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Altlastenbewältigung unter Einbeziehung des natürlichen Reinigungsvermögens - Teilprojekt Modellierung

Im Rahmen des Teilprojekts Modellierung des Forschungsverbundvorhabens 'Nachhaltige Altlastenbewältigung unter Einbeziehung des natürlichen Reinigungsvermögens' wird ein Prognoseinstrument entwickelt, das die Ausbreitung und den Abbau von Schadstoffen in der (un-)gesättigten Bodenzone in Form einer numerischen Simulation abbildet. Dazu musste in der ersten Projektphase ein existierendes Simulationswerkzeug (Richy1D) insbesondere um die Beschreibung von natürlichen Abbauvorgängen erweitert werden. Die nötigen Arbeiten auf dem Gebiet der Modellentwicklung resultierten zunächst in Implementierungen von Abbaumechanismen 0. und 1. Ordnung, die bereits lineare, irreversible Reaktionsnetzwerke mit beliebigen Reaktionspartnern abbildbar machen. Derartige Abbauketten sind etwa zur vereinfachten Beschreibung des LHKW-Abbaus weit verbreitet. Die Abhängigkeit der Reaktionsraten von Vorhandensein und Aktivität lebender Organismen, die diese Abbauvorgänge katalysieren, wird vom Monod-Modell widergespiegelt. Dieses wurde formuliert und implementiert für Umsetzungen mit beteiligter Biomasse und zwei Reaktionspartnern, dem Elektronendonator und einem Elektronenakzeptor (sog. 3-Komponentenmodell). Die Berücksichtigung des Konzepts der Redoxzonen, in welchen unterschiedliche Mikrobenspezies agieren und verschieden Abbauwege möglich sind, mündet in der Formulierung eines allgemeinen Monod-Modells mit einer beliebigen Anzahl von unterschiedlichen Biomassenspezies, Abbauwegen, Reaktionspartnern und Hemmstoffen. Um schließlich allgemeinste chemische Reaktionsgleichgewichte oder Kinetiken berücksichtigen zu können, wird derzeit an der Realisation eines allgemeinen Mehrkomponentenmodelles gearbeitet. Die Nutzung komplexer Simulationsmodelle für reale Fallstudien stellt hohe Anforderungen an die Datenlage der Standorte. Ein Hilfsmittel zur Gewinnung von Modellparametern stellt die Identifizierung dieser mittels inverser Simulation geeigneter (Säulen-) Experimente dar. Die am Lehrstuhl entwickelte Software wurde hier entsprechend den Anforderungen eines Teilprojekts einem speziellen Experimentdesign, dem sog. Kreislaufexperiment, angepasst. Desweiteren wurde eine neue Parametrisierungsmöglichkeit für die zu identifizierenden Funktionen geschaffen, welche zu verbesserter numerischer Stabiliät führt. Die Funktionen sind nun durch monotone, stückweise kubische Splines darstellbar. Die Identifizierungssoftware ist auch auf die Parameter des 3-Komponenten-Monod-Modells erweitert. Zur Erstellung einer räumlich dreidimensionalen, instationären Wasserhaushalts- und Stofftransportsimulation Richy3D wurden zunächst zweidimensionale Vorarbeiten auf die aktuellste Version des Programmbaukastens ug portiert, was sowohl die Verfolgung adaptiver Rechenkonzepte (variable Steuerung numerischer Parameter wie Zeitschrittweite und Feinheit des räumlichen Gitters) ermöglicht, als auch einen übergang zu parallelen Datenstrukturen bietet. Dazu wurde in weiten Teilen die Diskretisierung ...

MEWAC: Erhöhung der Nutzungseffizienz in der Brackwasserentsalzung für landwirtschaftliche Anwendungen, Teilprojekt 3

Belmont Ocean Sustainability: internationales Verbundprojekt: MARISCO - Meeresforschung und Innovation für ein nachhaltiges Management von Küsten und Ozeanen

Grundlegende F&E-Arbeiten zu Methoden der Zustandsüberwachung von Transport- und Lagerbehältern für abgebrannte Brennelemente und wärmeentwickelnde hochradioaktive Abfälle bei verlängerter Zwischenlagerung, Teilvorhaben: Akustische Messverfahren

Das Gesamtziel des Vorhabens besteht in einer Bewertung verschiedener physikalischer Messprinzipien, Verfahren und Methoden zur nichtinvasiven Überwachung des Zustandes des Inventars von TLB bei verlängerter Zwischenlagerung. Damit sollen Möglichkeiten eruiert werden, Veränderungen der Brennelemente bzw. der aufnehmenden Behälterstrukturen über sehr lange Zeiträume von mehreren Jahrzehnten erkennen zu können, ohne die Behälter zu öffnen. Mit einem geeigneten Verfahren oder einer Verfahrenskombination könnte damit ein wichtiger Beitrag zur Langzeitsicherheit zwischengelagerter hochradioaktiver Abfälle geleistet werden, da mit einem solchen Verfahren Aussagen über die Transport- und Konditionierungsfähigkeit der Abfälle vor Verbringung im Endlager möglich wären. Das Verbundvorhaben ist in die folgenden 10 Arbeitspakete gegliedert (Bearbeitungsmonate in Klammern): AP1: Allgemeine Analyse des Standes von Wissenschaft und Technik (M1-6, TUD, HSZG) AP2: Methodenscreening für Strahlungsemission, Myonen und Thermographie (M5-12, TUD) AP3: Methodenscreening für Schwingungsspektroskopie (M5-12, HSZG) AP4: Analysen zum Gamma- und Neutronenstrahlungsfeld mittels Monte-Carlo-Simulation (M13-M33, TUD) AP5: Monte-Carlo-basierte Analysen zur Bewertung der Myonen-Radiographie (M13-M33, TUD) AP6: FEM-Analysen zur Bewertung der Thermographie (M13-M33, TUD) AP7: Entwicklung von Zustandserkennungsmethoden für multimodale Behälterüberwachungsdaten (M13-M33, HSZG) AP8: Experimentelle Analysen für Gammastrahlung und Thermographie (M13-M33, HSZG) AP9: Experimentelle Analysen zur Schwingungsspektroskopie (M13-M33, HSZG) AP10: Entwicklung von Verfahrenskonzepten zur Behälterüberwachung (M31-M36,TUD, HSZG).

City2Share - sozial - urban - mobil; City2Share

Enavi - Energiewende-Navigationssystem zur Erfassung, Analyse und Simulation der systemischen Vernetzungen, Teilvorhaben Z0

SÖF-KERNIG - Kommunale Ernährungssysteme als Schlüssel zu einer umfassend-integrativen Nachhaltigkeits-Governance, Teilprojekt 1: Politik-Markt-Wissen als zentrale Integrationsdimensionen von Governance in kommunalen Ernährungssystemen

Das transdisziplinäre Verbundprojekt KERNiG zielt darauf, in zwei Städten vergleichbarer Größe und Struktur die nachhaltigere Gestaltung des Ernährungssystems anzustoßen. Dieses Vorhaben umfasst - die interdisziplinäre und multidimensionale Analyse des kommunalen Ernährungssystems; - die Identifikation möglicher Ansätze zur nachhaltigen Gestaltung des Ernährungssystems; - die Initiierung und Erprobung von durch die Kommunen ausgewählten Strategien und Maßnahmen; - die Entwicklung von kontextsensitiven Steuerungsinstrumenten und -ansätzen, die in andere Kommunen übertragen werden können. Im Teilprojekt der Universität Freiburg sind Koordination und Synthese für das Verbundprojekt angesiedelt. Zudem werden drei inhaltliche Bereiche bearbeitet: (1) Anhand von Akteurs-, Frame- und Policy-basierter Analysen sollen hindernde und unterstützende Faktoren der Integration des Ernährungssystems in das multi-sektorale Politiksystem einer Kommune untersucht werden. Auf dieser Basis sollen Empfehlungen für eine integrative Nachhaltigkeitsgovernance der kommunalen Ernährungssysteme formuliert werden. (2) Die Analyse der Prägung kommunaler Ernährungssysteme durch Märkte für die Produktion, Versorgung, Verarbeitung und Entsorgung von Nahrungsmitteln zielt auf Ansatzpunkte für die Gestaltung in Richtung kommunaler Nachhaltigkeitsziele. Zudem sollen die Möglichkeiten und Grenzen der Übertragbarkeit der Ergebnisse auf andere Kommunen abgeschätzt werden. (3) Schließlich soll kommunale Ernährung mit Hilfe wissenssoziologischer Ansätze und von Theorien sozialer Praktiken als Wissens- und Praxisfeld erfasst werden. Hierdurch werden Handlungsprozessen auf der Mikroebene mit Entwicklungen auf der Makroebene verzahnt und Erfolgsbedingungen von transdisziplinären Interventionen auf kommunaler Ebene abgeleitet.

WavE - WaReIp: Water-Reuse in Industrieparks, Teilprojekt 2

Dem Forschungsprojekt 'Water-Reuse in Industrieparks - WaReIp' liegt die Idee zugrunde, für Industrieparks systematisch das Potential einer Industriepark-internen Wiederverwendung von Abwasser aus Produktionsanlagen als Brauchwasser anderer Produktionsanlagen zu analysieren und Möglichkeiten und Hindernisse aufzuzeigen. Ergänzend werden neue Aufbereitungstechniken entwickelt, die ein großes Potential in der Wasserwiederverwendung für den Umgang mit erhöhten Salzkonzentrationen und Rest-CSB-Konzentrationen aufweisen. Das Gesamtprojekt unterteilt sich in 15 Teilprojekte, die federführend von je einem der Projektpartner bearbeitet werden. Das ISAH übernimmt im Teilprojekt 2.1 'Reduzierung von refraktärem CSB (Membrantechnik)' die Ermittlung grundsätzlicher Abbaupotentiale sowie die verfahrenstechnische Umsetzung zum weitergehenden CSB-Abbau mittels Membranbioreaktoren. Hierzu erfolgen Versuche im Labor und im Technikum zur Identifikation der relevanten Einflussfaktoren auf die Abbauleistung und zur Erprobung der optimalen Betriebseinstellungen. Im Teilprojekt 4 'Methodik und beispielhafte Erprobung multikriterieller Bewertung' erfolgt durch das ISAH zum einen im TP 4.1 die Definition und der Aufbau einer Modul- und Kennzahlendatenbank, die als Informationsdrehscheibe innerhalb des Projektes dient und Informationen zu relevanten Abwasser-, Wasserströmen und Aufbereitungstechniken enthält. Im TP 4.2 wird eine modellunterstützte Bewertungsmethodik, die unterschiedliche Kriterien (z. B. minimaler Wasserverbrauch, minimale Kosten etc.) zur Bewertung heranzieht, entwickelt. Das Modell wird anschließend beispielhaft an einem Industriepark erprobt, indem Planungsvarianten des Abwasseraufbereitungsnetzwerkes eingeengt werden und somit optimierte Stoffstrommanagementkonzepte unter Berücksichtigung der zuvor festgelegten Bewertungskriterien identifiziert werden. Eine Sensitivitätsbetrachtung der Ergebnisse - insbesondere in Bezug auf die Sicherheit der eingehenden Qualitätsparameter und Kennzahlen - rundet den Arbeitsplan ab.

Küstenmeerforschung: EXTREMENESS - Extreme Nordsee-Sturmfluten und deren Auswirkungen, Vorhaben: Transdisziplinäre Bewertung unterschiedlicher Risikomanagementoptionen

Das Vorhaben hat das Ziel die gesellschaftliche Dimension von Extremereignissen in der Projektregion Emden zu untersuchen. Im Sinne des transdisziplinären Ansatzes wird der Prozess der Entwicklung und Evaluation von Managementpläne zur Anpassung des Küsten- und Katastrophenschutzes in Kooperation mit einem Wissenschaft-Praxis Kooperationsforum organisiert, analysiert und seinerseits evaluiert. Gemeinsam mit regionalen Interessensvertretern aus Öffentlichkeit und Verwaltung werden geeignete und nachhaltige, präventive Anpassungs- und reaktionsfähige Handlungsoptionen entwickelt und auf Basis von authentischen, kontextspezifischen Kriterien bewertet und priorisiert. Die Untersuchungen werden mittels Triangulation von aufeinander abgestimmten empirischen Methoden der Sozialforschung durchgeführt. Die Forschungsaktivitäten des Vorhabens gliedern sich in (1) die Erhebung und das Aufeinanderbeziehen vorherrschender Wahrnehmungen und Orientierungen hinsichtlich des regionalen Küsten- und Katastrophenschutzes sowie Informationsbedarfe unter den Mitgliedern des Kooperationsforums mittels Stakeholderanalyse und leitfadengestützter Experteninterviews; (2) die Identifizierung von regionalen Auswirkungen von Extremereignissen mit hohem Impact und geringer Eintrittswahrscheinlichkeit und Bestimmung der Resilienz der Stadt Emden; (3) die Entwicklung von Maßnahmen zur Erhöhung von Resilienz und Nachhaltigkeit der Stadt Emden und von urbanen Küstenregionen; (4) die reflexive, partizipativ angelegte multikriterielle Bewertung und Priorisierung von Anpassungs- und Managementmaßnahmen basierend auf authentischen Kriterien, die mittels Wertbaummethode erhoben werden; (5) die Reflexion und Weiterentwicklung des transdisziplinären Ansatzes.

WavE - WaReIp: Water-Reuse in Industrieparks, Teilprojekt 4

Aufgrund variabler Produktionsprozesse (kurzfristige Dynamik) und Produktionsanlagen (langfristige Dynamik) im Industriepark sind bei der Auslegung und beim Betrieb des Ver- und Entsorgungszentrums und Leitungsnetzes zeitliche Variationen des Industrieabwasseranfalls und Prozesswasserbedarfs besonderes zu berücksichtigen. Um diesen extremen Schwankungen im kurz- und langfristigen Verlauf sicher entgegenzuwirken, sind in der Regel die Auslegungsgrößen für die beiden genannten Komponenten zu vergrößern. Ziele des Vorhabens von Kocks Consult GmbH sind, als mögliche Alternative zur Reduzierung dieser Auslegungsgrößen ein nutzungsoptimiertes, dynamisches Leitungsnetz mit der wechselnden Belegung einer Leitung und/oder der Bündelung von Leitungen sowie der Ergänzung um Zwischenspeicher zu entwickeln und in der Praxis konzeptionell und planerisch umzusetzen. Mit diesem sogenannten 'integrierten' Leitungsnetz besteht neben einer daraus resultierenden Kostenminimierung für die Investition und den Betrieb des Gesamtsystems noch die gute Erfolgsaussicht, auch sich ändernden Anforderungen möglichst ohne zusätzliche Aufwände gerecht zu werden. TP1 Grundlagen des integrierten Wasser- und Ressourcenmanagements: Mitwirken TP2 Entwicklung neuer Aufbereitungstechniken für typische Industrieabwässer: keine aktive Forschungsaufgabe TP3 Konzeptionelle anlagentechnische Umsetzung TP3.1 Entwicklung eines nutzungsoptimierten, dynamischen Leitungsnetzes: Arbeitspaketleitung TP3.2 Einwicklung eines Messkonzepts zur Qualitätssicherung/Simulationstool: Mitwirken TP4 Methodik und beispielhafte Erprobung multikriterieller Bewertung: keine aktive Forschungsaufgabe TP5 Übertragung der Ergebnisse auf andere Industriestandorte und Industrieparktypen: keine aktive Forschungsaufgabe TP6 Nachhaltigkeit des entwickelten Konzepts: keine aktive Forschungsaufgabe TP7 Projektsteuerung: keine aktive Forschungsaufgabe.

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