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.
Die instationaeren Vorgaenge (Temperaturaenderungen) bei der Trocknung keramischer Gueter in grossen Trocknern wie sie beispielsweise in der Ziegelindustrie eingesetzt werden, wurden durch ein mathematisch-physikalisches Modell simuliert. Diese Modellierung konzentrierte sich auf den eigentlichen Tockner. Erfasst wurde hierbei das Verhalten derartiger Kammern in Verbundbauweise ebenso wie der Einfluss der Speicherwirkung des Erdbodens bzw. der Bodenplatten. Die bisher simulierten Trockner waren aus Fertigbauteilen (Blechkonstruktion mit inwaendig angebrachten Isolierungen) hergestellt.
Dieses Schwerpunktthema des Themenfelds 2 behandelt die Einschleppung und Verbreitung von zum Teil invasiven Neobiota, welche die heimische Tier- und Pflanzenwelt gefährdet und somit die Biodiversität beeinträchtigt. Der Ausbau der marinen Verkehrsinfrastruktur und die damit einhergehende weitere Belastung der heimischen marinen und binnenländischen Ökosysteme durch die Einschleppung von Neobiota (z. B. über das Ballastwasser der Schiffe) sind ein wichtiger Faktor, der aber noch nicht abschließend verstanden ist. Dies betrifft auch die Verbreitungswege über die Binnenwasserstraßen sowie über das Straßen- und Schienennetz. Ein wichtiges Problem sind in diesem Zusammenhang invasive Pflanzenarten, die teilweise sogar gesundheitsschädigend sein können. Hier besteht Handlungsbedarf, um die Veränderungen in der Artenvielfalt zu dokumentieren und zu bewerten und um die Entwicklung von Techniken zu unterstützen, die helfen der Arteneinschleppung entgegenzuwirken. Das Projekt wird dazu die Bedeutung invasiver Arten an ausgewählten Brennpunkten der Infrastruktur und des Verkehrsbetriebs ermitteln und ggf. deren nachteilige Wirkungen auf den Natur- und Artenschutz und die Biodiversität analysieren. Ziele des Projekts sind die Formulierung verkehrsträgerübergreifender Strategien zur Prävention der Einschleppung oder Kontrolle der bereits vorhandenen Neobiota, die sich am Kosten-Nutzen-Verhältnis orientieren.
Im Rahmen des Verbundvorhabens RE_SORT werden Pyrolyse-Technologien entwickelt, die das Recycling von dickwandigen Faserverbundstrukturen zum Ziel haben. In diesem Teilvorhaben wird eine Quasikontinuierliche Batch-Pyrolyse (QBP) entwickelt. Hierbei handelt es sich um einen Pyrolyseprozess, in dem das Matrixharz von dicken Faserverbundbauteilen (Glas- und Kohlenstofffasern) durch externe Erhitzung in ölige und vor allem gasförmige Verbindungen thermisch zersetzt wird. Das Pyrolysegas wird zur motorischen Erzeugung von Strom und Wärme sowie zum Beheizen der Pyrolysekammern genutzt. In der QBP werden die zu behandelnden Teile getrennt voneinander im ruhenden Zustand pyrolysiert, so dass die zurückbleibenden Fasern der Verbundmaterialien sortenrein dargestellt werden und in ihrer ursprünglichen Orientierung (Länge und Ausrichtung) für die nachfolgende Verwertung bereitgestellt werden können. Pyrolyseöle werden abgeschieden und für eine stoffliche Verwertung bereitgestellt. Im Rahmen des Teilvorhabens erfolgt die konstruktive und verfahrenstechnische Entwicklung der Versuchsanlage. Nach dem Vorliegen der notwendigen Genehmigungen erfolgt die Fertigung und die Errichtung der Versuchsanlage, deren Kern aus 3 miteinander verschalteten Pyrolysekammern mit einem Volumen von je ca. 10 m3 besteht. Im Rahmen des anschließenden Betriebs der Versuchsanlage erfolgt die weitere Prozessentwicklung, in der ermittelt wird, wie die Produktion von Pyrolysegas in Bezug auf Menge und Qualität über die Zeit für einen kontinuierlichen Betrieb gesteuert werden kann. Weiterhin werden die Prozessbedingungen für die Erzeugung möglichst hochwertiger Produkte (Glas- und Carbonfasern, Pyrolyseöl) optimiert. Darauf aufbauend wird eine großtechnische QBP-Anlage für die industrielle Nutzung konzipiert. Ziel ist es, die Entwicklung der QBP so weit voranzubringen, dass im Anschluss des Vorhabens eine erste großtechnische Pilotanlage errichtet werden kann.
Faser- und plättchenförmige neuartige Materialien wie beispielswiese Kohlenstoffnanoröhrchen, Graphene oder MXene weisen außergewöhnliche mechanische, elektronische, optische und chemische Eigenschaften auf. Sie werden daher für eine Vielzahl von Anwendungen untersucht. Diese umfassen beispielsweise optoelektronische Anwendungen (z.B. Solarzellen, Leuchtdioden), Sensortechnik, Verbundmaterialien (z.B. für elektrische Leitfähigkeit, EMV-Abschirmung), Energiespeicherung, Katalysatoren oder Textilien (z.B. für elektrische Leitfähigkeit, Flammschutz). Faser- und plättchenförmige neuartige Materialien können aufgrund ihrer Eigenschaften methodische Herausforderungen für die regulative Risikobewertung gemäß EU-Chemikalienrecht mit sich bringen. Welche Mechanismen zur ökotoxischen Wirkung dieser Materialien beitragen, ist wenig untersucht. Zudem besteht die Besorgnis, dass mögliche ökotoxische Wirkungen der Materialien über die klassischen Methoden nicht ausreichend aufgeklärt werden können. Somit besteht der Bedarf geeignete Prüfstrategien zu entwickeln, die es ermöglichen relevante Mechanismen und (sub)letale Effekte zu identifizieren, die eine spezifische Einschätzung des ökotoxischen Potentials faser- und plättchenförmiger neuartiger Materialien erlauben. In dem Vorhaben sollen daher besondere Wirkmechanismen und relevante (sub)letale Effekte dieser Materialien recherchiert werden. Davon ausgehend soll abgeleitet werden, welche Prüfsysteme zum Einsatz kommen müssen, um spezifische Aussagen zur Ökotoxikologie dieser Materialien vornehmen zu können. Ausgewählte Prüfsysteme sollen exemplarisch anhand von ausgewählten faser- und plättchenförmigen Materialien erprobt und adaptiert werden. Auf diese Weise sollen Empfehlungen abgeleitet werden, wie nicht-klassische Effekte im Rahmen der Umweltrisikobewertung solcher Materialien berücksichtigt werden könnten und welche weiteren Schritte vorgenommen werden müssten.