Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Büro Waßmann Dipl.-Ing. Hartmut Waßmann durchgeführt. Viele Gewässer leiden unter einer rasanten Eutrophierung begleitet von der Entwicklung anoxischer Zonen. Zusätzliche Einleitungen von ungereinigtem Regen(ab)wasser im urbanen Raum führen zu Phasen mit Sauerstoffmangel im gesamten Gewässer und regelmäßigem Fischsterben. Gärprozesse, die Freisetzung von Gasen, die fischtoxisch sind (H2S) oder Klimarelevanz haben (z. B. Methan), sowie Ablagerungen toxischen Faulschlamms sind die Folge. Das vom KMU entwickelte Schäfersee-Verfahren® zeichnet sich durch die gleichzeitige Zufuhr von Calciumnitrat und Sauerstoff in anaerobe Wasserkörper aus. Diese neue Vorgehensweise induziert durch die Anwesenheit von diesen zwei Elektronenakzeptoren das optimale Zusammenspiel anaerober Nitratatmung und sauerstoffabhängiger Stoffwechselprozesse. Dadurch wird ein hocheffizienter mikrobieller Abbau von organischen Verbindungen und Schadstoffen ohne Gärvorgänge eingeleitet. Die gleichzeitige Stimulierung aerob und anaerober Abbauprozesse soll zu einer effektiven Reduzierung der Eutrophierungsfolgen in der oberen Sedimentschicht und dem Wasserkörper führen. Die wissenschaftliche Untersuchung einer möglichen verbesserten Abbauleistung von Schadstoffen im Sediment und Festlegung von Metallen und Phosphaten durch das Schäfersee-Verfahren stellt ein herausragendes Potential für diese Methode dar und stellt weitere Anwendungen in Aussicht. Die wissenschaftlichen Erkenntnisse der mikrobiellen Vorgänge, aus Untersuchungen an zwei hochbelasteten Seen (Großstadtbereich und Industriegewässer) fließen direkt in die Optimierung und angewandte Steuerung des Prozesses ein und ermöglichen die Etablierung eines umwelt-, bzw. klimaverträglichen Verfahrens. Durch die Weiterentwicklung zu einer marktreifen, kompakten und kostengünstigen Anlage wird eine Lösung für die Stützung von Problemgewässern geschaffen, die weltweit angewendet werden kann.
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz, Fachgebiet Umweltmikrobiologie durchgeführt. Viele Gewässer leiden unter einer rasanten Eutrophierung begleitet von der Entwicklung anoxischer Zonen. Zusätzliche Einleitungen von ungereinigtem Regen(ab)wasser im urbanen Raum führen zu Phasen mit Sauerstoffmangel im gesamten Gewässer und regelmäßigem Fischsterben. Gärprozesse, die Freisetzung von Gasen, die fischtoxisch sind (H2S) oder Klimarelevanz haben (z. B. Methan), sowie Ablagerungen toxischen Faulschlamms sind die Folge. Das vom KMU entwickelte Schäfersee-Verfahren® zeichnet sich durch die gleichzeitige Zufuhr von Calciumnitrat und Sauerstoff in anaerobe Wasserkörper aus. Diese neue Vorgehensweise induziert durch die Anwesenheit von diesen zwei Elektronenakzeptoren das optimale Zusammenspiel anaerober Nitratatmung und sauerstoffabhängiger Stoffwechselprozesse. Dadurch wird ein hocheffizienter mikrobieller Abbau von organischen Verbindungen und Schadstoffen ohne Gärvorgänge eingeleitet. Die gleichzeitige Stimulierung aerob und anaerober Abbauprozesse soll zu einer effektiven Reduzierung der Eutrophierungsfolgen in der oberen Sedimentschicht und dem Wasserkörper führen. Die wissenschaftliche Untersuchung einer möglichen verbesserten Abbauleistung von Schadstoffen im Sediment und Festlegung von Metallen und Phosphaten durch das Schäfersee-Verfahren stellt ein herausragendes Potential für diese Methode dar und stellt weitere Anwendungen in Aussicht. Die wissenschaftlichen Erkenntnisse der mikrobiellen Vorgänge, aus Untersuchungen an zwei hochbelasteten Seen (Großstadtbereich und Industriegewässer) fließen direkt in die Optimierung und angewandte Steuerung des Prozesses ein und ermöglichen die Etablierung eines umwelt-, bzw. klimaverträglichen Verfahrens. Durch die Weiterentwicklung zu einer marktreifen, kompakten und kostengünstigen Anlage wird eine Lösung für die Stützung von Problemgewässern geschaffen, die weltweit angewendet werden kann.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Bio-und Geowissenschaften (IBG), IBG-3 Agrosphäre durchgeführt. Im Verbundprojekt sollen der Komplex der wurzelbedingten Ertragsminderung von Weizen in Selbstfolge untersucht werden. Der Ertragsabfall von Weizen in Selbstfolge wird häufig ausschließlich dem Erreger Gaeumannomyces graminis var. tritici (Ggt) zugeschrieben. Aktuelle Ergebnisse, zeigen jedoch, dass eine vergleichsweise breite Verschiebung des Rhizosphärenmikrobioms als Folge unterschiedlicher Vorfrüchte in Weizen zu beobachten ist. Die primären Ziele des Verbundprojektes liegen in der Aufklärung und Quantifizierung der Schlüsselprozesse, welche zum Ertragsabfall von Weizen in Selbstfolge beitragen, wobei der Fokus auf den Rhizosphärenprozessen liegt. Methodisch werden unterschiedliche, komplementäre Ansätzen auf unterschiedlichen Skalenebenen kombiniert. Das Zielsystem wird sowohl in existierenden Langzeit-Feldversuchen als auch in Rhizobox/Container-Versuchen mit Methoden untersucht, die von DNA/RNA-Profiling der Rhizosphäre über die Untersuchung und Modellierung von Stoffflüssen und -umsetzungen in der Rhizosphäre bis zur Fernerkundung reichen. Es wird erwartet, dass hierdurch vertiefte Kenntnisse über die komplexen Wechselwirkungen der biologischen, biogeochemischen und physikalischen Prozesse gewonnen werden können, die das Ertragsminderungssyndrom in Selbstfolge von Weizen verursachen. Mechanistische, mathematische Simulationsmodelle unterschiedlicher Komplexität sollen in einem Modellverbund genutzt werden, die Prozesskenntnisse zu integrieren und zur quantitativen Extrapolation im Hinblick auf Ertragseffekte und deren Wechselwirkung mit den Umweltbedingungen zu nutzen. Perspektivisch könnten aus dem im Projekt gewonnenen Verständnis agronomische oder züchterische Ansätze entwickelt werden, diesen Ertragsverlust zumindest teilweise zu vermeiden. Hierbei ist z.B. an die Selektion toleranterer Genotypen oder die gezielte Beeinflussung des Rhizosphärenmikrobioms zu denken.
Das Projekt "Seismic-on-Piles - Monitoring soil properties on offshore structures" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme, Standort Bremen durchgeführt. Fraunhofer IWES steht mit seinen FuE-Aktivitäten für den weiteren Ausbau der Windenergie auf See. Das umfasst Fragen der Baugrunderkundung und der Bewertung des Installations- und Tragverhaltens von Offshore-Gründungstrukturen. Untergrunderkundung von Offshore-Windparks gibt Informationen über den in-situ Zustand des Baugrundes, der in Planung und Konstruktion der Anlagen einfließt. IWES hat hierzu bereits Messsysteme etabliert, die in der Vorerkundung eingesetzt werden. Die Interaktion zwischen Gründung und Baugrund, der Störung des in-situ Zustandes, verlangt ebenso nach geeigneten Explorationstechniken. So spielt der Einfluss von Installationsereignissen auf den Baugrund und der Einfluss der Betriebslasten auf die Baugrundeigenschaften eine große Rolle im technischen Design. Installationseffekt und set-up-Effekt sind Phänomene, die Installation und Betrieb von OWEA und deren Kosten signifikant beeinflussen, und deshalb zu identifizieren und laufend zu quantifizieren sind. IWES plant im Projekt geophysikalische Parameter im Pfahlnahbereich zu messen und daraus die Veränderung von Baugrundparametern abzuleiten. Dazu werden über einen Zeitraum seismische Messungen wiederholt vorgenommen und ausgewertet: Die etablierte Methode 4D-Seismik stellt hierfür den Entwicklungsansatz dar. Die Entwicklungsumgebung für die neue seismische Messkonfiguration stellt die am IWES verfügbare Grundbauversuchsgrube dar, in der unter offshore-ähnlichen Bedingungen Untersuchungen zu Installation und Tragverhalten von Gründungen durchgeführt werden. Hier wird die Messmethodik getestet und kalibriert. Gelingt es, durch seismische Methoden die durch Drucksondierung und dynamische Pfahlmessungen bestimmten Parameter zu verifizieren, ist damit die Grundlage gelegt für ein kostensparendes Monitoring der Tragwerk-Boden-Interaktion an Offshore-Strukturen.
Das Projekt "Erfassung, Auswertung und Weiterentwicklung des Standes von Wissenschaft, Technik und Erkenntnis zur Sicherung von Kernbrennstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH durchgeführt. Gemäß AtG dürfen Genehmigungen für kerntechnische Anlagen, Tätigkeiten und Kernbrennstofftransporte nur erteilt werden, wenn u.a. der erforderliche Schutz gegen Störmaßnahmen oder sonstige Einwirkungen Dritter v(SEWD) gewährleistet ist. Die Sicherungsanforderungen zur Gewährleistung des erforderlichen Schutzes sind in einschlägigen Richtlinien zur Sicherung konkretisiert. Der Weiterentwicklung dieser Anforderungen und von Sicherungskonzeptionen ist stets der aktuelle Stand von Wissenschaft, Technik und Erkenntnis zugrunde zu legen. Damit kommt der Verfolgung und Auswertung des Standes von Wissenschaft, Technik und Erkenntnis für die Regelwerksarbeit zur Sicherung eine grundlegende und besondere Bedeutung zu. Während die Arbeiten am sicherungstechnischen Regelwerk in einem eigenständigen Vorhaben durchgeführt werden, ist es Zielstellung dieses Vorhabens, die bei der GRS zur Sicherung vorhandenen Fachkompetenzen im Wege der Eigenforschung durch ereignis- und anlagenübergreifende generische Untersuchungen, die der Entwicklung von einschlägigen Konzepten und Methoden sowie der Weiterentwicklung wissenschaftlicher Prüf- und Bewertungsmethoden dienen, zu erhalten und zu erweitern. Die Arbeiten umfassen im internationalen Bereich die Mitwirkung in verschiedenen Forschungsvorhaben der IAEO zur Sicherung und IT-Sicherheit. Die Arbeitsergebnisse und Erkenntnisse aus den Untersuchungen in diesem Vorhaben und die damit verbundene fachbezogene Kompetenzerweiterung der GRS werden der Regelwerksarbeit des BMU im Rahmen des Vorhabens 4718R01610 sowie bei der fachlichen Beratung des BMU durch die GRS u.a. bei bundesaufsichtlichen Fragestellungen zur Sicherung von Anlagen, Kernbrennstofftransporten und bei der Sicherheit von IT-Systemen in kerntechnischen Anlagen zur Verfügung stehen und von bedeutendem Nutzen sein.
Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IFG Institut für Gebirgsmechanik GmbH durchgeführt. Das übergeordnete Projektziel ist die Weiterführung der im KOMPASS-Projekt entwickelten Methoden und Strategien zur Verringerung der Defizite bei der Vorhersage der Rückverfestigung von Salzschotter (KOMPASS ph1, 2020). Die Fortführung der Forschungsarbeiten ist auf die folgenden Schwerpunkte ausgerichtet: - Die mikrostrukturellen Untersuchungen zur Identifizierung relevanter Verformungsmechanismen und zur hydromechanischen Charakterisierung von hochverdichtetem Salzgrus ermöglichen eine verbesserte Bewertung des Verdichtungsverhaltens von Salzgrus. - Die Analyse von Modellierungsansätzen und deren Entwicklung und Optimierung dienen der Beurteilung und Verbesserung der Prognosequalität hinsichtlich des Nachweises der Langzeitsicherheit. - Der technologische Nutzen liegt in der Weiterentwicklung von experimentellen Methoden zur Herstellung und Untersuchung von kurzzeitig vorverdichteten Proben mit geringen Porositäten. - Die Ergebnisse des Vorhabens liefern einen Beitrag zu den Grundlagen und Methoden, die für die Errichtung und den Betrieb eines Endlagers für radioaktive Abfälle, aber auch für deren langfristigen Verschluss notwendig sind.
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 "Forschungen zur Entwicklung der Potenziale für eine nachhaltige Aquakultur und Fischerei in Sachsen-Anhalt 2011-2012" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Binnenfischerei e.V., Potsdam-Sacrow durchgeführt. Zielstellung: Die Binnenfischerei des Bundeslandes Sachsen-Anhalt umfasst eine diversifizierte Erwerbsfischerei mit dem Schwerpunkt der Forellenerzeugung in Durchflussanlagen, eine nahezu flächendeckend vertretende Angelfischerei und ein stetig zunehmendes Potenzial an Braunkohletagebauseen. In den vergangenen Jahren haben sich die Rahmenbedingungen für die Fischerei stark verändert. Das betrifft vor allem die von der Umsetzung der Maßnahmen der EU-WRRL zunehmend beeinflussten Forellenanlagen. Hierbei stehen die Erarbeitung und Praxiseinführung von Verfahren mit einer höheren Wassernutzungsintensität und eine verbesserte Reinigungswasseraufbereitung auf der Tagesordnung. Im Rahmen des Transfers wissenschaftlich-technischer Erkenntnisse in die Praxis bestand die Aufgabe, Behörden und Verbänden fachlich zu beraten sowie Stellungnahmen und Kurzgutachten zu aktuellen Problemen zu erarbeiten. Material und Methoden: Zur Bewertung und Praxiseinführung von Verfahren mit einer höheren Wassernutzungsintensität, einschließlich teilgeschlossener Kreislaufanlagen, wurden Grundlagen erarbeitet und verschiedene Untersuchungen vorgenommen. Ergebnisse: Die Literaturrecherche und die Konzeptionserstellung zur Problematik verfahrenstechnischer Lösungen verschiedener Anlagentypen mit reduziertem Wassereinsatz sowie zur Reinigungswasserbehandlung in Anlagen mit offenem Kreislauf sowie in teilgeschlossenen Kreislaufanlagen wurden weitergeführt. Im Zusammenhang mit den wasserrechtlichen Problemen, der Umsetzung des Gewässerentwicklungskonzepts Rossel und der beantragten Schaffung einer seuchenfreien Zone im Oberlauf der Rossel wurden weitere Arbeiten durchgeführt. Die Erreichung des guten ökologischen Zustandes im Oberlauf der Rossel wird in erster Linie durch die vorhandenen Probleme der Gewässerstruktur und der Wasserqualität (Eisenocker) verhindert. Die Querverbauung bzw. die Unterbindung der Durchgängigkeit am Standort des Forellenhofes Thießen dürfte nach den hier vorgenommenen detaillierten Betrachtungen keinen nennenswerten negativen Einfluss auf die entscheidende biologische Qualitätskomponente Fisch haben. Im Rahmen des Wissenstransfers wurden Beratungen der Landesbehörden und des Landesfischereiverbandes zu Problemen der entstehenden Braunkohletagebauseen, im Rahmen der Hegegemeinschaft Elbe sowie weiterer Gremien der Fischerei auf Landesebene vorgenommen. Daneben wurden Stellungnahmen zur Berücksichtigung fischökologischer und fischereilicher Belange bei der Realisierung wasserbaulicher Maßnahmen und der Gewässerunterhaltung angefertigt. Weiterhin erfolgte eine fachliche Mitarbeit in deutschlandweiten und internationalen Arbeitsgruppen, wie z. B. dem Forum Fischschutz und Fischabstieg sowie der ICES/EIFAAC Working Group on Eel.
Das Projekt "Teilprojekt 4: Modellierung und Upscaling" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Weierstraß-Institut für Angewandte Analysis und Stochastik durchgeführt. Im Rahmen des Projektes MALLi2 soll ein Modell-Framework entwickelt werden, mit dem sich die weitere Lebensdauer von langjährig gealterten Li-Batterien abschätzen lässt. Die Weiterverwendung derartiger Batterien aus elektrischen Fahrzeugen in einem stationären Stromspeicher kann einen wesentlichen Beitrag zur Energiewende leisten. Für diese sogenannte 2nd-Life Verwendung ist es jedoch notwendig, die weitere Lebensdauer, Sicherheit und Kapazität genau abzuschätzen, ohne die Batterien zu öffnen. Zur Bewältigung dieser Herausforderung sind Mathematische Methoden und Modelle von zentraler Bedeutung, insbesondere da während des Betriebes im Fahrzeug (1st-Life Anwendung) viele zeitaufgelöste Daten anfallen. Die inhärente Mehrskaligkeit von Li-Batterien erfordert dabei einen systematischen Ansatz, um die verschiedenen Alterungseffekte auf den jeweiligen Größen- und Zeitskalen abbilden zu können. Hierzu sollen Modell-Zellen im Rahmen des Projektes hergestellt werden, worin durch beschleunigtes Altern die 10-jährige 1st-Life Anwendung auf ein halbes Jahr abgebildet wird. In operando Untersuchungen dieser Modell-Zellen mit 3D Mikro-CT Methoden ermöglichen dann Abbildung dieser Alterungseffekte. Damit soll ein stochastisches Modell parametrisiert werden, um den Einfluss der Alterung auf die zentralen Größen der Mikrostruktur abbilden zu können. Die Überwindung dieser Skalen zu einem neuen /Newman/-artigen Modell für eine elektrochemische Einzelzelle geschieht durch systematische Homogenisierungsmethoden und ermöglicht eine qualitative und quantitative Abbildung der verschiedenen Alterungseffekte in einem Modell. Hocheffizienten Reduzierte-Basis-Verfahren zur numerischen Lösung ermöglichen dann eine systematische Untersuchung der Alterungseffekte und deren Auftreten auf der Zeitskala für die 2nd-Life Anwendung.
Das Projekt "Wissenschaftliche Begleitung des Pilotprojektes 'Laicherbestandserhöhung beim Europäischen Aal im Einzugsgebiet der Elbe' im Land Berlin 2011-2013" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Binnenfischerei e.V., Potsdam-Sacrow durchgeführt. Zielstellung: Im Rahmen der wissenschaftlichen Begleitung der Besatzmaßnahmen waren Stichproben von Besatzaalen sowie von Gelbaalen, die aus Besatz stammten, zu untersuchen und auf dieser Basis eine Einschätzung der Qualität des Besatzmaterials sowie des Zustandes der Gelbaalpopulation vorzunehmen. Weiterhin sollten durch den Aufbau eines geeigneten Telemetriesystems und das Besendern und Aussetzen von Aalen die Voraussetzungen geschaffen werden, um in den nächsten zwei Jahren grundlegende Informationen und Daten zu den bevorzugten Wanderwegen, Wanderzeiten und Abwanderungsgeschwindigkeiten von Blankaalen aus Berliner Gewässern zu gewinnen. Material und Methoden: Von insgesamt 306 Aalen aus drei Besatzlieferungen wurden allgemeine morphometrische Daten erhoben, das Geschlecht bestimmt, eine makroskopische Untersuchung der Körperoberfläche und der inneren Organe auf pathologische Veränderungen und Parasitierungen (insbesondere Befall mit A. crassus) vorgenommen und die Kondition der Fische durch Bestimmung der Bruttoenergie beurteilt. Bei Gelbaalen erfolgten zusätzlich eine Altersbestimmung und Wachstumsrückberechnung sowie Fettgehaltsbestimmungen im Muskelfleisch. In Vorbereitung telemetrischer Untersuchungen wurden Blankaale in der Dahme und der Havel mit zwei verschiedenen telemetrischen Sendern (V9 bzw. V13-Sender, Fa. VEMCO) versehen und ein Telemetriesystem mit insgesamt 21 automatischen Empfängern (VR2W) an neun Empfangsstationen installiert. Ergebnisse: Die durchgeführten Untersuchungen bestätigten eine insgesamt gute Qualität des Aalbesatzmaterials. Gesicherte Aussagen zum Rogneranteil des Besatzmaterials waren auf der Grundlage der Stichprobenuntersuchungen nicht möglich, da der Anteil noch nicht geschlechtsdifferenzierter Aale 83 % betrug. Die Kondition der besetzten Aale wurde anhand des Bruttoenergiegehaltes, des Korpulenzfaktors und des eingelagerten Eingeweidefettes als ausreichend eingeschätzt. Kritisch zu bewerten sind der Befall von etwa 3 % der Besatzaale mit dem Schwimmblasennematoden A. crassus sowie ein Anteil von 1,4 % der Aale mit befallsbedingten Schwimmblasenschädigungen. Eine Zusammenfassung der von 2005 bis 2012 im Rahmen der wissenschaftlichen Begleitung des Projektes 'Laicherbestandserhöhung des Aals in Berli ner Gewässern' erzielten Ergebnisse wird in Kürze von der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung und Umwelt Berlin veröffentlicht. Bei allen untersuchten Gelbaalen handelte es sich um weibliche Tiere. Die Kondition der Aale muss mit mittleren Bruttoenergiegehalten von 6,2 MJ/kg (Litoral) bzw. 8,9 MJ/kg (Profundal) als überwiegend schlecht eingeschätzt werden. Auch das Wachstum ist im Vergleich zu anderen deutschen Gewässern deutlich langsamer. Rund zwei Drittel der untersuchten Gelbaale waren mit dem Schwimmblasennematoden A. crassus befallen. Die Befallsintensität lag bei durchschnittlich 5,5 Nematoden pro befallenen Aal. (Text gekürzt)
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