Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Campus Landau, Institut für Umweltwissenschaften, AG Umwelt- und Bodenchemie durchgeführt. Mais und Milch sind Lebensmittel, die bei der afrikanischen Bevölkerung sehr beliebt sind und stark konsumiert werden. Unglücklicherweise sind sowohl Grundnahrungsmittel als auch Futtermittel und Milch häufig und stark mit Aflatoxinen kontaminiert, wodurch die Bevölkerung ständig Toxingehalten ausgesetzt ist, die weit über den empfohlenen Grenzwerten liegen. Dennoch nimmt der Konsum dieser Produkte beständig zu. AflaZ fokussiert daher auf eine Verbesserung der Lebensmittelsicherheit und des Qualitätsstandards von Milch, Mais und daraus hergestellten Produkten; Kenya dient als Modellregion, da es ein Hochrisikogebiet für Aflatoxinkontaminationen und Schimmelpilzbefall im Lebensmittelbereich ist. Im Rahmen des AflaZ-Projektes sollen schnelle, effektive und nachhaltige Methoden entwickelt werden, um Pilzbefall und Aflatoxinkontamination 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 Vorraussetzung für gewünschte Verhaltensänderungen in Haus und Hof. WP5 analysiert Bodeninteraktionen, die im Verdacht stehen, das Vorkommen von Mykotoxine in landwirtschaftlichen Böden und in geernteten Produkten erhöhen zu können. WP 10 soll dazu beitragen, das Informations- und Kommunikationsverhalten der Landwirte in der Modellregion Kenia zu ermitteln, um ein tiefergehendes Verständnis für die verhaltensrelevanten Einflussfaktoren entwickeln zu können. Anhand der Ergebnisse werden Empfehlungen abgeleitet, die die geplante Informationskampagne dabei unterstützt, den Wissenstransfer in optimaler Weise an der Zielgruppe Landwirte auszurichten.
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.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max Rubner-Institut Bundesforschungsinstitut für Ernährung und Lebensmittel, Institut für Sicherheit und Qualität bei Obst und Gemüse durchgeführt. Mais und Milch sind Lebensmittel, die bei der afrikanischen Bevölkerung sehr beliebt sind und stark konsumiert werden. Unglücklicherweise sind sowohl Grundnahrungsmittel als auch Futtermittel und Milch häufig und stark mit Aflatoxinen kontaminiert, wodurch die Bevölkerung ständig Toxingehalten ausgesetzt ist, die weit über den empfohlenen Grenzwerten liegen. Dennoch nimmt der Konsum dieser Produkte beständig zu. AflaZ fokussiert daher auf eine Verbesserung der Lebensmittelsicherheit und des Qualitätsstandards von Milch, Mais und daraus hergestellten Produkten; Kenya dient als Modellregion, da es ein Hochrisikogebiet für Aflatoxinkontaminationen und Schimmelpilzbefall im Lebensmittelbereich ist. Im Rahmen des AflaZ-Projektes sollen schnelle, effektive und nachhaltige Methoden entwickelt werden, um Pilzbefall und Aflatoxinkontamination 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 Vorraussetzung 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.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg durchgeführt. Nach der Etablierung invasiver Käferarten können ernstzunehmende, ökonomische und ökologische Schäden entstehen. Dabei stellen vor allem nicht-heimische, Holz schädigende Käfer, die im Rahmen des internationalen Handels nach Europa gelangen, eine der größten Gefahren für die Pflanzengesundheit in Deutschland dar. Für diese oft rechtlich geregelten, potentiell invasiven Käferarten stehen keine effektiven Bekämpfungsmaßnahmen außer Baumfällungen zur Verfügung. Der vorsorglichen Kontrolle importierter Gehölze kommt daher eine übergeordnete Bedeutung zuteil. Damit nicht-heimische Arten zügiger erkannt, Risikoanalysen zeitnah erstellt und Maßnahmen ergriffen werden können, müssen praxistaugliche Methoden für eine schnelle und exakte Bestimmung entwickelt werden. Das Projekt PHID-Coleo II hat zum Ziel, solche neuen Methoden für die Diagnose nicht-heimischer Käferarten an Lebendholz (v.a. Prachtkäfer, Borkenkäfer) zu entwickeln, sowie durch populationsgenetische Untersuchungen an invasiven Bockkäfer-Arten (Citrus-Laubholzbock und Asiatischer Moschusbock) mögliche Einschleppungswege nachzuvollziehen.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Nutztierwissenschaften, Fachgebiet Populationsgenomik bei landwirtschaftlichen Nutztieren (460h) durchgeführt. Nach der Etablierung invasiver Käferarten können ernstzunehmende, ökonomische und ökologische Schäden entstehen. Dabei stellen vor allem nicht-heimische, Holz schädigende Käfer, die im Rahmen des internationalen Handels nach Europa gelangen, eine der größten Gefahren für die Pflanzengesundheit in Deutschland dar. Für diese oft rechtlich geregelten, potentiell invasiven Käferarten stehen keine effektiven Bekämpfungsmaßnahmen außer Baumfällungen zur Verfügung. Der vorsorglichen Kontrolle importierter Gehölze kommt daher eine übergeordnete Bedeutung zuteil. Damit nicht-heimische Arten zügiger erkannt, Risikoanalysen zeitnah erstellt und Maßnahmen ergriffen werden können, müssen praxistaugliche Methoden für eine schnelle und exakte Bestimmung entwickelt werden. Das Projekt PHID-Coleo II hat zum Ziel, solche neuen Methoden für die Diagnose nicht-heimischer Käferarten an Lebendholz (v.a. Prachtkäfer, Borkenkäfer) zu entwickeln, sowie durch populationsgenetische Untersuchungen an invasiven Bockkäfer-Arten (Citrus-Laubholzbock und Asiatischer Moschusbock) mögliche Einschleppungswege nachzuvollziehen.
Das Projekt "Einsatz der Nah-Infrarot Spektroskopie (NIRS) zur Ermittlung der Masse und Verteilung von Feinwurzeln in Waldböden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Waldbau-Institut durchgeführt. Feinwurzeln sind für Untersuchungen der Interaktionen von Boden und Pflanze, sowie des unterirdischen Kohlenstoff- und Nährstoffkreislaufs von sehr großer Bedeutung. In der Vergangenheit basierten diese Untersuchungen entweder auf Feinwurzeln, die durch Bohrungen mitsamt Boden gesammelt und anschließend im Labor analysiert wurden, auf Profilmethoden, oder auf der Beobachtung von Feinwurzeln durch (Mini-) Rhizotrone. Letztere Methoden sind in ihren Einsatzmöglichkeiten limitiert und werden Anforderungen an große Probenzahlen nicht gerecht. Bei der Entnahme von Bohrkernen müssen Feinwurzeln zunächst vom Boden getrennt werden, bevor sie nach Art, Vitalität oder Durchmesser sortiert werden. Dies ist sehr zeit- und arbeitsintensiv. Die hohe räumliche und zeitliche Variabilität von Feinwurzelparametern erfordert aber einen hohen Probendurchsatz um zu gesicherten Aussagen zu kommen. In dem beantragten Projekt soll untersucht werden ob die Nahinfrarot-Spektrospkopie (NIRS) eingesetzt werden kann, um Feinwurzeln verschiedener Pflanzenarten, lebende und tote Wurzeln sowie Wurzel und Bodenmaterial anhand ihrer spektralen Eigenschaften zu unterscheiden und zu quantifizieren. Dies würde in Zukunft das aufwendige Sortieren von Wurzelfraktionen oder auch die Trennung von Wurzeln und Boden erübrigen. Diese Vereinfachung kann unser Verständnis der Dynamik des unterirdischen Ökosystems deutlich vorantreiben. Die NIRS Methode zur Feinwurzelbestimmung soll für forstwirtschaftlich bedeutsame Arten und für eine Bandbreite von Standorten durchgeführt werden, die sich in ihren chemischen und physikalischen Eigenschaften unterscheiden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Halbleiter für schnelles Schalten in PV-Stromrichtern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Infineon Technologies AG durchgeführt. Ziel des Verbundvorhabens PV-MoVe ist es, die nächste Generation kostengünstiger, ressourcenschonender und effizienter Stromrichter für Photovoltaikanwendungen zu erforschen und zu erproben. Hierfür sollen aktive Schaltentlastungsnetzwerke zusammen mit anwendungsorientiert stark verbesserten Leistungshalbleitern und passiven Bauelementen erforscht und erprobt werden. Der Fokus von Infineon liegt in seinem Teilvorhaben dabei auf der Erforschung neuartiger Halbleiter für schnelles Schalten in zukünftigen Photovoltaik-Stromrichtern.
Das Projekt "Teilprojekt 2: Maschinelles Lernen." wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Angewandte Analysis und Numerische Simulation durchgeführt. Reaktiver Stofftransport in porösen Medien in Verbindung mit katalytischen Reaktionen ist die Grundlage für viele industrielle Prozesse und Anlagen, wie z.B. Brennstoffzellen, Photovoltaikzellen, katalytische Filter für Abgase, etc. Die Modellierung und Simulation der Prozesse auf der Porenskala kann bei der Optimierung des Designs von katalytischen Komponenten und der Prozessführung helfen, ist jedoch derzeit dadurch eingeschränkt, dass solche Simulationen zu großen Datenmengen führen, zeitaufwändig sind und von einer großen Anzahl von Parametern abhängen. Außerdem werden auf diese Weise die im Laufe der Jahre gesammelten Versuchsdaten nicht wiederverwendet. Die Entwicklung von Lösungsansätzen für die Vorhersage der chemischen Konversionsrate mittels moderner datenbasierter Methoden des Maschinellen Lernens (ML) ist essenziell, um zu schnellen, zuverlässigen prädiktiven Modellen zu gelangen. Hierzu sind verschiedene Methodenklassen erforderlich. Neben den experimentellen Daten sind voll aufgelöste Simulationen auf der Porenskala notwendig. Diese sind jedoch zu teuer, um einen umfangreichen Satz an Trainingsdaten zu generieren. Daher ist die Modellordnungsreduktion (MOR) zur Beschleunigung entscheidend. Es werden reduzierte Modelle für den betrachteten instationären reaktiven Transport entwickelt, um große Mengen an Trainingsdaten zu simulieren. Als ML-Methodik werden mehrschichtige Kern-basierte Lernverfahren entwickelt, um die heterogenen Daten zu kalibrieren und nichtlineare prädiktive Modelle zur Effizienzvorhersage zu entwickeln. Hierbei werden große Daten (bzgl. Dimensionalität und Sample-Zahl) zu behandeln sein, was Datenkompression und Parallelisierung des Trainings erfordern wird. Das Hauptziel des Projekts ist es, alle oben genannten Entwicklungen in einem prädiktiven ML-Tool zu integrieren, das die Industrie bei der Entwicklung neuer katalytischer Filter unterstützt und auf viele andere vergleichbare Prozesse übertragbar ist.
Das Projekt "FT-IR Spektroskopie als schnelle Methode zur Bestimmung der biochemischen Zusammensetzung pflanzlicher Biomasse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Leipzig, Institut für Biologie I, Abteilung Pflanzenphysiologie durchgeführt. Will man in ökologischen Stoffkreisläufen auch die Energieumsätze bestimmen, ist es erforderlich, den Nahrungswert der einzelnen Stufen in der Nahrungskette zu kennen. Für aquatische Stoffkreisläufe sind die Energieumsätze bislang nicht genau genug untersucht, um einigermaßen genaue Bilanzen aufstellen zu können, da eine ausreichend empfindliche und genaue Analytik nicht verfügbar ist. In dem Vorhaben soll die quantitative spektroskopische Bestimmung von Fetten, Kohlenhydraten und Proteinen, wie sie aus der Lebensmittelanalytik bekannt ist, so verfeinert werden, daß sie auf Phytoplankton anwendbar wird.
Das Projekt "Teilvorhaben: Konzeptentwicklung einer vollautomatisierten 200MW Fabrik inklusive notwendiger Infrastruktur und CAPEX/OPEX Analysen sowie Optimierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von imk Industrial Intelligence GmbH durchgeführt. Die Hochtemperaturelektrolyse (HTEL) zeichnet sich im Vergleich zu anderen Elektrolysetechnologien, wie der PEM und Alkalischen Elektrolyse durch einen hohen Wirkungsgrad und niedrige Betriebskosten aus. Aus diesem Grund stellt sie eine Schlüsseltechnologie für die kostengünstige Herstellung von grünem Wasserstoff dar. Unter HTEL-Modulen versteht man die Verschaltung von HTEL-Stacks aus SOEC-Zellen mit den Komponenten zur Führung von Edukt- und Produktströmen, inkl. thermoenergetischem Management und elektrischem Leistungsmanagement. Module können durch Multiplikation zu skalierbaren Elektrolyseanlagen zusammengeschaltet werden. Um den stark wachsenden Markt für Wasserelektrolyseure wirtschaftlich bedienen zu können, müssen neue Generationen von HTEL-Modulen entwickelt werden, die schnell in großem Volumen produzierbar sind und die gegenüber dem Stand der Technik erheblich günstiger hergestellt werden können. Um dies zu erreichen, sollen im Verbundvorhaben 'HTEL-Module - Ready for Gigawatt' innerhalb der Technologieplattform 'H2Giga' erhebliche Kosteneinsparungen durch Skaleneffekte erreicht werden, die mit einem Design-to-Cost-Ansatz für die Module in Verbindung mit neuen Produktionsprozessen sowie Betriebsstrategien entstehen. Das Vorhaben trägt damit einen entscheidenden Beitrag zur Realisierung der Ziele der Nationalen Wasserstoffstrategie und damit verbunden zur Hochskalierung der Elektrolysetechnologie in den Megawatt-Maßstab bei. Die IMK ist für das Teilvorhaben H2Giga-TP-HTm 2.2 verantwortlich. Dessen Ziel ist die Konzeptionierung einer skalierbaren und stufenweise ausbaubaren Fabrik zur Serienfertigung von HTEL-Modulen mit einer Leistung von ca. 200 MW pro Jahr. Zu diesem Zweck sind innovative Methoden zur schnellen und flexiblen Bewertung sowie Optimierung von automatisierten Anlagen zu entwickeln und in Softwaremodule zu überführen. Deren Evaluation erfolgt im Rahmen der Auslegung der Sunfire-Fabrik, um die wirtschaftliche Produktion abzusichern.
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