Durch den Bau und den Betrieb der Demonstrationsanlage soll der Funktionsnachweis einer neuartigen Verfahrenskombination zur Aufbereitung von Weserwasser nachgewiesen werden. Das Verfahrenskonzept besteht im wesentlichen aus einer zweistufigen Membrananlage, wobei in der ersten Stufe mit einer Ultrafiltration ungeloeste Wasserinhaltsstoffe und Bakterien abgetrennt werden sollen. Mit einem zweiten Verfahrensschritt soll das Wasser mit einer Umkehrosmose-Anlage entsalzt werden. Die derzeit hohen Kosten zur Aufbereitung von Weserwasser sollen durch den Einsatz eines modernen/innovativen Verfahrens normalisiert werden, um den Wettbewerbsnachteil gegenueber anderen Stahlerzeugern zu verringern. Die Salzfracht des in den Vorfluter abzuleitenden Abwassers wird durch den Einsatz der Membrantechnologie drastisch reduziert. Weiterhin wird der Chemikalieneinsatz drastisch gesenkt.
Aufgrund der geringen Löslichkeit und biologischen Abbaubarkeit zeichnen sich Dense non-aqueous phase liquid (DNAPL)- Kontaminationen dadurch aus, persistent im Untergrund zu sein. Da DNAPLs zudem eine große Gefährdung für Umwelt und Gesundheit sind, ist für kontaminierte Standorte eine belastbare Bewertung nötig. Bisherige Studien (Feld-, Laborexperimente, analytische / numerische Modelle) beschreiben die Ausbreitung, den Transport und die beteiligten Reaktionen der Kontaminanten im Untergrund. Dabei konnte festgestellt werden, dass die Quellgeometrie (QG) der Schadstoffzone einen signifikanten Einfluss auf die stationäre Fahnenlänge hat, welche als relevanter Parameter zur Bewertung herangezogen wird. Bisher konnte jedoch nicht ausreichend dargestellt werden, welche Relevanz verschiedene Einflüsse (d.h. Aquifereigenschaften und externe Stressoren, wie die Grundwasserneubildung) auf die finale QG haben. Es werden daher mehr Informationen über die Zusammenhänge zwischen QG und den genannten Einflüssen benötigt. Komplexe QGs sind lediglich für einzelne Szenarien gültig, wobei ihre Genese von einer Vielzahl von Prozessen beeinflusst wird. Jedoch wird aufgrund zeitlicher Restriktionen und einer begrenzten Datenverfügbarkeit bei analytischen und numerischen Berechnungen oftmals nur eine vereinfachte Geometrie implementiert. Es werden daher effektive QGs benötigt, welche Informationen kondensieren und von den Untergrundeigenschaften und externen Stressoren bestimmt sind. Diese effektiven QGs können dann dazu benutzt werden, die finale Fahnenlänge mit vergleichbarer Genauigkeit, wie unter Verwendung von komplexen Geometrien, zu prognostizieren. Die Unkenntnis über die Relevanz der genannten Einflüsse auf die QG wird aktuell als die größte Unsicherheit bei der adäquaten Prognose von Schadstoffausbreitungen angesehen. Daher soll in diesem Projekt der Einfluss von Aquifereigenschaften und externen Stressoren auf die Quellarchitektur bestimmt werden. Damit werden sich, unter Beachtung der genannten Einflüsse, komplexe in effektive QGs überführen lassen. Dazu soll eine Kombination von Laborexperimenten und numerischen Simulationen genutzt werden. Zentrale wissenschaftliche Zielstellungen sind: (i) Verbesserung des Verständnisses über die finale Ausbreitung von komplexen Schadstoff-QGs, (ii) Quantifizierung des Einflusses externer Stressoren und standortspezifischer Charakteristika auf komplexe QGs, (iii) Ableitung effektiver aus komplexen Geometrien, sowie (iv) Erarbeitung eines funktionalen Zusammenhangs zwischen externen Stressoren, sowie standortspezifischen Charakteristika und effektiven QGs, welche in analytischen und numerischen Werkzeugen Verwendung finden können. Basierend auf einer Kombination aus Modellen für die Ausbreitung der Fahnenlänge und der Quellcharakterisierung, wird eine verbesserte Beschreibung der QGs es ermöglichen, maximale Schadstofffahnenlängen genauer abzuschätzen und DNAPL-Sanierungsmethoden zu unterstützen.
Despite the high production of the greenhouse gas methane in ocean and ocean sediments, only 2% of the gas finally reaches the atmosphere. Specialized bacteria in the ocean use methane as their source of carbon and energy and, hence, are thought to maintain nanomolar methane concentrations in the bulk of the ocean. The proposed project aims to investigate different chemical, biological, and physical factors that enhance or limit microbial methane oxidation as an important sink of methane in the ocean. For example, often low methane oxidation rates have been found in surface waters, which may be caused by copper and/or iron limitation or light inhibition of methane oxidizing bacteria. In addition, methane as substrate for the bacteria may be limited due to increased sea surface air gas exchange by increased wind speed. In contrast, high methane oxidation rates have been measured in bottom water of coastal basins with limited water exchange. These high oxidation rates often correlate with lower oxygen concentrations and/or increased suspended material content in the surrounding water. Field studies in different climatic zones (polar: Spitsbergen and Antarctica, subtropical: Santa Barbara Basin, tropical: Gulf of Mexico) in combination with laboratory experiments are planned to study factors enhancing and limiting microbial methane oxidation in the ocean. Mainly the process of methane oxidation will be investigated by using radioactive tracers and stable carbon isotopes. Thereby maximum uptake rates of in situ methane oxidizing bacterial communities will be measured at different conditions. Finally, the results of the field and laboratory studies will be combined to develop a box model that can be used to estimate and possibly predict aerobic methane oxidation, one of the important methane sinks in the ocean.
Die Datenbank ICS (Informationssystem Chemikaliensicherheit) ist die zentrale Vollzugsdatenbank des Umweltbundesamtes. In ihr sind umfangreiche Faktendaten enthalten, die die Grundlage für die Stoffbewertung in den Vollzügen REACH, PflSchG, BiozidG, und AMG bilden. Durch die steigenden Anforderungen an die Datenbankinhalte als auch an die Datenbankinfrastruktur wurde es notwendig, ICS neu zu konzeptionieren. Im ersten Schritt wurde das hier vorliegende Fachkonzept erstellt, dass den Rahmen für die später zu erarbeitenden Feinkonzepte und die Implementierung festlegt. Das Fachkonzept ist in mehrere Teilkonzepte mit unterschiedlichen Inhalten aufgegliedert. Es beinhaltet die Geschäftsanwendungsfälle, und daraus abgeleitet, die Systemanwendungsfälle, die die Arbeit mit ICSneu aus Nutzersicht beschreiben. Aus diesen Anwendungsfällen wurden die Rollen und Rechte abgeleitet, die vollzugsübergreifend ausgeprägt sind. Entsprechend der vollzugsübergreifenden Arbeits- und Sichtweise auf das System wurde ein neues fachliches Datenmodell erstellt, das ein vollzugsunabhängiges und erweitertes Stoff-Identitätskonzept und die Modellierung der Faktendaten beinhaltet. Ein wesentlicher Punkt ist dabei die Flexibilität bei der Erweiterung der Faktendaten mit entsprechenden Strukturierungsmöglichkeiten. Die Funktionalitäten des neuen Systems werden in einem Navigations-, Recherche- und Import-/Export-Konzept beschrieben. Für die interne Kommunikation werden die Anforderungen an die Schnittstellen der zu integrierenden Funktionen/Systeme aus/für eine Vorgangsbearbeitung (VBS) und ein Dokumentenmanagement (DMS) ausgeführt. Die Systemarchitektur beschreibt die Umsetzung des Fachkonzeptes in einer zukunftsorientierten und diensteorientierten Architektur mit Browser basierendem Thin-Client. Die einzelnen Dienste werden ausführlich dargestellt. Im Migrationskonzept werden die Anforderungen und das Vorgehen beim Systemwechsel von ICS auf ICSneu beschrieben. Die IT-Sicherheit wird in einem verfahrensbezogenen IT-Sicherheitskonzept behandelt, die Aspekte des Betriebs sind in einem verfahrensbezogenen Betriebskonzept dargestellt.
Chemische Vernetzung von löslichem Kollagen zu stabilen Mikrostrukturen, die das Potenzial aufweisen, entzündungslindernd bzw. entzündungshemmend zu wirken. Zunächst soll eine reproduzierbare Methodik für die Gewinnung und Charakterisierung hinreichender Kollagenqualitäten (lösliches und unlösliches Kollagen) optimiert und festgelegt werden. Bei diesen Aufgaben kooperiert das IASP mit den Firmen GfN Herstellung v. Naturextrakten GmbH und Lipromar GmbH. Nach Sicherung der Rohstoff-Basis beginnen die Projektpartner IASP und das Fraunhofer IAP das Auswahlverfahren für wirksames, stabiles, mikrostrukturiertes Kollagen. Zur Mikrostrukturierung wird vom IASP die Bottom-up-Methode eingesetzt. Aus löslichem Kollagen sind ohne Denaturierung definierte Mikrostrukturen zu präparieren. Hier sind unterschiedliche Methoden einer chemischen Vernetzung anzuwenden. Als Vernetzungsmittel kommen insbesondere Retinal bzw. Reagenzien, die mit der 'Produktkette' des Zitronensäure-Zyklus kompatibel sind, zum Einsatz. Die Wirksamkeit der hergestellten Mikrostrukturen bei der Linderung von Entzündungen wird an einem etablierten Schleimhautmodell von dem dritten Projektpartner, der FU Berlin, getestet. Darauf basierend werden geeignete, mikronisierte Kollagen-Muster ausgewählt und in stabile, wässrige Formulierungen integriert. Ein Teil des mikrostrukturierten Kollagens wird in Magensaft-resistente Mikrokapseln eingeschlossen. Die Formulierungen bilden die Basis für eine Produktgestaltung.
Problemstellung: Niederdruckmembranen (Mikro- und Ultrafiltrationsmembranen) stellen eine leistungsfähige Technik zur Aufbereitung verschiedener Rohwässer dar. Neben den Vorteilen eines kleinen Flächenbedarfs und eines verlässlichen Betriebes, birgt vor allem die hohe Ablaufqualität das Potential herkömmliche Aufbereitungstechniken zu ergänzen oder sogar zu ersetzen. Ein großes Problem beim Einsatz solcher Membranen ist das Membranfouling, unter dem Deckschichtbildung und andere Kolmationsmechanismen zusammengefasst werden. Dieses führt zur raschen Abnahme der Filtrationsleistung, zur Erhöhung der nötigen transmembranen Druckdifferenz, des Reinigungsintervalls und des Chemikalieneinsatzes, was insgesamt hohe Energieverbräuche und Betriebskosten verursacht. Ziel dieses Projektes ist es, den Einfluss von Wasserinhaltsstoffen auf die Deckschichtbildung während des Filtrationsprozesses durch Analyse des zu behandelnden Wassers abzuschätzen, neue Möglichkeiten des Monitorings dieser Stoffe zu identifizieren und darauf aufbauend geeignete Maßnahmen zur Stabilisierung der Filtration zu entwickeln. Vorgehensweise: Es werden sowohl Filtrationsteststände im Labor als auch eine Membrananlage im Pilotmaßstab betrieben. Durch Methoden der analytischen Chemie, wie die Gelpermeationschromatographie (LC-OCD) und der Fluoreszenzspektroskopie (EEM) wird die Fraktion der gelösten organischen Stoffe näher charakterisiert. Bildgebende Verfahren wie die Nanoparticle-Tracking-Analysis (NTA) kommen für die Untersuchung der kolloidalen und partikulären Wasserinhaltsstoffe zum Einsatz. Als Erweiterung dieser Methode wird das Anfärben unterschiedlicher Stoffklassen mittels Fluoreszenzmarkern untersucht, wodurch die Möglichkeit einer weitergehenden Diskriminierung dieser kolloidalen Wasserinhaltsstoffe besteht. Anhand von Modellwässern wird zunächst der Einfluss einzelner Wasserinhaltsstoffe sowie deren komplexes Zusammenspiel während der Membranfiltration untersucht. Die Ergebnisse werden durch Filtrationsversuche mit realen Wässern verifiziert. Im Rahmen einer statistischen Datenanalyse sollen so foulingrelevante Stoffe ausgemacht und je nach Zusammensetzung des Wassers durch gezielte Vorbehandlung, durch Verfahren wie z.B. Flockung, Adsorption oder Oxidation reduziert und Bedingungen für einen energie- und kosteneffizienten Einsatz dieser Technik identifiziert werden.
Entwicklung eines kompakten und überbaubaren Systems zur Reinigung von belastetem iederschlagswasser im Regenwasserkanal. Die Reinigung wird mittels Absetzkammer und zweistufiger Filterung vorgenommen. Die Absetzkammer hat die Aufgabe des Rückhalts des größten Teils der absetzbaren Stoffe. Die erste Filterstufe ist ein Vliesstoff. Dieses filtert weitestgehend die vorhandenen ungelösten Stoffe ab. Zur Aufrechterhaltung der Filterleistung ist ein Reinigungssystem vorgesehen. Die zweite Filterstufe ist ein Mineralfilter. Dieser fällt im begrenzten Maß gelöste Substanzen aus und hält diese im Filterkörper zusammen mit den partikulären Reststoffen, die die erste Filterstufe durchdringen konnten, zurück. Das so gereinigte Niederschlagswasser kann anschließend ohne weitere Behandlung in ein oberirdisches Gewässer eingeleitet werden.
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