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Strahlenschutzvorsorge [StrVG] - Landesweite Überwachung

Nach § 3 StrVG werden im Rahmen des Integrierten Mess- und Informationssystems (IMIS) durch die einzelnen Bundesländer Radioaktivitätsuntersuchungen in Böden, Pflanzen, Gras, Lebens- und Futtermitteln, Grund-, Trink- und Oberflächenwasser, in Abwässern, Klärschlamm, Reststoffen und Abfällen durchgeführt. Für die im einzelnen im Normalbetrieb durchzuführenden Probenmessungen wurde vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) allen Bundesländern ein Mengengerüst für die entsprechenden Umwelt- bereiche vorgegeben. Die Festlegung der Probeentnahmepunkte erfolgte auf der Grundlage dieses Mengenschlüssels sowie des am jeweiligen Ort vorhandenen Spektrum an o.a. Umweltmedien. Die Beprobungen werden nach einem festgelegten Probenentnahmeplan [PEP] -medienspezifisch- durchgeführt. Die Probeentnahmepläne sind so konzipiert, daß sie möglichst flächendeckend und gleichmäßig über das Jahr verteilt, die Entnahme repräsentativer Proben aller Umweltbereiche ermöglicht.

Regionale Nebenströme als Futtersubstrat für Larven von Hermetia illucens zum Einsatz als Proteinquelle und zur stofflichen Verwertung, Teilprojekt 2: Potentialanalyse zu Reststoffen aus der Zucht von Hermetia illucense für die textile Prozesskette

Effizientere Biogasproduktion aus lignocellulosereichen Reststoffen durch Zusatz aerober und anaerober Pilze

Ziel des vorgeschlagenen Projekts ist es, das große Potenzial aerober und anaerober Pilze zum Aufschluss lignocellulosereicher Reststoffe (LCR) für die Biogasproduktion zu nutzen. Insbesondere landwirtschaftliche Biomasse, wie anfallendes Rest-Stroh, stellt bisher eine fast ungenutzte Ressource dar, denn der Aufschluss schwerverdaulicher LCR im Biogasprozess ist immer noch eine Herausforderung. Der trotz langer Verweilzeiten schlechte Faseraufschluss im anaeroben Milieu, damit verbundene mechanische und biologische Prozessstörungen und unbefriedigende Methanausbeuten limitieren daher bisher den Einsatz solcher LCR. Pilze gehören zu den effektivsten Verwertern pflanzlicher Biomasse. Durch den spezifischen Zusatz aerober und anaerober Pilze und damit der synergistischen Nutzung ihrer speziellen Abbaustrategien soll ein besserer Aufschluss und eine gesteigerte Methanproduktion aus schwerverdaulichen LCR erzielt werden. Technische Grundlage sind zweistufige Biogasanlagen mit einer dem anaeroben Fermenter vorgeschalteten, geschlossenen aeroben Hydrolysestufe. Durch gezielte Integration von Kulturen geeigneter Pilze, die entsprechend den Bedingungen ihres natürlichen Lebensraums (aerob bzw. anaerob; Flüssig- bzw. Festsubstrat) angezogen werden, wird eine gesteigerte biologische LCR-Nutzung angestrebt, wie sie im konventionellen Betrieb mit Enzymcocktails oder physikalischer Vorbehandlung unter ökonomischen Gesichtspunkten kaum erreicht werden kann.

Entwicklung und Zusammenstellung einer PILOTANLAGE einer containerbasierten Hochleistungsbiogasanlage mit Testeinsatz in realen Umgebungsbedingungen zur Erschließung von biogenen Rest- und Abfallstoffen, Teilvorhaben: Planung, Entwicklung und Bau am kommunalen Standort Reichenbach

Im Projekt 'Modulare Bioenergie' (ModBioEn) wird eine Pilotanlage einer containerbasierten Biogasanlage errichtet. Diese basiert auf den Vorarbeiten von zwei renommierten Forschungseinrichtungen: dem Fraunhofer IKTS und der Hochschule Zittau/Görlitz (HSZG). An der HSZG wurde in den vergangenen vier Jahren eine Hochleistungsbiogasanlage mit Festbett entwickelt. Die entstandene Technikumsanlage wird in Containerbauform gebracht und in eine Pilotanlage überführt. Das Fraunhofer IKTS stellt zusätzlich zwei entwickelte Komponenten in Containerform bereit, die Substrataufbereitung und die Gasreinigung. Die am IKTS vorhandene Technik und die an der HSZG entwickelte MHL-BGA-Techno- logie wird in eine Gesamtanlage mit 4 Containern zusammengesellt. Durch den vorgeschalteten Aufbereitungscontainer (1) mit u.a. einem Extruder kann eine deutliche Erweiterung des Substrateinsatzspektrums dieser modularen Bioenergieanlage erreicht werden. Bewusst wird im Projekt ModBioEn auf das Ziel 'Erweiterung des Substrateinsatzspektrums für Bioenergieanlagen' des Förderprogrammes 'Energetische Biomassenutzung' eingegangen. Dafür wurden drei regionale Partner gewonnen: A) die Kommune Reichenbach, B) die Brauerei Eibau und C) die Safterei Linke. Zunächst erfolgt der Einsatz am Standort 'Real-Technikum Reichenbach' (A) als Beispiel für einen kommunalen Anwender. Zweiter Standort ist die Brauerei Eibau. Bisher leitet die Brauerei die Reststoffe (Heißtrub, Hefewasser und Biervorlauf), die durch den Brauprozess in größeren Mengen entstehen, energetisch völlig ungenutzt und kostenpflichtig in das Abwasser ein. Es handelt sich somit um wirkliche Rest- und Abfallstoffe im Sinne des Förderprogramms. Dritter Standort ist die Safterei mit Trester als Reststoff. Es erfolgt eine wissenschaftliche Begleitung beim Betrieb der Anlage sowie die Auswertung der Versuchsdaten hinsichtlich Gasquantität und Gasqualität und eine Prozessoptimierung speziell für die einzelnen Reststoffe.

Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung von hochwertigem Bioethanol in pharmazeutischer Qualität, TP2: Membranverfahren zur Aufreinigung von Bioethanol

Entwicklung cellulosehaltiger Sorptionsmaterialien zur Abtrennung von Oxoanionen aus Wässern, Teilvorhaben 4: Analytik

Cellulose gehört zu den in der Natur am häufigsten vorkommenden Biopolymeren, die aus ß-D­Glucose bzw. Cellobiose-Einheiten besteht. Sie dient seit Jahrzehnten als Rohstoff für die Papier­ und die chemische Industrie. Cellulosehaltige Rest- und Abfallstoffe sind preiswerte und umweltver­trägliche natürliche Produkte, die bisher kaum stofflich genutzt werden. Das Gesamtziel des Vorhabens besteht darin, aus cellulosehaltigen Neben- und Reststoffen der Land-, Forst- und Abfallwirtschaft neuartige spezifische Materialien zu entwickeln mit deren Hilfe durch Sorptionsprozesse negativ geladene Oxoanionen aus Wässern als Wert- oder Schadstoffe zurückgehalten werden können. Die Adsorptionskapazität der nachhaltigen erneuerbaren Ressour­cen soll durch physikalische und chemische Modifizierungen, wie das Einbringen funktioneller Grup­pen und/oder durch Veränderung der Oberfläche, erhöht werden. Das Ziel ist es, Sorptionsmateria­lien mit definierten Strukturen und spezifischen Sorptionseigenschaften für verschiedene Aufgaben bereitzustellen. Die sorbierten Oxoanionen, wie Phosphate, Molybdate, Vanadate, Antimonate, Ar­senate, Chromate sollen im Kreislauf möglichst zyklisch adsorbiert und desorbiert werden können. Diese Fähigkeiten sollen an Modelllösungen und realen Wässern untersucht werden. Cellulosebasierte Materialien werden gegenwärtig nicht im industriellen Maßstab zur Wasserreini­gung bzw. Wertstoffgewinnung genutzt. Es besteht ein großes Potenzial, einen nachwachsenden preiswerten umweltverträglichen Abfallstoff zu funktionalisieren und als Sorptionsmaterial zu nutzen.

Entwicklung und Zusammenstellung einer PILOTANLAGE einer containerbasierten Hochleistungsbiogasanlage mit Testeinsatz in realen Umgebungsbedingungen zur Erschließung von biogenen Rest- und Abfallstoffen, Teilvorhaben: Planung, Entwicklung und Bau der Module

Im Projekt 'Modulare Bioenergie' (ModBioEn) wird eine Pilotanlage einer containerbasierten Biogasanlage errichtet. Diese basiert auf den Vorarbeiten von zwei renommierten Forschungseinrichtungen: dem Fraunhofer IKTS und der Hochschule Zittau/Görlitz (HSZG). An der HSZG wurde in den vergangenen vier Jahren eine Hochleistungsbiogasanlage mit Festbett entwickelt. Die entstandene Technikumsanlage wird in Containerbauform gebracht und in eine Pilotanlage überführt. Das Fraunhofer IKTS stellt zusätzlich zwei entwickelte Komponenten in Containerform bereit; die Substrataufbereitung und die Gasreinigung. Die am IKTS vorhandene Technik und die an der HSZG entwickelte MHL-BGA-Technologie wird in eine Gesamtanlage mit 4 Containern zusammengesellt. Durch den vorgeschalteten Aufbereitungscontainer (1) mit u.a. einem Extruder kann eine deutliche Erweiterung des Substrateinsatzspektrums dieser modularen Bioenergieanlage erreicht werden. Bewusst wird im Projekt ModBioEn auf das Ziel 'Erweiterung des Substrateinsatzspektrums für Bioenergieanlagen' des Förderprogrammes 'Energetische Biomassenutzung' eingegangen. Dafür wurden drei regionale Partner gewonnen: A) die Kommune Reichenbach, B) die Brauerei Eibau und C) die Safterei Linke. Zunächst erfolgt der Einsatz am Standort 'Real-Technikum Reichenbach' (A) als Beispiel für einen kommunalen Anwender. Zweiter Standort ist die Brauerei Eibau. Bisher leitet die Brauerei die Reststoffe (Heißtrub, Hefewasser und Biervorlauf), die durch den Brauprozess in größeren Mengen entstehen, energetisch völlig ungenutzt und kostenpflichtig in das Abwasser ein. Es handelt sich somit um wirkliche Rest- und Abfallstoffe im Sinne des Förderprogramms. Dritter Standort ist die Safterei mit Trester als Reststoff. Es erfolgt eine wissenschaftliche Begleitung beim Betrieb der Anlage sowie die Auswertung der Versuchsdaten hinsichtlich Gasquantität und Gasqualität und eine Prozessoptimierung speziell für die einzelnen Reststoffe.

Reststoffvermeidung und Reststoffverwertung

Die Pflichten der am Wirtschaftsprozess Beteiligten zur Vermeidung und Verwertung von Reststoffen bemessen sich nach den Vorschriften des Immissionsschutz- und des Abfallrechts. Die Untersuchung widmet sich den rechtlichen Problemen, die mit der Umsetzung der Reststoffvermeidungs- und -verwertungspflichten einhergehen.

Technologieentwicklung zur hochwertigen Reststoffnutzung von Eierschalen als multifunktionales Additiv, Teilvorhaben 1: Koordination, Kommunikation, Schutzrechte und Entwicklung Konsumprodukte

Quantifizierung und Charakterisierung anorganischer röntgenamorpher Feststoffe in Böden

Als "röntgenamorph" gelten Feststoffe mit extrem kleinen Kristallgrößen, ausgeprägten Gitterstörungen oder einer ausschließlich vorhandenen atomarer Nahordnung, welche im Vergleich zu kristallinen Feststoffen häufig nur über diffuse Röntgenbeugungsmuster verfügen. In Röntgenbeugungsdiagrammen bleiben diese Feststoffe als erhöhter Signaluntergrund "sichtbar". In Böden existieren anorganische röntgenamorphe Feststoffe (ARF) als Glasphasen, Mineralkristalle mit einer zu geringen Anzahl von sich wiederholenden Struktureinheiten ("schlecht kristalline bzw. "nanokristalline" Minerale) sowie Feststoffen variabler chemischer Zusammensetzung und atomarer Nahordnung ("Mineraloide"). Aufgrund ihrer großen spezifischen Oberflächen und reaktiven Oberflächengruppen steuern ARF in Böden wichtige Prozesse wie etwa Kohlenstoffumsatz, Mineralverwitterung sowie Sorptionsreaktionen von Nähr- und Schadstoffen. Trotz ihrer ökologischen Relevanz sind ARF in Böden unzureichend erforscht. Wissensdefizite existieren hinsichtlich ihrer Natur, Gesamtgehalte, chemischen Zusammensetzung und Verteilung in Böden sowie ihrer Quantifizierbarkeit mit Hilfe nasschemischer Extraktionsverfahren. Um diese Wissenslücken zu schließen, quantifizieren wir ARF in der Feinerde (<2 mm) sowie in Partikelgrößenfraktionen von vier Bodentypen (Braunerde, Parabraunerde, Podsol, Schwarzerde) mittels quantitativer Röntgendiffraktometrie (Rietveld Verfahren). Die chemische Zusammensetzung der ARF wird über Massenbilanzierungen auf Basis der Rietveld-Ergebnisse und chemischer Analysen der Bodenproben ermittelt ("balance sheet method"). Auf dieser Grundlage überprüfen wir, in wie fern gängige selektive Extraktionsverfahren zur Bestimmung "röntgenamorpher" Bodenfestphasen geeignet sind, deren absolute Gehalte und chemische Zusammensetzung in Böden quantitativ zu erfassen. Zusätzlich untersuchen wir röntgenamorphe anorganische Feststoffe (<1 µm) aus ausgewählten Partikelgrößenfraktionen mit Hilfe der analytischen Transmissionselektronenmikroskopie. Insgesamt liefert das Forschungsvorhaben grundlegende Informationen (1) zu Gesamtgehalten von ARF in Böden, ihrer Natur und chemischen Zusammensetzung sowie tiefenabhängigen Verteilung sowie (2) zur Quantifizierbarkeit von ARF mittels selektiver Extraktionsverfahren. Damit bildet dieses Projekt die Grundlage dafür, den Einfluss von ARF auf Bodenfunktionen und -eigenschaften zukünftig detailliert erforschen zu können.

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