In dem hier vorgeschlagenen Projekt möchten wir ein integriertes biotechnologisches System für die Verwertung fester und gelöster organischer Abfallströme zu Bioenergie entwickeln. Es sind bereits einige Technologien für die Bioenergiegewinnung aus Abfällen etabliert. Allerdings ist es die Verbindung mit weiteren neuen Technologien zu einem modularen Netzwerk von kommunizierenden Modulen, was für zukünftige Akteure notwendig sein wird, um die Biomasse-/Bioabfallressourcen bis zu ihrem vollen Potenzial hin nutzen zu können. Wir möchten eine skalierbare Pilotanlage für die integrierte Umwandlung fester und löslicher organischer Abfallströme in Biogas und Wasserstoff entwickeln. Zu diesem Zweck sollen drei Module gebaut und miteinander verbunden werden, die aus der sauren Hydrolyse von Feststoffen, der Biogaserzeugung aus gelöstem org. Kohlenstoff und der Biowasserstofferzeugung mit Hilfe bioelektrochemischer Technologien bestehen. Das System wird in Zusammenarbeit zwischen der TU Hamburg und der Firma Popp Feinkost GmbH gebaut und am Industriestandort mit realen Abfallstoffströmen betrieben werden.
Um Biomasse effizient aufschließen, aufbereiten und bedarfsgerecht für nachgelagerte Produktionsprozesse bereitstellen zu können, sollen Voraussetzungen geschaffen werden, Neben- und Reststoffströme in werthaltige Produkte zu überführen (BMEL, 2020)'. Das Potential von Insektenlarven zur Nutzung von Nebenströmen und die Biokonvertierung in hochwertige Futtermittel im Sinn einer Kreislaufwirtschaft ist enorm, aber bisher noch unzureichend genutzt. Ziel des Projektes ist es daher in einem integrativen Ansatz, beginnend von der Larvenaufzucht, über die technologische Gewinnung und Veredelung des Larvenprodukts bis zum Einsatz derselben als Futtermittel für Monogastrier, den kompletten Prozess zu untersuchen und die Stoffstromberechnung entlang dieser kompletten Kette zu ermöglichen. Bisherige Berechnungen zur Frage der Nachhaltigkeit und die Vergleichbarkeit von Insekten mit konventionellen Futtermitteln, wie beispielsweise Soja, beleuchten häufig nicht die gesamte Produktion der Larve selbst, über diese als Futtermittel zum tierischen Lebensmittel (Protein von Geflügel, Schwein) im Hinblick auf Parameter wie z.B. CO2-Footprint, Produktionskosten, Futterwert für Nutztiere und Ausscheidung stickstoffhaltiger Substanzen in die Umwelt. Technologisch steht hier ein innovatives Verfahren zur Hydrolyse der protein- und chitinhaltigen Kutikula der Larven vor ihrer Auftrennung in Fett und Protein im Fokus, wodurch insbesondere die Bioverfügbarkeit von Aminosäuren und die umsetzbare Energie des Larvenproduktes erhöht werden sollen. Innovative Ansätze zur Larvenaufzucht auf Nebenströmen sollen experimentell untersucht werden, um das ungeheure Potential von Insekten nutzbar zu machen und die Nahrungskonkurrenz der Nutztierernährung zum Menschen so weit wie möglich zu minimieren. Die daraus resultierenden Futtermittel sollen in einem anschließenden Schritt auf ihren Futterwert und ihre Nutzbarkeit bei Broiler und Schwein in der bedarfsgerechten Tierernährung geprüft werden.
Der Anstieg der Konzentrationen von gelöstem organischem Kohlenstoff (DOM) konnte in vielen Oberflächengewässern der temperierten Zonen der Nordhemisphäre nachgewiesen werden. Der Anstieg der DOM-Konzentrationen wird größtenteils auf die schnellere Zersetzung organischer Substanz und den erhöhten Austrag von DOM aus den Böden der Gewässereinzugsgebiete, hier speziell aus Torfmooren, in Flüsse und Seen zurückgeführt. Neben der Bedeutung des DOM im globalen Kohlenstoffkreislauf, auch im Zusammenhang mit Klimaveränderungen, verursacht die 'Gewässerverbraunung' Probleme im Zusammenhang mit der Trinkwassergewinnung. So vermindern hohe DOM-Gehalte, oft auch verbunden mit erhöhten Einträgen DOM-gebundener Schwermetalle, die Trinkwasserqualität und Erhöhen die Kosten der DOM-Entfernung. Obwohl die DOM-Zusammensetzung ein Schlüsselparameter für das Umweltverhalten von DOM ist, ist die Bedeutung seiner molekularen Zusammensetzung in Verbindung mit Landnutzung, Liefergebietsvegetation, Moorhydrologie und Schwermetalltransport kaum verstanden. Zusätzlich sind viele Waldgebiete und Moore in Mittelgebirgen aufgrund von jahrhundertelangem Bergbau oft mit Schwermetallen (Pb, Hg, Zn, etc.) und Arsen belastet. Im vorgeschlagenen Projekt soll das Phänomen des DOM-Anstiegs in Trinkwasserreservoiren am Beispiel der Eckertalsperre und seinem Liefergebiet im Harz untersucht werden. Der Anstieg der DOM-Konzentrationen wird dort bereits seit mehr als 10 Jahren beobachtet. Obwohl allgemein davon ausgegangen wird, dass eine erhöhte Torfzersetzung in Mooren die erhöhten DOM- und Schwermetallausträge verursacht, konnte dieses bisher nicht direkt nachgewiesen werden. Im Rahmen des vorgeschlagenen Projektes soll die molekulare Zusammensetzung von DOM im Eckertalstausee und seiner Zuflüsse, die sowohl schwermetallkontaminierte Moorgebiete als auch Waldböden entwässern, über einen Zeitraum von 12 Monaten regelmäßig zu untersuchen. Ziel ist es, die saisonale und räumlich Variabilität der Austräge und Quellen von DOM und seine Rolle als Transportmedium für Spurenstoffe als Funktion der molekularen DOM-Zusammensetzung zu verstehen. Anders als in früheren Studien wird der Schwerpunkt der Bestimmung der molekularen DOM-Zusammensetzung auf Festphasenanalysen mittel Pyrolyse-GC-MS und Thermally assisted Hydrolysis and Methylation -GC-MS unterstützt von spektroskopischen Methoden und Spurenelementanalysen liegen. Das beantragte Projekt soll somit, durch die Nutzung des Eckertalstausee-Systems als natürliches Labor, durch die Identifizierung der wichtigsten DOM-Quellen und deren chemischer Variabilität eine Lücke im Verständnis des biogeochemischen Verhaltens von DOM in der Umwelt schließen.
Ein UASB-Laborreaktor (Upflow Anaerobic Sludge Blanket-Reaktor) wird zur CSB-Reduktion von Ruebenmelasseschlempe eingesetzt. Ziel ist, durch Einsatz computergestuetzter Regelstrategien eine hohe Prozessstabilitaet und konstante CSBAblaufwerte zu gewaehrleisten. Mit Hilfe von Stoerfallsimulationen wird die Eignung der hier eingesetzten Regelung ueberprueft. Der CSB im Ablauf bzw. der Methanausbeutekoeffizient werden als Regelgroesse und die Verweilzeit als Stellgroesse gewaehlt. Gefahren werden die Testreihen mit Raumbelastungen bis zu 20 g CSB/l und CSB-Zulaufwerten bis zu 20.000 mg O2/l, wobei CSB-Ablaufwerte von zunaechst 2.500 mg O2/l angstrebt werden. Der Einfluss des Stoerfalls auf die mikrobielle Aktivitaet in den vier Stufen des anaeroben Abbaus, Hydrolyse, Acidogenese, Acetogenese sowie Methanogenese, wird ueber die Abgas- und Abwasseranalyse erfasst und interpretiert. In Zukunft sollen die Regelguete durch Verkuerzung der Messintervalle der Ist-CSB-Werte im Wasserzu- und ablauf mit Hilfe kontinuierlicher CSB-Bestimmung und Messwerterfassung verbessert werden sowie einzelne Regelalgorithmen sowie andere Regelstrategien fuer komplexe Regelkreise ueberprueft werden.
Die Untersuchungen haben zum Ziel, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem sich nach Konzentrierung der Schwefeloxide durch Sorption ein Wiederaufheizen der Abgase eruebrigt. Die Reaktionssubstanzen sollen nach der Regeneration, bei der fluessiger Schwefel als Produkt erzeugt wird, erneut verwendbar sein. Die Untersuchungen gliedern sich in 1. die Ermittlung von Ab- bzw. Adsorptionsdaten fuer SO2, 2. die Erzeugung von H2S aus Methan und Schwefel, wobei anfallender CS2 durch Hydrolyse in H2S ueberfuehrt wird, und 3. die Umsetzung von SO2 mit H2S zu elementarem Schwefel.
Chemischer Abbau von Thermoplasten und Duromeren durch Hydrolyse u.a. Verfahren. Aufarbeitung der Abbauprodkute. Recycling durch Einsatz als Rohstoffe bei der Herstellung der Kunststoffe.
Zielsetzung des Teilvorhabens der Universität Hohenheim ist es, mit Hilfe von verfahrenstechnischen Untersuchungen im Labor bzw. im halbtechnischen Maßstab den Einfluss der Prozessparameter Raumbelastung, Verweilzeit und Prozesstemperatur auf die Schaumbildung beim lastflexiblen Betrieb zweiphasiger Biogasanlagen zu ermitteln. Ebenso soll geprüft werden, ob und wie eine veränderte pH-Wert Differenz zwischen der Hydrolysestufe und dem Methanreaktor die Schaumbildung im Methanreaktor beeinflusst. Die Untersuchungen werden an zwei parallel betriebenen, vollständig automatisierten Laboranlagen durchgeführt. An diesen Anlagen ist jeweils ein vollständig durchmischter Reaktor zur Säurebildung (Versäuerungsreaktor, 'Hydrolyse' ausgeführt als CSTR, Volumen 100 L) über eine Feststoff-abscheidung mit einem Festbett-Methanreaktor (Volumen 100 L) verbunden. Die Prozessparameter Temperatur, Raumbelastung und pH-Wert können für beide Reaktoren unabhängig variiert werden. Ergänzende Untersuchungen sind an einer halbtechnischen Anlage vorgesehen, die sich an der Forschungsbiogasanlage 'Unterer Lindenhof' der Universität Hohenheim befindet. In dieser praxisnahen Anlage sollen vergleichende Untersuchungen zur Validierung der Laborergebnisse durchgeführt werden. Zur Überwachung der biologischen Stabilität und der Effizienz des Gärprozesses werden die Zusammensetzung und der Volumenstrom des Produktgases kontinuierlich erfasst. Ebenso werden die pH-Werte der Reaktoren online erfasst und in einer Datenbank gesichert. Proben des Gärsubstrates werden regelmäßig im Labor der Landesanstalt für Agrartechnik und Bioenergie mit Hilfe eines GC, einer HPLC, eines TC/TOC-Analyzers und einer ICP-MS auf Gärsäuren, Alkohole, organischen Kohlenstoffgehalt und die Konzentration der Mikronährstoffe untersucht. Zudem übernimmt die Universität Hohenheim im Projekt das Forschungsdatenmanagement.
Um Biomasse effizient aufschließen, aufbereiten und bedarfsgerecht für nachgelagerte Produktionsprozesse bereitstellen zu können, sollen Voraussetzungen geschaffen werden, Neben- und Reststoffströme in werthaltige Produkte zu überführen (BMEL, 2020)'. Das Potential von Insektenlarven zur Nutzung von Nebenströmen und die Biokonvertierung in hochwertige Futtermittel im Sinn einer Kreislaufwirtschaft ist enorm, aber bisher noch unzureichend genutzt. Ziel des Projektes ist es daher in einem integrativen Ansatz, beginnend von der Larvenaufzucht, über die technologische Gewinnung und Veredelung des Larvenprodukts bis zum Einsatz derselben als Futtermittel für Monogastrier, den kompletten Prozess zu untersuchen und die Stoffstromberechnung entlang dieser kompletten Kette zu ermöglichen. Bisherige Berechnungen zur Frage der Nachhaltigkeit und die Vergleichbarkeit von Insekten mit konventionellen Futtermitteln, wie beispielsweise Soja, beleuchten häufig nicht die gesamte Produktion der Larve selbst, über diese als Futtermittel zum tierischen Lebensmittel (Protein von Geflügel, Schwein) im Hinblick auf Parameter wie z.B. CO2-Footprint, Produktionskosten, Futterwert für Nutztiere und Ausscheidung stickstoffhaltiger Substanzen in die Umwelt. Technologisch steht hier ein innovatives Verfahren zur Hydrolyse der protein- und chitinhaltigen Kutikula der Larven vor ihrer Auftrennung in Fett und Protein im Fokus, wodurch insbesondere die Bioverfügbarkeit von Aminosäuren und die umsetzbare Energie des Larvenproduktes erhöht werden sollen. Innovative Ansätze zur Larvenaufzucht auf Nebenströmen sollen experimentell untersucht werden, um das ungeheure Potential von Insekten nutzbar zu machen und die Nahrungskonkurrenz der Nutztierernährung zum Menschen so weit wie möglich zu minimieren. Die daraus resultierenden Futtermittel sollen in einem anschließenden Schritt auf ihren Futterwert und ihre Nutzbarkeit bei Broiler und Schwein in der bedarfsgerechten Tierernährung geprüft werden.
Um Biomasse effizient aufschließen, aufbereiten und bedarfsgerecht für nachgelagerte Produktionsprozesse bereitstellen zu können, sollen Voraussetzungen geschaffen werden, Neben- und Reststoffströme in werthaltige Produkte zu überführen (BMEL, 2020)'. Das Potential von Insektenlarven zur Nutzung von Nebenströmen und die Biokonvertierung in hochwertige Futtermittel im Sinn einer Kreislaufwirtschaft ist enorm, aber bisher noch unzureichend genutzt. Ziel des Projektes ist es daher in einem integrativen Ansatz, beginnend von der Larvenaufzucht, über die technologische Gewinnung und Veredelung des Larvenprodukts bis zum Einsatz derselben als Futtermittel für Monogastrier, den kompletten Prozess zu untersuchen und die Stoffstromberechnung entlang dieser kompletten Kette zu ermöglichen. Bisherige Berechnungen zur Frage der Nachhaltigkeit und die Vergleichbarkeit von Insekten mit konventionellen Futtermitteln, wie beispielsweise Soja, beleuchten häufig nicht die gesamte Produktion der Larve selbst, über diese als Futtermittel zum tierischen Lebensmittel (Protein von Geflügel, Schwein) im Hinblick auf Parameter wie z.B. CO2-Footprint, Produktionskosten, Futterwert für Nutztiere und Ausscheidung stickstoffhaltiger Substanzen in die Umwelt. Technologisch steht hier ein innovatives Verfahren zur Hydrolyse der protein- und chitinhaltigen Kutikula der Larven vor ihrer Auftrennung in Fett und Protein im Fokus, wodurch insbesondere die Bioverfügbarkeit von Aminosäuren und die umsetzbare Energie des Larvenproduktes erhöht werden sollen. Innovative Ansätze zur Larvenaufzucht auf Nebenströmen sollen experimentell untersucht werden, um das ungeheure Potential von Insekten nutzbar zu machen und die Nahrungskonkurrenz der Nutztierernährung zum Menschen so weit wie möglich zu minimieren. Die daraus resultierenden Futtermittel sollen in einem anschließenden Schritt auf ihren Futterwert und ihre Nutzbarkeit bei Broiler und Schwein in der bedarfsgerechten Tierernährung geprüft werden.
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