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Abbau von problematischen Abwasserinhaltsstoffen mit speziellen Bakterienkulturen

Durch spezielle Techniken gelang es, 'Spezialbakterien' zu gewinnen, die eine Reihe von biologisch problematischen organischen Abwasserinhaltsstoffen (Naphtalinsulfonsaeure, Ligninsulfonsaeuren, Phenole, Alkylthiophosphorestersaeuren etc.) mit hohem Abbaugrad katabolisieren. Aus der Reihe der problematischen Abwaesser werden beispielhaft die mit ueberwiegender Naphtalinsulfonsaeure-Verunreinigung behandelt, wie sie in Faerberei-, Gerberei- und Textilindustrien in sehr hohen Mengen anfallen. Fuer dieses ausgesuchte Abwaessersystem werden das Bakterienwachstum unter Abwasserbedingungen und die hierbei moeglichen Substrat-Abbauraten bestimmt. Dazu werden die Fermentationsbedingungen und die Reaktionsmechanismen des Substratabbaus durch submerse und auf geeigneten Traegern fixierte 'Spezialbakterien' erarbeitet und die dazu angepassten Reaktoren und Reaktionssysteme konzipiert.

Optimierung und Steuerung eines Fermentationssystems mit sequentieller Prozessfuehrung, dargestellt am System Ammonifikation-Nitrifikation

Voraussetzung fuer eine sequentielle Prozessfuehrung ist die genaue Kenntnis der reaktionskinetischen Daten fuer die einzelnen biologischen Systeme. Sie bilden die Grundlage fuer die Bemessung, Optimierung und Steuerung der Verfahrenselemente. Ausschlaggebend fuer die Wahl der Reaktortypen ist die Aufrechterhaltung optimaler Umweltbedingungen (z.B. pH-O2-Konzentration) sowie die Erhaltung einer moeglichst grossen Organismenmenge im System. Fuer die Nitrifikation sind Ruehrkessel-, Festbett- und Wirbelschichtreaktor die zu untersuchenden Alternativen. Die Loesung dieses Problems wird als Beitrag zur Leistungssteigerung von Klaeranlagen sowie zur Entwicklung einer Hochleistungsnitrifikation fuer Industrieabwaesser verstanden.

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

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.

Pflanzenzüchtungsforschung für die Bioökonomie 2022 - CornWall3: Identifizierung und Charakterisierung neuer Maismutanten mit verbesserten Biomasse Eigenschaften als erneuerbare Ressource für Grundstoffe der chemischen Industrie, Teilvorhaben A

Anlage zur Verwertung regionaler organischer Reststoffe (Co-Fermentation)

Die seit 10 Jahren erfolgreich betriebene Biogasanlage von Herrn Weitz soll konzeptiert und erweitert werden. Neben der Gewinnung von Biogas aus Schweineguelle ist eine Verwertung organischer regionaler Abfaelle geplant. Das Ziel ist die Untersuchung eines optimierten Verfahrensablaufes und die Zusammensetzung der Zuschlagstoffe, um einen wirtschaftlichen Betrieb zu ermoeglichen.

Biologische Wasserstoffproduktion aus Biomassefeststoffen, Teilvorhaben: Integration des Verfahrens in bestehende Anlagen und Konzepte

Wasserstoff spielt eine entscheidende Rolle in Bezug auf die angestrebte Energiewende. Im Forschungsprojekt SolidScore wird mit Hilfe der innovativen Biowasserstofftechnologie das vorhandene Spektrum der bisher zur biologischen Wasserstofferzeugung genutzten wässrigen Ausgangssubstrate erweitert. Vor diesem Hintergrund wird untersucht, inwieweit sich Reststoffe, wie zum Beispiel Bioabfälle und landwirtschaftliche bzw. pflanzliche Reststoffe, mit einem Trockenrückstand (TR) größer als 10 % eignen. Das grundlegende Prinzip ist die dunkle Fermentation. Herkömmliche Verfahren wie die Hochtemperatur-Elektrolyse oder die Dampfreformierung sind sehr energieintensiv und verwenden zumeist fossile Brennstoffe. Die biologische Wasserstofferzeugung mit Rest- und Abfallstoffen ist klimafreundlich und CO2-neutral. Im Vergleich zu den anderen biologischen Verfahren zur Wasserstofferzeugung ist die dunkle Fermentation technologisch am weitesten fortgeschritten. Es ist ein anaerobes Verfahren, bei dem organische Substrate unter Abwesenheit von Licht zu Wasserstoff (H2) und Kohlenstoffdioxid (CO2) sowie flüchtigen organischen Säuren (FOS) abgebaut werden. Versuche zeigten, dass vor allem Abwasser aus der Nahrungsmittelindustrie für die Biowasserstofferzeugung geeignet sind. Gleichzeitig konnten aber auch Limitierungen der einsetzbaren Substrate aufgezeigt werden. Das Projekt SolidScore hat das Ziel, das Reststoffspektrum der verwendbaren Substrate und somit die Einsetzbarkeit des Verfahrens deutlich zu erweitern. Darüber hinaus führt die Implementierung der dunklen Fermentation in Bioenergieanlagen zu einer Steigerung der Gesamteffizienz. Am Beispiel der Vergärung von Kohlenhydraten kann durch das im Antrag beschriebene 2-stufige Verfahren eine Gesamteffizienzsteigerung erzielt werden. Zusätzlich werden im Rahmen des Projektes Konzepte zur weiteren Verwendung des so erzeugten Wasserstoffs erstellt. Dies beinhaltet zum Beispiel auch die innerbetriebliche Nutzung des Wasserstoffs.

Biologische Wasserstoffproduktion aus Biomassefeststoffen, Teilvorhaben: Ganzheitliche Betrachtung des Verfahrens auf Nachhaltigkeit und Anwendbarkeit

Wasserstoff spielt eine entscheidende Rolle in Bezug auf die angestrebte Energiewende. Im Forschungsprojekt SolidScore wird mit Hilfe der innovativen Biowasserstofftechnologie das vorhandene Spektrum der bisher zur biologischen Wasserstofferzeugung genutzten wässrigen Ausgangssubstrate erweitert. Vor diesem Hintergrund wird untersucht, inwieweit sich Reststoffe, wie zum Beispiel Bioabfälle und landwirtschaftliche bzw. pflanzliche Reststoffe, mit einem Trockenrückstand (TR) größer als 10 % eignen. Das grundlegende Prinzip ist die dunkle Fermentation. Herkömmliche Verfahren wie die Hochtemperatur-Elektrolyse oder die Dampfreformierung sind sehr energieintensiv und verwenden zumeist fossile Brennstoffe. Die biologische Wasserstofferzeugung mit Rest- und Abfallstoffen ist klimafreundlich und CO2-neutral. Im Vergleich zu den anderen biologischen Verfahren zur Wasserstofferzeugung ist die dunkle Fermentation technologisch am weitesten fortgeschritten. Es ist ein anaerobes Verfahren, bei dem organische Substrate unter Abwesenheit von Licht zu Wasserstoff (H2) und Kohlenstoffdioxid (CO2) sowie flüchtigen organischen Säuren (FOS) abgebaut werden. Versuche zeigten, dass vor allem Abwasser aus der Nahrungsmittelindustrie für die Biowasserstofferzeugung geeignet sind. Gleichzeitig konnten aber auch Limitierungen der einsetzbaren Substrate aufgezeigt werden. Das Projekt SolidScore hat das Ziel, das Reststoffspektrum der verwendbaren Substrate und somit die Einsetzbarkeit des Verfahrens deutlich zu erweitern. Darüber hinaus führt die Implementierung der dunklen Fermentation in Bioenergieanlagen zu einer Steigerung der Gesamteffizienz. Am Beispiel der Vergärung von Kohlenhydraten kann durch das im Antrag beschriebene 2-stufige Verfahren eine Gesamteffizienzsteigerung erzielt werden. Zusätzlich werden im Rahmen des Projektes Konzepte zur weiteren Verwendung des so erzeugten Wasserstoffs erstellt. Dies beinhaltet zum Beispiel auch die innerbetriebliche Nutzung des Wasserstoffs.

Biologische Wasserstoffproduktion aus Biomassefeststoffen, Teilvorhaben: Anwendung und Optimierung der biologischen Wasserstofferzeugung auf eine erweitertes Reststoffspektrum

Wasserstoff spielt eine entscheidende Rolle in Bezug auf die angestrebte Energiewende. Im Forschungsprojekt SolidScore wird mit Hilfe der innovativen Biowasserstofftechnologie das vorhandene Spektrum der bisher zur biologischen Wasserstofferzeugung genutzten wässrigen Ausgangssubstrate erweitert. Vor diesem Hintergrund wird untersucht, inwieweit sich Reststoffe, wie zum Beispiel Bioabfälle und landwirtschaftliche bzw. pflanzliche Reststoffe, mit einem Trockenrückstand (TR) größer als 10 % eignen. Das grundlegende Prinzip ist die dunkle Fermentation. Herkömmliche Verfahren wie die Hochtemperatur-Elektrolyse oder die Dampfreformierung sind sehr energieintensiv und verwenden zumeist fossile Brennstoffe. Die biologische Wasserstofferzeugung mit Rest- und Abfallstoffen ist klimafreundlich und CO2-neutral. Im Vergleich zu den anderen biologischen Verfahren zur Wasserstofferzeugung ist die dunkle Fermentation technologisch am weitesten fortgeschritten. Es ist ein anaerobes Verfahren, bei dem organische Substrate unter Abwesenheit von Licht zu Wasserstoff (H2) und Kohlenstoffdioxid (CO2) sowie flüchtigen organischen Säuren (FOS) abgebaut werden. Versuche zeigten, dass vor allem Abwasser aus der Nahrungsmittelindustrie für die Biowasserstofferzeugung geeignet sind. Gleichzeitig konnten aber auch Limitierungen der einsetzbaren Substrate aufgezeigt werden. Das Projekt SolidScore hat das Ziel, das Reststoffspektrum der verwendbaren Substrate und somit die Einsetzbarkeit des Verfahrens deutlich zu erweitern. Darüber hinaus führt die Implementierung der dunklen Fermentation in Bioenergieanlagen zu einer Steigerung der Gesamteffizienz. Am Beispiel der Vergärung von Kohlenhydraten kann durch das im Antrag beschriebene 2-stufige Verfahren eine Gesamteffizienzsteigerung erzielt werden. Zusätzlich werden im Rahmen des Projektes Konzepte zur weiteren Verwendung des so erzeugten Wasserstoffs erstellt. Dies beinhaltet zum Beispiel auch die innerbetriebliche Nutzung des Wasserstoffs.

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