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Qualitätssicherung im modernen mehrgeschossigen Holz- und Holz-Hybridbau - Entwicklung von ganzheitlichen Feuchte-Schutzkonzepten und Monitoringsystemen, Teilvorhaben 4: Schutzkonzepte, Details, Wissenstransfer

Im Hochbau werden in jüngerer Zeit vermehrt großvolumige Bauwerke vorwiegend in Holz- oder Holz-Hybridbauweise mit Massivholz (Brettsperrholz, BSP) nachgefragt und realisiert. Im Vergleich dazu waren bisher die Projektgrößen im Holzbau üblicherweise durch geringere Ausmaße geprägt. Dort konnte der Witterungsschutz meist durch kurze Montagezeiten unter Beachtung günstiger Wetterlagen oder durch Verwendung von temporären Abdeckungen hinreichend gewährleistet werden. Die aktuellen Erfahrungen mit großvolumigen und vielgeschossigen Bauwerken in Holzbauweise zeigen hingegen deutlich, dass die erforderlichen spezifischen Bau- und Montageabläufe andere und neue Witterungsschutz-Konzepte verlangen. Die konstruktiven und organisatorischen Planungen einschließlich der Vergabebeschreibungen berücksichtigen bisher erfahrungsgemäß nur selten hinreichende Schutzmaßnahmen. Oftmals werden diese Leistungen am Ende der Planungsphase ausschließlich den ausführenden Firmen überlassen - mit der Konsequenz, dass geplante Konstruktionen oft nicht oder nur unzureichend vor Feuchte geschützt werden können. Ein zweiter Schwerpunkt des Feuchteschutzes liegt in der Nutzungszeit. Baukonstruktionen aus dem organischen Material Holz sind feuchteempfindlich und vor Leck- und Leitungswasserschäden besonders schutzbedürftig. Daher ist das Gesamtziel des Forschungsvorhabens HolzQS, konkrete Lösungen und Qualitätssicherungssysteme für den modernen mehrgeschossigen Holzbau zu entwickeln, die einen guten organisatorischen und konstruktiven Holz- und Witterungsschutz während der Fertigungs-, Bau- und auch der Nutzungsphase sicherstellen. Feuchteschäden im Holzbau soll künftig umfassend, proaktiv und präventiv begegnet werden können. Das Schadenspotential bei großvolumigen Holzgebäuden lässt sich sowohl in der Bauzeit als auch während der Nutzungsphase deutlich verringern, wenn auf Basis der Ergebnisse dieses Verbund-Forschungsvorhabens entsprechende praxisgerechte Schutzkonzepte zur Verfügung stehen.

Beurteilung der Bioabfallverwertung mit Hilfe der CO2-Äquivalenz unter Einbeziehung weiterer Dünger

Ziel des Projektes war die Ermittlung eines vereinfachten ökobilanziellen Ansatzes zum Emissionsvergleich verschiedener Verwertungs- und Entsorgungsoptionen von Bioabfall. Die Vereinfachung sollte über die CO2-Äquivalente erfolgen, da Kohlendioxid bezüglich der Masse die größten Emissionen darstellt und somit gut als maßgebendes Kriterium herangezogen werden kann. Trotz Reduktion, und der damit zwangsläufig verbundenen ungenaueren Emissionsaussage, sollte es möglich sein, verschiedene biologische Prozesse der Abfallbehandlung miteinander zu vergleichen und zu beurteilen. Ziel war es, ein Handwerkszeug zu schaffen, mit dem schnell, einfach und kostengünstig eine Entscheidungshilfe zum 'günstigsten' Weg des Bioabfalls gegeben werden kann. Bei der Verwertung des Bioabfalls zum Kompost wird, anders als bei der Behandlung zusammen mit Restmüll, die Möglichkeit einer längerfristigen Einbindung des enthaltenen Kohlenstoffs in Boden und Pflanzen gegeben. Dieser wird dem natürlichen Kohlenstoffkreislauf längerfristig entzogen, und trägt somit nicht zum Treibhauseffekt bei. Unter dem Aspekt des Treibhauseffektes ist die Bioabfallverwertung daher eine sinnvolle ökologische Verwertungsoption. So leistet Kompost auf Grund der Gehalte an organischer Substanz einen wichtigen Beitrag zur Bodenverbesserung. Weiterhin kann durch die im Kompost enthaltenen Nährstoffe mineralischer Dünger zum Teil substituiert werden. Das Projekt wird gemeinsam mit Fachgebiet Abfallwirtschaft/Abfalltechnik der Universität GH Essen bearbeitet.

Wozu bauen Coccolithophoriden eine Kalkschale? Dient sie zum Schutz gegen Fressfeinde und Pathogene?

Coccolithophoriden sind eine Gruppe von ca. 200-300 marinen Phytoplanktonarten, die in allen Weltmeeren vorkommt. Sie besitzen die besondere Fähigkeit eine Kalkschale (Coccosphäre) zu bauen, die sie aus vielen kleinen Kalkplättchen (Coccolithen) zusammensetzen. Aufgrund ihrer Fähigkeit zu kalzifizieren sind sie ein wichtiger Bestandteil im Klimasystem, denn die Produktion von Kalk nahe der Meeresoberfläche führt zu einem vertikalen Gradienten der Seewasseralkalinität, beschleunigt den Kohlenstoffexport in die Tiefsee und erhöht die Rückstrahlung von einfallender Sonnenenergie von der Erdoberfläche ins Weltall. Trotz intensiver Forschung an der Physiologie der Kalzifizierung und dessen biogeochemischer Relevanz konnten wir eine der entscheidenden Fragen immer noch nicht beantworten: Wozu bauen Coccolithophoriden eine Kalkschale? Die Beantwortung dieser Frage ist von außerordentlicher Bedeutung, denn solange wir nicht wissen wozu die Kalkschale dient können wir auch nicht vorraussagen in welchem Maße sich die durch die Ozeanversauerung zu erwartende Abnhame in der Kalzifizierung negativ auf die Fitness dieser Lebewesen in ihrem natürlichen Lebensraum auswirkt. In dem hier vorgestellten Projekt möchten wir die Frage nach der Bedeutung der Kalzifizierung erforschen, indem wir untersuchen ob die Coccosphäre einen Schutz gegen planktonische Räuber, Bakterien und Viren darstellt. Dazu haben wir eigens einen experimentellen Ansatz entwickelt wobei kalzifizierte und dekalzifizierte Coccolithophoridentzellen zusammen mit deren Fressfeinden und Pathogenen kultiviert werden. Dieser Ansatz erlaubt es uns folgende Fragestellungen zu untersuchen: 1) Sind kalzifizierte Zellen besser in der Lage sich gegen Fraß und Infektion zu schützen als Zellen ohne Coccosphäre? 2) Bevorzugen Fressfeinde und Pathogene solche Zellen, bei denen die Coccosphäre entfernt wurde, wenn ihnen beides angeboten wird? 3) Sind Wachstum und Reproduktion von Fressfeinden und Pathogenen verlangsamt, wenn sie kalzifizierte Zellen fressen oder infizieren?

Klärung technischer und rechtlicher Fragestellungen bei der Beseitigung radioaktiv kontaminierter Abfälle landwirtschaftlicher Produkte nach Ereignissen mit nicht unerheblich radiologischen Konsequenzen

Schwere Unfälle in Kernkraftwerken können zu einer großflächigen Kontamination der Umgebung mit radioaktiven Stoffen und dazu führen, dass große Mengen an kontaminierten landwirtschaftlichen Produkten für den Markt unbrauchbar werden. Es ist dann die Behandlung und Entsorgung großer Mengen kontaminierter landwirtschaftlicher Produkte erforderlich. Mögliche Entsorgungswege sind: - Verbrennung von pflanzlichen und tierischen Produkten, - Deponierung, - Ausbringung von kontaminierten organischen Materialien, - Beseitigung in Tierkörperbeseitigungsanstalten, - Verklappen von kontaminierten Flüssigkeiten, - Kompostierung, - Unterpflügen, - Vergraben von Tierkörpern und - Biologische Behandlung. Die technischen und rechtlichen Fragen für eine Beseitigung der möglichen Mengen bei Eintreten eines solchen Falles sind derzeit nicht vollständig geklärt. Im Rahmen des Vorhabens sollen technische Fragen geklärt und darauf aufbauend ein erster Entwurf für eine Notverordnung formuliert werden. Eine solche Notverordnung würde dann im Ereignisfall in Kraft gesetzt, um eine rechtliche Grundlage für die notwendigen Entsorgungsmaßnahmen zu haben. In die Bearbeitung ist vor allem der Bereich UR&G mit einbezogen, außerdem für Fragestellungen aus der Landwirtschaft die HGN Hydrogeologie GmbH als Unterauftragnehmer.

Bilanzierung des Beitrags mikrobieller Biomasse zur Bildung refraktärer organischer Substanz im Boden mittels Isotopentracertechniken (Zellen, Zellbestandteile, CO2 und NH4)

Beim mikrobiellen Umsatz von organischen Verbindungen wird ein beträchtlicher Anteil des Kohlenstoffs zunächst zum Aufbau von Biomasse durch Bakterien genutzt. Diese Biomasse unterliegt nach ihrem Absterben wieder einem Abbau durch andere Mikroorganismen. In diesem Prozess werden Fragmente der abgestorbenen Zellen entweder selbst wieder zum Substrat für andere Organismen oder direkt in der Bodenmatrix festgelegt. Damit tragen sie substanziell zur Bildung der organischen Bodensubstanz (SOM) bei. Im Rahmen der geplanten Arbeiten sollen vorwiegend durch Markierungsexperimente mit stabilen und radioaktiven Isotopen die mikrobiellen Umsatzraten und die Bildung von Huminstoffen aus bakterieller Biomasse und fraktionierten Zellbestandteilen wie auch aus mikrobiellen Mineralisationsprodukten wie CO2 und NH4 in Modellböden des Schwerpunktprogrammes detailliert untersucht werden. Dazu wird die Transformation isotopisch markierter Biomassebestandteile (14C; 13C; 15N) in Bodenbioreaktoren untersucht. Die festgelegten und umgewandelten Produkte der markierten Biomasse sollen in den verschiedenen Partikel- und Huminstofffraktionen des Bodens bilanziert und mit isotopenchemischen und strukturchemischen Methoden charakterisiert werden. Damit können der stoffliche Beitrag der Biomasse an der Bildung von Huminstoffen im Boden bilanziert und Konversionsfaktoren sowie Raten für die Stoffverteilung abgeschätzt werden. Ergebnisse aus ersten Versuchen lassen zudem auf einen signifikanten Einbau von Kohlenstoff aus CO2 in die SOM schließen. Daraus könnte sich eine Neubewertung von Tracerexperimenten zur Bildung von gebundene Resten aus Xenobiotika ergeben. Im zweiten Schritt sollen Methoden zur Ermittlung der Struktur und Funktionalität der festgelegten Biopolymere entwickelt werden. Besonderes Augenmerk wird auf die Festlegung von Zellwandbestandteilen, Strukturproteinen und Nukleinsäuren gelegt.

Mineralisierung und Stabilisierung organischer Bodensubstanz

Projektziel ist die Ermittlung der Umsetzungsdynamik sowie der Mineralisierung- und Stabilisierungsprozesse organischer Bodensubstanz unterschiedlicher Stabilität unter unterschiedlichen landwirtschaftlichen Bearbeitungsmaßnahmen. Trotz unseres bereits umfangreichen Wissensstandes über die Kohlenstoffdynamik im Boden, treten in aktuellen Kohlenstoff-Bilanzierungen immer wieder Unsicherheiten bezüglich der Größe und des Umsatzes von unterschiedlich stabilen Kohlenstoff-Pools im Boden auf. Zur Erstellung und Validierung von Kohlenstoff-Modellen liegen allgemein nur wenige sichere Daten vor. Relativ wenig bekannt sind im Besonderen die Mechanismen und Transferraten von Kohlenstoff-Fraktionen zwischen labilen Pools mit raschem Umsatz und stabileren Pools mit bis zu mehreren Jahrzehnten andauernden Umsätzen. Für die Evaluierung bzw. Verbesserung von bestehenden Kohlenstoffmodellen sind diese Pool-Größen und deren Umsetzungsraten allerdings von entscheidender Bedeutung. Der 14C-Freiland-Langzeitversuch, der bereits 1967 in Fuchsenbigl in Niederöstereich nahe Wien errichtet und seitdem konsequent geführt wurde, bietet die in Österreich einmalige Chance, den Umsatz und die Bilanz des 1967 ausgebrachtem, markiertem Dünger-Kohlenstoff unter unterschiedlichen Fruchtfolgesystemen (Schwarzbrache, Sommerweizen, Fruchtfolge) über eine Periode von 35 Jahren zu untersuchen. Aufgrund dieser ausgesprochen langen Versuchsdauer sollte es möglich sein, tiefergehende Erkenntnisse über die Kohlenstoffdynamik, im Besonderen über Kohlenstoff-Pools mit langsameren Umsetzungsraten, zu gewinnen. Ziel dieses Projektes ist daher, die Größe, Struktur und Umsetzungsdynamik von unterschiedlichen Kohlenstoffpools mittels Partikelgrößen-Fraktionierung an ausgewählten Bodenproben zweier Langzeitversuche mit unterschiedlicher Bewirtschaftung zu ermitteln. Diese Ergebnisse sollen mit chemischen, isotopischen und spektroskopischen Analysen des Gesamtbodens (ohne Fraktionierung) in Einklang gebracht werden. Im besonderen erscheint es wichtig, die Rolle des Bodenhumus im Kohlenstoff-Stabilisierungsprozess besser abschätzen zu können. Abschließend werden die über die ganze Versuchsdauer erhobenen Daten verwendet, um die Kohlenstoff-Bilanzierung der untersuchten Freilandversuche unter unterschiedlichen Bewirtschaftungsmaßnahmen zu erstellen. Schlussendlich sollen diese Daten in die Validierung und Verbesserung bestehender Kohlenstoffmodelle einfließen.

ThWIC: Vorhersage der Abbaubarkeit von Wasserschadstoffen in technischen Verfahren durch künstliche Intelligenz

Grain size distribution of soil samples from the White Main catchment, Germany, November 2024

This dataset contains grain size classifications and class proportions of dried soil samples from the White Main catchment in northern Bavaria, Germany. It includes sample dry mass, grain size classes, minimum and maximum grain size ranges, and the relative proportion of each grain size class.

Fluorescence spectra of stream water samples from the White Main headwater stream, Germany, 2023–2024

This dataset contains fluorescence spectra of stream water samples collected from the White Main headwater stream in northern Bavaria, Germany, from August 2023 to April 2024. Fluorescence intensities from 240 to 400 nm were measured to characterize dissolved organic matter properties.

Fluorescence spectra of acid- and base-treated soil extracts from the White Main catchment, Germany, November 2024

This dataset contains fluorescence spectra of acid- and base-treated soil extracts from soil samples collected at three locations within the White Main catchment in northern Bavaria, Germany. Fluorescence intensities from 240 to 400 nm were measured to characterize soil-derived organic matter properties.

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