API src

Found 58 results.

Related terms

Risk Estimates from Process-based Regional Flood Model for Germany

Abstract

Starkregen- und Überflutungsgefahren 2024

Die zwei Kartenthemen bestehen jeweils aus mehreren thematisch und räumlich unterschiedlichen Ebenen. Die Ebenen sind teilweise voneinander unabhängig aussagekräftig. Im Einzelnen bestehen die Karten aus folgenden Fachlayern: Der Starkregenhinweiskarte basiert maßgeblich auf folgenden Produkten: topografischen Senkenanalyse der BWB und die Feuerwehreinsätze der Berliner Feuerwehr für das Land Berlin. Die topographische Senkenanalyse ist das Ergebnis einer topographischen Analyse des Digitalen Geländemodells (ATKIS® DGM – Digitales Geländemodell, 2021) unter Berücksichtigung der Gebäudeflächen und Durchfahrten sowie Geschossinformationen (ALKIS®- Amtliches Liegenschaftskatasterinformationssystem, 2021), welche durch die BWB im Jahr 2022 durchgeführt wurde. Es erfolgte eine GIS-Analyse zur Ermittlung der Senken, Fließwege und Abflussakkumulation basierend auf dem vorgeglätteten DGM. Die Gebäude wurden als nicht überströmbare Abflusshindernisse in das DGM integriert und Senken in umschlossenen Innenhöfen ausgeschlossen. Folgende Senkenattribute wurden basierend auf einer zonalen Statistik abgeleitet und werden in den Sachdaten dargestellt: Fläche Einzugsgebiet (DrainArea [m²]) Fläche Senke (FillArea [m²]) Maximale Tiefe der Senke (FillDepth [cm]) Geländehöhe Senkenbasis (BottomElev [m]) Geländehöhe maximaler Füllstand (FillElev [m]) Füllvolumen (FillVolume [m³]) Basierend auf folgenden Parametern wurden die relevanten Senken ermittelt: Senkentiefe mindestens 20 cm, Senkenfläche mindestens 4 m², Senkenvolumen mindestens 2 m³, Senkeneinzugsgebiet mindestens 200 m². Der Datensatz der Feuerwehreinsätze zeigt Meldungen der Berliner Feuerwehr in Bezug auf “Wasser”, welche anhand des Meldungstextes mit Starkregen in Verbindung zu bringen sind und an Starkregentagen aufgenommen wurden. Der Datensatz wurde durch die Berliner Feuerwehr erfasst und durch die BWB prozessiert (sogenannter Überflutungsatlas). Die BWB haben die Feuerwehreinsätze mit den Niederschlagsdaten der BWB an diesem Tag und Ort abgeglichen und eine anzunehmendes Wiederkehrintervall (T)des aufgetretenen Niederschlagsereignisses zugeordnet. Dopplungen wurden entfernt. Folgende Attribute wurden abgeleitet und werden in den Sachdaten dargestellt: Datum (angelegt) Wiederkehrintervall (T) Ortsteil Die Daten wurden räumlich über die Berliner Adressdatei geocodiert. Der Zeitraum der Meldungen umfasst einerseits den Zeitraum 2005 bis 2017 anderseits 2018 bis 2021. Diese Datensätze wurden zu einem Datensatz von Mai 2005 bis September 2021 zusammengefasst. Zwecks Aggregierung und Darstellung wurden die Daten auf Blockteilflächen und Straßenflächen des Informationssystems Stadt und Umwelt (ISU5 2021) zusammengefasst und klassifiziert. In Berlin wird die Analyse zu Starkregengefahren auf Basis eines gekoppelten 1D-Kanalnetz und eines 2D-Oberflächenabflussmodells (1D/2D gekoppeltes Modell) durchgeführt. Bei diesem Verfahren wird die Berechnung der Abflussvorgänge im Kanalnetz (1D) mit der zweidimensionalen hydrodynamischen Modellierung der Oberflächenabflüsse (2D) kombiniert, um einen bidirektionalen Austausch von Wasservolumen, d.h. einen Austausch in beide Richtungen, zwischen Oberfläche und Kanalnetz an den Schächten und Straßenabläufen zu berücksichtigen. Die Erarbeitung der Starkregengefahren erfolgt basierend auf der von den BWB und der für Wasserwirtschaft zuständigen Senatsverwaltung gemeinsam entwickelten Leistungsbeschreibung „Erstellung von Starkregengefahrenkarten für Berliner Misch- bzw. Regenwassereinzugsgebiete“. Voraussetzung sind Daten zu Topographie, Gebäuden, Straßen, Versiegelung und bodenkundlichen Kennwerten sowie Kanalnetzdaten . Für die 1D-Modellierung des Kanalnetzes wird das aktuelle Kanalnetz (Misch- oder Trennkanalisation) der BWB verwendet. Die Entwässerungsinfrastruktur wird durch ein Kanalnetzmodell abgebildet, wobei dieses u.a. Schächte, Straßenabläufe, Haltungen und Haltungsflächen berücksichtigt. Auf Grundlage des digitalen Geländemodells wird ein detailliertes, lückenloses und überlappungsfreies 2D-Oberflächenmodell erstellt und um standardisierte Dachformen der Gebäudedaten ergänzt. Mauern oder Bordsteine werden durch Bruchkanten berücksichtigt. Die Oberflächenbeschaffenheit des Untersuchungsgebietes beeinflusst die Abflussbildung und -konzentration, daher wird basierend auf den entsprechenden Datengrundlagen (siehe Kapitel Datengrundlage) zwischen Gebäudeflächen, Straßen und Wege, Gewässer und Grünflächen unterschieden. Mauern, Bordsteine oder ähnliche linienhafte Elemente können Abflusshindernisse darstellen, werden aufgrund der Auflösung jedoch nicht durch das DGM abgebildet und werden – falls sie abflussrelevant sind – nachträglich über Bruchkanten berücksichtigt. Maßgebliche Datensätze für Gebäudeflächen sind die ALKIS-Gebäude und der Datensatz der Gründächer (im Bereich der Kleingärten). Bei der Abflussbildung von Dachflächen wird zwischen einleitenden und nicht einleitenden Dächern basierend auf den Daten der Erfassung des Niederschlagsentgelts unterschieden. Einleitende Dächer werden in der Modellierung als direkt an den Kanal angeschlossen betrachtet (1D-Abflussbildung). Bei nicht einleitenden Dächern erfolgt die Abflussbildung über das Oberflächenabflussmodell. In diesem Fall wird der effektive Niederschlag auf die umliegende Oberfläche verteilt, indem das Prinzip der Randverteilung angewendet wird. Straßen und Wege umfasst alle befestigten Flächen, wie Straßen, Wege, Plätze und private versiegelte Flächen. Die Abflussbildung dieser Flächen erfolgt über das 2D-Oberflächenabflussmodell und es wird nicht zwischen einleitend und nicht einleitend unterschieden. Als Gewässerflächen werden alle stehenden Gewässer und Fließgewässer aus dem ALKIS-Datensatz angenommen. Alle restlichen Flächen werden als Grünflächen angesetzt. Für diese Flächen werden im Modell entsprechende Abflussparameter, wie Benetzungs- und Muldenverluste sowie Anfangs- und Endabflussbeiwert, basierend auf Literaturwerten, angesetzt. Das Modell bildet den Rückhalt der Vegetation (Interzeption), die Versickerungsfähigkeit des Bodens und die Oberflächenrauheiten ab. Für Hochwasserrisikogebiete (SenUVK, 2018) wurden in Berlin im Rahmen der Hochwasserrisikomanagementrichtlinie bereits Hochwassergefahrenkarten erarbeitet und Überschwemmungsgebiete ausgewiesen. Um keine Überschneidungen mit den Starkregengefahrenkarten zu erzielen, werden diese Gewässer als hydraulisch voll leistungsfähig angenommen. Außerdem wird für bestimmte Gewässer (z.B. Gewässer 1. Ordnung, Nordgraben) angenommen, dass diese bei kurzen Starkregenereignissen ausreichend hydraulisch leistungsfähig sind. Ein „Anspringen“ ist erst bei länger anhaltenden, räumlich ausgeprägteren Niederschlagsereignissen zu erwarten. Das Modell geht davon aus, dass ein Austritt von Wasser und somit eine Überflutung von diesen Gewässern methodisch nicht möglich ist. Außerdem werden diese Gewässer mit einem einheitlichen Vorflutwasserstand für ein mittleres Hochwasser (für das seltene und außergewöhnliche Ereignis) sowie für ein 100-jährliches Hochwasser (für das extreme Ereignis) angenommen. Im Modell werden für das seltene und außergewöhnliche Ereignis die tatsächlichen Gewässerverrohrungen bzw. -durchlässe angesetzt. Für das Szenario Extremereignis gilt, dass Durchlässe teilverklaust (Durchmesser > 0,5 m (> DN 500)) oder vollständig verklaust (Durchmesser ≤ 0,5 m (≤ DN 500)) sind, es sei denn, ein Raumrechen verhindert eine Verklausung. Mit dem aufgestellten Modell werden die Überflutungen von Niederschlagsszenarien mit unterschiedlicher Jährlichkeit berechnet, wobei für die Niederschlagshöhen die koordinierte Starkniederschlagsregionalisierung und -auswertung (KOSTRA) des Deutschen Wetterdienstes (DWD) zugrunde gelegt werden. Es kommt die Revision des Datensatzes KOSTRA-DWD-2020 zum Einsatz. Folgende Szenarien werden im Rahmen des Starkregenrisikomanagements in Berlin betrachtet: seltenes Ereignis : 30 bzw. 50-jährliches Niederschlagsereignis (T = 30a bzw. T = 50a) mit einem Euler-Typ II Niederschlagsverlauf außergewöhnliches Ereignis : 100-jährliches Niederschlagsereignis (T = 100a) mit einem Euler-Typ II Niederschlagsverlauf extremes Ereignis : 100 mm Niederschlagsereignis (T extrem) mit einem Blockregen. Basierend auf einer Sensitivitätsanalyse wurde die maßgebliche Dauerstufe mit 180 min für Berlin ermittelt, wobei hier der höchste Wasserstand als maßgeblich betrachtet wird. Für die Intensität und für den zeitlichen Niederschlagsverlauf wird die Euler-Typ II Verteilung (seltenes und außergewöhnliches Ereignis) oder ein Blockregen mit einer Regendauer von 60 min (extremes Ereignis) angenommen. Neben der Beregnungszeit, die der Dauerstufe der betrachteten Szenarien entspricht, wird in der Modellierung jeweils eine einstündige Nachlaufzeit berücksichtigt. Die Plausibilitätsprüfung erfolgt aufgrund der Ergebnisse des außergewöhnlichen Ereignisses. Es werden unplausible Abflusspfade und Wasseransammlungen ggf. durch Ortsbegehungen geprüft, und nicht berücksichtigte, hydraulisch relevante Strukturen nachgepflegt. Die Methode ist sehr daten- und rechenintensiv, so dass sie nicht berlinweit, sondern nur für ausgewählte Bereiche sukzessive angewandt werden kann. Dafür bietet sie relativ genaue und belastbare Ergebnisse und mit der Methode lassen sich die Abflussbildung und Abflusskonzentration nachvollziehen. Es werden kontinuierlich weitere Gebiete mit der gekoppelten 1D/2D Simulation gerechnet und anschließend online verfügbar gemacht. Die nachfolgende Tabelle zeigt, für welche Gebiete bisher Starkregengefahrenkarten erarbeitet wurden.

Microsoft Word - Abschluss_Halle_Ost_11.doc

Januar 2011 Sonderuntersuchungsprogramm „Mischwasserentlastungen“ - Abschlussbericht zum Teilprojekt „RÜB/RRB Halle-Ost“ - Regenüberlaufbecken Halle-Ost Landesamt für Umweltschutz Sachsen-Anhalt Fachbereich 2 Inhaltsverzeichnis Seite 1.Einleitung3 2.Zielstellungen4 3.Probenahme, Analytik5 3.1Probenahmestelle5 3.2Probenaufbereitung, Analytik5 4.Entwässerungsgebiet, Abwasseranlagen, hydrologisches Ersatzsystem6 5.Entlastungsmenge, -häufigkeit und -dauer10 6.Ablaufkonzentration ausgewählter Parameter als Funktion der Entlastungszeit12 7.Vergleichende Bewertung der Ergebnisse der Langzeitsimulation mit Messwerten 16 8.Zusammenfassung 18 2 1. Einleitung Gemäß Festlegung unter Punkt 4.2 der Niederschrift über die 39. Sitzung des Arbeitskreises „Kommunalabwasser“ am 02.07.2009 im Ministerium für Landwirtschaft und Umwelt des Landes Sachsen-Anhalt (MLU LSA) wurde dieser Abschlussbericht zum Sonderunter- suchungsprogramm „Mischwasserentlastungen“, Teilprojekt „RÜB/RRB Halle-Ost“ erarbeitet. Dieser Bericht baut auf den 1. Zwischenbericht des Landesamtes für Umweltschutz Sachsen-Anhalt (LAU LSA) zum Sonderuntersuchungsprogramm „Mischwasserent- lastungen“ vom November 2010 auf. Zum besseren Verständnis der hier getroffenen Aussagen werden jedoch einige wesentliche Inhalte des 1. Zwischenberichtes wiederholt. Zum Sonderuntersuchungsprogramm „Mischwasserwasserentlastungen“ gehören die Teilprojekte -„Regenüberlaufbecken/Regenrückhaltebecken (RÜB/RRB) Halle-Ost“, -„Regenüberlauf/Regenüberlaufbecken (RÜ/RÜB) Halberstadt“ und - „Regenwasser (RW) Wernigerode“. In Sachsen-Anhalt sind mit Erlass des MLU vom 02.10.2007 „Hinweise zum Vollzug des § 11 i. V. mit § 13 WG LSA: Gewässerbenutzungen durch das Einleiten von Niederschlagswasser aus einem Mischsystem in ein Gewässer“ die Anforderungen an Mischwassereinleitungen geregelt. Danach ist die Einleitung von Mischwasser grundsätzlich erlaubnisfähig, wenn die Summe der jährlich über Entlastungsbauwerke eines Mischsystems in das Gewässer eingeleiteten Schmutzfracht den Wert von 250 kg chemischer Sauerstoffbedarf (CSB) je Hektar zu entwässernder befestigter Fläche nicht überschreitet. Über diese Anforderung hinaus können weitergehende Anforderungen an Mischwasser- einleitungen gestellt werden, wenn dieses zum Schutz des Einleitungsgewässers erforderlich ist. Der Nachweis, dass über die Mischwasserentlastungen eines Mischsystems nicht mehr als 250 kg CSB je Hektar zu entwässernder befestigter Fläche und Jahr in Gewässer abgeschlagen werden, muss unter Verwendung von Langzeitsimulationsmodellen erbracht werden. Die Wasserbehörden wenden das Programm KOSIM (KOntinuierliches Langzeit- SIMulationsmodell) des Instituts für technisch-wissenschaftliche Hydrologie Hannover als Prüfprogramm hierfür an. Neben der Abwasserlast und der Größe der angeschlossenen befestigten Fläche hat insbesondere auch der angesetzte Flächenabtragswert wesentlichen Einfluss auf das Ergebnis der Langzeitsimulation. Bisher wird von einem Flächenabtragswert in Höhe von 500 kg CSB / (haA,bef. * a) ausgegangen. Um diesen Wert zu überprüfen und um zuverlässige Aussagen zum Flächenabtrag bezogen auf weitere ausgewählte Parameter treffen zu können, wurde das Sonderuntersuchungsprogramm „Mischwasserentlastungen“, bestehend aus den o. g. drei Teilprojekten, veranlasst. Durch die Anwendung repräsentativer Flächenabtragswerte für ausgewählte Parameter in KOSIM - Langzeitsimulationen, lassen sich entsprechende Frachtemissionen durch Mischwassereinleitungen als Punktquellen beschreiben. Dies stellt einen deutlichen Qualitätssprung gegenüber den bisherigen Methoden der Beschreibung von Mischwasser- emissionen dar. 3

Development of an automatic system for controlling the process of metal recovery from slags

Das Projekt "Development of an automatic system for controlling the process of metal recovery from slags" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Cytec Datensysteme GmbH durchgeführt. Objective: The objective is better recovery of nickel from slags through better process control in order to raise productivity and save energy in ferronickel production. General Information: An automatic process control system will be developed for the recovery of mechanical nickel losses in slag arising from the production of ferronickel in the electric reduction furnace of LARCO at the Larymna plant. Methodological development will help applicability to other comparable processes. The project will be in the following stages. Construction and setup of a dedicated induction furnace with a graphite susceptor and a refractory crucible and with the possibilities of temperature control and gas injection from the top or from the side of the crucible. The development of a laser based system for assessing and monitoring the metal content of the slag is proposed. The proposed system, laser induced breakdown spectroscopy (LIBS), will speed up the analysis of the recovery of metal, provide more efficient process control and enable further optimization. The basic steps in LIBS are: atomization of the sample; excitation of the resulting atoms; and detection of the emitted radiation from the atoms. Both atomization and excitation can be achieved by focusing a neodymium, yttrium aluminium garnet(YAG) laser on the molten slag free surface, resulting in the creation of a microplasma. The emitted radiation will be spectrally resolved by means of a monochromator coupled with an optical multichannel analyzer (OMA III). The work parts to be done are: preliminary measurements on solid slag containing nickel and ferronickel in order to be used as reference standards; online monitoring with data acquisition and sensor system integration for the actual molten systems; testing and validation; and metallurgical support during the experiments. The control system stage will involve: metal concentration values given by the LIBS system modelled to obtain the actual metal content in the slag; thermal control linked with the process computer; control of the gas (or gas mixtures) flow rates to be injected into the slag melt linked with the process computer. The information processing stage will involve: observed values continuously stored in an appropriate database in order to be compared to the simulated values; special, easy to solve, mathematical model of ordinary differential equations developed to simulate the recovery process; and a simulation programme developed in advanced continuous simulation language (ACSL) to allow online simulation. The final stage is system integration. Achievements: Research was carried out in order to develop an automatic process control system for the recovery of metal from slags and therefore contribute with better process control to better recovery of the mechanical metal losses from the ERF slags in the ferronickel production. The combination of metallurgical experiments with the high technology of laser based analysis was the first ...

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Lebensmittelwissenschaft und Biotechnologie (150), Fachgebiet Bioverfahrenstechnik (150k) durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Evaluierung der mikrobiellen Verwertbarkeit von Prozesswässern, die als Nebenprodukt bei der thermochemischen Umwandlung von Biomasse entstehen. Diese Fraktionen können wegen ihres geringen Heizwertes energetisch nicht effizient genutzt werden, sind aber aufgrund ihres hohen organischen Anteils als Kohlenstoffquelle eine interessante Alternative und Ergänzung zu etablierten industriellen Komplexmedien wie Maisquellwasser oder Melasse für mikrobielle Fermentationsprozesse. Zur Herstellung dieses Schwelwassers sollen unterschiedliche Biomassen eingesetzt, verschiedene Betriebsvarianten der Schnellpyrolyse erprobt sowie verschiedene Möglichkeiten zur Konditionierung der wässrigen Kondensate erprobt werden (KIT-IKFT). Für die mikrobielle Umsetzung von zunächst einer Referenz-Modellmischung und dann der neuen, realen Medien in die Plattformchemikalien Itaconsäure und L-Äpfelsäure wird sowohl das pilzliche System Aspergillus oryzae (KIT-TEBI) als auch das bakterielle System Corynebacterium glutamicum (TUMCS-MB) eingesetzt. Der Stoffwechsel beider Organismen wird durch metabolic engineering zur Steigerung der Substratflexibilität, Produktbildung und Toleranz der Organismen gegen wachstumshemmende Komponenten der Medien gesteigert. Aussichtsreiche Produktionsstämme werden unter industriell relevanten Prozessbedingungen im Technikums-Maßstab evaluiert. Anhand von Prozessmodellen und Simulationen werden kontinuierliche Perfusionsbioreaktoren zur Reduzierung der negativen Effekte inhibierender Komponenten entwickelt und charakterisiert (UHOH-BVT). Zusammenfassend zielen die verzahnten Aktivitäten der beteiligten Projektpartner auf eine ganzheitliche Evaluierung der Eignung von Prozesswässern für die mikrobielle Stoffproduktion und der Etablierung einer neuen Wertschöpfungskette ab, die im Rahmen einer vereinfachten techno-ökonomischen Bewertung durchgeführt wird und in Empfehlungen zum weiteren Vorgehen mündet.

Teilprojekt 5

Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hamburger Stadtentwässerung AöR durchgeführt. In dem geplanten Projekt sollen die für 2 Bundesländer und drei ausgewählte Städte gewonnenen Ergebnisse aus SYNOPSE 1 auf ganz Deutschland übertragen werden. Konkretes Ziel des Projektes SYNOPSE 2 ist die Regionalisierung von zwei Niederschlagsmodellen für ganz Deutschland. Dies ermöglicht die flächendeckende Bereitstellung beliebig langer kontinuierlicher Regenreihen in einer zeitlichen Auflösung von 5 Minuten auf einem Raster (z.B. 5x5 km) für die Bemessungspraxis in der Stadtentwässerung. Dazu werden die beiden Niederschlagsmodelle der Uni Stuttgart und der Uni Hannover verwendet. Die Überprüfung der Ergebnisse erfolgt anhand von Vergleichen zwischen beobachteten und simulierten Niederschlägen sowie damit simulierten Kanalnetzabflüssen für ein Set von ausgewählten Standorten verteilt über ganz Deutschland. 1.) Aufbau eines synthetischen Kanalnetzmodells 2.) Auswahl von Teststandorten 3.) Analyse zur Festlegung der Mindestlänge 4.) Hydrodynamische Simulation Referenz- und Nachbarstationen 5.) Hydrologische Simulation Referenz- und Nachbarstationen 6.) Hydrodynamische Simulation synthetischer Zeitreihen 7.) Hydrologische Simulation synthetischer Zeitreihen 8.) Entwicklung von Handlungsempfehlungen 9.) Organisation eines Abschlussworkshops 10.) Abstimmungen, Meetings, Berichte, Publikationen

Teilprojekt D

Das Projekt "Teilprojekt D" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Bio- und Lebensmitteltechnik, Bereich II: Technische Biologie durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Evaluierung der mikrobiellen Verwertbarkeit von Prozesswässern, die als Nebenprodukt bei der thermochemischen Umwandlung von Biomasse entstehen. Diese Fraktionen können wegen ihres geringen Heizwertes energetisch nicht effizient genutzt werden, sind aber aufgrund ihres hohen organischen Anteils als Kohlenstoffquelle eine interessante Alternative und Ergänzung zu etablierten industriellen Komplexmedien wie Maisquellwasser oder Melasse für mikrobielle Fermentationsprozesse. Zur Herstellung dieses Schwelwassers sollen unterschiedliche Biomassen eingesetzt, verschiedene Betriebsvarianten der Schnellpyrolyse erprobt sowie verschiedene Möglichkeiten zur Konditionierung der wässrigen Kondensate erprobt werden (KIT-IKFT). Für die mikrobielle Umsetzung von zunächst einer Referenz-Modellmischung und dann der neuen, realen Medien in die Plattformchemikalien Itaconsäure und L-Äpfelsäure wird sowohl das pilzliche System Aspergillus oryzae (KIT-TEBI) als auch das bakterielle System Corynebacterium glutamicum (TUMCS-MB) eingesetzt. Der Stoffwechsel beider Organismen wird durch metabolic engineering zur Steigerung der Substratflexibilität, Produktbildung und Toleranz der Organismen gegen wachstumshemmende Komponenten der Medien gesteigert. Aussichtsreiche Produktionsstämme werden unter industriell relevanten Prozessbedingungen im Technikums-Maßstab evaluiert. Anhand von Prozessmodellen und Simulationen werden kontinuierliche Perfusionsbioreaktoren zur Reduzierung der negativen Effekte inhibierender Komponenten entwickelt und charakterisiert (UHOH-BVT). Zusammenfassend zielen die verzahnten Aktivitäten der beteiligten Projektpartner auf eine ganzheitliche Evaluierung der Eignung von Prozesswässern für die mikrobielle Stoffproduktion und der Etablierung einer neuen Wertschöpfungskette ab, die im Rahmen einer vereinfachten techno-ökonomischen Bewertung durchgeführt wird und in Empfehlungen zum weiteren Vorgehen mündet.

Teilprojekt C

Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Campus Straubing für Biotechnologie und Nachhaltigkeit, Lehrstuhl für Mikrobielle Biotechnologie durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Evaluierung der mikrobiellen Verwertbarkeit von Prozesswässern, die als Nebenprodukt bei der thermochemischen Umwandlung von Biomasse entstehen. Diese Fraktionen können wegen ihres geringen Heizwertes energetisch nicht effizient genutzt werden, sind aber aufgrund ihres hohen organischen Anteils als Kohlenstoffquelle eine interessante Alternative und Ergänzung zu etablierten industriellen Komplexmedien wie Maisquellwasser oder Melasse für mikrobielle Fermentationsprozesse. Zur Herstellung dieses Schwelwassers sollen unterschiedliche Biomassen eingesetzt, verschiedene Betriebsvarianten der Schnellpyrolyse erprobt sowie verschiedene Möglichkeiten zur Konditionierung der wässrigen Kondensate erprobt werden (KIT-IKFT). Für die mikrobielle Umsetzung von zunächst einer Referenz-Modellmischung und dann der neuen, realen Medien in die Plattformchemikalien Itaconsäure und L-Äpfelsäure wird sowohl das pilzliche System Aspergillus oryzae (KIT-TEBI) als auch das bakterielle System Corynebacterium glutamicum (TUMCS-MB) eingesetzt. Der Stoffwechsel beider Organismen wird durch metabolic engineering zur Steigerung der Substratflexibilität, Produktbildung und Toleranz der Organismen gegen wachstumshemmende Komponenten der Medien gesteigert. Aussichtsreiche Produktionsstämme werden unter industriell relevanten Prozessbedingungen im Technikums-Maßstab evaluiert. Anhand von Prozessmodellen und Simulationen werden kontinuierliche Perfusionsbioreaktoren zur Reduzierung der negativen Effekte inhibierender Komponenten entwickelt und charakterisiert (UHOH-BVT). Zusammenfassend zielen die verzahnten Aktivitäten der beteiligten Projektpartner auf eine ganzheitliche Evaluierung der Eignung von Prozesswässern für die mikrobielle Stoffproduktion und der Etablierung einer neuen Wertschöpfungskette ab, die im Rahmen einer vereinfachten techno-ökonomischen Bewertung durchgeführt wird und in Empfehlungen zum weiteren Vorgehen mündet.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Sondervermögen Großforschung, Institut für Katalyseforschung und -technologie durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Evaluierung der mikrobiellen Verwertbarkeit von Prozesswässern, die als Nebenprodukt bei der thermochemischen Umwandlung von Biomasse entstehen. Diese Fraktionen können wegen ihres geringen Heizwertes energetisch nicht effizient genutzt werden, sind aber aufgrund ihres hohen organischen Anteils als Kohlenstoffquelle eine interessante Alternative und Ergänzung zu etablierten industriellen Komplexmedien wie Maisquellwasser oder Melasse für mikrobielle Fermentationsprozesse. Zur Herstellung dieser Prozesswässer sollen unterschiedliche Biomassen eingesetzt, verschiedene Betriebsvarianten der Schnellpyrolyse erprobt sowie verschiedene Möglichkeiten zur Konditionierung der wässrigen Kondensate erprobt werden (KIT-IKFT). Für die mikrobielle Umsetzung von zunächst einer Referenz-Modellmischung und dann der neuen, realen Medien in die Plattformchemikalien Itaconsäure und L-Äpfelsäure wird sowohl das pilzliche System Aspergillus oryzae (KIT-TEBI) als auch das bakterielle System Corynebacterium glutamicum (TUMCS-MB) eingesetzt. Der Stoffwechsel beider Organismen wird durch metabolic engineering zur Steigerung der Substratflexibilität, Produktbildung und Toleranz der Organismen gegen wachstumshemmende Komponenten der Medien gesteigert. Aussichtsreiche Produktionsstämme werden unter industriell relevanten Prozessbedingungen im Technikums-Maßstab evaluiert. Anhand von Prozessmodellen und Simulationen werden kontinuierliche Perfusionsbioreaktoren zur Reduzierung der negativen Effekte inhibierender Komponenten entwickelt und charakterisiert (UHOH-BVT). Zusammenfassend zielen die verzahnten Aktivitäten der beteiligten Projektpartner auf eine ganzheitliche Evaluierung der Eignung von Prozesswässern für die mikrobielle Stoffproduktion und der Etablierung einer neuen Wertschöpfungskette ab, die im Rahmen einer vereinfachten techno-ökonomischen Bewertung durchgeführt wird und in Empfehlungen zum weiteren Vorgehen mündet.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen durchgeführt. Die Arbeitsziele des Projektes sind: Auslegungs- und Dimensionierungszahlen für ein geschlossenes, rezirkulierendes Bewässerungssystem im Freiland (u.a. Wasserspeicher-Anzahl, Speichervolumina /m2 Stellfläche, Wasserfilter, Filterdurchsatz); quantitative und qualitative Erfassung des im geschlossenen Systems anfallenden Rücklaufwassers aus Bewässerung und Niederschlägen; Erstellen und Testen eines Bilanzierungsmodells für Stickstoff und Pflanzenschutzmittel im geschlossenen System; Optimierung des Wassermanagements im geschlossenen System. Erfassung des Status im geschlossenen System durch kontinuierliche Erfassung der Wassermengen (Wassergaben durch Bewässerung, Niederschläge; Rücklaufwasser, Substratfeuchte) und regelmäßige Analysen des Rücklaufwassers auf Stickstoffgehalte und Pflanzenschutzmittel zur Bewertung des Rücklaufwassers; Erstellen eines Simulationsmodells bzgl. Wasser und Nährstoffkreislauf; Testung und Evaluierung des Simulationsmodells; Optimierung der Technik und des Wassermanagements im bestehenden geschlossenen Bewässerungssystem anhand der Modellergebnisse; wirtschaftliche Bewertung des geschlossenen, rezirkulierenden Systems anhand betrieblicher Daten und der Azerca-Auswertung im Kennzahlenvergleich.

1 2 3 4 5 6