Eigene Untersuchungen in einem hohen atmogenen N-Eintrag sowie erhöhten NH3- und NO2-Konzentrationen in der Außenluft ausgesetzten Fichtenwald-Ökosystem zeigen erstmals, dass autotrophe Nitrifizierer einen für diese Mikroorganismen zuvor nicht identifizierten Lebensraum, die Phyllosphäre, wahrscheinlich den Nadelapoplasten, besiedeln. Erste Ergebnisse aus in situ-Begasungsexperimenten von Fichtenzweigen dieses Standorts mit NH3 bzw. mit NH3 plus 10 Pa C2H2 (als Inhibitor der Ammoniak-Monooxygenase: AMO) deuten darauf hin, daß die beobachtete NH3-Aufnahme über die Fichtennadeln nicht allein auf pflanzliche Aktivität zurückgeführt werden kann, sondern das autotrophe Nitrifizierer hierzu wesentlich beitragen. Ziel des Vorhabens ist es, unter Einsatz molekularbiologischer und mikroskopischer Techniken (confokales LSM) zum einen die Besiedlung des Nadel-Apoplasten von Fichten durch autotrophe NH3- und NO2-Oxidierern zu charakterisieren, zum anderen die Aufnahme von atmosphärischem NH3 und NO2 in die Nadelblätter in Abhängigkeit von dieser Besiedlung zu quantifizieren. Zu diesem Zweck sollen an zwei unterschiedlich stark atmogenen N-Einträgen ausgesetzten Fichten-Standorten die Nitrifizierer im Nadel-Apoplasten genau lokalisiert und deren Zellzahlen quantifiziert werden. Diese Daten sollen mit Ergebnissen aus NH3-Gaswechselmessungen korreliert werden, die mit bzw. ohne C2H2 als Inhibitor der AMO durchgeführt werden. Darüber hinaus soll die NH3- sowie NO2-Aufnahme an sterilen bzw. mit Nitrifizierern inokulierten Fichtenjungpflanzen parametrisiert sowie im Rahmen von 15NO3-Nachweis in der apoplastischen Waschflüssigkeit die Nitrifiziereraktivität zusätzlich nachgewiesen werden.
Pflanzenpathogene Pilze der Gattung Fusarium verursachen agronomisch bedeutende Krankheiten auf Getreide. Zusätzlich zur Ertragsminderung kommt es dabei zur Kontamination des Erntegutes mit Mykotoxinen. Für die wichtigsten Fusarium-Toxine, das als Proteinbiosynthese-Inhibitor wirkende Deoxynivalenol (DON) und das stark östrogen wirksame Zearalenon (ZON), sind nun nach toxikologischer Evaluierung EU-weite gesetzliche Maximalwerte in Vorbereitung. Die im Feld vom Pilz gebildeten Metaboliten stellen eine Gesundheitsgefährdung für Tier und Mensch dar. Allerdings sind pflanzliche und tierische Zellen (und wahrscheinlich der toxinproduzierende Pilz selbst) in gewissem Ausmaß imstande, die Mykotoxine in ungiftige Konjugate überzuführen. In diesem Projekt sollen die beteiligten Entgiftungsenzyme, die UDP-Glucuronosyl-transferasen (UGT) und Sulfotransferasen (SULT) charakterisiert, sowie die gebildeten Mykotoxin-Konjugate mittels instrumenteller Analysenverfahren untersucht werden. Ziel des Projektes ist es, Bäckerhefe genetisch so zu verändern, dass die Detoxifikationsaktivität von exprimierten UGT- oder SULT-Kandidatengenen phänotypisch beobachtet werden kann, entweder in Form von Wachstum auf gifthältigem Medium, oder mithilfe von geeigneten östrogen-regulierten Reportergenen. Da die Säuger-UGTs im Lumen des endoplasmatischen Retikulums lokalisiert sind und Hefe das Ko-Substrat UDP-Glucuronsäure (UDP-GlcUA) nicht bilden kann, muss allerdings zuerst die Fähigkeit zur Biosynthese von UDP-GlcUA und möglicherweise auch jene zum effizienten Transmembran-Transport bereitgestellt werden. Derartige Stämme und solche, die das Sulfotransferase-Kosubstrat PAPS ('aktives Sulfat') effizient bereitstellen, sollen als Wirtszellen für die funktionelle Expression von humanen bzw. tierischen UGTs, sowie von tierischen und pflanzlichen SULTs dienen. Auch im Genom von Fusarium graminearum identifizierte UGT bzw. SULT-Gene sollen getestet werden. Neben der funktionellen Charakterisierung von heterologen UGT und SULT Genen soll auch getestet werden, ob sich endie hergestellten Hefestämme als Bioreaktoren zur Herstellung von Mykotoxinkonjugaten verwendet werdeneignen. Diese sind als Referenzsubstanzen für die Entwicklung von Analysenmethoden wichtig. Wenn es gelingt, die fremden Entgiftungsenzyme funktionell in Hefe zu rekonstituieren, hätte dies Bedeutung weit über den Aspekt der Mykotoxine hinaus. Ein Satz von Hefestämmen, die jeweils nur ein Detoxifikationsgen exprimieren, wäre generell für das Studium des Metabolismus von Medikamenten und anderen Substanzen sehr nützlich.
Ziel des interdisziplinären Verbundvorhabens ist die standortdifferenzierte Bewertung des Einsatzes von Nitrifikationsinhibitoren bei der Stickstoffdüngung als Klimaschutzmaßnahme. Das beantragte Projekt der CAU Kiel ist Teil eines Verbundprojektes welches sowohl ein deutschlandweites Netzwerk abgestimmter Feld- (8 Standorte) und Laborversuche (4 Labors) zu den Wirkungen von Nitrifikationsinhibitoren auf die Stickstoffdynamik im Boden, die direkte N2O-Emission, die Nitratauswaschung sowie die Stickstoffeffizienz und die Qualität und Höhe der Erträge als auch integrierte Untersuchungen zu Wirkungen auf das Bodenmikrobiom (Zielorganismen und Nichtzielorganismen), die Verlagerung von Hemmstoffen, die Interaktion mit anderen umwelt- und klimawirksamen Emissionen (Ammoniak, Methan) sowie die ökonomische Bewertung von Nitrifikationshemmstoffen als Klimaschutzmaßnahme umfasst. Das Teilprojekt ist an der Modellierung und Regionalisierung der Wirkungen von Nitrifikationshemmstoffen, die Abbildung möglicher Klimaschutzwirkungen im Treibhausgasemissionsinventar Deutschlands, die zusammenführende Bewertung als mögliche Klimaschutzmaßnahme sowie der Wissenstransfer in die Praxis beteiligt. Es ist federführend bei der Modellierung der Stickstoffauswaschung als Komponente der indirekten THG-Emissionen. Wesentliche Ziele dieses des Projektes sind die standortdifferenzierte Erfassung und Bewertung - des annuellen Effekts von NI auf die direkte N2O Emission, - der Wirkung von NI auf Ammoniakemissionen und auf die Methanaufnahme von Böden, - der Wirkung von NI auf Ertragseffekte (Höhe, Qualität) und die Stickstoffnutzungseffizienz, - der Wirkung von NI auf die annuelle Nitratauswaschung, - der Wirkungen verschiedener Inhibitorprodukte, - der Effektivität von NI nach mehrmaliger und mehrjähriger Anwendung.
Im Rahmen des Teilprojekts Modellierung des Forschungsverbundvorhabens 'Nachhaltige Altlastenbewältigung unter Einbeziehung des natürlichen Reinigungsvermögens' wird ein Prognoseinstrument entwickelt, das die Ausbreitung und den Abbau von Schadstoffen in der (un-)gesättigten Bodenzone in Form einer numerischen Simulation abbildet. Dazu musste in der ersten Projektphase ein existierendes Simulationswerkzeug (Richy1D) insbesondere um die Beschreibung von natürlichen Abbauvorgängen erweitert werden. Die nötigen Arbeiten auf dem Gebiet der Modellentwicklung resultierten zunächst in Implementierungen von Abbaumechanismen 0. und 1. Ordnung, die bereits lineare, irreversible Reaktionsnetzwerke mit beliebigen Reaktionspartnern abbildbar machen. Derartige Abbauketten sind etwa zur vereinfachten Beschreibung des LHKW-Abbaus weit verbreitet. Die Abhängigkeit der Reaktionsraten von Vorhandensein und Aktivität lebender Organismen, die diese Abbauvorgänge katalysieren, wird vom Monod-Modell widergespiegelt. Dieses wurde formuliert und implementiert für Umsetzungen mit beteiligter Biomasse und zwei Reaktionspartnern, dem Elektronendonator und einem Elektronenakzeptor (sog. 3-Komponentenmodell). Die Berücksichtigung des Konzepts der Redoxzonen, in welchen unterschiedliche Mikrobenspezies agieren und verschieden Abbauwege möglich sind, mündet in der Formulierung eines allgemeinen Monod-Modells mit einer beliebigen Anzahl von unterschiedlichen Biomassenspezies, Abbauwegen, Reaktionspartnern und Hemmstoffen. Um schließlich allgemeinste chemische Reaktionsgleichgewichte oder Kinetiken berücksichtigen zu können, wird derzeit an der Realisation eines allgemeinen Mehrkomponentenmodelles gearbeitet. Die Nutzung komplexer Simulationsmodelle für reale Fallstudien stellt hohe Anforderungen an die Datenlage der Standorte. Ein Hilfsmittel zur Gewinnung von Modellparametern stellt die Identifizierung dieser mittels inverser Simulation geeigneter (Säulen-) Experimente dar. Die am Lehrstuhl entwickelte Software wurde hier entsprechend den Anforderungen eines Teilprojekts einem speziellen Experimentdesign, dem sog. Kreislaufexperiment, angepasst. Desweiteren wurde eine neue Parametrisierungsmöglichkeit für die zu identifizierenden Funktionen geschaffen, welche zu verbesserter numerischer Stabiliät führt. Die Funktionen sind nun durch monotone, stückweise kubische Splines darstellbar. Die Identifizierungssoftware ist auch auf die Parameter des 3-Komponenten-Monod-Modells erweitert. Zur Erstellung einer räumlich dreidimensionalen, instationären Wasserhaushalts- und Stofftransportsimulation Richy3D wurden zunächst zweidimensionale Vorarbeiten auf die aktuellste Version des Programmbaukastens ug portiert, was sowohl die Verfolgung adaptiver Rechenkonzepte (variable Steuerung numerischer Parameter wie Zeitschrittweite und Feinheit des räumlichen Gitters) ermöglicht, als auch einen übergang zu parallelen Datenstrukturen bietet. Dazu wurde in weiten Teilen die Diskretisierung ...
Untersuchungen, um genauere Kenntnis des Angriffs von phytotoxischen Substanzen im Chloroplasten der Pflanze zu erhalten: (1) direkte Hemmung des photosynthetischen Elektronentransports, (2) Hemmung der Carotinbiosynthese und damit photooxidative Zerstoerung des Chlorophylls, (3) peroxidativ wirkende Herbizide (Radikalbildner) und (4) Hemmstoffe der ATP-Synthese, Lipidbiosynthese. - Studien zu Struktur/Aktivitaetsbeziehungen, Bindungsstudien mit radioaktiv markierten Herbiziden, Selektion und Charakterisierung herbizidresistenter Mutanten, Untersuchungen zur lichtinduzierten Peroxidation und Antioxidantien. Die Arbeiten werden auf weitere Stoffwechselbereiche ausgedehnt.
Mit dem Großgerät werden die zu untersuchenden abwasser- und abfalltechnischen Bioprozesse ganzheitlich betrachtet und alle Stoffströme (Gas, Wasser, Feststoffe) vollständig und unter realen Prozessbedingungen bilanziert. Kinetische Parameter werden für unterschiedliche Substrate und Hemmstoffe ermittelt, die dann Eingang in die mathematische Modellierung finden. Mit den gewonnenen Ergebnissen sollen ferner die Prozessmodellierung inklusive deren Kalibrierung und Validierung weiterentwickelt werden. Durch den Einsatz des Großgerätes wird ein erheblicher Erkenntnisgewinn erwartet, der dazu genutzt werden soll, neue und innovative Prozesse im Hinblick auf ihre Leistungsfähigkeit und Grenzen schneller zu erfassen und im Hinblick auf eine Life-Cycle-Analysis zu bewerten. Damit können auch langwierige Versuche an halbtechnischen Anlagen und Pilotanlagen auf wenige Fragestellungen begrenzt werden und es können durch parallele Versuche Zeiten und Kosten eingespart werden. Das für die Verfahrensentwicklung notwendige Upscaling lässt sich ebenfalls erheblich verkürzen.
Die Ergebnisse eines vorangegangenen DFG-Projektes lieferten Hinweise darauf, dass die verstärkte Abgabe von Citrat und Protonen unter P-Mangelbedingungen auf einer erhöhten Akkumulation von Citronensäure im Wurzelgewebe beruht. Diese verstärkte Citratakkumulation ist einerseits die Folge einer erhöhten Biosyntheserate, beruht andererseits aber wahrscheinlich auch auf einem durch P-Limitierung der Atmungskette verminderten Citratumsatz im Citratcyklus. Zur Prüfung dieser Hypothese sollen P-Mangel induzierte Veränderungen der am Citratumsatz beteiligten Stoffwechselwege untersucht werden, um so Hinweise auf die an der Regulation beteiligten Schlüsselreaktionen zu erhalten. Im einzelnen sind Messungen der Wurzelatmung, des Pools an Adeninnukleotiden, des Redoxstatus (NADH/NAD-Verhältnis), 14C markierter Intermediärprodukte des Citratstoffwechsels und der an den Umsetzungen beteiligten Enzymaktivitäten, sowie Untersuchungen zur Citratakkumulation nach gezielter Applikation von Respirationshemmstoffen (KCN, SHAM) geplant. Die Wirksamkeit verschiedener Anionenkanalinhibitoren lieferte erste Hinweise, dass die Citratabgabe durch einen Anionenkanal im Plasmalemma erfolgt. Nach Isolierung von Protoplasten aus dem Proteoidwurzelgewebe soll über Patch-Clamp Messungen versucht werden, die Beteiligung eines Anionenkanals direkt nachzuweisen.
<p>Urease- und Nitrifikationsinhibitoren sind Chemikalien, die in der Landwirtschaft eingesetzt werden, um die pflanzliche Stickstoffausnutzung von Düngern zu steigern und dabei Ammoniak-, Nitrat- und Lachgasemissionen zu mindern. Da hierbei eine Gefährdung der Umwelt und der menschlichen Gesundheit nicht ausgeschlossen werden kann, empfiehlt das Umweltbundesamt eine bessere Regulierung der Stoffe.</p><p>Berechnungen des Umweltbundesamtes (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UBA#alphabar">UBA</a>) zeigen, dass ein umfassender Einsatz von Inhibitoren landwirtschaftliche Ammoniakemissionen um bis zu neun und Lachgasemissionen um bis zu fünf Prozent reduzieren könnten. Diese Wirkung kann aber nur erreicht werden, wenn die Stoffe großflächig mit den Düngemitteln in der offenen Umwelt ausgebracht werden. Ein großer Teil der Wirkstoffe kann jedoch die Umwelt oder die menschliche Gesundheit gefährden. So sind einige der Stoffe potenziell giftig für Wasserorganismen oder beeinträchtigen die Fortpflanzungsfunktion von Säugetieren.</p><p>Diese Risiken werden aktuell in der Genehmigungspraxis weder auf nationaler noch auf europäischer Ebene systematisch berücksichtigt. Dies zeigt sich zum Beispiel daran, dass fünf der elf auf dem deutschen Markt erhältlichen Inhibitoren mit hoher Wahrscheinlichkeit nach den Anforderungen der EU-Pflanzenschutzmittelverordnung nicht zulassungsfähig wären. Darüber hinaus bestehen auch noch Unsicherheiten bei der Effektivität und Dauer der Wirkungen von Inhibitoren, insbesondere bei wiederholter Anwendung.</p><p>Ein großflächiger Einsatz der derzeit auf dem Markt erhältlichen Inhibitoren kann deshalb vom UBA zum jetzigen Zeitpunkt pauschal nicht empfohlen werden. Stattdessen empfiehlt die Behörde eine einheitliche europäische Regelung, die sicherstellt, dass jeder genehmigte Wirkstoff ohne Risiko für Umwelt und menschliche Gesundheit angewendet werden kann.</p><p>Diese Regelung sollte über die Schaffung einer EU-Verordnung mit einem Genehmigungs- und Zulassungsverfahren ähnlich dem der EU-Pflanzenschutzverordnung oder über die Integration in diese Verordnung umgesetzt werden. Unter diesen Voraussetzungen können Inhibitoren einen Beitrag zum Erreichen von Umwelt- und Klimazielen leisten.</p><p>Wichtig ist, schnell die entsprechenden Schritte zu einer Neuregulierung insbesondere von Nitrifikationsinhibitoren zu ergreifen. Der Landwirtschaftssektor war im Jahr 2024 für rund 13 Prozent der Treibhausgasemissionen in der EU verantwortlich. Ab 2030 wird auch der Landwirtschaftssektor einen signifikanten Beitrag zu den ambitionierten europäischen und nationalen Klimazielen leisten müssen. Dann werden kostengünstige und einfache Minderungstechniken, wie der Einsatz von treibhausgasmindernden Inhibitoren, deutlich an Attraktivität gewinnen.</p>
Der 7. Preis der Umweltallianz Sachsen-Anhalt 2018 greift mit seinem Motto „Ressourcen schonen – effizient wirtschaften“ die wachsende Relevanz dieser Themen für eine erfolgreiche unternehmerische Entwicklung auf. Ausgezeichnet wurden sachsen-anhaltische Unternehmen, die durchdacht mit Rohstoffen, Materialien und Energie umgehen, auf ressourceneffiziente Produkte und Technologien setzen, Produktionsstrukturen verbessern oder Stoffkreisläufe schließen und so Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit fließend miteinander kombinieren. Ministerpräsident Dr. Reiner Haseloff und Umweltstaatssekretär Klaus Rehda haben am 26. November 2018 die Preise der Umweltallianz Sachsen-Anhalt verliehen. Insgesamt wurden 24.000 Euro Preisgeld ausgereicht. Vorsitz: Prof. Dr.-Ing. Bernd Meyer, Direktor des Instituts für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen und von 2008 - 2015 Rektor der Ressourcenuniversität TU Bergakademie Freiberg Mitglieder: Carola Schaar , Präsidentin der Industrie- und Handelskammer Halle-Dessau Marko Mühlstein , Geschäftsführer der Landesenergieagentur Sachsen-Anhalt GmbH Sven Uebrig, Bereichsleiter Sicherheit und Umweltmanagementbeauftragter bei Hermes Fulfilment (Otto Group) in Haldensleben Petra Hannen, freie Journalistin und Redakteurin Preisträger: APK AG, Merseburg Preisgeld: 5.000 Euro Würdigung für: APK Newcycling®-Technologie Mit ihrer Newcycling®-Technologie möchte die Firma APK AG aus Merseburg die Welt von Kunststoffabfällen befreien. Durch ein neuartiges Löseverfahren werden einzelne Polymertypen in Kunststoffverbunden, beispielsweise Mehrschichtfolien, und in gemischten Kunststoffabfällen getrennt. Es entstehen sortenreine Regranulate, deren Eigenschaften denen von neu hergestellten Kunststoffen ähneln und diese ersetzen können. Preisträger: Cronimet Envirotec GmbH, Bitterfeld-Wolfen Preisgeld: 5.000 Euro Würdigung für: Vakuumdestillation metallhaltiger Abfallschlämme Die Cronimet Envirotec GmbH betreibt in Bitterfeld die weltweit erste Vakuumdestillationsanlage zur Aufbereitung von Abfallschlämmen aus der Metall- und Erdölindustrie. In einem vakuum-thermischen Destillationsprozess erfolgt eine Flüssig- und Feststofftrennung der metallhaltigen Schlämme. Durch die Abwesenheit von Sauerstoff entstehen keine Metalloxide. Die eingesetzten Rohstoffe können zu einhundert Prozent wiedergewonnen werden. Finalist: TRG Cyclamin GmbH Würdigung für: TRG-Verfahren zur Aminrückgewinnung Die TRG Cyclamin GmbH aus Schönebeck schafft mit ihrem patentierten Verfahren geschlossene Kreisläufe. Das TRG-Verfahren zur Aminrückgewinnung ist ein Service für Gießereien, die mit der Cold-Box-Technologie arbeiten. Aus der als Abfallprodukt anfallenden schwefelsauren Waschlösung kann das Amin durch eine besondere Kombination von Trocknung und Gegenstromdestillation vollständig zurückgewonnen und wiederholt im Cold-Box-Prozess eingesetzt werden. Preisträger: SONOTEC Ultraschallsensorik Halle GmbHPreisgeld: 10.000 EuroWürdigung für: Ultraschallprüfgerät SONAPHONE Die SONOTEC Ultraschallsensorik Halle GmbH hat mit ihrem SONAPHONE 4.0 ein neues digitales Ultraschallprüfgerät entwickelt, das innovative Messtechnik, breitbandige Sensorik und smarte Software zur Auswertung der spektralen Informationen vereint. Mit dem mobilen Gerät können Leckagen in Druckluftanlagen verortet, Energieverluste bewertet und im Ergebnis beseitigt werden. Finalist: Ingenieurbüro Köhler/Hartwig Energiemanagement Würdigung für: Energieeffiziente Betriebsführung kommunaler Heizungsanlagen Weniger Wärmeenergieverbrauch bei gleichem Komfort, das ist das Konzept des Ingenieurbüro Köhler/Hartwig Energiemanagement aus Magdeburg. Allein durch nichtinvestive Maßnahmen wird die Energieeffizienz kommunaler Heizungsanlagen signifikant gesteigert. Auf eine Ist-Stand-Analyse folgt die Anpassung der Raumtemperaturen an die jeweilige Nutzung. Außerdem werden die Gebäudemanager in der bedarfsgerechten Einstellung ihrer Heizungsregelungen beraten und geschult. Finalist: MOL Katalysatortechnik GmbH Würdigung für: Effizienzpumpen mit MOLLIK-Technologie Mit ihrer MOLLIK-Technologie senkt die MOL Katalysatortechnik GmbH aus Schkopau den Energieeinsatz beim Pumpen von Wasser. Speziell entwickelte Mineral-Metall-Folien werden vor Wasserpumpen oder auch im Bypass installiert und vermindern die Bildung und Auflösung dampfgefüllter Hohlräume, sogenannte Kavitationswirkungen. Diese vergeuden Energie und begünstigen auch Fällungsprozesse. Preisträger: SKW Stickstoffwerke Piesteritz GmbH, Lutherstadt Wittenberg Preisgeld: 4.000 Euro Würdigung für: Düngerspezialisten ALZON® neo-N und PIAGRAN® pro Die SKW Stickstoffwerke Piesteritz GmbH hat intensiv an der Verbesserung der Stickstoffstabilisierung ihrer Düngeprodukte und der Entwicklung entsprechender Inhibitoren geforscht. Mit den neu eingeführten Düngerspezialisten ALZON® neo-N und PIAGRAN® pro können die Auswaschung von Nitrat in den Boden und die Emissionen von Lachgas und Ammoniak in die Luft signifikant verringert werden. Finalist: Bäckerei Möhring Würdigung für: Mit "Too good to go" gegen Lebensmittelverschwendung Durch konsequente Nutzung der App „Too good to go“ und großes persönliches Engagement sind Lebensmittelabfälle in der Bäckerei Möhring Geschichte. Die Bäckerei aus Barleben gibt in ihrer „Too good to go“-Tüte kurz vor Ladenschluss überschüssige Lebensmittel quer durch das Sortiment ab. Für 3,50 Euro kann der Kunde Backwaren im Wert von bis zu 12 Euro erhalten. Finalist: SKW Stickstoffwerke Piesteritz GmbH Würdigung für: Energetische Optimierung der Ammoniakanlage Die SKW Stickstoffwerke Piesteritz GmbH hat in einem mehrjährigen Prozess die Maschinen- und Verfahrenstechnik ihrer Ammoniakanlage optimiert. Durch den Einbau neuer Apparate und Aggregate werden heute jährlich 44 Millionen Kubikmeter Erdgas eingespart und 80.000 Tonnen weniger Kohlendioxid abgegeben. Die Anlage arbeitet effektiver, sicherer und mit einem geringeren Geräuschpegel.
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| Bund | 323 |
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