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The iron-snow regime in Fe-FeS cores: a numerical and experimental approach

Das Projekt "The iron-snow regime in Fe-FeS cores: a numerical and experimental approach" wird/wurde ausgeführt durch: Helmholtz-Zentrum Dresden-Roßendorf, Institut für Fluiddynamik.In the Earth, the dynamo action is strongly linked to core freezing. There is a solid inner core, the growth of which provides a buoyancy flux that drives the dynamo. The buoyancy in this case derives from a difference in composition between the solid inner core and the fluid outer core. In planetary bodies smaller than the Earth, however, this core differentiation process may differ - Fe may precipitate at the core-mantle boundary (CMB) rather than in the center and may fall as iron snow and initially remelt with greater depth. A chemical stable sedimentation zone develops that comprises with time the entire core - at that time a solid inner core starts to grow. The dynamics of this system is not well understood and also whether it can generate a magnetic field or not. The Jovian moon Ganymede, which shows a present-day magnetic dipole field, is a candidate for which such a scenario has been suggested. We plan to study this Fe-snow regime with both a numerical and experimental approach. In the numerical study, we use a 2D/3D thermo-chemical convection model that considers crystallization and sinking of iron crystals together with the dynamics of the liquid core phase (for the 3D case the influence of the rotation of the Fe snow process is further studied).The numerical calculations will be complemented by two series of experiments: (1) investigations in metal alloys by means of X-ray radioscopy, and (2) measurements in transparent analogues by optical techniques. The experiments will examine typical features of the iron snow regime. On the one hand they will serve as a tool to validate the numerical approach and on the other hand they will yield important insight into sub-processes of the iron snow regime, which cannot be accessed within the numerical approach due to their complexity.

Verteilungs- und Wirkungsmechanismen von Salzen in Naturstein

Das Projekt "Verteilungs- und Wirkungsmechanismen von Salzen in Naturstein" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität des Saarlandes, Zentrum für Umweltforschung.Es sollen Antworten auf folgende Fragen gefunden werden: - Welche Rolle spielen verschiedenartige Salze bei der Verwitterung von Gesteinen (vor allem Sandstein)? - Wie erfolgt ihr Eintrag und wie ihr Transport innerhalb des Gesteins? - Welche Mechanismen spielen sich bei der Kristallisation der Salze im Porenraum der Gesteine ab? - Welche schaedigenden Wirkungen ergeben sich daraus fuer das Gesteinsgefuege?

Partiell kristallisierender Absorptionskältespeicher

Das Projekt "Partiell kristallisierender Absorptionskältespeicher" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Bayerisches Zentrum für Angewandte Energieforschung e.V..Kompakte Energiespeicher für Strom, Wärme und Kälte sind erforderlich, wenn ein hoher Anteil des Energieumsatzes aus fluktuierenden regenerativen Energien gespeist werden soll. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines Kältespeichers, der ähnlich wie eine Absorptionskältemaschine funktioniert. Er basiert auf einem geschlossenen Absorptionsprozess mit dem Stoffpaar Wasser/Lithiumbromid (LiBr) und der zyklischen Kristallisation und Wiederauflösung eines Teils der wässrigen LiBr-Lösung. Im Vergleich zu heute gängigen Eisspeichern ermöglicht der Prozess eine um ein Vielfaches höhere Energiespeicherdichte von ca. 250 kWh/m3, woraus sich ein besonders kompaktes Speichersystem ergibt. Bei einer Ladetemperatur von ca. 100°C und einer Rückkühltemperatur von ca. 35°C kann kaltes Wasser von ca. 6°C bereitgestellt werden. Einsatzbereiche für den Speicher können u.a. im industriellen Umfeld zu finden sein. Dort werden häufig aus diskontinuierlichen Prozessen stammende Abwärmeströme ungenutzt an die Umgebung abgegeben, weil zum Zeitpunkt ihres Auftretens kein geeigneter Verbraucher zur Verfügung steht. Derartige Abwärmeströme können zukünftig zum Beladen des Absorptionskältespeichers verwendet werden, um einen kontinuierlichen oder zeitlich versetzten Kühlbedarf ohne zusätzliche CO2-Emissionen zu decken.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1006: Bereich Infrastruktur - Internationales Kontinentales Bohrprogramm (ICDP); International Continental Drilling Program (ICDP), Teilprojekt: SEIZE - SEismisches Imaging der Ivrea ZonE

Das Projekt "Schwerpunktprogramm (SPP) 1006: Bereich Infrastruktur - Internationales Kontinentales Bohrprogramm (ICDP); International Continental Drilling Program (ICDP), Teilprojekt: SEIZE - SEismisches Imaging der Ivrea ZonE" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum.SEIZE ist der seismische Teil des ICDP-Proposals DIVE (Drilling the Ivrea-Verbano ZonE; im Januar 2018 bei ICDP eingereicht, Leitung: Othmar Müntener, U. Lausanne, Schweiz; Co-PIs: Mattia Pistone - Lausanne, Luca Ziberna - Bayreuth, György Hetényi - Lausanne, Alberto Zanetti - Pavia). Die Ivrea-Verbano Zone (IVZ) in den Italienischen Alpen ist eine der am besten dokumentierten und untersuchten Archetypen kontinentaler Kruste. Weiterhin ist es das beste natürliche Labor, um unser Verständnis der kontinentalen unteren Kruste und der Kruste-Mantel Grenze durch die Kombination von Geophysik und wissenschaftlichem Bohren zu verbessern. Nach einem Workshop im Mai 2017 entwickelte ein Team aus 31 Wissenschaftlerinnen einen ICDP Proposal für Bohrungen in der Ivrea Verbano ZonE (DIVE). Das Bohren zweier 1 km und einer 4 km Bohrung in der IVZ wird eine einmalige Möglichkeit zur Verknüpfung geophysikalischer/geologischer Daten mit Bohrkern-Beobachtungen, down hole logging, mikro-biologischen Sampling, hydrologischen Studien und unterschiedlichen geologischen/geophysikalischen Surveys um die Bohrlokationen bieten. Die IVZ ist ungewöhnlich, da mehrere geophysikalische Studien das Auftreten eines dichten, HochgeschwindigkeitsKörpers, 'Bird's Head' genannt, in flachen Tiefen (ca. 3 km) postuliert. Neuere Studien zeigen, dass die IVZ ein wertvolles Archiv trans-krustalen Magmatismus ist, welches Unterkrusten-Prozesse von Magma-Emplacement, Kristallisation und krustaler Assimilation dokumentiert; und weiterhin die Entwicklung oberflächennahen Magmatismus mit langandauernden Super-Eruptionen im Perm zeigt. Bohren in der IVZ adressiert offene Fragen der Natur der unteren Kruste und der Kruste-Mantel Grenze, mögliche Beziehungen zum geophysikalisch nachgewiesenen Ivrea Körper, der Schaffung und Organisation eines tiefen krustalen magmatischen Systems, und eine umfassende Charakterisierung physikalischer und chemischer GesteinsEigenschaften, sowie die Beziehung zwischen Permeabilität und Verwitterung, Alteration und Fluid-Charakterisierung. Zusammen mit Studien zur Größe und Diversität der tiefen Biosphäre, werden diese Studien zum besseren Verständnis von mikrobiologischen Eco-Systemen und ihren Grenzen in kristallinen Gesteinen beitragen. Mit SEIZE planen wir als zentraler Bestandteil von DIVE, Tiefe, Ausdehnung und Form der IVZ und des sogenannten 'Bird's-Head' bei Balmuccia im Val Sesia, Italien zu bestimmen. DIVE wurde vom internationalen ICDP Panel am 13. Juni 2018 mit folgender Auflage vor Wiedereinreichung zurückgestellt: 'ICDP would like to see for the Balmuccia site a section with good seismic data plus superimposed geological model(s) and tentative drill path'. SEIZE adressiert genau diese Auflage.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1294: Bereich Infrastruktur - Atmospheric and Earth system research with the 'High Altitude and Long Range Research Aircraft' (HALO), Untersuchung der Auswirkungen von Zirren in hohen Breiten auf die chemische Zusammensetzung der oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre

Das Projekt "Schwerpunktprogramm (SPP) 1294: Bereich Infrastruktur - Atmospheric and Earth system research with the 'High Altitude and Long Range Research Aircraft' (HALO), Untersuchung der Auswirkungen von Zirren in hohen Breiten auf die chemische Zusammensetzung der oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Meteorologie und Klimaforschung - Atmosphärische Spurenstoffe und Fernerkundung.Die Auswirkungen von Zirrus-Wolken auf die chemische Zusammensetzung der oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre sind ein nur mit großen Unsicherheiten bekannter Faktor im globalen Klimawandel. Die Nukleation und das Wachstum von Eispartikeln in Zirren können die vertikale Umverteilung des wichtigsten Treibhausgases Wasserdampf (H2O) bewirken. Weiterhin sind Eispartikel in Zirren in der Lage, Salpetersäure (HNO3) und weitere Verbindungen aufzunehmen und vertikal umzuverteilen. Genaue Simulationen von Zirren und deren Auswirkungen auf die chemische Zusammensetzung der oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre stellen eine Herausforderung für numerische Wettervorhersagemodelle und Chemie-Klima-Modelle dar. In dem vorgestellten Projekt sollen mittels Messungen des GLORIA-Spektrometers während der HALO-Mission (High Altitude and LOng range research aircraft) POLSTRACC/GW-LCYCLE/SALSA und Modell-Simulationen die Auswirkungen von Zirren auf die chemische Zusammensetzung der oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre in hohen Breiten untersucht werden.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1006: Bereich Infrastruktur - Internationales Kontinentales Bohrprogramm (ICDP); International Continental Drilling Program (ICDP), Teilprojekt: Über die Platznahme des Bushveld-Komplexes: Mehrphasige Intrusionen, Kristallisationsbedingungen und den Schichtaufbau der Main Zone

Das Projekt "Schwerpunktprogramm (SPP) 1006: Bereich Infrastruktur - Internationales Kontinentales Bohrprogramm (ICDP); International Continental Drilling Program (ICDP), Teilprojekt: Über die Platznahme des Bushveld-Komplexes: Mehrphasige Intrusionen, Kristallisationsbedingungen und den Schichtaufbau der Main Zone" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum.Der Bushveld-Komplex in Südafrika ist die größte Magmenintrusion der Welt und auch die reichste in Bezug auf Erzlagerstätten. Abgesehen von seiner Größe ist das auffälligste Merkmal dieser Intrusion ein starker lithologischer Lagenbau. Trotz vielen Untersuchungen wird der Ursprung des Lagenbaus noch kontrovers diskutiert. Ziel dieses Projektes ist es, ein vielversprechendes neues Modell zu testen, das wiederholte Einschübe von kristallreichen Magmen- 'Schlämme' aus einer externen Magmenkammer postuliert. Diese Vorstellung wurde aus detaillierten Untersuchungen an Bohrkernprofile durch die Main Zone im nördlichen Bereich des Complexes entwickelt. Das vorliegende Projekt soll ein vergleichbar detailliertes Profil durch die Main Zone (2700 Meter) im östlichen Bereich liefern, basierend auf Bohrkernen, die dem ICDP-Projekt von der Firma Implats zur Verfügung gestellt werden. Das übergeordnete Ziel dieses Vorhabens besteht darin, zu prüfen, ob die im nördlichen Bereich entdeckten, rythmischen Lagen ein allgemeines Merkmal der Main Zone sind und wenn ja, ob es Unterschiede in der Anzahl der Lagen und / oder in deren Mächtigkeiten und Beschaffenheiten gibt, die neue Einblicke auf die Entstehehung der Lagen helfen können. Als Arbeitshypothese wird die Bushveld Main Zone als das Resultat von mehreren, nacheinderfolgenden Intrusionen aufgebaut. In Anlehnung an Beobachtungen im nördlichen Bereich werden Hinweise für eine Mehrfachintrusion in den physikalischen Eigenschaften der Gesteinsabfolge (z.B. Dichte) sowie in den stofflichen Variationen der beteiligten Mineralien (An-Gehalt von Plagioklas, Mg von Pyroxen) und im Gesamtgesteinsproben (Elementgehalte, Sr-isotopenverhältnisse) gesucht. Darüber hinaus wendet das Projekt neue Methoden an, wie die Plagioklas-Pyroxen Austauschthermometrie und die Quantifizierung des Korngefüges. Diese Methoden werden systematisch entlang des vertikalen Profils angewendet. Sollten die Ergebnisse aus Geochemie und Thermometrie sowie aus den Gefügedaten auf nur eine oder sehr wenige, große Intrusionen hinweisen, geben sie immer noch wertvolle Informationen über die der Intrusion nachfolgenden Differenzierungs- und Kristallisationsprozesse. Die beantragte Untersuchungen umfassen mehrere komplementäre Hauptthemen: (1) Überprüfung des Konzepts von vielen Magmenschübe in der Main Zone; (2) Bewertung der Veränderung in Mineralchemie und Gefüge der Gesteine während der Abkühlung; und (3) Ermittlung der Äquilibrierungstemperaturen zwischen den Hauptmineralphasen und daraus die Ableitung von Abkühlungsraten auf verschiedenen Höhen im Profil.

Fensterprofile mit Kern aus rPET-Integralschaum, Teilvorhaben: Entwicklung eines umweltfreundlichen Integralschaums aus rezykliertem PET für Gebäudeisolation

Das Projekt "Fensterprofile mit Kern aus rPET-Integralschaum, Teilvorhaben: Entwicklung eines umweltfreundlichen Integralschaums aus rezykliertem PET für Gebäudeisolation" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Bayreuth, Lehrstuhl für Polymere Werkstoffe.

Rückstandfreie energieeffiziente Gesamt-Herstellungsprozesse natürlicher Produkte

Das Projekt "Rückstandfreie energieeffiziente Gesamt-Herstellungsprozesse natürlicher Produkte" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Trifolio-M GmbH.

Nanofiltration zur Grundwasseraufbereitung und Sulfatabscheidung bei der Trinkwasseraufbereitung am Beispiel von kippenbelastetem Grundwasser in einem Braunkohlentagebaurevier

Das Projekt "Nanofiltration zur Grundwasseraufbereitung und Sulfatabscheidung bei der Trinkwasseraufbereitung am Beispiel von kippenbelastetem Grundwasser in einem Braunkohlentagebaurevier" wird/wurde gefördert durch: Arbeitsgemeinschaft Industrieller Forschungsvereinigungen 'Otto-von-Guericke' e.V. / Forschungsgemeinschaft Deutsche Braunkohlenindustrie e.V.. Es wird/wurde ausgeführt durch: RWTH Aachen University, Aachener Verfahrenstechnik, Lehrstuhl für Chemische Verfahrenstechnik.Erhöhte Konzentrationen an Sulfat im Trinkwasser können negative Auswirkungen auf die Gesundheit der Konsumenten haben und führen zu einem erhöhten Risiko für Korrosionen im Leitungsnetz. Aufgrund dessen schreibt die Trinkwasserverordnung einen Grenzwert von 240 mg/l vor. Erhöhte Konzentrationen an Sulfat im Grundwasser, die eine spezielle Aufbereitungstechnik erfordern, kommen vor allem durch den Einfluss von Tagebauaktivitäten zustande. Im ausgehobenen Kippenmaterial kommt es zur Oxidation des Pyrits, was nach der Verfüllung der Gruben zu einem Anstieg der Sulfat-, Calcium- und Schwermetallkonzentration im Grundwasser führt. In betroffenen Grundwasservorkommen in Deutschland wurden Konzentrationen von bis zu 2500 mg/l Sulfat gemessen. Die Nanofiltration ist eine mögliche Aufbereitungstechnologie, die die Grundwassernutzung in derart beeinträchtigten Standorten auch nach der Verfüllung der Gruben erlaubt. Es wird erwartet, dass die Nanofiltration im Vergleich zu den anderen in Frage kommenden Technologien Ionenaustauscher, Destillation, Elektrodialyse und Umkehrosmose vor allem bei höheren Sulfatkonzentration in der Größenordnung >1000 mg/l das wirtschaftlichste Verfahren darstellt. In dem Projekt Nanofiltration zur Sulfatabscheidung bei der Trinkwasseraufbereitung wird die Aufbereitung mittels Nanofiltration experimentell im Labor- und Pilotmaßstab untersucht. Es wird dabei schwerpunktmäßig ein Standort betrachtet, der im Einflussgebiet des Braunkohletagebaureviers Inden I liegt und derzeit Sulfatkonzentrationen von 1000-1500 mg/l in einem Trinkwasserbrunnen aufweist. Neben der Untersuchung der Nanofiltration an sich wird eine Konzentrataufbereitung mittels CaSO4-Kristallisation auf ihre Effektivität geprüft.

Quantifizierung der Rate der CaCO3-Rekristallisation im Boden und Bildung pedogener Karbonate unter verschiedenen Bedingungen: Experimente, Modell und Überprüfung

Das Projekt "Quantifizierung der Rate der CaCO3-Rekristallisation im Boden und Bildung pedogener Karbonate unter verschiedenen Bedingungen: Experimente, Modell und Überprüfung" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Bayreuth, Fachgruppe Geowissenschaften, Bayreuther Zentrum für Ökologie und Umweltforschung (BayCEER), Lehrstuhl für Agrarökosystemforschung.Rekristallisation des geogenen Kalks mit dem CO2 aus der Atmung von Wurzel und Mikroorganismen führt zur Bildung pedogener Karbonate, die einer der wichtigsten Schlüssel zur Bestimmung des Alters der Bodenbildung (Radiokarbondatierung) und der Rekonstruktion der Paläou-welt (d13C, d18O) unter semiariden und ariden Klimatenbedingungen sind. Deswegen war ein erhöhtes Interesse für pedogene Karbonate seitens der Geowissenschaften in den vergangenen zwei Jahrzehnten zu verzeichnen. Bis jetzt ist die Geschwindigkeit der Bildung pedogener Karbonate völlig unbekannt, obwohl davon die Präzision der Altersbestimmung und der Paläoumweltrekonstruktionen wesentlich abhängt. In diesem Vorhaben wird die Geschwindigkeit der Bildung der pedogenen Karbonate durch den Isotopenaustausch bei der Rekristallisation des geogenen Kalks mit dem 14CO2 aus der Rhizosphärenatmung der in der 14CO2-Atmosphäre markierten Pflanzen bestimmt. Mit dieser sehr sensitiven und bereits erprobten Methode wird der Einfluss der Pflanzenarten, Dauer des Pflanzenwachstums, Temperatur, Feuchte, CaCO3-Gehalte und CaCO3-Verlagerung auf die CaCO3-Rekristallisationsrate bestimmt. Aus den experimentell ermittelten Abhängigkeiten der Rekristallisation von den Umweltvariablen wird ein Modell zur Bildung der pedogenen Karbonate erstellt und anhand der Radiokarbondatierung der unter verschiedenen Bedingungen entnommen pedogenen Karbonate geprüft. Das Forschungsvorhaben ermöglicht erstmalig die Präzision der Bestimmung des Alters der Bodenbildung und der Rekonstruktion der Paläoumwelt anhand der pedogenen Karbonate experimentell zu quantifizieren.

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