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Numerische Simulation der Dynamik von Flüssigschlick (MudSim)

Das Projekt "Numerische Simulation der Dynamik von Flüssigschlick (MudSim)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Wasserbau durchgeführt. Problemstellung und Ziel: In vielen Bereichen der Deutschen Küste führt eine zunehmende Verschlickung von Häfen, Hafenzufahrten und Teilabschnitten der Ästuare zu hohen Unterhaltungskosten. Besonders in strömungsberuhigten Zonen akkumuliert der Schlick und konsolidiert letztendlich. Diese konsolidierten Schlickschichten sind nur mit hohem Aufwand zu mobilisieren oder abzutragen. Fragestellungen des Suspensionstransports werden mit hydrodynamischen numerischen Modellverfahren untersucht. Die derzeitig etablierten und erprobten Modellverfahren sind jedoch kaum in der Lage die Dynamik von Flüssigschlick (fluid mud, hochkonzentrierte Schlicksuspension) zu simulieren. Dies begründet sich in den besonderen rheologischen Eigenschaften von Flüssigschlick. Das Fließverhalten von Flüssigschlick entspricht nicht einem Newtonschen Fluid, wie Klarwasser. Jedoch basieren die hydrodynamischen numerischen Modelle in der Regel auf diesem Ansatz. In diesem Forschungsprojekt soll daher ein bestehendes und bewährtes hydrodynamisches Modellverfahren für die Simulation von Flüssigschlick erweitert werden. Bedeutung für die WSV: Mit Hilfe des Verfahrens MudSim sollen zukünftig erforderliche Maßnahmen auch in ihrer Wirkung auf Schlicktransport und Schlickakkumulation untersucht werden können, um Bau- und Unterhaltungsmaßnahmen im Hinblick auf die Minimierung dieser Prozesse ausrichten zu können. Zudem sollen hiermit bestehende und zukünftige Managementstrategien zur Umlagerung und Unterbringung hoch konzentrierter Schlicksuspensionen und konsolidierter Schlicke verbessert werden. Untersuchungsmethoden: Grundlegend für die Entwicklung neuer Methoden zur numerischen Simulation von Flüssigschlick sind die Erforschung rheologischer Eigenschaften und die Bestimmung der charakterisierenden Parameter zur Beschreibung von Flüssigschlick. Einer der wichtigsten charakterisierenden Parameter für das Verhalten von Flüssigschlick ist der Feststoffgehalt, bzw. die dazu proportionale Dichte. Dieser Parameter wird für die numerische Modellierung genutzt, indem der Wasserkörper und die Schlicksuspension in Schichten gleicher Dichte unter Annahme einer stabilen Schichtung unterteilt werden. Diese Schichten gleicher Dichte, Isopyknen, bilden die vertikale Diskretisierung im Modell. Jeder Isopykne wird ein bestimmtes rheologisches Verhalten (Newtonsches, nicht-Newtonsches Fluid) zugeordnet. Der konzeptionelle isopyknische Modellansatz ist besonders für die Modellierung stark geschichteter Strömungen geeignet. Das isopyknische Modell ist um die entscheidenden Transportprozesse wie Deposition, Konsolidierung, Entrainment und Fluidisierung sowie um rheologische Ansätze für Schlicksuspensionen zu erweitern. Die Rheologie von Flüssigschlick wird über den Spannungstensor im Modell realisiert. Durch rheometrische Laboruntersuchurigen werden Zusammenhänge von Schubspannung und Scherrate sowie Viskosität und Scherrate in Abhängigkeit von der Suspensionskonzentration ermittelt. usw.

Partner B

Das Projekt "Partner B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Pflanzenproduktion und Agrarökologie in den Tropen und Subtropen durchgeführt. Schaffung einer harmonisierten multiskalaren Datenbank, deren hauptsächlicher Fokus auf Boden-, Wasser- & Klimaressourcen liegt und Beurteilung der Auswirkung von Klimawandel auf Agrarökosysteme zulässt. Ein fundierter partizipatorischer Ansatz wird zum Validieren von Verbesserungsstrategien zur Erhöhung der Systembelastbarkeit unter sich änderndem Klima eingesetzt. Die Strategien umfassen die Anpassung ausgewählter Vor- und Nachernteprozesse in den Bereichen Wasser-, Energiemanagement, sowie der Reduzierung von Nachernteverlusten und der Erhöhung des Nährwertes der Grunddiät. Eine Web-GIS Anwendung wird partizipativ entwickelt und die in der Analyse der Ausgangssituation erarbeiteten Daten der biophysischen und sozioökonomischen Umwelt als Grundgerüst integriert. Die von der Anwendung identifizierten Strategien für die Erhaltung von Boden- und Wasserressourcen werden, mit Fokus auf die Fruchtwahl und Technologietransfer, in enger Zusammenarbeit mit der Bevölkerung getestet. Der Mikronährstoffgehalt von Grundnahrungsmitteln der Zielregion wird analysiert und mit Alternativen vergleichen, um Potentiale zur Verbesserung des Nährwertes zu identifizieren. Das Dreschen, Trocknen & Lagern (Getreide, Körnerleguminosen), sowie die Sortierung, Verpackung & der Transport (Obst, Gemüse) wird auf Verluste, Produktqualität und Arbeitskraft- & Energiebedarf hin untersucht. Die Auswirkungen der Strategien auf das Agroökosystem werden kontinuierlich durch Life Cycle Assessment ermittelt.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Innotech Ingenieurgesellschaft mbH durchgeführt. Das vorgeschlagene Projekt zielt darauf ab, ein 100% solar versorgtes, netzunabhängiges, container-basierendes Kühl-Trocknungssystem für Fische zu entwickeln. Für die Kältetechnik werden der Einsatz von PCM oder elektrischen Batterien oder eine Kombination aus beiden optimiert, um eine stabile und zuverlässige Kühlung zu gewährleisten. Die Trocknung wird an das Kühlsystem gekoppelt und eine optimierte Wärmeableitung des Kühl-kompressors genutzt, um die Trocknung zu unterstützen. Zur Herstellung hochwertiger getrockneter Fische (erstklassiger Nährwert, Textur und Geschmack) erfolgt die Dehydratation durch optimierte Temperatur- und Feuchtigkeitsregelung. Die Fischer werden über die Verarbeitung und Qualitätssicherung geschult. Fraunhofer ISE und Innotech kooperieren mit dem kenianischen Industrieforschungs- und Entwicklungsinstitut (KIRDI), dem Kenia Marine and Fisheries Research Institute (KMFRI) und der Technischen Universität Mombasa (TUM), um das vorgeschlagene Technologiepaket zu entwickeln, zu entwickeln und zu transferieren.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Julius Kühn-Institut, Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, Institut für Ökologische Chemie, Pflanzenanalytik und Vorratsschutz durchgeführt. Mais und Milch werden von der afrikanischen Bevölkerung stark konsumiert. Leider sind Maisprodukte als auch Futtermittel und Milch häufig stark mit Aflatoxinen kontaminiert, wodurch die Bevölkerung ständig Toxingehalten ausgesetzt ist, die weit über den empfohlenen Grenzwerten liegen. AflaZ fokussiert daher auf eine Verbesserung der Anbausituation von Mais sowie der Lebensmittelsicherheit von Mais, Milch und daraus hergestellten Produkten; Kenya dient als Modellregion, da es ein Hochrisikogebiet für Aflatoxinkontaminationen und Schimmelpilzbefall im Mais (sowohl im Anbau als auch im Lager) ist. Im AflaZ-Projekt sollen schnelle, effektive und nachhaltige Methoden entwickelt werden, um Pilzbefall und Aflatoxinkontamination und seine Ursachen sowohl auf dem Feld als auch im Lager sensitiv zu detektieren, zu analysieren und effektiv zu reduzieren. Ein nachhaltiger und effektiver Wissenstransfer zwischen Wissenschaftlern und Anwendern ist dabei die Voraussetzung für gewünschte Verhaltensänderungen in Haus und Hof. Aufgrund dessen implementiert AflaZ umfangreiche Programme zur Kompetenzerweiterung (Capacity Building), die Kooperationen mit lokalen Institutionen, Farmern, Studierenden und weiteren Beteiligten mit einschließen, und ermöglich so einen nachhaltigen Wissenstransfer, kulturelle Akzeptanz der Empfehlungen und die effektive Integration der neuen Methoden durch die lokale Bevölkerung. WP6 arbeitet mit Insekten, die mit Mais(feldern) assoziiert sind. Diese haben in Kenia Einfluss auf die Ausbreitung relevanter Pilzsporen und ihre Übertragung passiv (Borsten, Beine/Tarsen) oder aktiv (Mundwerkzeuge, Ovipositor, Regurgitation) auf Maispflanzen. Die generelle Forschungsfrage wird daher sein: I) Welche Insekten sind assoziiert mit der Vegetation in/um Maisfelder unterschiedlicher Bewirtschaftung; II) in welchem Umfang können Insekten Psoren auf Maispflanzen (versch. Stadien) übertragen und in welcher Weise können sie die Aspergillus-Toxinproduktion induzieren/unterdrücken? III) Wird die Menge und Art der Pilzsporen auf den häufigsten Insekten (versch. Lebensstadien Körperteile) analysiert a) per Fluoreszenzmikroskopie b) durch quantitative PCR und ggf. Digital-Droplet-PCR. Dies ermöglicht die Arten/Taxa zu identifizieren, die im Aflatoxin-Komplex die Hauptrolle bei der Sporenübertragung sind und zur Auslösung der Toxinbildung beitragen.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen durchgeführt. In diesem Projekt bilden Fütterungsversuche mit Milchkühen die Basis, um unterschiedliche Proteinversorgungsintensitäten und den Einsatz geschützter Aminosäuren (AS) zu prüfen. Die Verminderung der Proteinzufuhr bedeutet eine Reduzierung des Stickstoffanteils im Produktionskreislauf. Bezogen auf eine Einheit verwertbaren Eiweißes für den Menschen wird untersucht, wie stark die Verminderung der N-Mengen in den tierischen Exkrementen und die Verringerung der Ammoniakemissionen sind. Gleichzeitig kann das Einsparpotential von proteinreichem Konzentratfutter, wie Soja- und Rapsextraktionsschrot in der Milchviehfütterung aufgezeigt werden. Durch den gezielten Einsatz der pansengeschützten Aminosäuren im Konzentratfutter werden Erfahrungen zur Verfügbarkeit, Verarbeitung und Haltbarkeit dieses Futterzusatzstoffes in der Mischfutterindustrie gesammelt, um praxistaugliche Fütterungskonzepte zu etablieren. Futteranalysen und Rationskalkulation. Zunächst wird der Futterwert der vorhandenen Grob- und Konzentratfutter mit den etablierten Analysemethoden festgestellt. Hierbei sind auch die Aminosäuren Methionin und Lysin zu berücksichtigen. Daran schließt sich die Rationsplanung auf Betriebsebene und die Konzeption und Herstellung der erforderlichen Mischfutter durch die Projektpartner Agravis Futtermittel GmbH und Agrifirm Deutschland GmbH an. Durch die detaillierte Planung wird die Voraussetzung für die Einhaltung der geplanten Rationsparameter geschaffen. Fütterungsversuche: In der 18-monatigen Versuchsphase sind drei Fütterungsversuche mit je 2 x 48 Milchkühen zu je 120 Versuchstagen im Versuchs- und Bildungszentrum Haus Riswick geplant. Im Versuchsstall werden die tierindividuelle Futter- und Wasseraufnahmen der Kühe täglich über Wiegetröge gemessen. Durch Kot- und Harnproben werden die tierischen Nährstoffausscheidungen und die Verdaulichkeit der organischen Masse für die unterschiedlichen Versorgungssituationen kalkuliert.

Beitrag zur Schliessung von Naehrstoffkreislaeufen durch die Verfuetterung von Kuechenabfaellen an Mastschweine

Das Projekt "Beitrag zur Schliessung von Naehrstoffkreislaeufen durch die Verfuetterung von Kuechenabfaellen an Mastschweine" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bonn, Institut für Tierernährung durchgeführt. Abfaelle - dazu gehoeren Speiseabfaelle - muessen nach dem am 7.10.1996 in Kraft getretenen Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz stofflich verwertet werden. Die Naehrstoffe aus Speise- und Kuechenabfaellen sowie Abfaellen aus verarbeiteten Lebensmitteln werden u.a. kreislaufmaessig zurueckgefuehrt zur Naehrstoffverwertung in Schweinemastbetriebe. Je nach Art der in Speiseabfaellen enthaltenen Komponenten oder Lebensmittel erweist sich ihr Naehrstoff- und Energiegehalt als sehr variabel. Um fuer eine bedarfsgerechte Rationsgestaltung in den Schweinemastbetrieben eine Datengrundlage der Naehrstoffgehalte von Kuechen- bzw. Speiseabfaellen zu gewinnen, werden in ausgewaehlten Verwertungsbetrieben in NRW mehrmals Proben gezogen und auf Rohnaehrstoffe Rohstaerke, Gesamtzucker, Mineralstoffe, Lysin und Fettsaeuren untersucht. Die Standardisierung des fuer die Analytik vorgesehenen Verfahrens der SPIRS erfolgt in Zusammenarbeit durch den Lehrstuhl fuer Lebensmittelchemie der Universitaet Bonn, Prof.Dr.H.Buening-Pfaue mit der LUFA Bonn, Dr.H.G.Schulte.

Die Rolle pelagischer Amphipoden im Hinblick auf die Erwärmung des Arktischen Ozeans

Das Projekt "Die Rolle pelagischer Amphipoden im Hinblick auf die Erwärmung des Arktischen Ozeans" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung durchgeführt. Ziele: Pelagische Amphipoden spielen im arktischen Ökosystem eine entscheidende Rolle, da sie als Schlüsselkomponente eine Verbindung von herbivorem Zooplankton mit den höheren trophischen Ebenen darstellen. Dennoch sind sie kaum erforscht. Dieses Vorhaben hat folgende Ziele: 1. Im Hinblick auf die Erwärmung des Arktischen Ozeans soll die biologische Leistungs- und Anpassungsfähigkeit der pelagischen Amphipoden analysiert werden. 2. Die jahreszeitlich und saisonal bedingten ökologischen Unterschiede im Nährwert (Fettsäurenbiomarker und Mageninhaltsanalyse) der pelagischen Amphipoden Themiso libellula, T. abyssorum, T. compressa und Cyclocaris guilelmi soll festgestellt werden. Dabei sollen zwischen- und innerartliche Unterschiede der Tiere aus der Framstraße und der zentralen Arktis ausgewertet werden. Die Erfassung und Bewertung dieser Parameter soll so optimiert und angepasst werden, dass sie im Rahmen gekoppelter Modellsysteme eingesetzt werden können und dazu beitragen, die regionalen und langzeitlichen Veränderungen des pelagischen Nahrungsnetzes in der Arktis vorherzusagen. Das Vorhaben dient als Pilotprojekt für künftige Förderaktivitäten des BMBF in der Arktis und soll die Grundlage für eine gemeinsame Amphipoden-Arbeitsgruppe mit Norwegen bilden zur gemeinsamen, kostensparenden Nutzung von Ressourcen und Infrastruktur.

Einsatz mikrobieller Phytase zur Reduktion der Phosphorausscheidung beim Schwein

Das Projekt "Einsatz mikrobieller Phytase zur Reduktion der Phosphorausscheidung beim Schwein" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kiel, Agrarwissenschaftliche Fakultät, Institut für Tierernährung und Stoffwechselphysiologie durchgeführt. Aus oekologischen Gruenden gewinnt in der Tierernaehrung eine moeglichst hohe Effizienz der Verwertung von Nahrungsinhaltsstoffen zunehmend an Bedeutung. Durch den Einsatz des Enzyms Phytase als Futterzusatzstoff kann die Verwertung des pflanzlichen PhytinPhosphors verbessert und damit zumindest teilweise auf die Zulage von Futterphosphaten verzichtet werden, was einen reduzierten Phosphoraustrag ueber die Exkremente zur Folge hat. In dem Versuchsvorhaben verbesserte die Phytasezulage die Phosphor- und Calciumverdaulichkeit in der Vormast von Schweinen.

Auswirkungen des Fusariumbefalls bei Mais auf die Verdaulichkeit von Genotypen

Das Projekt "Auswirkungen des Fusariumbefalls bei Mais auf die Verdaulichkeit von Genotypen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität-Gesamthochschule Paderborn, Fachbereich 9 Agrarwirtschaft, Abteilung Soest durchgeführt. Die Verdaulichkeit von Maispflanzen ist ein wichtiges Kriterium der Sortenbewertung. Sie kann durch Krankheitsbefall mit Pilzen der Gattung Fusarium analytisch scheinbar verbessert werden, bei gleichzeitiger Herabsetzung des Futterwertes. Trifft diese Hypothese zu, muss das Sortenbewertungsverfahren fuer Mais geaendert werden. Darueber hinaus bilden Fusarien Pilzgifte, die in hohen Konzentrationen zu Stoerungen in der Fruchtbarkeit der Tiere fuehren koennen.

Teilprojekt: Berlin

Das Projekt "Teilprojekt: Berlin" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Humboldt-Universität zu Berlin, Albrecht Daniel Thaer-Institut für Agrar- und Gartenbauwissenschaften durchgeführt. Wir werden mit juvenilen von Zandern arbeiten, um verschiedene Aspekte des Bedarfs und der Verwertung von Nahrungsenergie und Makronährstoffen (Protein, Fett, Kohlenhydrat) zu untersuchen. Die Ergebnisse stellen eine Basis für die Evaluation von alternativen Inhaltsstoffen dar und für die Futterformulierung in der Praxis. Anschließend werden alternative Rohstoffe auf ihre Nährwerte untersucht und auf ihre Eignung hin Fischmehl und -öl in praxistauglichem Zanderfutter zu ersetzen. Vier Fütterungsversuche werden mit juvenilen Zandern durchgeführt. Der erste Versuch wird den Erhaltungsbedarf von Energie, Effizienz der Energie für das Wachstum und für die Protein- und Fetteinlagerung untersuchen. Der zweite Versuch untersucht den Effekt von unterschiedlichen DP/DE-Verhältnissen (verdauliches Protein/verdauliche Energie) auf die freiwillige Futteraufnahme, Wachstum, Fütterungseffizienz, Proteinaufnahmeeffizienz, Schlachtergebnis und die Zusammensetzung von juvenilem Zander. Der dritte Versuch befasst sich mit der Effektivitätserfassung von Fett und Stärke als diätische Energieträger um das Wachstum und die Nährstoffeinlagerung bei juvenilen Zandern zu unterstützen. Es ist die Hypothese zu prüfen, dass diese energiereichen Nährstoffe nicht zum gleichen Grad von juvenilen Zandern verwertet können. Der vierte Versuch evaluiert eine Anzahl von alternativen pflanzlichen Proteinquellen, neuartige tierische Proteinquellen und Nebenprodukte der Meeresfrüchtegewinnung als Fischmehlsubstitute.

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