Introduction: In Malaysia, excessive nutrients from livestock waste management systems are currently released to the environment. Particularly, large amounts of manure from intensive pig production areas are being excreted daily and are not being fully utilised. Alternatively, the excess manure can be applied as an organic fertiliser source in neighbouring cropping systems on the small landholdings of the pig farms to improve soil fertility so that its nutrients will be available for crop uptake instead of being discharged into water streams. Thus, there is a need for better tools to analyse the present situation, to evaluate and monitor alternative livestock production systems and manure management scenarios, and to support farmers in the proper management of manure and fertiliser application. Such tools are essential to quantify, and assess nutrient fluxes, manure quality and content, manure storage and application rate to the land as well as its environmental effects. Several computer models of animal waste management systems to assist producers and authorities are now available. However, it is felt that more development is needed to adopt such models to the humid tropics and conditions of Malaysia and other developing countries in the region. Objectives: The aim is to develop a novel model to evaluate nutrient emission scenarios and the impact of livestock waste at the landscape or regional level in humid tropics. The study will link and improve existing models to evaluate emission of N to the atmosphere, and leaching of nutrients to groundwater and surface water. The simulation outputs of the models will be integrated with a GIS spatial analysis to model the distribution of nutrient emission, leaching and appropriate manure application on neighbouring crop lands and as an information and decision support tool for the relevant users.
Im Gesamtprojekt URBAN wird, mithilfe einer neuartigen Methode, aus Altbeton ein hydraulisch aktives Bindemittel auf Belit-basis gewonnen. Wird dieser Belit-Zement mit normalem Zement gemischt, kann ein gleichwertiges Produkt im Vergleich zu herkömmlichem Zement erreicht werden, jedoch mit stark verringertem CO2-Fußabdruck. Heutzutage werden in den meisten Fällen in der Anwendung von Zement auch Zusatzmittel wie Fließmittel und Beschleuniger eingesetzt. Allein die Fließmittel machen rund 70 % des Zusatzmittelmarktes aus. Es erscheint klar, dass der neuartige Recyclingzement ein geeignetes Fließmittel sowie einen Beschleuniger benötigt, um mit herkömmlichen Zementen auf dem Markt konkurrenzfähig zu sein. Einen etwas spezielleren Markt stellen die Betonwaren dar. Auch hierfür soll ein Zusatzmittel entwickelt werden, da hier ein wichtiges Anwendungsgebiet für die neuen RC-Zemente gesehen wird. In diesem Teilprojekt sollen diese Zusatzmittel (Fließmittel/Beschleuniger/Betonwarenhilfe) für die neuartigen Belit-Zemente entwickelt werden. Dafür werden umfangreiche Tests im Mörtel gemacht. Am Ende soll zumindest ein gut geeignetes Fließmittel und ein Beschleuniger resultieren, um den Belit-Zementen eine vergleichbare Performance im Vergleich zu herkömmlichen Zementen zu verleihen. Außerdem soll eine Betonwarenhilfe entwickelt werden. Somit stünde eine Alternative für die Betonwarenindustrie im Vergleich zu herkömmlichem Zement zur Verfügung. Dafür werden besonders anwendungsnah Gyratorprüfkörper hergestellt, um die Bedingungen im Betonwarenwerk nachstellen zu können.
Im Projekt 'Modulare Bioenergie' (ModBioEn) wird eine Pilotanlage einer containerbasierten Biogasanlage errichtet. Diese basiert auf den Vorarbeiten von zwei renommierten Forschungseinrichtungen: dem Fraunhofer IKTS und der Hochschule Zittau/Görlitz (HSZG). An der HSZG wurde in den vergangenen vier Jahren eine Hochleistungsbiogasanlage mit Festbett entwickelt. Die entstandene Technikumsanlage wird in Containerbauform gebracht und in eine Pilotanlage überführt. Das Fraunhofer IKTS stellt zusätzlich zwei entwickelte Komponenten in Containerform bereit; die Substrataufbereitung und die Gasreinigung. Die am IKTS vorhandene Technik und die an der HSZG entwickelte MHL-BGA-Technologie wird in eine Gesamtanlage mit 4 Containern zusammengesellt. Durch den vorgeschalteten Aufbereitungscontainer (1) mit u.a. einem Extruder kann eine deutliche Erweiterung des Substrateinsatzspektrums dieser modularen Bioenergieanlage erreicht werden. Bewusst wird im Projekt ModBioEn auf das Ziel 'Erweiterung des Substrateinsatzspektrums für Bioenergieanlagen' des Förderprogrammes 'Energetische Biomassenutzung' eingegangen. Dafür wurden drei regionale Partner gewonnen: A) die Kommune Reichenbach, B) die Brauerei Eibau und C) die Safterei Linke. Zunächst erfolgt der Einsatz am Standort 'Real-Technikum Reichenbach' (A) als Beispiel für einen kommunalen Anwender. Zweiter Standort ist die Brauerei Eibau. Bisher leitet die Brauerei die Reststoffe (Heißtrub, Hefewasser und Biervorlauf), die durch den Brauprozess in größeren Mengen entstehen, energetisch völlig ungenutzt und kostenpflichtig in das Abwasser ein. Es handelt sich so-mit um wirkliche Rest- und Abfallstoffe im Sinne des Förderprogramms. Dritter Standort ist die Safterei mit Trester als Reststoff. Es erfolgt eine wissenschaftliche Begleitung beim Betrieb der Anlage sowie die Auswertung der Versuchsdaten hinsichtlich Gasquantität und Gasqualität und eine Prozessoptimierung speziell für die einzelnen Reststoffe.
Zielsetzung:
Das Projekt befasst sich mit der nachhaltigen Verwertung von tonhaltigen Schlämmen und silikatreichen Stäuben, die als Reststoffe insbesondere bei der Kies-, Sand- oder Quarzitgewinnung in der Region anfallen. Bislang fehlten für diese Materialien großflächig umsetzbare Nutzungskonzepte, sodass sie meist deponiert oder nur sehr eingeschränkt verwertet wurden. Ziel dieser Projektphase war es, die Verwertungsmöglichkeiten von Kieswaschschlämmen und silikatischen Stäuben zu identifizieren, die sich in einem industriellen Maßstab umsetzen lassen. Damit soll eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft in der Region etabliert werden, die zur Umweltentlastung beiträgt, innovative Produkte hervorbringt und zusätzliche Arbeitsplätze schafft.
Dabei wurden zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten in Betracht gezogen. Im Fokus standen insbesondere die Entwicklung von Geopolymeren aus kaolinitischem Kieswaschschlamm und silikatreichen Stäuben, die als Zementersatz in der Bauindustrie, als Ersatz für Keramik, im 3D-Druck sowie als elektrisch leitfähige Materialien für Wärmeelemente und Wärmespeicher eingesetzt werden können. Auch Anwendungen außerhalb der Geopolymerforschung wurden untersucht, darunter die Nutzung von kalziniertem Kieswaschschlamm als Portlandzementersatz, die Verwendung in der Keramikproduktion, im Lehmbau, in der Landwirtschaft oder als Bohrspülung. Damit wurde ein breites Spektrum an Verwertungsoptionen systematisch erfasst.
Fazit:
Das Projekt zeigt eindrucksvoll, dass tonhaltige Schlämme und silikatreiche Stäube nicht als Abfall, sondern als wertvolle Rohstoffe betrachtet werden können. Durch umfassende Analysen und innovative Laborarbeiten konnten unterschiedliche Geopolymerrezepturen entwickelt werden, die sowohl technisch als auch ästhetisch überzeugen. Besonders die Einsatzmöglichkeiten als Zementersatz und in der Innenarchitektur erweisen sich als zukunftsträchtig.
Gleichwohl bestehen für eine großflächige Umsetzung noch Hemmnisse, insbesondere fehlende Infrastruktur, Zertifizierungshürden und ökonomische Faktoren. Dennoch konnten durch gezielte Öffentlichkeitsarbeit wichtige Kontakte zu Industriepartnern geknüpft werden, sodass die Grundlage für eine weiterführende Zusammenarbeit gelegt ist. Insgesamt leistet das Projekt einen wichtigen Beitrag zur Etablierung einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft, indem es praxisnahe und innovative Lösungen für Reststoffe aufzeigt.
Vulkanische Asche wurde vor kurzem als eines potenziellen Düngemittel für Ozeanoberfläche identifiziert worden. Jedoch werden die Prozesse, die Umwandlung von unlöslichen zu löslichen Eisen ermöglichen Fe-Verbindungen in der Asche wenig verstanden bisher. Diese Studie untersucht die vulkanische Wolke Kontrollen auf Asche Eisenlöslichkeit. Ich kombiniere Vulkanausbruch Spalte Modellierung mit hohen, mittleren und niedrigen Temperaturen chemische Reaktionen in Eruption Wolken, um besser einschränken Vulkanasche Eisen Mobilisierung unter Berücksichtigung der Wechselwirkung verschiedener Arten in einem Fest-Flüssig-Gas-System. Zuerst benutze ich ATHAM die Plum Dynamik und Mikrophysik lösen. Zweitens, entwickle ich eine Chemie und Thermodynamik Code, der die Umgebungsbedingungen (in-plume Temperatur, Druck, Feuchtigkeit usw.) bekommt von den ATHAM Ausgänge und simuliert die gas-ash/aerosol Interaktionen mit speziellem Fokus auf Eisen-Chemie. Dieses Modell basiert auf einer Reihe von gekoppelten Massenbilanzgleichungen für verschiedene Arten der Eruptionssäule. Begriffe, die in diesen Gleichungen basieren auf physikalisch-chemischen Wechselwirkungen von gasförmigen, flüssigen und festen Arten parametriert. Einige der wichtigsten Prozesse in dieser Studie nicht berücksichtigt sind: Gas-Scavenging durch Asche, Wasser und Eis, Auflösung von Asche in der flüssigen Phase und Eisen wässrigen Chemie. Eine Reihe von Laborexperimenten auf Asche wird auch als die Ergebnisse der Modellierung gegen echte Ascheproben und Beobachtung zu bewerten. Schließlich schlage ich die günstige vulkanischen Einstellung und in-plume Prozesse für Asche Eisen Mobilisierung.