Ziel der vorliegenden Studie ist es, für Deutschland flächendeckend Stickstoffimmobilisierungsraten für die Critical-Load-Berechnung abzuleiten. Es soll dabei geprüft werden, inwieweit die landnutzungs - spezifische Bodenübersichtskarte Deutschland 1/1.000.000 (BÜK1000N v2.3) sowohl als Karten- wie auch als Datengrundlage genutzt werden kann. Aufbauend auf dem Vorgängerprojekt (Projektnr. 76011) werden die Stickstoffimmobilisierungsraten anhand rezent gemessenen Stickstoffvorräte und dem dazugehörigen Bodenalter abgeleitet. Die Eignung der BÜK1000N als Datengrundlage wird dabei aufgrund der Datenlage zu den Stickstoffvorräten als unzureichend eingeschätzt. Die Nutzung der Daten der zweiten Bodenzustandserhebung im Wald (BZE II) wird favorisiert. An den BZE-Punkten können Stickstoffvorräte der organischen Auflage und des Mineralbodens bis zu einer Tiefe von 90 cm berechnet werden. Das Bodenalter der BZE-Punkte wird entsprechend dem Vorgehen des Vorgängerprojektes anhand der maximalen Vereisung während der letzten Eiszeit festgelegt. Die Stickstoffvorräte der BZE-Aufnahmepunkte werden den BÜK1000N-Einheiten und Corine Landnutzungsklassen zugeordnet. Es zeigt sich, dass sich die Stickstoffimmobilisierungsraten anhand der BÜK1000N-Einheiten in drei Klassen gruppieren lassen. Die höchsten Immobilisierungsraten finden sich in den organischen Böden der BÜK1000N-Einheiten 6 und 7 mit 1,37 +/- 0,29 kg ha-1 a-1, mittlere Raten in Höhe von 0,93 +/- 0.06 kg ha-1 a-1 in den BÜK1000-Einheiten 19 - 21 mit mittel- bis tiefgründige Böden vorwiegend aus Geschiebelehm oder -mergel sowie Böden im montanen und subalpinen Bereich des Alpenraums. In den übrigen BÜK1000N-Einheiten weisen die Böden Raten von 0,31 +/- 0,04 kg ha-1 a-1 auf. Innerhalb der einzelnen BÜK1000N-Einheiten zeigen sich kaum Unterschiede zwischen den Waldtypen der Corine Landnutzungsdaten, so dass empfohlen wird, die Stratifizierung der Immobilisierungsraten anhand der BÜK1000N-Einheiten vorzunehmen. Mit dem vorliegenden Regionalisierungsansatz können 98,8 % der Rezeptorflächen der Critical-Load-Berechnung abgedeckt werden. Quelle: Forschungsbericht
Aufgabenstellung: Es soll eine grosstechnische Umsetzung eines Verfahrens zur weitergehenden Rueckgewinnung von Zink aus zinkhaltigen Abfaellen der Feuerverzinkungsindustrie erfolgen. Hierbei handelt es sich um feste (Schlacken, Aschen, Spritzzink, Filterstaeube) und fluessige Abfaelle (Altfluxe, zinkhaltige Abbeizen). Die Aufarbeitung der Abfaelle zu reinem Zinkchlorid oder zu Zink-Ammonium-Chlorid-Mischungen bei der Th. Goldschmidt Industriechemikalien GmbH fuehrt wegen der Entfernung der in den Abfaellen enthaltenen Begleitstoffe (vor allem Eisen, Mangan, organische Verbindungen) zu Abfallschlaemmen, in denen diese Stoerstoffe aufkonzentriert sind. In der fluessigen Phase dieser Schlaemme sind aber noch groessere Mengen der Wertstoffe Zink- und teilweise Ammoniumchlorid enthalten. Vor der Deponierung wird das loesliche Zinkchlorid durch Zugabe von Kalk als Hydroxid gebunden. Die schwer filtrierbaren Abfallschlaemme werden anschliessend mit einem Trommelfilter entwaessert und deponiert. Das Zink geht somit als Wertstoff verloren. Das Abfallschlammaufkommen belaeuft sich auf rund 6000 t/a. Ergebnisse: Im Rahmen des Projekts wurde ein Verfahren entwickelt, mit dem die loeslichen Zinksalze weitestgehend aus den Abfallschlaemmen zurueckgewonnen werden, indem der Schlamm in einer speziell entwickelten Filterpresse gewaschen und die Wertstoffe Zinkchlorid und Ammoniumchlorid in der Waschfluessigkeit aufkonzentriert werden. Dieses Konzentrat kann in die Produktion zurueckgefuehrt werden. Die im Schlamm verbleibenden geringen Zinkreste werden in der Filterpresse durch Zugabe einer Sodaloesung immobilisiert. Die Stofffluesse der Verfahren, die bei der Th. Goldschmidt Industriechemikalien GmbH zu zinkhaltigen Abfallschlaemmen fuehren, wurden bilanziert. Hierbei erfolgte auch eine Beschreibung der Herkunft, Zusammensetzung der als Sekundaerrohstoffe eingesetzten zinkhaltigen Abfaelle aus der Feuerverzinkungsindustrie. Die bestehende Trommelfilteranlage zur Behandlung der Abfallschlaemme wurde hinsichtlich des Stoffdurchsatzes analysiert. Die erhobenen Daten dienen als Vergleichsmassstab fuer das Abfallvermeidungspotential der neuen Schlammbehandlung mit der Membranfilterpresse.
Im Rahmen des Vorhabens werden Grundlagenuntersuchungen zum Langzeitverhalten industrieller Rueckstaende unter den geogenen Bedingungen des Steinkohlen- und Erzbergbaus durchgefuehrt. Die Schadstoffe der Rueckstaende sind durch chemisch reaktive Zustaende immobilisiert. Ein Schwerpunkt der Arbeiten besteht in der Untersuchung der Durchlaessigkeit und des Elutionsverhaltens mit Gruben- und Grundwasser. Chemische und physikalische Analysen sollen Aussagen ueber die Umweltvertraeglichkeit der Untertage-Verbringung erlauben. Die versatztechnischen Eigenschaften des eingebrachten Materials sind durch Festigungspruefungen zu belegen. Das Stoffspektrum ist im Laufe des Vorhabens auszuweiten. Ein weiterer Schwerpunkt besteht in der Weiter- oder Neuentwicklung der Pruef- und Bewertungsverfahren, die fuer die Untertage-Verbringung in bergbaulichen Hohlraeumen anzuwenden sind.
Die Untersuchung von Struktur/Wirkungsbeziehungen in Tensid/Kohlenwasserstoff- (KW-) sowie Tensid/CKW-Mischungen ist eine zentrale Aufgabe dieser Arbeiten. Die Solubilisierung wird durch Bestimmung der Verteilungskoeffizienten der Schadstoffe Ki quantifiziert. Die solubilisierende Wirkung ausgewaehlter Tensidkombinationen wird unter in situ Sanierungsbedingungen von Grundwasserleitern in Abhaengigkeit von den BTX/PAK-Anteilen in den Modell-KW-Mischungen sowie in Abhaengigkeit von verschiedenen Parametern untersucht. Saeulenversuche im Labormassstab werden an PAK-reichen KW-Mischungen unter Einsatz ausgewaehlter Tensidformulierungen in Sandpackungen und Bodenproben eines Altstandortes einer ehemaligen Teeroel- und Gasfabrik in Kehl/a. Rhein durchgefuehrt. Die Ergebnisse zeigen, dass Tensidmischungen sowohl in ihrer Solubilisierungseffizienz als auch in ihren weiteren Eigenschaften, z.B. hinsichtlich Bildung viskoser Emulsionen oder Praezipitate einzelnen Tensiden deutlich ueberlegen sind. Eine Komponente dieser Tensidformulierungen ist in der Regel ein Wasser schwerloesliches anionisches Tensid. Die solubilisierende Wirkung der meisten selektierten Tensidformulierungen zeigt eine relevante Abhaengigkeit von den BTX/PAK-Anteilen in der organischen Phase. Damit die Gleichgewichtssolubilisierung bei der Mobilisierung organischer Phasen mit waessrigen Tensidloesungen genutzt werden kann, ist eine Kontaktzeit von mindestens zwei Tagen unbedingt erforderlich. Eine Mobilisierung der Schadstoffe von 95 Prozent in Bentheimersand und bis zu 90 Prozent in Kehlbodenproben konnte unter Einsatz optimierter Formulierungen erreicht werden. Darueber hinaus zeigen Leuchtbakterientests an waessrigen Tensidloesungen, dass bestimmte Tensidmischungen eine staerkere Hemmung der bakteriellen Lichtemmission als die entsprechenden Einzeltenside zeigen.
Das Hauptziel des Teilvorhabens, Peroxidasen aus Pilzen, die entweder aus Submers Kulturen von Basisdiomyceten selbst isoliert oder von den Partnern ASA und AB Enzymes (assoziierter Partner) zur Verfügung gestellt werden, nach der Immobilisierung an geeigneten Trägertextilien bzgl. ihrer Enzymaktivitäten zu untersuchen. Zur biochemischen Charakterisierung der immobilisierten Peroxidasen (Km, kcat) dienen dabei neben allgemeinen Peroxidase-Modellsubstraten wie ABTS insbesondere Bixin und beta-Carotin. Ein besonderes Augenmerk liegt daneben auf der Bereitstellung des erforderlichen Cofaktors H2O2 in geeigneter Konzentration. Darüber hinaus werden die immobilisierten Peroxidasen im wiederholten oder dauerhaften Einsatz zur Bleichung von Molke erprobt. Die Bleichung der Molke wird mittels CIELab-System quantitativ erfasst. Zur biochemischen Charakterisierung der freien und textil-geträgerten Peroxidasen dienen photometrische und elektrophoretische Untersuchungen. Wichtige Parameter sind die Erfassung der (Rest)aktivität der Peroxidasen nach der Immobilisierung, die Detektion eines eventuellen Übergangs des Enzyms in die Lebensmittelmatrix Molke, sowie die Einstellung einer optimalen Konzentration des Cofaktors H2O2.
1. Vorhabenziel: Gemäß der partnerspezifischen Kernkompetenz des DTNW ist es das Hauptziel des Teilvorhabens innerhalb des Kooperationsprojektes, die von den Partnern zur Verfügung gestellten Peroxidasen nach unterschiedlichen Verfahren an textilen Trägermaterialien dauerhaft zu immobilisieren. In Zusammenarbeit mit den Partnern sollen die permanent fixierten Enzyme hinsichtlich ihrer Leistungsfähigkeit am Beispiel der Bleichung von Molke getestet und entsprechend optimiert werden. 2. Arbeitsplanung: Die Immobilisierung von unterschiedlichen Katalysatoren an textilen Trägermaterialien wird am DTNW seit vielen Jahren im Arbeitsbereich 'Biotechnologie & Katalyse' erfolgreich erforscht. Entsprechend seiner Expertise liegt die Kernzuständigkeit des DTNW innerhalb des FuE-Vorhabens bei der Immobilisierung von Peroxidasen an geeigneten textilen Trägermaterialien. Diese werden über nasschemische oder photochemische Methoden unter Zuhilfenahme von Ankermolekülen und vernetzenden Reagenzien (Cycanurchlorid, Glutardialdehyd, Polycarbodiimid etc.) an unterschiedlichen textilen Trägern permanent fixiert und über entsprechende Analyseverfahren vollständig charakterisiert (REM, UV-Vis, FT-IR (ATR), Farbreaktionen, Ninhydrin-Test, ICP-OES etc.).
A) Derzeit werden Methoden zur dynamischen Modellierung des Stickstoffhaushaltes in Ökosystemen entwickelt. Es ist bereits jetzt abzusehen, dass die in einem geplanten Projekt (Beginn November 01) erhobenen Daten zum Einfluss von N auf den Humusstatus von Waldböden nicht ausreichen (z.B. hinsichtlich der N-Dynamik und Stofffreisetzungen im Mineralboden, räumliche Repräsentativität). Entsprechend den Ergebnissen der Critical Load Konferenz von Kopenhagen (1999) und den Empfehlungen der 17.Task Force on International Cooperative Programm (ICP) Mapping spielen biologische Indikatoren und Prozesse eine zunehmende Rolle bei der Bewertung von Wirkungen von Luftschadstoffen. B) Der Arbeitsplan der Arbeitsgruppe Wirkungen (WGE) sieht die Anwendung dynamischer Modelle für den Stickstoffhaushalt und die Wirkung eutrophierenden Stickstoffs im europäischen Maßstab vor. Dazu hat das National Focal Center (NFC) Deutschland einen nationalen Beitrag zu leisten. Auf der 17. Tagung der Task Force on ICP Mapping wurde dringender Bedarf zur Durchführung eines internationalen Workshops zu Stickstoff konstatiert. C) Ziel des Vorhabens ist die Erhebung von bodenchemischen Parametern in Abhängigkeit von Geologie/Pedologie sowie atmosphärischen Belastungen (vor allem Stickstoff) und Auswirkungen auf Biozönosen bzw. biologische Prozesse an ausgewählten Standorten sowie Auswertung bereits vorhandener Datenbestände zur Anwendung und Validierung dynamischer Modelle. Der Wissensstand hinsichtlich a) der Auswirkungen atmosphärischer Depositionen von N (und anderen Luftschadstoffen) auf bestimmte Aspekte der Erhaltung der Biodiversität sowie b) der Weiterentwicklung empirischer Critical Loads soll synoptisch erfasst werden. Für einen internationalen Stickstoffworkshop im Herbst 2002, der diesbezüglich den Wissensstand und den Forschungsbedarf reflektiert, sollen sowohl fachlich inhaltliche Beiträge in englischer Sprache als auch organisatorische Beiträge geleistet werden.
In dem gut voruntersuchten Raum Stolberg (Rheinland) soll die Umverteilung der Elemente Cd und TI zwischen den Kompartimenten Gestein, Boden, Grundwasser, Oberflächenwasser sowie anthropogener Bildungen (z.B. Bergbauhalden) untersucht werden. In stark kontaminierten Arealen soll überprüft werden, ob Chelatbildner (z.B. Polyphenole) zur Immobilisierung der Schwermetalle eingesetzt werden können.
In diesem Forschungsvorhaben soll das Potential des Bakteriums Zymomonas mobilis für die industrielle Ethanolproduktion aus zuckerhaltigen nachwachsenden Rohstoffen untersucht werden. In einem Screening soll ein geeigneter Stamm des Bakteriums Zymomonas mobilis gefunden werden, für den durch geeignete Anzuchtparameter und Medien eine reproduzierbare Stammhaltung festgelegt wird. Die Immobilisierung des Bakteriums soll bezüglich Aktivität, einfacher Handhabbarkeit und Kosten optimiert werden. Die so erhaltenen Immobilisate sollen charakterisiert und im Laborfermenter unter praxisnahen Bedingungen eingesetzt werden. Die ermittelten Daten sollen mit denen konventioneller Ethanolproduktion mit Hefen verglichen werden. Wenn es gelingt, mit einem geeigneten Bakterienstamm in einem optimierten Immobilisierungssystem unter praxisnahen Bedingungen Bioethanol mit deutlich höherer Produktivität als bei konventionellen Verfahren herzustellen, erscheint eine technische Realisierung der Bioalkoholproduktion auf dieser Basis sehr wahrscheinlich. Die Beurteilung der Ergebnisse und deren industrielle Bedeutung wird in Zusammenarbeit mit der Braunschweigische Maschinenbauanstalt AG (BMA) erfolgen.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 44 |
| Kommune | 1 |
| Land | 1 |
| Wissenschaft | 19 |
| Zivilgesellschaft | 1 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 43 |
| unbekannt | 1 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 1 |
| Offen | 43 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 41 |
| Englisch | 5 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 38 |
| Webseite | 6 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 32 |
| Lebewesen und Lebensräume | 41 |
| Luft | 27 |
| Mensch und Umwelt | 44 |
| Wasser | 36 |
| Weitere | 44 |