Si-Einschlüsse in holzbildenden Pflanzen sind vielfach beschrieben und dienen für verschiedene chemische und biologische Fragestellungen als wichtiges Merkmal. Über Aufnahme, Transport und Deposition liegen jedoch nur lückenhafte Kenntnisse vor. Im Vorhaben sollen folgende Themenkomplexe bearbeitet werden: i) Aufnahme und Ferntransport, ii) Primärausscheidung, iii) Struktur und chemische Komposition. Als Objekte sind Bambus (Monocotyledone) sowie tropische Laubbaumarten (Dicotyledone) vorgesehen. Chemische Analysen (IR und Raman, simultane Thermoanalyse/STA, Thermogravimetrie/TG, Differential Thermoanalyse/DTA, Massenspektrometrie/MS, Si K-XANES-Spektroskopie) werden zur Identifizierung der Aufnahme- und Ferntransportform an Wurzelgewebe und Kapillarsaft durchgeführt sowie an Geweben der Deposition. Mit Licht- und Elektronenmikroskopie werden Si-Verbindungen in den Zielzellen lokalisiert, Kompartimenten zugeordnet (intrazellulärer Transport) und mit TEM/EDX und TEM/EELS charakterisiert. Für Bambus wird beispielhaft die extrazelluläre Deposition in der Zellwand untersucht, um Befunde zu Wechselwirkungen zwischen organischer Matrix und Si-Einlagerung zu erhalten. Folgende Ergebnisse werden erwartet: i) Identifizierung der Si-Transportform in Wurzel und Kapillarsaft, ii) Lokalisierung und Identifizierung deponierter Si-Verbindungen, iii) feinstrukturelle Charakterisierung Si-deponierender Zellen und nicht-deponierender Nachbarzellen.
Die organische Bodensubstanz (OBS) steuert maßgeblich die Ökosystemleistungen von Böden. Die Untersuchung der Gehalte, Vorräte und Qualität von organischem Kohlenstoff (Corg) in Böden und von Bodenparametern, die zur OBS-Stabilisierung beitragen, ist daher fundamental und Aufgabe z.B. der Bodendauerbeobachtung. Spektroskopische Methoden, v.a. Verfahren im Bereich der sichtbaren Wellenlängen (Vis), des Nahen Infrarot (NIR) und des Mittleren Infrarot (MIR), bieten sich als Alternative zu chemischen Verfahren der Bodenanalyse an. Vorteile der Bodenspektroskopie sind die schnelle Durchführbarkeit und Reproduzierbarkeit von Messungen, ein geringer Aufwand in der Probenaufbereitung und die Abschätzung mehrerer Zielgrößen in einer Messung. So resultieren v.a. bei großen Probenzahlen Kostenvorteile, nicht zuletzt durch die Möglichkeit digitale Archive anzulegen. Ziel dieser Studie war es, die Eignung spektroskopischer Verfahren im Vergleich zu labor-analytischen Methoden zu testen. Parallel zu einer ausführlichen Literaturstudie wurden in einer Gelände- und Laborstudie Oberböden unterschiedlichen Stoffbestands (150 Acker- und 50 Grünlandstandorte) in vier Teilgebieten unterschiedlicher geologischer Ausgangssubstrate der Bodenbildung untersucht. Corg-Gehalte und OBS-Fraktionen unterschiedlicher Stabilität wurden mittels Spektroskopie sehr gut erfasst; z.B. lag die Detektionsschwelle auf der Feldskala mit kombinierten VisNIR-MIR- Geländemessungen bei 0,15 - 0,29% Corg. Insbesondere mit MIR-Daten oder auch kombinierten VisNIR-MIR-Daten wurden insgesamt - auch im Gelände auf der Regionalskala - die besten Ergebnisse erzielt. Die Bestimmung langfristiger Trends der Entwicklung des Corg-Gehaltes erscheint somit möglich. Die direkte Schätzung der Corg-Vorräte fiel deutlich ungenauer aus. Heterogene Stoffverteilungen wurden auf der Feldskala gut erfasst. Die dafür entwickelten Schätzmodelle konnten auch auf Basis externer Spektralbibliotheken erfolgreich kalibriert werden. Der Einsatz der Bodenspektroskopie synergistisch zu den 'klassischen' laboranalytischen Methoden kann empfohlen werden, insbesondere die Anwendung der MIR-Spektroskopie und die Auswertung der spektroskopischen Daten setzen jedoch Expertenwissen voraus. Es werden Handlungsempfehlungen für die Nutzung spektroskopischer Methoden zum zeitlich und räumlich hochaufgelösten, langfristigen Monitoring (bzw. zur Dauerbeobachtung) relevanter Bodenkenngrößen gegeben. Quelle: Forschungsbericht
Das eingereichte Projekt verfolgt das Ziel, einen alternativen, nachhaltigen Weg zur Herstellung wichtiger Grundchemikalien der industriellen Chemie auf der Basis von biogenen Rohstoffen zu erschließen. Leichte Olefine wie Ethen und Propen zählen mengenmäßig zu den herausragenden Basischemikalien, die in komplexen Wertschöpfungsketten zu unverzichtbaren Massenprodukten unseres Alltags verarbeitet werden. Im hier vorgestellten Projekt ist geplant, die bislang ausschließlich erdölbasierte Gewinnung von Ethen und Propen durch einen vollkommen neuen Ansatz des katalytischen Crackens von Pflanzenölen und tierischen Fetten oder ihres chemischen Bausteins Glycerin zu ersetzen. Dabei sollen Bioabfälle als Ausgangsmaterial für die Gassynthese eingesetzt und Versuche zur Optimierung der verschiedenen Katalysatoren durchgeführt werden. Die Ergebnisse werden anhand von Gaschromatographie, thermogravimetrische Analyse sowie Licht - und Elektronenmikroskopie bewertet. Ein Upscaling der Prozesse und das kommerzielle Potential des Vorhabens werden geprüft.
In Kippenboeden der Niederlausitz kam es zu einer Vermischung unterschiedlicher Arten organischer Substanz (rezente Pflanzenreste und Huminstoffe, Braunkohle). Ziele: - Beschreibung und Quantifizierung des Beitrags der Braunkohle zur organischen Substanz. - Unterscheidung der verschiedenen Kohlenstoffquellen durch Methodenkombination; - Eigenschaften der org. Substanz. Erste Ergebnisse: 4 Kohlenstoffquellen in den Kippenboeden. Zusaetzlicher C-Eintrag durch Aschemelioration und Flugstaeube; Struktur der org. Substanz wird bestimmt von Braunkohle; im oberen Bodenbereich auch Beteiligung rezenter Stoffgruppen.
Waehrend der Kohlevergasung in modernen GuD-Kraftwerken (Betreiben von Gasturbinen mit Kohlegas und Nutzung der anfallenden Waerme zur Dampferzeugung und zum Betreiben von Dampfturbinen) entstehen Chlorwasserstoff (HC2) und Schwefelwasserstoff (H2S). Da diese Gase sowohl umweltschaedigend als auch korrosiv sind, muessen sie aus dem Kohlegas entfernt werden. Im Gegensatz zu den konventionellen Nassgasreinigungen kann das Gas trocken bei moeglichst hohen Temperaturen gereinigt werden. Energieverluste infolge des Abkuehlens und Wiederaufheizens koennen vermieden und so der Wirkungsgrad um einige Prozentpunkte erhoeht werden. Zudem entfaellt die Aufbereitung der anfallenden Abwaesser bei der Nassgasreinigung. Die Entwicklung derartiger Verfahren ist Gegenstand dieses Projektes.
Eine zuverlässige Aussage zur Alterung von Kunststoffmantelrohren ist essentiell für Fernwärmenetzbetreiber, wobei bisher der Einfluss von Oxidation und Lastwechsel vollständig vernachlässigt wird. Das Projekt 'Qualitätssicherung für zukünftige Kunststoffmantelrohrsysteme in der Fernwärmeversorgung' hat zum Ziel, Messmethoden zu entwickeln, die eine bessere Vorhersage der Alterung gestatten und Maßnahmen zu untersuchen, die zu einer Verringerung der Alterungsgeschwindigkeit beitragen. Das Gesamtprojekt ist dabei in insgesamt 5 Teilthemen untergliedert, wobei der Schwerpunkt am IPF in (1) 'Zeitraffende Alterungsprüfmethoden' und (2) 'Diffusionshemmung im Schaumsystem' liegen wird. 1) Durch Auswertung von TGA-Analysen nach Flynn Wall Ozawa nach thermischer Beanspruchung bei erhöhten Manteltemperaturen von KMR sollen Korrelationen aus mechanischem Versagen und Alterungszuständen ermittelt werden, die eine Lebensdauerabschätzung ermöglichen. In 2) sollen Schichtmineralien in das Schaumsystem integriert werden, so dass durch Vereinzelung der Schichten eine Diffusionshemmung entsteht. Die Schichtmineralien werden mit geeigneten Polyolkomponenten comodifiziert und anschließend zu Modellen verarbeitet. Durch die in (1) gewonnen Erkenntnisse und unter zu Hilfenahme von üblichen Analysen für Nanocomposites (SAXS, TEM, Rheologie) werden die Schäume bewertet und hinsichtlich der thermo-oxidativen Beständigkeit optimiert, um schließlich in Demonstratoren die Wirksamkeit der Barriere zu zeigen.
1. Vorhabenziel CarboLifeCycle stellt einen innovativen Beitrag zur Erforschung der anwendungsbezogenen Sicherheit von CNT dar, in dem deren Einbindung in Komposite und die Freisetzung bei Verwendung und Entsorgung dieser Materialien untersucht wird. Damit ist das Hauptziel des Projekts, wichtige Aspekte für eine spätere Life Cycle Analyse beizutragen, klar abgegrenzt vom Projekt CarboSafe und behandelt neue, relevante Forschungsaspekte. 2. Arbeitsplanung BTS ist an den folgenden Teilprojekten federführend beteiligt: AP 2.1.1 Kompositdegradation durch Bewitterung. AP 2.2 Charakterisierung degradierter Kompositoberflächen. Weiterhin ist BTS an folgenden AP beteiligt: AP 1.1 Auswahl und Charakterisierung zu compoundierender CNT-Ausgangsmaterialien, AP 1.4 Herstellung von 14C-CNT-haltigen Komposit, AP 2.1.3 Thermische Kompositdegradation bei thermogravimetrischer Analyse im Hinblick auf CNT-Freisetzung, AP 2.3 Arbeitsplatzmessungen bei der Verwendung und Entsorgung von CNT-haltigen Kompositen, AP 2.4 Sicherheit von CNT-haltigen Produkten in Langzeit-Ökotoxizitätstests
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