Zusammensetzung und zeitliche Veränderungen der mikrobiellen Lebensgemeinschaften von Rhizoplane, Rhizosphäre und des Bodenkörpers eines extensiv genutzten Grünlandes sollen unter derzeitigem und erhöhtem atmosphärischen CO2-Partialdruck im Langzeitversuch (unter Einbindung und Verzahnung in das beantragte Vorhaben des Instituts für Pflanzenökologie der JLU-Gießen; Prof.Dr. H.-J. Jäger) untersucht werden. Dabei sollen molekularbiologische und z.T. klassisch kulturelle Verfahren zum Einsatz kommen. Untersuchungen zur Zusammensetzung der mikrobiellen Lebensgemeinschaften sollen mittels der in situ-Hybridisierung mit unterschiedlich spezifischen 16S bzw. 23S rRNA gerichtete Oligonukleotidsonden erfolgen (Gesamtzellzahlenbestimmug mittels DAPI Färbung). Dabei sollen mit Bezug auf das o.g. Parallelprojekt die Nitrifikanten und methanogenen Organismen quantifiziert und hinsichtlich ihrer Zusammensetzung beschrieben werden (Spurengasmessungen erfolgen parallel durch die AG Jäger). Eine Quantifizierung (und nachgehende weitgehende Qualifizierung) der Nitrifikanten, der methano- und der methylotrophen Organismen soll mittels des Most Probable Number (MPN) Verfahrens erfolgen. Zusätzlich soll die Bestimmung des Gehaltes an mikrobiellem C und N nach Fumigationextraktion erfolgen, um Zusammenhänge zwischen der direkt ermittelten Zellzahl und dem Gehalt an Kohlenstoff und Stickstoff in der mikrobiellen Biomasse zu erfassen.
Hypothesen: Der steigende CO2-Partialdruck in der Erdatmosphaere veraendert die Expression von Genen und damit den Stoffwechsel der Pflanzen. Folgen sind veraenderter Naehrstoffbedarf und veraenderte Zusammensetzung auch der landwirtschaftlichen Produkte. Ergebnisse: Der Phosphatbedarf der Pflanzen steigt in Hoch CO2. - Der Stickstoffbedarf faellt in Hoch-CO2 (Wachstum) - Das C/N Verhaeltnis in Pflanzen ist erhoeht in Hoch-CO2; sehr hohe Stickstoffgaben wirken diesem Effekt entgegen. - Modifizierungen im Phosphat- und Stickstoffwechsel erfolgen in den Blaettern. - Die Expression mancher photosynthetischer Gene wird von Hoch CO2 beeinflusst. - Aufklaerung des Stoffwechsels in Sink-Geweben der Pflanze (insbesondere Speicherorgane) - Untersuchungen zu CO2-Effekten auf die Rhizosphaere und Mineralstoffaufnahme (einschl. Schwermetalle).
Subsoils are an often neglected nutrient source for crops. The mobilisation and use of this potential nutrient source is an important factor in sustainable land use. Nutrient accessibility, release, and transport are strongly dependent on soil structure and its dynamics controlled by spatiotemporally variable physical functions of the pore network. A well structured soil, for example, with numerous interconnected continuous biopores will enhance root growth and oxygen availability and hence nutrient acquisition. In contrast to soils with a poorly developed structure nutrient acquisition is limited by restricted root growth and reduced aeration. The goal of this research project is to investigate different preceding crops and crop sequences in developing characteristic biopore systems in the subsoil and to elaborate their effect on the functional performance of pore networks with respect to nutrient acquisition. The main research question in this context is how soil structure evolves during cultivation of different plant species and how structure formation influences the interaction of physical (water and oxygen transport, shrinking-swelling) biological (microbial activity, root growth) and geochemical processes (e.g. by creating new accessible reaction interfaces). In order to study and quantify pore network architectures non-invasively and in three dimensions X-ray computed microtomography and 3D image analysis algorithms will be employed. The results will be correlated with small- and mesoscale physical/chemical properties obtained from in situ microsensor (oxygen partial pressure, redox potential, oxygen diffusion rate) and bulk soil measurements (transport functions, stress-strain relationships) of the same samples. This will further our process understanding regarding the ability of various crop sequences to form biopore systems which enhance nutrient acquisition from the subsoil by generating pore network architectures with an efficient interaction of physical, biological and geochemical processes.
Dieses Projekt konzentriert sich auf die Wirkung der Verbrennungsatmosphären während der Transformation des Energiemarktes bis zur vollständigen Substitution des Erdgases durch Wasserstoff. Der Übergang von Erdgas zu Wasserstoff als Treibstoff für Back-up Kraftanlagen, welche zukünftig Gasturbinen und Kombianlagen mit Gas- und Dampfturbine sein werden, verändert das Abgas der Anlage von CO2-H2O-O2-N2 zu H2O-O2-N2. Dabei ändert sich das Verhältnis (Mol(CO2)/(MolH2O)+Mol(O2)), wobei der Partialdruck des O2 in der Verbrennungsatmosphäre nahezu konstant bleibt. Das Verhältnis der Gase durchläuft während der Erhöhung des Wasserstoffanteils sowohl Bereiche in denen Fe-Basiswerkstoffe eine hohe Oxidationskinetik zeigen als auch den Bereich, der eine Aufkohlung der oberflächennahen Bereiche des Metalls ermöglicht. Der Werkstoff kann unter diesen Bedingungen entlang der Korngrenzen eines Austenits tief durch Oxidation der Korngrenzen geschädigt werden, was während der regelmäßigen Inspektionen zerstörungsfrei mit Ultraschall geprüft werden muss. Im Arbeitspaket zur zerstörungsfreien Prüfung wird das Verhalten des Werkstoffes evaluiert und die Prüftechnik entsprechend angepasst. Die Tiefe der Oxidationsschäden vergrößert die Wahrscheinlichkeit der Bildung von Anrissen und wirkt damit auf die mechanische Sicherheit. In welchem Ausmaß wird durch mechanische Tests an voroxidierten Werkstoffen untersucht. Letztendlich wird das Erreichen unserer Ziele, es ermöglichen, die Oxidationstiefe zerstörungsfrei zu bestimmen und aus diesen Daten zu entscheiden, ob das Bauteil noch sicher betreiben werden kann. Den zeitlichen Fortschritt der Oxidationsschädigung wird als Grundlage aller auf die Laufzeit der Anlage ausgerichteten Berechnungen der aktuellen Schädigung genutzt. Dazu wird ein Modell erstellt, welches die oxidative Schädigung beschreibt. Dieser Beitrag ermöglicht es, Fe-Basiswerkstoffe auf ihre Einsatzfähigkeit in der Wasserstofftechnologie einzuschätzen.
Das übergeordnete Ziel des WP4 ist, Konzentrationsfelder der Treibhausgase CO2, N2O und CH4 für die Ostsee zu bestimmen und dem WP5, anderen Wissenschaftlern und Nutzern zur Verfügung zu stellen. Das Teilprojekt wird von Hermann Bange geleitet und beinhaltet Beiträge von allen INTEGRAL Kooperationspartnern. Die von WP2 gesammelten historischen Messdaten werden mit den aktuellen pCO2, CH4 und N2O Messungen der einzelnen INTEGRAL-Projektpartner zusammengefügt. Diese werden mit Fernerkundungsdaten kombiniert, um genauere und räumlich besser abgedeckte Treibhausgas-Felder zu berechnen. Die Langzeit-Zugänglichkeit dieser Datenprodukte wird durch die Archivierung der Daten zusammen mit den Methoden zur Konzentrationsfelder-Berechnung in einschlägigen Open-Access Datenbanken gewährleistet. WP4 Aufgaben: Datenintegration und -harmonisierung (GEOMAR, mit Beteiligung aller Projektpartner): Die Daten werden einer Qualitätskontrolle nach etablierten Methoden unterzogen. - Berechnung ostseeweiter Treibhausgas-Konzentrationsfelder (UU, mit Beteiligung von UoE, GEOMAR,TTU und IOW) mittels SOMLO (self-organizing multiple linear output) Methode durch Kombination von Fernerkundungsdaten mit den in-situ gemessenen Treibhausgaskonzentrationen. - Datenarchivierung in globalen Datenbanken (GEOMAR): Die gemessenen Daten werden an Open-Access Datenbanken weitergegeben, um die langfristige Zugänglichkeit dieser Daten zu sichern. Darüber hinaus beinhalten die Arbeiten die Mitarbeit in den Teilprojekten: WP1: Datenarchivierung WP2: Identifizierung und Assimilierung von existierenden Daten WP3: T3.1: Installation eines N2O/CO-Analyzers auf dem VOS (Voluntary Observing Ship) Transpaper. T3.2: Zeitserien-Messungen von Treibhausgasen und anderen Parametern in der Eckernförder Bucht T3.3: N2O/CH4 Messungen auf Feldkampagnen T3.4: Teilnahme an Messungen in der Danziger Bucht. WP7: Beitrag zu INTEGRAL Sommerschule und anderen Outreach-Aktivitäten.
Gesamtziel des Vorhabens PIEZORED ist die Erarbeitung der Grundlagen der Herstellung von bleifreier Piezokeramik mit Nichtedelmetall-Elektroden durch Sinterung unter reduzierenden Bedingungen sowie die Untersuchung der Korrelationen zwischen Herstellungsbedingungen und elektromechanischen Eigenschaften. Damit sollen gleichzeitig die Grundlagen für das Cofiring (gemeinsames Sintern) von bleifreier Piezokeramik in Kontakt mit Elektroden aus preisgünstigen Nichtedelmetallen (Ni, Cu) und der Herstellung von Multilayer-Aktoren (MLA) auf Basis dieser Werkstoffkombinationen erarbeitet werden. Das Vorhaben soll einen signifikanten Beitrag zum Verständnis der Phasenbeziehungen, der Stöchiometrieabweichung und der Korrelationen zwischen Kristall-, Mikro- und Domänenstruktur und elektromechanischen und Ladungstransporteigenschaften von bleifreien piezokeramischen Werkstoffen leisten. Das beantragte Vorhaben umfasst Untersuchungen zum Sintern bleifreier piezokeramischer Werkstoffe des Systems KNN und BNBST unter reduziertem Sauerstoffpartialdruck und des Cofirings mit preiswerten, jedoch oxidationsempfindlichen Nichtedelmetallelektroden. Damit soll letztlich das Cofiring von MLAs mit Cu- bzw. Ni-Elektroden ermöglicht werden, die in der Elektrotechnik, Mikrosystemtechnik bzw. Automotive ein hohes Anwendungs- und Marktpotenzial aufweisen.
Gegenstand des Verbundvorhabens TheSAn sind thermochemische Systeme auf Basis reversibler Gas-Feststoff-Reaktionen zur Aufwertung industrieller Abwärme. Das Teilvorhaben an der Universität Hamburg widmet sich dabei Systemen des Typs Salz-Wasserdampf. Ziel sind Auswahl und Charakterisierung solcher Systeme hinsichtlich geeigneter Reaktionsbedingungen. Durch Modifikation der Reaktionsführung und/oder der Materialien (ggf. durch Additive) soll ihre Optimierung erfolgen. Zunächst werden verschiedene Salze, die im gewünschten Temperaturbereich (bis größer als 200 Grad Celsius) Hydratgleichgewichte aufweisen, als Basissysteme ausgewählt. Für diese Salze werden vollständige Phasendiagramme im relevanten Temperaturbereich aufgestellt und die Reaktionsbedingungen (Temperatur, Wasserdampfpartialdruck) für die thermische Beladung (Dissoziation) und Entladung (Hydratation) werden ermittelt. Die Konstruktion der Phasendiagramme erfolgt mit in der Literatur verfügbaren Daten durch Modellierung. Gegebenenfalls werden zusätzliche Messungen an den Phasengrenzen durchgeführt. Die Reaktionsbedingungen von Dissoziation und Hydratation werden hinsichtlich Kinetik und Zyklierbarkeit optimiert. Dazu werden Reaktoren gebaut, in denen die betreffenden Reaktionen unter kontrollierten Bedingungen von Temperatur und Partialdruck durchgeführt werden können. Dabei werden wichtige Parameter experimentell verfolgt, z.B. Wärmeumsatz (Kalorimetrie), Partikeleigenschaften (Mikroskopie, Sorption) und Phasenneubildungen. Zur Phasenanalyse wird neben der Röntgendiffraktometrie vor allem die In Situ-Raman-Spektroskopie unter Einsatz einer an das Raman-Mikroskop adaptierten Messkammer eingesetzt. Eine Optimierung der Materialien hinsichtlich Reaktionskinetik und Zyklierbarkeit erfolgt durch Additive (Beeinflussung der Schüttung, poröse Träger zur Erhöhung der Dispersität, Hydratgemische etc.). Die optimierten Materialien werden erneut umfassend charakterisiert und den Kooperationspartnern zur Verfügung gestellt.
Die Betriebstemperatur einer bestehenden landwirtschaftlichen 150 kW-Biogasanlage für Biomasse mit Gülle und Mais soll von 51 C auf etwa 60 C im Großmaßstab gesteigert werden, um über einen stabilen Gleichgewichtszustand das Optimum des Abbaus in punkto spezifischer Elektrizitätsproduktion und Hygienisierung pro Tonne Substrat zu finden. Die Prozessstabilität bei Hochdurchsatz (größer als 10 kg oTR/m3/d), kurzen Aufenthaltszeiten (kleiner als 20 d) und hohen Biogasausbeuten bzw. Abbauraten (größer als 80 Prozent) stehen im Vordergrund der geplanten Verfahrensentwicklung. Durch die besondere Bauhöhe des Zylinder-Biogasreaktors und die hohen Temperaturen wird automatisch der H2-Partialdruck für die Methanbildung gesteigert. Zur Absicherung der aus eigenen Versuchen resultierenden Annahme einer dominierenden Präsenz hydrogenotropher Euryarchaeota (stäbchenförmig) bei +/- 60 C soll die Verfahrensoptimierung nebst der üblichen Betriebsbilanz von Input (Substrat) und Output (TS/oTS, Biogas, Fettsäuren, Pufferkapazität, Leitfähigkeit, pH, Ammonium/Ammoniak, Spurenelemente) zusätzlich durch einen mikroskopisch bestimmten Qualitätsindex (QMF Quantitatives Mikrobielles Fingerprinting) validiert werden (FNR, HAW-FKZ 22001607), um parallel einen direkten Einblick in den Zustand der Gärbiologie zu ermöglichen. Die mikrobiellen Ergebnisse sollen durch molekularbiologische Analysen ergänzt werden. Konventionelle Plattenkultivierungen von hygienerelevanten Bakterien zur Ermittlung des Pasteurisierungsgrades sind ebenfalls geplant. Die Ergebnisse kommen der Fachwelt zugute.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 71 |
| Land | 1 |
| Wissenschaft | 41 |
| Zivilgesellschaft | 3 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 71 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 71 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 69 |
| Englisch | 3 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Dokument | 1 |
| Keine | 45 |
| Webseite | 26 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 56 |
| Lebewesen und Lebensräume | 62 |
| Luft | 53 |
| Mensch und Umwelt | 71 |
| Wasser | 56 |
| Weitere | 71 |