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Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Sondervermögen Großforschung, Institut für Nukleare Entsorgung (INE) durchgeführt. Das Gesamtziel des beantragen Projektes 'Untersuchungen zur SEParation von AMericium aus hochradioaktiven Abfalllösungen (SEPAM)' ist die wissenschaftliche Untersuchung und Weiterentwicklung von Extraktionsprozessen sowie der grundlegenden Chemie zur Abtrennung von Americium aus hochradioaktiven Abfällen. Ein weiterer wesentlicher Aspekt des Projektes ist die Ausbildung und Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses im Bereich der Nuklearen Sicherheitsforschung und Nuklearchemie im Allgemeinen und in Themen der Actinidenchemie im Besonderen. Durch eine internationale Ausrichtung Projekts werden aktuelle Entwicklungen im Ausland berücksichtigt. Somit leistet das Projekt einen wichtigen Beitrag zum Aufbau, der Weiterentwicklung und dem Erhalt wissenschaftlich-technischer Kompetenz in der nuklearen Sicherheitsforschung.

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IBU - tec advanced materials AG durchgeführt. Ziel des Projekts 'Solardetox' ist die Entwicklung und Erprobung von schwimmfähigen photokatalytischen Substraten zum Abbau von mineralischen Kohlenwasserstoffen (MKW) im Wassern. Anwendungsbeispiele sind verschmutze Hafenbecken oder belastete Regenrückhalteräume. Es sollen aufgeschäumte Materialien aus mineralischen Werkstoffen (Blähglas, Blähton) mit photokatalytischen Beschichtungen auf Titandioxidbasis versehen werden. Bei der Photokatalyse kann diese Beschichtung durch den UV-A Anteil der Sonnenstrahlung aktiviert werden wodurch reaktive Sauerstoffspezies entstehen (Hydroxylradikale, Superoxidanionen). Durch diese, sowie die direkte Oxidation an Elektronenlöchern im Halbleiterband, können die MKW abgebaut werden. Ziel ist die vollständige kalte Verbrennung der MKW zu Wasser und Kohlendioxid. Für die Entwicklung sind drei Schwerpunkte definiert. A) es muss eine verfahrenstechnische Lösung zur Beschichtung des Grundmaterials gefunden werden, welche mechanisch stabile Titandioxid Coatings mit einer hohen spezifischen Oberfläche erzeugt. Für diese Technologieentwicklung kommen beispielsweise thermische Beschichtungsverfahren im Drehrohrofen oder Pulsationsreaktor in Frage. B) Entwicklung von mechanischen Lösungen, welche das Abtreiben des beschichteten Materials auf der Wasseroberfläche verhindern. C) Entwicklung der Analytik für die Prüfung der Materialfunktion und zur Quantifizierung der transzendenten Abbauleistung im Labormaßstab sowie im Feldtest. Letztlich sollen ein Produkt bzw. ein technisches System für den passiven Abbau von MKW entstehen, welches durch vollständigen Abbau ohne Reststoffe einen Beitrag zum Umweltschutz leisten kann.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Verein der Zuckerindustrie e.V., Institut für Zuckerrübenforschung durchgeführt. Der chemische Pflanzenschutz liefert wesentliche Beiträge zur effizienten Pflanzenproduktion. In Reihenkulturen mit langsamer Jugendentwicklung wie Mais und Zuckerrübe ist insbesondere eine wirksame Unkrautbekämpfung Voraussetzung für einen hohen und sicheren Ertrag. Vor dem Hintergrund zunehmender gesellschaftlicher Kritik am Pflanzenschutzmitteleinsatz steigt im Kontext des integrierten Pflanzenschutzes der Bedarf an effizienten nicht-chemischen und kombiniert chemisch-nicht-chemischen Verfahren der Unkrautkontrolle, die das Potential zu deutlich verringerten Ausbringmengen von Herbiziden bis hin zu deren vollständigem Ersatz bieten. Die mechanische Unkrautbekämpfung mit dem Einsatz von Hackgeräten ist im Bereich zwischen den Reihen die technisch am weitesten entwickelte Verfahrensalternative zum ganzflächigen Herbizideinsatz. Auch für den Bereich zwischen den Pflanzen in der Reihe existieren erste Lösungen. Trotz deutlicher Fortschritte stehen diese Techniken jedoch immer noch vor erheblichen Problemen. Wesentliche Problembereiche, die es zu bearbeiten gilt, sind die Kultur- und Unkrautpflanzenerkennung, die Verwendung geeigneter mechanischer Werkzeuge, die geringe Arbeitsgeschwindigkeit und die damit einhergehende sehr geringe Flächenleistung sowie die unbefriedigende Arbeitsqualität und Wirkung der Maßnahme bei ungünstigen Einsatzbedingungen. Ziel des vorgeschlagenen Projektes ist die Entwicklung, Erprobung und Bewertung von verschiedenen Verfahrenskombinationen, mit denen der Einsatz von Herbiziden beim Zuckerrübenanbau zugunsten einer mechanischen Unkrautkontrolle wesentlich reduziert werden oder gar vollständig entfallen kann. Im Mittelpunkt steht dabei die Anpassung von Sä-, Hack- und Spritztechnik an eine Roboterplattform, um auf der Grundlage einer definierten Saatgutpositionierung eine effektive Unkrautbekämpfung zu ermöglichen.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Köln, Institut für Technologie- und Ressourcenmanagement in den Tropen und Subtropen (ITT) durchgeführt. Irrigated cultivation is an essential factor of food security in arid regions. Urban and industrial growth in many development countries increases the demand for water and faces agriculture with huge problems, especially in regions where water scarcity already poses the main reason for a stagnating economic growth. This can be countervailed through an efficient and sustainable usage of water in agriculture. The emphasis of research in this project is the design and testing of low-pressure irrigation systems as an option to conventional pressure systems that often have problems with the diversification of water. Water- and energy-efficient irrigation solutions should be developed for homogeneous itemized micro-areas that can be controlled individually through innovative and competitive sensor systems.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Freie Universität (FU) Berlin, Institut für Biologie, Arbeitsgruppe Ökologie der Pflanzen durchgeführt. Das Auftreten von Mikroplastik in Agrarökosystemen ist ein zunehmend wichtiges Thema. Diese Materialien scheinen auf landwirtschaftlichen Böden weit verbreitet zu sein, was wahrscheinlich auf die Prävalenz der Inputwege und die effiziente Einarbeitung durch Pflügen zurückzuführen ist. Es gibt erste Hinweise auf Mikroplastik-Auswirkungen auf Bodenprozesse (z.B. Bodenaggregation) und Bodenbiota (z.B. Regenwürmer), aber Auswirkungen auf die Rhizosphäre, ein Hotspot mikrobieller Aktivität im Boden mit größter Bedeutung für das Pflanzenwachstum, sind derzeit unbekannt. Unser Projekt zielt darauf ab, diesen blinden Fleck anzugehen, indem wir ein grundlegendes Konzept von Auswirkungen auf Rhizosphärenfunktionen und -interaktionen testen. Wir haben unsere Experimente so konzipiert, dass sie auch direkt Managementunterstützung generieren: Wir vergleichen drei Böden von außergewöhnlicher Bedeutung in der deutschen Landwirtschaft, um abschätzen zu können, wo die (positiven oder negativen) Effekte am stärksten sein könnten; und wir schließen vier verschiedene Kulturen mit jeweils fünf Sorten ein, um zu verstehen, ob die Wahl der Kulturen Mikroplastik-Effekte mildern könnte. Da Mikrokunststoffe weiter in nanoskalige Partikel fragmentiert werden können, schließen wir ein separates Experiment ein, um die Wirkung von Nanoplastik zu testen. Wir erwarten, dass unsere Forschung mechanistische Erkenntnisse über Mikro-/Nanoplastik-Effekte auf wichtige Rhizosphäreninteraktionen und -prozesse in landwirtschaftlichen Böden liefern wird. Dies erreichen wir durch kontrollierte Gewächshausversuche, die in der zweiten Phase des Projekts durch Feldstudien ergänzt werden. Dieses Projekt wird zur Entwicklung gezielter Schadensbegrenzungsstrategien beitragen, um die negativen Auswirkungen von Mikroplastik auf die Umwelt und die menschliche Gesundheit zu verringern.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz Zentrum München Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt (GmbH), Abteilung für Umweltgenomik durchgeführt. Das Auftreten von Mikroplastik in Agrarökosystemen ist ein zunehmend wichtiges Thema. Diese Materialien scheinen auf landwirtschaftlichen Böden weit verbreitet zu sein, was wahrscheinlich auf die Prävalenz der Inputwege und die effiziente Einarbeitung durch Pflügen zurückzuführen ist. Es gibt erste Hinweise auf Mikroplastik-Auswirkungen auf Bodenprozesse (z.B. Bodenaggregation) und Bodenbiota (z.B. Regenwürmer), aber Auswirkungen auf die Rhizosphäre, ein Hotspot mikrobieller Aktivität im Boden mit größter Bedeutung für das Pflanzenwachstum, sind derzeit unbekannt. Unser Projekt zielt darauf ab, diesen blinden Fleck anzugehen, indem wir ein grundlegendes Konzept von Auswirkungen auf Rhizosphärenfunktionen und -interaktionen testen. Wir haben unsere Experimente so konzipiert, dass sie auch direkt Managementunterstützung generieren: Wir vergleichen drei Böden von außergewöhnlicher Bedeutung in der deutschen Landwirtschaft, um abschätzen zu können, wo die (positiven oder negativen) Effekte am stärksten sein könnten; und wir schließen vier verschiedene Kulturen mit jeweils fünf Sorten ein, um zu verstehen, ob die Wahl der Kulturen Mikroplastik-Effekte mildern könnte. Da Mikrokunststoffe weiter in nanoskalige Partikel fragmentiert werden können, schließen wir ein separates Experiment ein, um die Wirkung von Nanoplastik zu testen. Wir erwarten, dass unsere Forschung mechanistische Erkenntnisse über Mikro-/Nanoplastik-Effekte auf wichtige Rhizosphäreninteraktionen und -prozesse in landwirtschaftlichen Böden liefern wird. Dies erreichen wir durch kontrollierte Gewächshausversuche, die in der zweiten Phase des Projekts durch Feldstudien ergänzt werden. Dieses Projekt wird zur Entwicklung gezielter Schadensbegrenzungsstrategien beitragen, um die negativen Auswirkungen von Mikroplastik auf die Umwelt und die menschliche Gesundheit zu verringern.

Teilprojekt 1: FuFaPro - ZALF

Das Projekt "Teilprojekt 1: FuFaPro - ZALF" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V. durchgeführt. Durch den Anbau der Futterleguminosen kann die Landwirtschaft einen wirkungsvollen Beitrag zum Klima- und Bodenschutz sowie zur Anpassung an die Auswirkungen des Klimawandel leisten. Ziel des Projektes ist daher die Entwicklung und Etablierung von ressourcenschonenden Farming-Systemen für die duale Nutzung von Pflanzenteilen der Luzerne und des Steinklees. Dazu sollen am ZALF spezielle Anbau-, Ernte- und Erstaufbereitungsverfahren entwickelt bzw. getestet werden, mit denen die dualen Produktion a) von faserhaltigen Stängelteilen als Verstärkungsmaterialien für naturfaserverstärkte Bio-Kunststoffe und b) von als Koppel-produkt proteinreiche Blattmasse für die Verwendung als hochwertiges regional produziertes und GVO-freies qualitativ mit Soja vergleichbares Eiweißfuttermittel. Luzerne- und Steinkleestängel weisen im Abhängigkeit des Erntezeitpunktes einen hohen bisher werkstofflich noch nicht genutzten Fasergehalt auf, was diese als Verstärkungsfaser in naturfaserverstärkten Kunststoffen (NFK) prädestinieren. Das ZALF wird im Rahmen des Verbundprojektes FUFAPRO mit On-Station und On-Farm-Versuchen die Identifikation des optimaler Erntetermine zur dualen Nutzung der Luzerne aus Sicht sowohl der Futter- als auch der Faserqualität erarbeiten. Darüber hinaus wird das ZALF an der Entwicklung von praxisreifen Erntetechnologien, basierend auf modifizierten Großmähdreschern und Feldfutterwerbemaschinen mitarbeiten, um Blattmasse und Stängelmaterial zu trennen, und den differenzierten Verwendungszwecken zuführen zu können. Neben einer Akzeptanzanalyse bei Landwirten und einer ökonomischen Bewertung der gesamten Anbau- und Ernteverfahren erfolgt deren ökologische Bewertung in Hinblick auf die Förderung der Biodiversität landwirtschaftlicher Nutzflächen in Abhängigkeit des Erntetermines der einzelnen Schnitte der Luzerne. Es werden Praxishandbücher zum Anbau, der Beerntung und der Umrüstung von Mähdreschern und Online-Videopräsentationen der Ernteverfahren veröffentlicht (Text abgebrochen)

Teilprojekt C

Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Bio-und Geowissenschaften (IBG), IBG-3 Agrosphäre durchgeführt. Das Auftreten von Mikroplastik in Agrarökosystemen ist ein zunehmend wichtiges Thema. Diese Materialien scheinen auf landwirtschaftlichen Böden weit verbreitet zu sein, was wahrscheinlich auf die Prävalenz der Inputwege und die effiziente Einarbeitung durch Pflügen zurückzuführen ist. Es gibt erste Hinweise auf Mikroplastik-Auswirkungen auf Bodenprozesse (z.B. Bodenaggregation) und Bodenbiota (z.B. Regenwürmer), aber Auswirkungen auf die Rhizosphäre, ein Hotspot mikrobieller Aktivität im Boden mit größter Bedeutung für das Pflanzenwachstum, sind derzeit unbekannt. Unser Projekt zielt darauf ab, diesen blinden Fleck anzugehen, indem wir ein grundlegendes Konzept von Auswirkungen auf Rhizosphärenfunktionen und -interaktionen testen. Wir haben unsere Experimente so konzipiert, dass sie auch direkt Managementunterstützung generieren: Wir vergleichen drei Böden von außergewöhnlicher Bedeutung in der deutschen Landwirtschaft, um abschätzen zu können, wo die (positiven oder negativen) Effekte am stärksten sein könnten; und wir schließen vier verschiedene Kulturen mit jeweils fünf Sorten ein, um zu verstehen, ob die Wahl der Kulturen Mikroplastik-Effekte mildern könnte. Da Mikrokunststoffe weiter in nanoskalige Partikel fragmentiert werden können, schließen wir ein separates Experiment ein, um die Wirkung von Nanoplastik zu testen. Wir erwarten, dass unsere Forschung mechanistische Erkenntnisse über Mikro-/Nanoplastik-Effekte auf wichtige Rhizosphäreninteraktionen und -prozesse in landwirtschaftlichen Böden liefern wird. Dies erreichen wir durch kontrollierte Gewächshausversuche, die in der zweiten Phase des Projekts durch Feldstudien ergänzt werden. Dieses Projekt wird zur Entwicklung gezielter Schadensbegrenzungsstrategien beitragen, um die negativen Auswirkungen von Mikroplastik auf die Umwelt und die menschliche Gesundheit zu verringern.

Teilprojekt 5

Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hydro-Technik Lübeck GmbH durchgeführt. Ziel des Projekts 'Solardetox' ist die Entwicklung und Erprobung von schwimmfähigen photokatalytischen Substraten zum Abbau von mineralischen Kohlenwasserstoffen (MKW) im Wassern. Anwendungsbeispiele sind verschmutze Hafenbecken oder belastete Regenrückhalteräume. Es sollen aufgeschäumte Materialien aus mineralischen Werkstoffen (Blähglas, Blähton) mit photokatalytischen Beschichtungen auf Titandioxidbasis versehen werden. Bei der Photokatalyse kann diese Beschichtung durch den UV-A Anteil der Sonnenstrahlung aktiviert werden wodurch reaktive Sauerstoffspezies entstehen (Hydroxylradikale, Superoxidanionen). Durch diese, sowie die direkte Oxidation an Elektronenlöchern im Halbleiterband, können die MKW abgebaut werden. Ziel ist die vollständige kalte Verbrennung der MKW zu Wasser und Kohlendioxid. Für die Entwicklung sind drei Schwerpunkte definiert. A) es muss eine verfahrenstechnische Lösung zur Beschichtung des Grundmaterials gefunden werden, welche mechanisch stabile Titandioxid Coatings mit einer hohen spezifischen Oberfläche erzeugt. Für diese Technologieentwicklung kommen beispielsweise thermische Beschichtungsverfahren im Drehrohrofen oder Pulsationsreaktor in Frage. B) Entwicklung von mechanischen Lösungen, welche das Abtreiben des beschichteten Materials auf der Wasseroberfläche verhindern. C) Entwicklung der Analytik für die Prüfung der Materialfunktion und zur Quantifizierung der transzendenten Abbauleistung im Labormaßstab sowie im Feldtest. Letztlich sollen ein Produkt bzw. ein technisches System für den passiven Abbau von MKW entstehen, welches durch vollständigen Abbau ohne Reststoffe einen Beitrag zum Umweltschutz leisten kann.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Grimm Water Solutions UG (haftungsbeschränkt) durchgeführt. Ziel des i-SEWER-Projektes ist die Erarbeitung einer Methodik zur Entwicklung von skalierbaren, autonomen und KI-getriebenen Kanalnetzsteuerungen zur Reduzierung von Entlastungen aus der Mischwasserkanalisation. Hierfür wird eine verlässliche Datengrundlage in Echtzeit durch die Erarbeitung und Implementierung einer Anomalie-Erkennung mittels Deep Learning für sämtliche Prozessdaten des Kanalnetzes erzielt. Darauf aufbauend wird eine maßgebliche Hürde im Aufbau von komplexen Regelungsalgorithmen genommen: Die Erstellung von hinreichend performanten Surrogatmodellen zur Anwendung innerhalb einer modellbasierten Steuerung. Die Erstellung dieser Surrogate erfolgt durch Deep Learning-Verfahren anhand von Simulationen mit einem hydrodynamischen Detailmodell. Dadurch entfällt das in herkömmlichen, zeitintensiven Vereinfachungsmethoden benötigte Expertenwissen und der Prozess ist generisch auf verschiedene Simulationsumgebungen anwendbar. Das erlernte Surrogatmodell wird anschließend in einer eigens dafür konfigurierten modell-prädiktive Regelung integriert und simulativ ob seiner Leistungsfähigkeit für Beispielkanalnetze erprobt. Anschließend wird das Potential einer derartigen Steuerung auf technischer Ebene und bzgl. Nachhaltigkeitskriterien analysiert und generalisiert. Die GWS übernimmt dabei die Verbundkoordination und bringt ihr gesamtes Vorwissen, Netzwerk und Erfahrung aus dem i-SEWER Kurzprojekt mit ein. Als anwendungsorientiertes Technologie-Startup ist die GWS u.a. für die bedarfsgerechte Erarbeitung einer Methodik zur Entwicklung von Kanalnetzsteuerungen, welche sich perspektivisch in eine marktwirtschaftliche Dienstleistung überführen lässt und breite Anwendung in der Praxis finden, verantwortlich. Die F+E-Arbeiten erfolgen zunächst anhand eines Literatur-Benchmarksystems, werden dann aber anhand des realen Kanalnetzes der Stadt Freiburg erweitert und einem Test und Bewertung aus Praxissicht unterworfen.

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