Beobachtungsmethoden für Treibhausgase gibt es allerdings eine Lücke im Bereich der horizontalen, flächendeckenden Kartierung auf der Skala einiger Kilometer. Dort braucht es eine Technik, die die Empfindlichkeitslücke zwischen lokalen in-situ Messungen und regional-integrierenden Säulenmessungen durch Fernerkundungsmessungen füllt.Hier schlage ich vor, urbane Treibhausgasquellen mit einer innovativen und portablen Technik zu studieren, die die CO2 und CH4 Konzentrationsfelder flächendeckend kartieren kann und so die Beobachtungslücke erfasst. Die erste Studienregion ist der Großraum Los Angeles, wo sich die CO2 und CH4 Emissionen auf mehr als 100 MtCO2/a und 300 ktCH4/a belaufen, was die Region zu einer der größten, lokalisierten Quellen weltweit macht. Los Angeles wurde in der Vergangenheit vielfältig in Bezug auf seine Treibhausgasquellen untersucht, indem beispielsweise Inventarisierungen durchgeführt und durch atmosphärische Messungen bewertet wurden. Ein herausragendes Experiment läuft gerade im Rahmen des CLARS-FTS (California Laboratory for Atmospheric Remote Sensing - Fourier Transform Spectrometer) – ein Spektrometer, das auf Mt. Wilson stationiert ist und reflektiertes Sonnenlicht aus dem Los Angeles Stadtgebiet einfängt. Wir haben eine portable Variante dieses Instruments entwickelt und schlagen nun vor beide Instrumente gemeinsam mit kalifornischen Partnern bei einer Feldkampagne zu betreiben.Dabei ist es unser Ziel das neue portable Observatorium zu validieren und für zukünftige Langfristvorhaben zu empfehlen. Dazu wollen wir innovative Beobachtungsmuster wie die Definition von Zoom-Regionen oder die Verwendung von gekreuzten Lichtwegen ausprobieren, um die räumliche und zeitliche Auflösung zu optimieren. Zudem werden wir die Genauigkeiten verbessern, indem wir einen neuen Ansatz der Strahlungstransportmodellierung implementieren, der simultan mit der Gasbestimmung auch die Streuung an atmosphärischen Partikeln berücksichtigt. Für die Fallstudie Los Angeles werden wir die Variabilität und die Gradienten der CO2 und CH4 Konzentrationen auf ihre Konsistenz mit den Emissionsinventaren überprüfen und untersuchen, bis zu welchem Grad sich die Einflüsse des meteorologischen Transports, der regionalen Advektion, episodischer Ereignisse und der urbanen Biosphäre unterscheiden lassen.

Reduzierte Emissionen und mehr Tierwohl durch saubere, attraktive Bodenflächen in Außenklimaställen und Ausläufen in der Schweinehaltung, Teilprojekt A

Die Verbesserung des Tierwohls und die Reduktion umwelt- und klimarelevanter Emissionen sind wichtige Schlüsselelemente für eine nachhaltige Schweinehaltung. Das Projekt verfolgt daher das Ziel, die für eine Emissionsminderung notwendige häufige und regelmäßige Reinigung verschmutzter Flächen von Außenklimaställen und Ausläufen automatisiert auszuführen. Durch den Einsatz neu entwickelter innovativer Reinigungsroboter und Oberflurschieberentmistungsanlagen sowie durch kombinierte Entmistungstechniken soll die Entfernung von Kot, Harn und organischen Materialien zur Einstreu und Beschäftigung in den Buchten automatisiert ablaufen. Darüber hinaus soll durch die Einstreu die Attraktivität des Auslaufs für die Schweine gesteigert werden. Auf die Entmistungssysteme abgestimmte Buchtensysteme mit digital steuerbaren Türen und Toren stellen eine weitere Innovation dar. Die autonomen Entmistungssysteme sollen die Tieraktivität berücksichtigen und das Tierverhalten durch intervallgesteuerte Elemente, wie Einstreu und Kühlen unterstützten. Mit der Unterstützung von künstlicher Intelligenz-Algorithmen zur Erkennung verschiedener Merkmale und deren Verknüpfung mit der Steuerung der Entmistungstechnik sollen die emissionsrelevanten Bereiche in der Fläche verkleinert, die zeitliche Aktivität der Entmistungstechnik optimiert und die Emissionen (insbesondere Ammoniak) stark vermindert werden.

Reduzierte Emissionen und mehr Tierwohl durch saubere, attraktive Bodenflächen in Außenklimaställen und Ausläufen in der Schweinehaltung, Teilprojekt D

Die Verbesserung des Tierwohls und die Reduktion umwelt- und klimarelevanter Emissionen sind wichtige Schlüsselelemente für eine nachhaltige Schweinehaltung. Das Projekt verfolgt daher das Ziel, die für eine Emissionsminderung notwendige häufige und regelmäßige Reinigung verschmutzter Flächen von Außenklimaställen und Ausläufen automatisiert auszuführen. Durch den Einsatz neu entwickelter innovativer Reinigungsroboter und Oberflurschieberentmistungsanlagen sowie durch kombinierte Entmistungstechniken soll die Entfernung von Kot, Harn und organischen Materialien zur Einstreu und Beschäftigung in den Buchten automatisiert ablaufen. Darüber hinaus soll durch die Einstreu die Attraktivität des Auslaufs für die Schweine gesteigert werden. Auf die Entmistungssysteme abgestimmte Buchtensysteme mit digital steuerbaren Türen und Toren stellen eine weitere Innovation dar. Die autonomen Entmistungssysteme sollen die Tieraktivität berücksichtigen und das Tierverhalten durch intervallgesteuerte Elemente, wie Einstreu und Kühlen unterstützten. Mit der Unterstützung von künstlicher Intelligenz-Algorithmen zur Erkennung verschiedener Merkmale und deren Verknüpfung mit der Steuerung der Entmistungstechnik sollen die emissionsrelevanten Bereiche in der Fläche verkleinert, die zeitliche Aktivität der Entmistungstechnik optimiert und die Emissionen (insbesondere Ammoniak) stark vermindert werden.

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