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Biotechnologische Fumarat-Wertschöpfungskette - Von CO2 und Zucker bis hin zu biologisch abbaubaren Chemikalien, Teilprojekt A

Biotechnologische Fumarat-Wertschöpfungskette - Von CO2 und Zucker bis hin zu biologisch abbaubaren Chemikalien, Teilprojekt D

Minderungspotenziale zu Treibhausgas- und Luftschadstoff-Emissionen aus der Nutztierhaltung unter besonderer Berücksichtigung ernährungsbezogener Faktoren (MiNutE)

Zielsetzung: Das übergeordnete Ziel des Projektes umfasst die Analyse von Minderungspotenzialen, die für Treibhausgas- und Luftschadstoff- Emissionen aus der Nutztierhaltung realisiert werden können. Wegen ihrer substanziellen Veränderungen in den letzten zwei Jahrzehnten sollen ernährungsbezogene Faktoren besonders berücksichtigt werden. Neben einer Optimierung von Fütterungsaspekten sind vor allem auch damit verbundene Veränderungen in der Nährstoffeffizienz und den Ausscheidungen an Stickstoff und potenziell flüchtigen Kohlenstoffverbindungen relevant. Die Ergebnisse des gegenständlichen Vorhabens sollten dahingehend entwickelt werden, dass sie für die folgende Implementierung in die Österreichische Luftschadstoffinventur (OLI; für Luftschadstoffe und Treibhausgase) genutzt werden können. Durch die Zusammenführung relevanter Datengrundlagen und anschließender Modellierung der Minderungspotenziale nach Emissions-Stoffgruppen und Maßnahmen(paketen) entsteht eine konsolidierte Datenbasis unter Berücksichtigung diverser internationaler und nationaler Richtlinien zur Ermittlung von Emissionen, die nationale statistische Daten, den Stand des Wissens in der (inter-) nationalen Fachliteratur, repräsentative Daten von Erzeugerverbänden (z.B. ZAR, Efficient cow), Daten von Futtermittelanalysen und Rationsberechnungen von Praxisbetrieben durch einen Konsortialpartner aus der Futtermittelwirtschaft (Fa. Fixkraft) inkludiert. In Folge kann diese Datenbasis im Bedarfsfall durch Expert/inn/en-Interviews mit u.a. Fütterungsberater/inne/n der Landwirtschaftskammern, Arbeitskreis-Betreuer/inne/n und zusätzliche Datenerhebungen auf landwirtschaftlichen Betrieben um spezifische Aspekte erweitert werden. Erwartete Ergebnisse umfassen aktualisierte und repräsentative Werte zu aufgenommenen Stickstoff (N)- und Futterenergiemengen, ausgeschiedenen N-Mengen (nitrogen excreted, Nex) und ausgeschiedenen Mengen an potenziell flüchtigen Kohlenstoffverbindungen (volatile solids excreted, VSex). Ebenso werden zu ausgesuchten Parametern und relevanten Tierkategorien Entwicklungen über die Zeitreihe (inklusive Trendprognosen) durch einen Vergleich mit vorangegangen Ergebnissen (siehe z.B. Gruber und Steinwidder 1996) abgeleitet. Minderungspotenziale für NH3-, NOX-, N2O- und CH4-Emissionen aus Wirtschaftsdüngern und enterogener Fermentation werden abgeschätzt. (Text gekürzt)

Biotechnologische Fumarat-Wertschöpfungskette - Von CO2 und Zucker bis hin zu biologisch abbaubaren Chemikalien, Teilprojekt B

Beitrag der Landwirtschaft zu den Treibhausgas-Emissionen

<p> <p>Die Landwirtschaft in Deutschland trägt maßgeblich zur Emission klimaschädlicher Gase bei. Dafür verantwortlich sind vor allem Methan-Emissionen aus der Tierhaltung (Fermentation und Wirtschaftsdüngermanagement von Gülle und Festmist) sowie Lachgas-Emissionen aus landwirtschaftlich genutzten Böden als Folge der Stickstoffdüngung (mineralisch und organisch).</p> </p><p>Die Landwirtschaft in Deutschland trägt maßgeblich zur Emission klimaschädlicher Gase bei. Dafür verantwortlich sind vor allem Methan-Emissionen aus der Tierhaltung (Fermentation und Wirtschaftsdüngermanagement von Gülle und Festmist) sowie Lachgas-Emissionen aus landwirtschaftlich genutzten Böden als Folge der Stickstoffdüngung (mineralisch und organisch).</p><p> Treibhausgas-Emissionen aus der Landwirtschaft <p>Das Umweltbundesamt legt im Rahmen des&nbsp;<a href="https://www.bmuv.de/gesetz/bundes-klimaschutzgesetz">Bundes-Klimaschutzgesetzes (KSG)</a> eine&nbsp;Schätzung für das Vorjahr 2025 vor. Für die Luftschadstoff-Emissionen wird keine Schätzung erstellt, dort enden die Zeitreihen beim letzten Inventarjahr 2024. Die Daten basieren auf aktuellen Zahlen zur Tierproduktion, zur Mineraldüngeranwendung sowie der Erntestatistik. Bestimmte Emissionsquellen werden zudem laut KSG der mobilen und stationären Verbrennung des landwirtschaftlichen Bereichs zugeordnet (betrifft z.B. Gewächshäuser). Dieser Bereich hat einen Anteil von rund 12 % an den Gesamt-Emissionen des Landwirtschaftssektors. Demnach stammen (unter Berücksichtigung der energiebedingten Emissionen) 76,2 % der gesamten Methan (CH4)-Emissionen und 75,9 % der Lachgas (N2O)-Emissionen in Deutschland aus der Landwirtschaft.&nbsp;</p> <p>Im Jahr 2025 war die deutsche Landwirtschaft entsprechend einer ersten Schätzung somit insgesamt für 53,3 Millionen Tonnen (Mio. t) Kohlendioxid (CO2)-Äquivalente verantwortlich (siehe Abb. „<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/treibhausgas">Treibhausgas</a>-Emissionen der Landwirtschaft nach Kategorien“). Das entspricht 8,2 % der gesamten Treibhausgas-Emissionen (THG-Emissionen) des Jahres. Diese Werte erhöhen sich auf 60,8 Millionen Tonnen (Mio. t) Kohlendioxid (CO2)-Äquivalente bzw. 9,3 % Anteil an den Gesamt-Emissionen, wenn die Emissionsquellen der mobilen und stationären Verbrennung mit berücksichtigt werden.</p> <p>In den folgenden Absätzen werden die Emissionsquellen der mobilen und stationären Verbrennung des landwirtschaftlichen Sektors nicht berücksichtigt.</p> <p>Den Hauptanteil an THG-Emissionen innerhalb des Landwirtschaftssektors machen die Methan-Emissionen mit 61,6 % im Schätzjahr 2025 aus. Sie entstehen bei Verdauungsprozessen, aus der Behandlung von Wirtschaftsdünger sowie durch Lagerungsprozesse von Gärresten aus nachwachsenden Rohstoffen (NaWaRo) der Biogasanlagen. Lachgas-Emissionen kommen anteilig zu 31,9 % vor und entstehen hauptsächlich bei der Ausbringung von mineralischen und organischen Düngern auf landwirtschaftlichen Böden, beim Wirtschaftsdüngermanagement sowie aus Lagerungsprozessen von Gärresten. Durch eine flächendeckende Zunahme der Biogas-Anlagen seit 1994 haben die Emissionen in diesem Bereich ebenfalls kontinuierlich zugenommen. Nur einen kleinen Anteil (4,3 %) machen die Kohlendioxid-Emissionen aus der Kalkung, der Anwendung als Mineraldünger in Form von Harnstoff sowie CO2 aus anderen kohlenstoffhaltigen Düngern aus. Die CO2-Emissionen entsprechen hier einem Anteil von weniger als einem halben Prozent an den Gesamt-THG-Emissionen (ohne <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/lulucf">LULUCF</a>) und sind daher als vernachlässigbar anzusehen (siehe Abb. „Anteile der Treibhausgase an den Emissionen der Landwirtschaft 2025“).</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/3_Abb_Anteile-THG-Landwirtschaft_2026-07-02.png"> </a> <strong> Anteile der Treibhausgase an den Emissionen der Landwirtschaft 2025 </strong> Quelle: Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/3_Abb_Anteile-THG-Landwirtschaft_2026-07-02.png">Bild herunterladen</a> (196,25 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/3_Abb_Anteile-THG-Landwirtschaft_2026-07-02.pdf">Diagramm als PDF</a> (45,61 kB) Weiter <i> </i> Vorherige <i> </i> </p><p> Klimagase aus der Viehhaltung <p>Das klimawirksame Spurengas Methan entsteht während des Verdauungsvorgangs (Fermentation) bei Wiederkäuern (wie z.B. Rindern und Schafen) sowie bei der Lagerung von Wirtschaftsdüngern (Festmist, Gülle). Im Jahr 2025 machten die Methan-Emissionen aus der Fermentation anteilig 76,7 % der Methan-Emissionen des Landwirtschaftsbereichs aus und waren nahezu vollständig auf die Rinder- und Milchkuhhaltung (93 %) zurückzuführen. Aus dem Wirtschaftsdüngermanagement stammten hingegen nur 18,8&nbsp;% der Methan-Emissionen. Der größte Anteil des Methans aus Wirtschaftsdünger geht auf die Exkremente von Rindern und Schweinen zurück. Emissionen von anderen Tiergruppen (wie z.B. Geflügel, Esel und Pferde) sind dagegen vernachlässigbar. Der verbleibende Anteil (4,4 %) der Methan-Emissionen entstammte aus der Lagerung von Gärresten nachwachsender Rohstoffe (NawaRo) der Biogasanlagen. Insgesamt sind die aus der Tierhaltung resultierenden Methan-Emissionen im Sektor Landwirtschaft zwischen 1990 (46,1 Mio. t CO2-Äquivalente) und 2025 (32,1 Mio. t CO2-Äquivalente) um etwa 30,3&nbsp;% zurückgegangen.</p> <p>Wirtschaftsdünger aus der Einstreuhaltung (Festmist) ist gleichzeitig auch Quelle des klimawirksamen Lachgases (Distickstoffoxid, N2O) und seiner Vorläufersubstanzen (Stickoxide, NOx&nbsp;und Stickstoff, N2). Dieser Bereich trägt zu 14,4&nbsp;% an den Lachgas-Emissionen der Landwirtschaft bei. Die Lachgas-Emissionen aus dem Bereich Wirtschaftsdünger (inklusive Wirtschaftsdünger-Gärreste) nahmen zwischen 1990 und 2025 um rund 44,5 % ab&nbsp;(siehe Tab. „Emissionen von Treibhausgasen aus der Tierhaltung“). Zu den tierbedingten Emissionen gehören ebenfalls die Lachgas-Emissionen der Ausscheidung beim Weidegang sowie aus der Ausbringung von Wirtschaftsdünger auf die Felder. Diese werden aber in der Emissionsberichterstattung in der Kategorie „landwirtschaftliche Böden“ bilanziert.</p> <p>Somit lassen sich in 2025 rund 34,6 Mio. t CO2-Äquivalente direkte THG-Emissionen (das sind 64,5 % der Emissionen der Landwirtschaft und 5,3 % an den Gesamt-Emissionen Deutschlands) allein auf die Tierhaltung zurückführen. Hierbei bleiben die indirekten Emissionen aus der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/deposition">Deposition</a> unberücksichtigt.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/4_Tab_Emi-THG-Tierhaltung_2026-07-02.png"> </a> <strong> Tab: Emissionen von Treibhausgasen aus der Tierhaltung </strong> Quelle: Umweltbundesamt Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/4_Tab_Emi-THG-Tierhaltung_2026-07-02.pdf">Tabelle als PDF (47,83 kB)</a></li> </ul> </p><p> Klimagase aus landwirtschaftlich genutzten Böden <p>Auch Böden sind Emissionsquellen von klimarelevanten Gasen. Neben der erhöhten Kohlendioxid (CO2)-Freisetzung infolge von&nbsp;<a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/16429">Landnutzung und Landnutzungsänderungen</a> (Umbruch von Grünland- und Niedermoorstandorten) sowie der CO2-Freisetzung durch die Anwendung von Harnstoffdünger und der Kalkung von Böden handelt es sich hauptsächlich um Lachgas-Emissionen. Mikrobielle Umsetzungen (sog. Nitrifikation und Denitrifikation) von Stickstoffverbindungen führen zu Lachgas-Emissionen aus Böden. Sie entstehen durch Bodenbearbeitung sowie vornehmlich aus der Umsetzung von mineralischen Düngern und organischen Materialien (d.h. Ausbringung von Wirtschaftsdünger und beim Weidegang, Klärschlamm, Gärresten aus NaWaRo sowie der Umsetzung von Ernterückständen). Insgesamt wurden 2025 14,6&nbsp;Mio. t CO2-Äquivalente Lachgas durch die Bewirtschaftung landwirt­schaftlicher Böden emittiert.</p> <p>Es werden direkte und indirekte Emissionen unterschieden:</p> <p>Die <strong>direkten Emissionen</strong> stickstoffhaltiger klimarelevanter Gase (Lachgas und Stickoxide, siehe Tab. „Emissionen stickstoffhaltiger Treibhausgase und Ammoniak aus landwirtschaftlich genutzten Böden“) stammen überwiegend aus der Düngung mit mineralischen Stickstoffdüngern und den zuvor genannten organischen Materialien sowie aus der Bewirtschaftung organischer Böden. Diese Emissionen machen mit den Hauptanteil an den gesamten Lachgasemissionen aus.</p> <p>Quellen für <strong>indirekte Lachgas-Emissione</strong>n sind die atmosphärische <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/deposition">Deposition</a> von reaktiven Stickstoffverbindungen aus landwirtschaftlichen Quellen sowie die Lachgas-Emissionen aus Oberflächenabfluss und Auswaschung von gedüngten Flächen. Indirekte Lachgas-Emissionen belasten vor allem natürliche oder naturnahe Ökosysteme, die nicht unter landwirtschaftlicher Nutzung stehen.</p> <p>Im Zeitraum 1990 bis 2025 nahmen die Lachgas-Emissionen aus landwirtschaftlichen Böden um 28,2 % ab.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/5_Tab_Emi-THG-Ammoniak-landw-genutz-Boeden_2026-07-02.png"> </a> <strong> Tab: Emissionen stickstoffhaltiger Treibhausgase und Ammoniak aus landwirtschaftlich genutzten Böden </strong> Quelle: Umweltbundesamt Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/5_Tab_Emi-THG-Ammoniak-landw-genutz-Boeden_2026-07-02.pdf">Tabelle als PDF (57,14 kB)</a></li> </ul> </p><p> Gründe für die Emissionsentwicklung <p>Neben den deutlichen Emissionsrückgängen in den ersten Jahren nach der deutschen Wiedervereinigung vor allem durch die Verringerung der Tierbestände und den strukturellen Umbau in den neuen Bundesländern, gingen&nbsp;die THG-Emissionen&nbsp;erst wieder ab&nbsp;2017 deutlich zurück. Die Folgen der extremen <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/duerre">Dürre</a> im Jahr 2018 waren neben hohen Ernteertragseinbußen und geringerem Mineraldüngereinsatz auch die erschwerte&nbsp;Futterversorgung der Tiere, die zu einer Reduzierung der Tierbestände (insbesondere bei der Rinderhaltung aber seit 2021 auch bei den Schweinebeständen) beigetragen haben dürfte. Der Rückgang der Tierbestände endete im Jahr 2025. In Kombination mit einer verstärkten Nutzung synthetischer Dünger führte dies zu einem Anstieg der Emissionen. Dieser Anstieg wurde jedoch durch die trockene <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/witterung">Witterung</a> in 2025 weitgehend ausgeglichen, da die Lachgasemissionen aus den Böden in dieser Zeit verringert waren.</p> </p><p> Maßnahmen in der Landwirtschaft zur Senkung der Treibhausgas-Emissionen <p>Das von der Bundesregierung in 2019 verabschiedete und 2021 und 2024 novellierte&nbsp;<a href="https://www.bmuv.de/gesetz/bundes-klimaschutzgesetz">Bundes-Klimaschutzgesetz</a> legt für 2025 für den Landwirtschaftssektor eine Höchstmenge von 66 Mio. t CO2-Äquivalente fest, welche mit 61&nbsp;Mio. t CO2-Äquivalente unterschritten wurde.</p> <p>Weiterführende Informationen zur Senkung der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/treibhausgas">Treibhausgas</a>-Emissionen finden Sie auf den Themenseiten <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/8787">„Ammoniak, Geruch und Staub“</a>, <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/8789">„Lachgas und Methan“</a> und <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/8798">„Stickstoff“</a>.</p> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>

004.00.00/25 Errichtung und Betrieb einer Biogasanlage in Verbindung mit weiteren Anlagen in 14797 Kloster Lehnin

Die Firma VAREM Energie Damsdorf GmbH beantragt die Genehmigung nach § 4 des Bundes-Immissionsschutzgesetzes (BImSchG), auf dem Grundstück 14797 Kloster Lehnin, Gewerbepark Damsdorf 42 in der Gemarkung Lehnin, Flur 2, Flurstück 198 eine Biogasanlage in Verbindung mit weiteren Anlagen zu errichten und zu betreiben. Das Vorhaben umfasst im Wesentlichen die Errichtung und den Betrieb einer Biogasanlage in Verbindung mit einer Biomethanaufbereitungsanlage, einem Biomethanspeicher, einer Anlage zur Hydrothermalen Karbonisierung (HTC-Anlage) und einer Hackschnitzelheizung. Die Hauptanlage des beantragten Vorhabens stellt die Biogasanlage dar. Beantragt ist die Vergärung von nicht gefährlichen organischen Abfällen, unter anderem aus Abwasseranlagen und der Lebensmittelindustrie. Es handelt sich um eine mesophile Nassvergärung im Durchfluss-Speicher-Verfahren zur Fermentierung von maximal 482 Tonnen pro Tag organischer Stoffe mit dem Ziel der Biogasgewinnung. Das erzeugte Biogas wird in der Biomethanaufbereitungsanlage mit einer Durchsatzleistung von 11 000 000 Normkubikmetern pro Jahr auf Erdgasqualität aufbereitet und in das öffentliche Gasnetz eingespeichert. Das bei der Aufbereitung dem Biogas abgeschiedene CO2 soll für den Einsatz als Kohlensäure in der Lebensmittelindustrie weiter aufbereitet werden. Die bei der anaeroben Vergärung anfallenden Gärprodukte sollen in einer HTC-Anlage zu Pflanzenkohle (Hydrokohle), die dann als Brennstoff vermarktet wird, weiterverarbeitet werden. Die Durchsatzleistung der HTC-Anlage soll 6,6 Tonnen pro Stunde betragen. Zur Beheizung der Anlage ist die Errichtung einer automatischen Hackschnitzelfeuerung mit einer Heizleistung von 2.0 MW geplant. Zum Ausgleich von Produktionsspitzen, Verbrauchsschwankungen und temperaturbedingten Volumenänderungen wird ein Biogasspeicher mit einem Fassungsvermögen von 7 116 Tonnen errichtet. Zur Anlage gehören weiterhin eine Abwasserbehandlungsanlage (biologische Kläranlage) mit einer 2. Reinigungsstufe zum Abbau des Ammoniumgehaltes (Anammoxanlage) und periphere Anlagen, wie Notfackel und PV-Anlagen. Der Standort der Anlage befindet sich im südlichen Bereich des Gewerbeparks Damsdorf innerhalb des Bebauungsplans „Gewerbegebiet Damsdorf“ der Gemeinde Kloster Lehnin. Es handelt sich dabei um eine Anlage der Nummer 8.6.2.1 GE (Biogasanlage) in Verbindung mit den Nummern 8.1.1.3 GE (HTC-Anlage), 1.16 V (Biomethanaufbereitungsanlage), 9.1.1.2 V (Biomethanspeicheranlage) und 1.2.1 V (Hackschnitzelheizung) des Anhangs 1 der Verordnung über genehmigungsbedürftige Anlagen (4. BImSchV) sowie um ein Vorhaben nach den Nummern 8.4.1.1 A, 8.1.1.2 X, 1.11.1.1 A, 9.1.1.3 S und 1.2.1 S der Anlage 1 des Gesetzes über die Umweltverträglichkeitsprüfung (UVPG). Das Vorhaben fällt gemäß § 3 der 4. BImSchV unter die Industrieemissions-Richtlinie. Beantragt ist weiterhin die Zulassung vorzeitigen Beginns gemäß § 8a BImSchG für - die Baustellenvorbereitung (Baustelleneinrichtung, Aufstellung Containeranlage, Herstellung des Trinkwasseranschlusses), - Erdarbeiten (Aushub Baugrube Keller Haupthalle und Betrieb der Wasserhaltung) sowie - Tiefbaumaßnahmen (Errichtung der Bodenplatte für Haupthalle, Errichtung Bürogebäude). Für das Vorhaben wurden darüber hinaus wasserrechtliche Erlaubnisse gemäß § 8 in Verbindung mit § 10 des Wasserhaushaltsgesetzes (WHG) zur Benutzung eines Gewässers bei der oberen Wasserbehörde des Landes Brandenburg und der unteren Wasserbehörde des Landkreises Potsdam-Mittelmark beantragt. 2 Gegenstand dieser Verfahren sind: - die bauzeitliche Grundwasserabsenkung und die Einleitung des dabei zu Tage geförderten Grundwassers (Obere Wasserbehörde) sowie - die Einleitung von Niederschlagswasser, teilweise gesammelt in ein Gewässer (untere Wasserbehörde). Die wasserrechtlichen Erlaubnisverfahren sind selbstständige, parallel zum immissionsschutzrechtlichen Genehmigungsverfahren zu führende Verfahren. Über den Antrag auf Genehmigung nach § 4 BImSchG und den Antrag auf wasserrechtliche Erlaubnis für die bauzeitliche Grundwasserabsenkung und die Einleitung des dabei zu Tage geförderten Grundwassers entscheidet das Landesamt für Umwelt und über den Antrag auf wasserrechtliche Erlaubnis für die Einleitung von Niederschlagswasser entscheidet der Landkreis Potsdam-Mittelmark. Für das Vorhaben besteht die Pflicht zur Durchführung einer Umweltverträglichkeitsprüfung. Die Inbetriebnahme der Anlage ist im September 2026 vorgesehen.

Veredelung von Melasse durch gepaarte Elektrolyse und elektrodialytische Aufarbeitung

Das Vorhaben hat zum Ziel Melasse als Rohstoff für die elektrochemische Umsetzung zu Folgeprodukten zu verwenden. Bisher wird Melasse vor allem als Futtermittel oder als Kohlenstoffquelle für Fermentationen verwendet. Sie zeichnet sich durch einen hohen Anteil an Kohlenhydraten aus. Diese sollen durch anodische Oxidation zu Hydroxycarbonsäuren bzw. durch gepaarte Elektrolyse zu Polyolen umgesetzt werden, wobei katalytisch aktive Nickelhydroxidelektroden als innovativer Ansatz zur Anwendung kommen sollen. Dabei kommt es zunächst zu einer Spaltung der Kohlenhydrate und Oxidation zu Hydroxycarbonsäuren, welche anschließend kathodisch hydriert werden (Domino-Oxidationsreduktions-Sequenz, DoORs). Neben den im Mittelpunkt stehenden elektrochemischen Umsetzungen sind Untersuchungen zur Zusammensetzung der Melasse sowie zu den möglichen Reaktionsprodukten notwendig. Dazu werden einerseits Kopplungsmethoden wie LC- und GC-MS eingesetzt sowie direkt an die MS gekoppelte elektrochemische Durchflusszellen (EC-MS). Störende Komponenten, die entweder die elektrochemische Umsetzung verhindern oder zu störenden Nebenprodukten führen, sollen durch eine Vorbehandlung der Melasse abgetrennt werden. Hier kommen Membranverfahren wie Nanofiltration oder Elektrodialyse zum Einsatz. Für die Optimierung der Versuchs- und Prozessbedingungen werden notwendige kinetische Parameter bestimmt und auf Basis einfacher formalkinetischer Modelle die Reaktionen beschrieben. Daneben kommen statistische Methoden der Versuchsplanung zum Einsatz, um die komplexen Zusammenhänge im Hinblick auf Selektivität, Ausbeute und Energieverbrauch zu optimieren. In einem abschließenden Arbeitspaket soll in einem Durchflussreaktor unter GMP-Bedingungen Material im kg-Maßstab für Anwendungsuntersuchungen gewonnen werden.

Veredelung von Melasse durch gepaarte Elektrolyse und elektrodialytische Aufarbeitung, Teilvorhaben 2: Elektrosynthese

Das Vorhaben hat zum Ziel Melasse als Rohstoff für die elektrochemische Umsetzung zu Folgeprodukten zu verwenden. Bisher wird Melasse vor allem als Futtermittel oder als Kohlenstoffquelle für Fermentationen verwendet. Sie zeichnet sich durch einen hohen Anteil an Kohlenhydraten aus. Diese sollen durch anodische Oxidation zu Hydroxycarbonsäuren bzw. durch gepaarte Elektrolyse zu Polyolen umgesetzt werden, wobei katalytisch aktive Nickelhydroxidelektroden als innovativer Ansatz zur Anwendung kommen sollen. Dabei kommt es zunächst zu einer Spaltung der Kohlenhydrate und Oxidation zu Hydroxycarbonsäuren, welche anschließend kathodisch hydriert werden (Domino-Oxidationsreduktions-Sequenz, DoORs). Neben den im Mittelpunkt stehenden elektrochemischen Umsetzungen sind Untersuchungen zur Zusammensetzung der Melasse sowie zu den möglichen Reaktionsprodukten notwendig. Dazu werden einerseits Kopplungsmethoden wie LC- und GC-MS eingesetzt sowie direkt an die MS gekoppelte elektrochemische Durchflusszellen (EC-MS). Störende Komponenten, die entweder die elektrochemische Umsetzung verhindern oder zu störenden Nebenprodukten führen, sollen durch eine Vorbehandlung der Melasse abgetrennt werden. Hier kommen Membranverfahren wie Nanofiltration oder Elektrodialyse zum Einsatz. Für die Optimierung der Versuchs- und Prozessbedingungen werden notwendige kinetische Parameter bestimmt und auf Basis einfacher formalkinetischer Modelle die Reaktionen beschrieben. Daneben kommen statistische Methoden der Versuchsplanung zum Einsatz, um die komplexen Zusammenhänge im Hinblick auf Selektivität, Ausbeute und Energieverbrauch zu optimieren. In einem abschließenden Arbeitspaket soll in einem Durchflussreaktor unter GMP-Bedingungen Material im kg-Maßstab für Anwendungsuntersuchungen gewonnen werden.

Produktion von Milch in Weide- oder Stallhaltung: Ein Verfahrensvergleich - Teilprojekt: Betriebswirtschaftliche Bewertung verschiedener Milchviehhaltungssysteme

Die Milchviehhaltung und Milcherzeugung hat für die niedersächsische Landwirtschaft eine große Bedeutung. Vor allem in den Grünlandregionen erzielen die landwirtschaftlichen Betriebe ihr Einkommen maßgeblich aus der Rinderhaltung. In der öffentlichen Wahrnehmung genießt die Milchrinderhaltung gegenüber anderen landwirtschaftlichen Nutztierhaltungen ein gutes Ansehen; positive Assoziationen der Verbraucher mit der Milchviehhaltung werden im Zusammenhang mit der Weidewirtschaft gesehen. De facto ist der Anteil von den Milchviehbetrieben, die den Tieren Weidegang erlauben, seit Jahren rückläufig. Weniger als 40 % der Kühe werden ganztägig geweidet. Die Konsequenzen des sukzessiven Übergangs von einer weidebasierten zu einer rein stallbasierten Micherzeugung werden zunehmend diskutiert; vielfach fehlen aber die Grundlagen für eine wissenschaftlich fundierte Auseinandersetzung. Ziel des Forschungsverbundes Systemvergleich Milch ist es daher, die Bedingungen und Leistungen Weide und Stall basierter Systeme grundlegend zu untersuchen. Die Untersuchungen betreffen die Tiergesundheit, das Verhalten und Wohlbefinden der Tiere, die Belastung mit Parasitosen, die Umsetzbarkeit der Futternährstoffe bei der ruminalen Fermentation, die optimierte Gestaltung der Weidewirtschaft zur Bereitstellung ausreichender Mengen und Qualitäten von Weidefutter und zur Verringerung von Nährstoffverlusten, die Konsequenzen verschiedener Milcherzeugungssysteme für Umwelt, Klima und Ressourceneffizienz, die betriebswirtschaftliche Bewertung der verschiedenen Milcherzeugungsoptionen sowie die Wahrnehmung und die Präferenzen der Konsumenten von Milch. Die wissenschaftlichen Arbeiten basieren zum einen auf einem umfassenden Betriebsvergleich in Niedersachsen, bei dem Milchviehbetriebe nach dem Grad der Weidenutzung klassifiziert und im Hinblick auf die o.g. Merkmale analysiert werden. Andererseits werden unter weitgehend kontrollierbaren Bedingungen Produktionsexperimente mit klassischen experimentellen Designs durchgeführt. Hier stehen Fragen der Verwertung der Futternährstoffe auf der Weide sowie der Leistungsfähigkeit und Ressourceneffizienz der Weidewirtschaft im Vordergrund.

Biotechnologische Umwandlung von Methanol (C1) in Tocochromanole, Teilvorhaben B

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