Wüstenpflaster (desert pavements) gelten meist als Auswehungsgebiete (Quelle) von Staub. Oft - besonders über basaltischem Untergrund - beobachtet man aber Anreicherung von allochtonen Staubablagerungen mit vesikulärem A-Horizont unter der offenbar angehobenen Steinlage. An der Typlokalität Cima Volcanic Field (California, USA), wo von amerikanischen Geowissenschaftlern eine alternative Theorie zur Entstehung der Wüstenpflaster entwickelt wurde, wurde in Kooperation mit Prof. Dr. Arno Kleber und Diplomanten (Geogr. Institut der TU Dresden) mittels Lumineszenz-Datierungen versucht, weitere Argumente in die kontroverse Diskussion einzubringen. Ähnliche Untersuchungen werden nun auf Lanzarote weitergeführt.
Laminierte Seesedimente sind unschätzbare Informationsquellen zur Geschichte der Umwelt und des Klimas direkt aus der Lebenssphäre des Menschen. Ein exzellentes Beispiel dafür ist der Sihailongwan-Maarsee aus NE-China. In einem immer noch dicht bewaldeten Vulkangebiet gelegen, bieten seine Sedimente ein ungestörtes Abbild der Monsunvariationen über zehntausende von Jahren. Nur die letzten ca. 200 Jahre zeigen einen deutlichen lokalen anthropogenen Einfluss. Das Monsunklima der Region mit Hauptniederschlägen während des Sommers und extrem kalten Wintern unter dem Einfluss des Sibirischen Hochdrucksystems bildet die Voraussetzung für die Bildung von saisonal deutlich geschichteten Sedimenten (Warven), die in dem tiefen Maarsee dann auch überwiegend ungestört erhalten bleiben. Insbesondere die Auftauphase im Frühjahr bringt einen regelmässigen Sedimenteintrag in den See, der das Gerüst für eine derzeit bis 65.000 Jahre vor heute zurückreichende Warvenchronologie bildet. Für das letzte Glazial zeigen Pollenspektren aus dem Sihailongwan-Profil Vegetationsvariationen im Gleichklang mit bekannten klimatischen Variationen des zirkum-nordatlantischen Raumes (Dansgaard-Oeschger-Zyklen) zu dieser Zeit. Der Einfluss dieser Warmphasen auf das Ökosystem See war jedoch sehr unterschiedlich. So sind die Warven aus den Dansgaard-Oeschger (D/O) Zyklen 14 bis 17 mit extrem dicken Diatomeenlagen (hauptsächlich Stephanodiscus parvus/minutulus) denen vom Beginn der spätglazialen Erwärmung zum Verwechseln ähnlich, während Warven aus dem D/O-Zyklus 8 kaum Unterschiede zu überwiegend klastischen Warven aus kalten Interstadialen aufweisen. Gradierte Ereignislagen mit umgelagertem Bodenmaterial sind deutliche Hinweise auf ein Permafrost-Regime während der Kaltphasen. Auch während des Spätglazials treten deutliche klimatische Schwankungen auf, die der in europäischen Sedimentarchiven definierten Gerzensee-Oszillation und der Jüngeren Dryas zeitlich exakt entsprechen. Das frühe Holozän ist von einer Vielzahl Chinesischer Paläoklima-Archive als Phase mit intensiverem Sommermonsun bekannt. Überraschenderweise sind die minerogenen Fluxraten im Sihailongwan-See während des frühen Holozäns trotz dichter Bewaldung des Einzugsgebietes sehr hoch. Sowohl Mikrofaziesanalysen der Sedimente als auch geochemische Untersuchungen deuten auf remoten Staub als Ursache dieses verstärkten klastischen Eintrags hin. Der insbesondere in den letzten Jahrzehnten zunehmende Einfluss des Menschen zeigt sich in den Sedimenten des Sihailongwan-Maarsees vor allem in einem wiederum zunehmenden Staubeintrag und einer Versauerung im Einzugsgebiet. Der anthropogene Einflusss auf die lokale Vegetation ist immer noch gering.
Bei der Partikelabscheidung aus Gasen mit Oberflächenfiltern bestimmen die periodische Ausbildung und Ablösung von Partikelschichten entscheidend das Betriebsverhalten des Filters. Außer von der jeweiligen Beanspruchungsart und -dauer hängt die Qualität der Regenerierung vor allem von der Haftung zwischen der Partikelschicht und der Filtermedienoberfläche (Adhäsion) sowie von der Festigkeit der Partikelschichtstruktur selbst (Kohäsion) ab. Die Adhäsions- und Kohäsionskräfte werden durch die Struktur des Filterkuchens auf dem Filtermedium entscheidend bestimmt. Die Bildung des Filterkuchens und somit das Regenerierungsverhalten werden durch die Oberflächenbeschaffenheit des Filtermediums entscheidend beeinflusst. Eine fundierte theoretische Beschreibung dieser Wechselwirkungen ist bislang nicht gelungen. Es ist bekannt, dass nach der Filterkuchenablösung die Filteroberfläche immer noch mit einer dünnen Partikelschicht belegt ist. Da Filtermedien im Hinblick auf die Größenordnung der abgelagerten Partikeln meist eine mikroskopisch unebene Flächenstruktur aufweisen, wird eine lokal inhomogene Schichtstruktur in den Schnittebenen des oberflächennahen, porösen Übergangsbereiches zwischen dem Filterkuchen und dem Filtermedium erwartet. Die daraus resultierende inhomogene Haftkräfteverteilung beeinflusst das Ablöseverhalten der Partikelschicht entscheidend. Eingehende Untersuchungen hierzu sind bislang nicht bekannt. Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll experimentell und theoretisch - unterstützt durch Simulationsrechnungen - untersucht werden, wie bei unterschiedlichen, quantitativ charakterisierten, inhomogenen, mikroskopisch unebenen Filtermedienoberflächen einschließlich deren oberflächennahen porösen Übergangsbereiche jeweils charakteristische Partikelschichtstrukturen im unteren Kuchenbereich entstehen und somit bestimmte inhomogene Haftkräfteverteilungen - sowohl hinsichtlich der Größe der Kräfte als auch hinsichtlich deren räumliche Anordnung - hervorgerufen werden, was wiederum das Ablöseverhalten der Partikelschicht dementsprechend charakteristisch beeinflusst. Es soll darauf basierend bei wiederkehrender Partikelbeladung und Regenerierung der Filtermedien erstmalig erforscht werden, welche quantitativen Zusammenhänge zwischen der Änderung des Ablöseverhaltens des Filterkuchens über mehrere Betriebsstadien und den quantitativen Kenngrößen der Filtermedienoberfläche vorhanden sind und wie, ausgehend von der dementsprechend zu charakterisierenden Oberflächenbeschaffenheit eines beliebigen Filtermediums, eine Vorhersage über die Änderung des Regenerierungsverhaltens des Mediums im Betrieb auf einer quantitativen Basis möglich ist. Das so geschaffene Grundlagenwissen wird im Sinne des Nachhaltigkeitsgedankens sowohl über eine verbesserte Energieeffizienz (Betriebskosten) als auch eine höhere Materialeffizienz (Standzeit) in die industrielle Praxis hineinwirken.
Sicherheitstechnische Kenngrößen brennbarer Stäube sind keine vom Prüfverfahren unabhängigen Stoffgrößen, sondern werden in standardisierten Untersuchungsverfahren bestimmt. Mit dem Einzug der Nanotechnologie und dem Anstieg der Produktion nanoskalig hergestellter, brennbarer Stäube müssen deren Brenn- und Explosionsgefahren beurteilt werden. Bisher sind die Erfahrungen mit Nanostäuben limitiert. Dass bislang nur sehr wenige Kenngrößen für derart feine Stäube ermittelt worden liegt an Aspekten des Arbeitsschutzes und noch relativ hohen Kosten der Stäube. Ob die genormten Prüfverfahren das tatsächliche Brand- und Explosionsgefahren von nanoskalig hergestellten Materialien realistisch einschätzen, ist bislang nicht geklärt. Ziel des Vorhabens ist es, die bisherigen Arbeiten fortzuführen um die Erkenntnisse in die Arbeit zur Initiierung von Normungsaktivitäten einfließen zu lassen. Abschluss der Modifikationen an den Prüfapparaturen/-verfahren für aufgebwirbelte, brennbare Stäube unterhalb eines Mikrometers; Überprüfung und Modifikation der Prüfapparaturen/-verfahren für abgelagerte Stäube; Durchführen von Screeningtests; Untersuchung einer größeren Anzahl von Stäuben unterhalb eines Mikrometers, um unter anderem den Einfluss der Primärpartikelgröße und des Oxidationsgrades auf das Brand- und Explosionsverhalten zu untersuchen; Aktivitäten in Normungsgremien; Vorstellung der Prüfergebnisse; Abschlussbericht. Die Arbeiten und Untersuchungen schließen somit die aus sicherheitstechnischer Sicht bestehende Lücke bei der Bestimmung des Brand- und Explosionsverhaltens von Stäuben mit Primärpartikelgrößen unterhalb eines Mikrometers. Die Untersuchungsergebnisse dienen dazu, die Interessen der deutschen Industrie und Wirtschaft zu vertreten und die Ergebnisse in Anschubaktivitäten für Normungsarbeiten einzubringen, um den Industrie- und Wirtschaftsstandort Deutschland auch international noch stärker zu positionieren. Ziel ist die Initiierung eines Normungskonzeptes.
Das Prämonstratenser-Kloster wurde im Jahre 1126 gegründet. Die jetzige Bausubstanz geht auf die Jahre 1740 bis 1770 zurück. Nach einer punktuellen und zum Teil auch unsachgemäßen Restaurierung in den 70er Jahren durch den damaligen Besitzer soll nun eine umfassende Generalsanierung in 2 Bauabschnitten bis Frühjahr 2013 durchgeführt werden. Bereits im Zuge der Projektentwicklung wurde ein Heizsystem gesucht, welches in der Lage ist, bereits beeinträchtigte Bausubstanz zu schonen und die vorhandene Schadenssituation zu verbessern. Das Heizsystem soll darüber hinaus durch einen strömungsarmen Betrieb eine Luftverwirbelung in den hochwertigen Räumen, mit der Problematik einer erhöhten Staubbelastung und Staubablagerung auf Stuckflächen, Fresken und Bildern, reduzieren. Es lag nahe, infolge der bei der o. g. Zielsetzung erforderlichen Konzeption, mit niedrigen Vorlauftemperaturen gleichzeitig als begleitenden Effekt einen energiearmen Betrieb sicherzustellen. Bedingt durch die Bauabwicklung in 2 Bauabschnitten soll über messtechnische Untersuchungen und den Vergleich des neuen Heizsystems in den bereits sanierten Räumen mit dem bestehenden Heizsystem in den Bestandsräumen, die beabsichtigte physikalische Wirkung sichergestellt werden. Mit einem nicht unerheblichen Konzeptions-, Planungs- und Realisierungsaufwandes ist es gelungen im Zuge der Generalsanierung eines sehr hochwertigen denkmalgeschützten Gebäudes eine optimale Heizungs- und Wärmekörperkonfiguration zu erreichen. Damit werden gegenüber der ursprünglichen Situation deutliche Verbesserungen des Raumklimas, des Energieverbrauchs und der Reduktion von Staubablagerungen auf Fresken und Stuckflächen erreicht. Damit wurden die Fördermittel der Deutschen Bundesstiftung Umwelt sehr sinnvoll eingesetzt.
Jedes Jahr werden große Mengen an Staub in Richtung Ozean transportiert und dort abgelagert. Das im Staub enthaltene Eisen ist dabei ein wichtiges Düngemittel für die Biomasseproduktion auf der Ozeanoberfläche und bestimmt somit den Umsatz an atmosphärischem Kohlenstoff. Die quantitative Schätzung an abgelagertem Staub bzw. Eisen unterliegt allerdings nach wie vor Unsicherheit. Zur Untersuchung der Reaktion des marinen Ökosystems auf den Klimawandel sowie zur Abschätzung der Wirkung des Ozeans als Kohlenstoffsenke insbesondere für ansteigende atmosphärische CO2-Konzentrationen, sind wir auf Staubmodelle zur Bestimmung des Staub- und Eisentransportes angewiesen. Existierende Staubmodelle sind nicht in der Lage Staub-Partikelgrößenverteilungen zu bestimmen. Diese sind allerdings notwendig um Transportwege und Ablagerungen von Staub und Eisen exakt zu berechnen. In diesem Projekt wollen wir uns mit der Herausforderung befassen, ein neues regionales Staubmodell zu entwickeln, das die Fähigkeit zur Berechnung der partikelgrößenabhängigen Staub-/Eisenemission und -deposition hat und sowohl für Staubstürme als auch für sporadisch auftretende schwache Staubereignisse genutzt werden kann. Der Ansatz zur Staubemissionsparametrisierung ist dabei völlig neu. Das Modell wird auf das Lake Eyre Basin in Australien angewandt, einer Region, die als größte Mineralstaub- bzw. Eisenquelle in der südlichen Hemisphäre gilt. Zahlreiche Staub- und Eisenmessungen sowie Landoberflächencharakterisierungen liegen für diese Region vor. Sollte das Projekt erfolgreich sein, wird damit zum ersten Mal eine detaillierte Bestimmung des regionalen Staub- und Eisenbudgets möglich sein, die als Referenz für globale Simulationen von Staub- und Eisenablagerungen und damit einhergehende Reaktionen des marinen Ökosystems herangezogen werden kann.
Im Gegensatz zu Photovoltaik-Anlagen in Mitteleuropa wird die Stromproduktion in Wüstenregionen und wüstenähnlichen Gebieten durch Staubablagerungen auf den Modulen stark eingeschränkt. Andererseits sind gerade diese Gebiete wegen der hohen solaren Einstrahlung und dem daraus resultierenden möglichen Mehrertrag zur Aufstellung von Photovoltaik-Anlagen sehr interessant. Wasser zur Reinigung der Module ist in diesen Regionen nicht vorhanden oder sehr teuer. Bekannte alternative Reinigungstechnologien sind teuer, verbrauchen relativ viel Energie und benötigen Wartung. Ein völlig neuer Ansatz soll im vorgeschlagenen Projekt verfolgt werden. Basierend auf Forschungsergebnissen der israelischen Ben-Gurion Universität soll eine energiesparende Technik zum Schutz der Moduloberflächen bzw. zu deren Reinigung mittels elektrischem Feld entwickelt werden. Dazu soll ein Wechselrichter entsprechend modifiziert und um einen Pulsgenerator zur Erzeugung des elektrischen Feldes erweitert werden. Umfangreiche Feldtests in der Wüste Negev dienen der Erprobung und Optimierung des Systems.
Gegendstand des Forschungsprojektes sind Felduntersuchungen zur Verwertung von Getreide und Stroh im Biomassekessel Biokompakt (R) 45 SI der Firma Gerlinger. Über zwei Heizperioden werden darin verschiedene Getreidesorten und Referenzbrennstoffe eingesetzt und durch ein umfassendes Emissionsmessprogramm gemäß 4.BImSchV.begleitet. Zielsetzung der Untersuchungen ist die Ermittlung des Betriebs- und Emissionsverhaltens des Biomassekessels bei der Verbrennung von Getreidekorn. Untersuchungsschwerpunkte sind etwa das Verschlackungsverhalten, Staubablagerungen sowie die Emissionen bei der Getreideverbrennung. In der wissenschaftlichen und messtechnischen Begleitung über 2 Heizperioden mit 3 Getreidekornarten und Pelltes als Vergleichsbrennstoff sollen Aussagen über die technische Beherrschung unterschiedlicher Betriebszustände, praxisrelevante Einflussfaktoren und die Wirtschaftlichkeit getroffen werden. Die Ergebnisse eignen sich besonders für Demonstrationszwecke, und um Landwirten u.a. Nutzern Unterstützung bei genehmigungsrechtlichen Fragen, bedientechnischen und brennstoffseitigen Aspekten sowie Wirtschaftlichkeit zu geben. Die Ergebnisse sollen als Grundlage zur Beurteilung der Genehmigungsfähigkeit von halmgutartigen Biomassen als Regelbrennstoff in Kleinfeuerungsanlagen kleiner als 1 MW sowie der Festlegung von Grenzwerten beitragen.
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