Das Projekt BUSINESS möchte Polyethylenfuranoat (PEF)-basierte und rezyklierbare Lebensmittel-Verpackungen aus Agrar-Reststoffen für die Vermarktung von Bio-Speiseeis eines landwirtschaftlichen Direktvermarkters herstellen und am Markt etablieren. Das regionale Bio-Produkt kann bisher nur in herkömmlichen, fossilem Polystyrol (PS)-basierten Kunststoffeinwegbechern adäquat vermarktet werden und ist ein Beispiel für Nahrungsmittel, die auch in Zukunft nicht unter das Verbot von Wegwerfverpackungen fallen. Der Markt für regionales Bio-Speiseeis ist ein Premium-Nischenmarkt, dessen Verpackungsbedarf für repräsentative Tests erster Produktmuster in relevanter Einsatzumgebung während des Projektes mit den Produktionskapazitäten der beteiligten Forschungseinrichtungen bedient und projektintern innovativ recycelt werden kann. BUSINESS möchte den Bekanntheitsgrad von biobasierten, recyclingfähigen PEF-Verpackungen für empfindliche Nahrungsmittel erhöhen und gleichzeitig Erkenntnisse über die zu erwartende Verbraucherakzeptanz und das mögliche Gesamt-Marktvolumen liefern. PEF ist ein sehr gut recyclebarer und hoch funktionaler Kunststoff, bei dessen Herstellung mittels des Hohenheimer Bioraffineriekonzepts auch die zuvor in der Ausgangsbiomasse gebundenen Nährstoffe wieder aufs Feld zurückgeführt werden können, sodass im Projekt eine zirkulare Bioökonomie entlang der gesamten Wertschöpfungskette beispielhaft demonstriert werden kann. Nährstoffkreisläufe werden lokal geschlossen und der im Produkt gebundene Kohlenstoff wird durch die Recyclingfähigkeit so lange wie möglich im Kreislauf gehalten. Die Optimierung des Stoff- und Energiemanagements geschieht im Projekt durch simulationsbasiertes Value Engineering und die Ermittlung der Gesamt-Ökobilanz der PEF-basierten Speiseeisverpackung. Am Ende des Projektes soll die PEF basierte Speiseeisverpackung das Stadium eines Prototyps im Einsatz (TRL 7) erreicht haben.
Atmosphärische Partikel enthalten innerhalb ihrer organischen Fraktion einen bedeutenden Anteil sogenannter 'huminähnlicher' Verbindungen (humic like substances, HULIS). Zur chemischen Zusammensetzung dieser Fraktion ist nur relativ wenig bekannt. Trenntechniken wie Umkehrphasenchromatographie oder Kapillarelektrophorese erlauben keine umfassende Trennung dieser komplex zusammengesetzten Fraktion, weshalb im vorliegenden Projekt die Anwendung einer 2-dimensionalen Trennung nach Polarität (Umkehrphasenchromatographie) und molekularer Größe (Größenausschlusschromatographie) vorgeschlagen wird. Die Kopplung der beiden Dimensionen soll offline geschehen und die erhaltenen Fraktionen gesammelt werden, um davon den Gesamtkohlenstoffgehalt (total organic carbon, TOC), die UV-VIS Absorption, sowie die Elementarzusammensetzung einzelner charakteristischer Substanzen mittels Flugzeitmassenspektrometrie zu bestimmen. Proben von verschieden geprägten Sammelorten (europäischer Hintergrund, asiatische Megacity, ländlich mit starkem Biomasseverbrennungseinfluss) sollen analysiert werden, um anschliessend Muster im zweidimensionalen Raum Polarität vs. Größe finden und vergleichen zu können. Weiterhin sollen die Ergebnisse der offline Charakterisierung mit (außerhalb des Projektes) gewonnenen Daten eines online-Aerosolmassenspektrometers verglichen werden. Die Ergebnisse sollen ein besseres Verständnis zu Konzentration, Zusammensetzung und möglichen Quellen der wichtigen HULIS-Fraktion atmosphärischer Partikel ermöglichen.
Das Wissen über die Menge, Zusammensetzung und Umsetzung der organischen Substanz in Böden der gemäßigten Breiten beschränkt sich bis auf wenige Ausnahmen auf die Oberböden (A-Horizonte und Auflagen). Hier finden sich die höchsten Konzentrationen der organischen Substanz. Jüngere Inventurarbeiten haben nun gezeigt, dass auch im Unterboden (B- und Cv-Horizonte) beträchtliche Mengen an organischer Substanz, allerdings in niedrigen Konzentrationen vorliegen. Ziel des geplanten Vorhabens ist es, (1) die Menge der organischen Substanz im Unterboden zu erfassen, (2) ihre Zusammensetzung und Herkunft zu bestimmen und (3) ihre Umsetzbarkeit zu erfassen. Daraus sollen Rückschlüsse auf die Stabilisierungsmechanismen der organischen Substanz im Unterboden gezogen werden. Nach einer Inventur der Bodenprofile an den SPP-Standorten (C-Gehalte, 14C-Alter) erfolgt die Erfassung der Zusammensetzung der organischen Substanz mittels Festkörper-13C-NMR-Spektroskopie. Die Zusammensetzung der Lipid-, Polysaccharid- und Ligninfraktion soll Hinweise auf die Herkunft der stabilisierten organischen Substanz differenziert nach oberirdischen, unterirdischen Pflanzenrückständen und mikrobiellen Resten geben. Abbauversuche unter kontrollierten Bedingungen im Labor und die Erfassung des 14C-Alters des freigesetzten CO2 sollen Aufschluß über die Umsetzbarkeit des 'jungen' und 'alten' C im Unterboden geben. Dabei werden jeweils die Profile über die gesamte Entwicklungstiefe betrachtet, um die Unterbodenhorizonte in Bezug zu den Oberböden und zu den Ergebnissen anderer AG im SPP zu setzen. Darauf aufbauend können dann in den nächsten Phasen des SPP die Eigenschaften der organischen Substanz im Unterboden und die Regulation der C-Umsetzungen im Unterboden untersucht werden.
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.
In den Wäldern Mitteleuropas dominieren Fichte (Picea abies (L.) Karst.) und Buche (Fagus sylvatica L.). Aufgrund ihrer vorteilhaften Wirkungen und Leistungen werden diese Arten in Mischkulturen bevorzugt, allerdings ist das Verhalten solcher Mischungen bei Stress, unter anderem bedingt durch Klimaveränderungen, infrage gestellt. Anhand eines ökologischen Transektes von feuchten zu trockenen Standorten und eines Überdachungsexperimentes werden die Auswirkungen von Trockenheiten von 3 Teilprojekten untersucht: (A) Zuwachs auf Baum- und Bestandesebene, (B) artspezifische Reaktionsmuster unter inner- und zwischenartlichen Wuchsbedingungen bei trockenheitsbedingter Xylem-Dysfunktion und Kohlenstoffverarmung und (C) Wirkung von Ektomykorrhizen auf Wurzel- und Baumwachstum. Die entlang eines Niederschlagsgradienten erzielten Wechselwirkungen zwischen Fichte und Buche werden untermauert durch experimentelle Befunde und Modellszenarien mit ökophysiologischen Prozessmodellen. Am Projekt sind drei antragstellende Arbeitsgruppen beteiligt sowie zwei externe Arbeitsgruppen. Durch Zusammenführung von Expertise in der langfristigen Versuchsbeobachtung, einzigartiger Infrastruktur, die durch das Kranprojekt im Kranzberger Forst gegeben ist und innovative Modellierungsansätze entsteht ein Projekt mit großer Synergie, Innovation und Erfolgsaussicht.
Der Eintrag organischen Kohlenstoffs in den Boden ist eine der Hauptsteuergrößen für Prozesse der Verwitterung und Erosion und wird im Wesentlichen durch das Zusammenspiel von Klima und Vegetation gesteuert. Ein wichtiges Ziel des DFG-Schwerpunktprogrammes EarthShape (SPP 1803) ist es, zu verstehen, wie gerade diese Interaktionen den Bodenkohlenstoff, der zum einen eine mikrobielle Energiequelle darstellt und zum anderen als stabilisierender Faktor der Erosion entgegenwirkt, beeinflussen. Das beantragte Projekt hat daher zum Ziel, die organische Kohlenstoffdynamik ausgehend von der Pflanze über die Streu in den Boden zu untersuchen und die Einflüsse des Klimas und der Vegetation zu entkoppeln. Die Bedeutung von Klima- und Pflanzeneigenschaften ist skalenabhängig, daher wird ein skalenübergreifender Forschungsansatz verfolgt, der unterschiedliche räumliche und klimatische Skalen abdeckt. Diese umfassen drei Biome entlang der chilenischen Küstenkordillere (arid, mediterran, nass-gemäßigt) und jeweils 2 unterschiedliche Untersuchungsflächen innerhalb dieser Biome. Die Erfassung verschiedener Pflanzengesellschaften und des entsprechenden Bodenkohlenstoffs auf diesen unterschiedlichen Skalen ermöglicht eine Entkopplung klimatischer und vegetationsgebundener Effekte. Die reziproke Translokation von Bodenmonolithen und Streuauflagen sowohl zwischen den Biomen als auch zwischen den Untersuchungsflächen ermöglicht eine detaillierte Entschlüsselung klimatischer und pflanzlicher Effekte. Letztere wird dabei funktional betrachtet und der Einfluss chemischer, physikalischer und phänologischer Pflanzeneigenschaften dargestellt. Zudem wird an den Untersuchungsflächen Unterbodenmaterial an die Erdoberfläche verlagert, um zu überprüfen, ob der darin gespeicherte organische Kohlenstoff auch bei veränderten Bedingungen (z.B. Temperatur) weiterhin aufgrund seiner molekularen Struktur stabil bleibt oder diese Stabilität lediglich durch Effekte im Unterboden determiniert wurde. Die Anwendung innovativer Labormethoden (HPLC, ICM-PS, EA-IRMS, AQUALOG) erlauben eine detaillierte Beschreibung des Kohlenstoffs und beeinflussender Faktoren (C, N, P, 13C, Lignin, Tannin, Spurenelemente) in Blättern, Streu und im Bodenprofil. Die simultane Messung von Absorption und Fluoreszenz inklusive der Anwendung von EEM und PARAFAC erlaubt eine detaillierte Untersuchung des gelösten organischen Bodenkohlenstoffs. Kooperative Datenanalysen sind ein wesentlicher Aspekt des Projektes, um die vielfältigen Ergebnisse, entsprechend des skalenübergreifenden Forschungsansatzes, in Beziehung zu setzen. Unsere Ergebnisse werden ein statistisches Modell beinhalten, das eine Vorhersage des organischen Bodenkohlenstoffgehalts auf Basis von Klima- und Vegetationsmerkmalen in der Wirkungskette Pflanze-Streu-Boden ermöglicht. Dieses Prozesswissen trägt zum Verständnis und der Modellierung des Kohlenstoffkreislaufs als Grundlage reliefbezogener Bodenprozesse bei.
Das Projekt BUSINESS möchte Polyethylenfuranoat (PEF)-basierte und rezyklierbare Lebensmittel-Verpackungen aus Agrar-Reststoffen für die Vermarktung von Bio-Speiseeis eines landwirtschaftlichen Direktvermarkters herstellen und am Markt etablieren. Das regionale Bio-Produkt kann bisher nur in herkömmlichen, fossilem Polystyrol (PS)-basierten Kunststoffeinwegbechern adäquat vermarktet werden und ist ein Beispiel für Nahrungsmittel, die auch in Zukunft nicht unter das Verbot von Wegwerfverpackungen fallen. Der Markt für regionales Bio-Speiseeis ist ein Premium-Nischenmarkt, dessen Verpackungsbedarf für repräsentative Tests erster Produktmuster in relevanter Einsatzumgebung während des Projektes mit den Produktionskapazitäten der beteiligten Forschungseinrichtungen bedient und projektintern innovativ recycelt werden kann. BUSINESS möchte den Bekanntheitsgrad von biobasierten, recyclingfähigen PEF-Verpackungen für empfindliche Nahrungsmittel erhöhen und gleichzeitig Erkenntnisse über die zu erwartende Verbraucherakzeptanz und das mögliche Gesamt-Marktvolumen liefern. PEF ist ein sehr gut recyclebarer und hoch funktionaler Kunststoff, bei dessen Herstellung mittels des Hohenheimer Bioraffineriekonzepts auch die zuvor in der Ausgangsbiomasse gebundenen Nährstoffe wieder aufs Feld zurückgeführt werden können, sodass im Projekt eine zirkulare Bioökonomie entlang der gesamten Wertschöpfungskette beispielhaft demonstriert werden kann. Nährstoffkreisläufe werden lokal geschlossen und der im Produkt gebundene Kohlenstoff wird durch die Recyclingfähigkeit so lange wie möglich im Kreislauf gehalten. Die Optimierung des Stoff- und Energiemanagements geschieht im Projekt durch simulationsbasiertes Value Engineering und die Ermittlung der Gesamt-Ökobilanz der PEF-basierten Speiseeisverpackung. Am Ende des Projektes soll die PEF basierte Speiseeisverpackung das Stadium eines Prototyps im Einsatz (TRL 7) erreicht haben.
Das Projekt BUSINESS möchte Polyethylenfuranoat (PEF)-basierte und rezyklierbare Lebensmittel-Verpackungen aus Agrar-Reststoffen für die Vermarktung von Bio-Speiseeis eines landwirtschaftlichen Direktvermarkters herstellen und am Markt etablieren. Das regionale Bio-Produkt kann bisher nur in herkömmlichen, fossilem Polystyrol (PS)-basierten Kunststoffeinwegbechern adäquat vermarktet werden und ist ein Beispiel für Nahrungsmittel, die auch in Zukunft nicht unter das Verbot von Wegwerfverpackungen fallen. Der Markt für regionales Bio-Speiseeis ist ein Premium-Nischenmarkt, dessen Verpackungsbedarf für repräsentative Tests erster Produktmuster in relevanter Einsatzumgebung während des Projektes mit den Produktionskapazitäten der beteiligten Forschungseinrichtungen bedient und projektintern innovativ recycelt werden kann. BUSINESS möchte den Bekanntheitsgrad von biobasierten, recyclingfähigen PEF-Verpackungen für empfindliche Nahrungsmittel erhöhen und gleichzeitig Erkenntnisse über die zu erwartende Verbraucherakzeptanz und das mögliche Gesamt-Marktvolumen liefern. PEF ist ein sehr gut recyclebarer und hoch funktionaler Kunststoff, bei dessen Herstellung mittels des Hohenheimer Bioraffineriekonzepts auch die zuvor in der Ausgangsbiomasse gebundenen Nährstoffe wieder aufs Feld zurückgeführt werden können, sodass im Projekt eine zirkulare Bioökonomie entlang der gesamten Wertschöpfungskette beispielhaft demonstriert werden kann. Nährstoffkreisläufe werden lokal geschlossen und der im Produkt gebundene Kohlenstoff wird durch die Recyclingfähigkeit so lange wie möglich im Kreislauf gehalten. Die Optimierung des Stoff- und Energiemanagements geschieht im Projekt durch simulationsbasiertes Value Engineering und die Ermittlung der Gesamt-Ökobilanz der PEF-basierten Speiseeisverpackung. Am Ende des Projektes soll die PEF basierte Speiseeisverpackung das Stadium eines Prototyps im Einsatz (TRL 7) erreicht haben.
Das Projekt BUSINESS möchte Polyethylenfuranoat (PEF)-basierte und rezyklierbare Lebensmittel-Verpackungen aus Agrar-Reststoffen für die Vermarktung von Bio-Speiseeis eines landwirtschaftlichen Direktvermarkters herstellen und am Markt etablieren. Das regionale Bio-Produkt kann bisher nur in herkömmlichen, fossilem Polystyrol (PS)-basierten Kunststoffeinwegbechern adäquat vermarktet werden und ist ein Beispiel für Nahrungsmittel, die auch in Zukunft nicht unter das Verbot von Wegwerfverpackungen fallen. Der Markt für regionales Bio-Speiseeis ist ein Premium-Nischenmarkt, dessen Verpackungsbedarf für repräsentative Tests erster Produktmuster in relevanter Einsatzumgebung während des Projektes mit den Produktionskapazitäten der beteiligten Forschungseinrichtungen bedient und projektintern innovativ recycelt werden kann. BUSINESS möchte den Bekanntheitsgrad von biobasierten, recyclingfähigen PEF-Verpackungen für empfindliche Nahrungsmittel erhöhen und gleichzeitig Erkenntnisse über die zu erwartende Verbraucherakzeptanz und das mögliche Gesamt-Marktvolumen liefern. PEF ist ein sehr gut recyclebarer und hoch funktionaler Kunststoff, bei dessen Herstellung mittels des Hohenheimer Bioraffineriekonzepts auch die zuvor in der Ausgangsbiomasse gebundenen Nährstoffe wieder aufs Feld zurückgeführt werden können, sodass im Projekt eine zirkulare Bioökonomie entlang der gesamten Wertschöpfungskette beispielhaft demonstriert werden kann. Nährstoffkreisläufe werden lokal geschlossen und der im Produkt gebundene Kohlenstoff wird durch die Recyclingfähigkeit so lange wie möglich im Kreislauf gehalten. Die Optimierung des Stoff- und Energiemanagements geschieht im Projekt durch simulationsbasiertes Value Engineering und die Ermittlung der Gesamt-Ökobilanz der PEF-basierten Speiseeisverpackung. Am Ende des Projektes soll die PEF basierte Speiseeisverpackung das Stadium eines Prototyps im Einsatz (TRL 7) erreicht haben.
Das Projekt BUSINESS möchte Polyethylenfuranoat (PEF)-basierte und rezyklierbare Lebensmittel-Verpackungen aus Agrar-Reststoffen für die Vermarktung von Bio-Speiseeis eines landwirtschaftlichen Direktvermarkters herstellen und am Markt etablieren. Das regionale Bio-Produkt kann bisher nur in herkömmlichen, fossilem Polystyrol (PS)-basierten Kunststoffeinwegbechern adäquat vermarktet werden und ist ein Beispiel für Nahrungsmittel, die auch in Zukunft nicht unter das Verbot von Wegwerfverpackungen fallen. Der Markt für regionales Bio-Speiseeis ist ein Premium-Nischenmarkt, dessen Verpackungsbedarf für repräsentative Tests erster Produktmuster in relevanter Einsatzumgebung während des Projektes mit den Produktionskapazitäten der beteiligten Forschungseinrichtungen bedient und projektintern innovativ recycelt werden kann. BUSINESS möchte den Bekanntheitsgrad von biobasierten, recyclingfähigen PEF-Verpackungen für empfindliche Nahrungsmittel erhöhen und gleichzeitig Erkenntnisse über die zu erwartende Verbraucherakzeptanz und das mögliche Gesamt-Marktvolumen liefern. PEF ist ein sehr gut recyclebarer und hoch funktionaler Kunststoff, bei dessen Herstellung mittels des Hohenheimer Bioraffineriekonzepts auch die zuvor in der Ausgangsbiomasse gebundenen Nährstoffe wieder aufs Feld zurückgeführt werden können, sodass im Projekt eine zirkulare Bioökonomie entlang der gesamten Wertschöpfungskette beispielhaft demonstriert werden kann. Nährstoffkreisläufe werden lokal geschlossen und der im Produkt gebundene Kohlenstoff wird durch die Recyclingfähigkeit so lange wie möglich im Kreislauf gehalten. Die Optimierung des Stoff- und Energiemanagements geschieht im Projekt durch simulationsbasiertes Value Engineering und die Ermittlung der Gesamt-Ökobilanz der PEF-basierten Speiseeisverpackung. Am Ende des Projektes soll die PEF basierte Speiseeisverpackung das Stadium eines Prototyps im Einsatz (TRL 7) erreicht haben.
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