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Nachhaltige Schiffskabinen für eine Kreislaufwirtschaft im Schiffbau, Vorhaben: Erfassung von schiffsspezifischen Daten zur Steigerung der Materialeffizienz sowie Kreislauffähigkeit von Schiffen

Schwerpunktprogramm (SPP) 1158: Antarctic Research with Comparable Investigations in Arctic Sea Ice Areas; Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten, Verständnis der mechanistischen Grundlagen von marinen Uhren und Rhythmen in der antarktischen Schlüsselart Euphausia superba

Praktisch alle Lebewesen auf unserem Planeten zeigen tägliche und saisonale Rhythmen. Diese Rhythmen werden durch endogene Uhren erzeugt, die es Organismen, einschließlich Menschen, ermöglichen, tägliche und saisonale Lebenszyklusfunktionen mit rhythmischen Änderungen ihrer Umgebung zu synchronisieren. Unser derzeitiges molekulares Verständnis von biologischen Rhythmen und Uhren ist jedoch hauptsächlich auf terrestrische Modellarten beschränkt. Im Gegensatz dazu wissen wir sehr wenig über die endogenen Uhren mariner Organismen und wie sie mit Umweltzyklen interagieren. Dies gilt insbesondere für marine ökologische Schlüsselarten wie den im Südpolarmeer endemischen Antarktischen Krill (Euphausia superba). Sein Lebensraum in den hohen Breitengraden ist durch extreme jahreszeitliche Umweltveränderungen gekennzeichnet (Tageslänge, Lichtintensität, Nahrungsverfügbarkeit) und zählt zu den sich am schnellsten erwärmenden Gebieten auf der Erde. Diese fein abgestimmten Wechselwirkungen, zwischen Organismen wie Krill und ihrem Lebensraum, die sich über Jahrmillionen entwickelt haben, werden durch die Folgen des schnell voranschreitenden Klimawandels beeinflusst. Daher ist es unser übergeordnetes Ziel, herauszufinden, wie rhythmische Umweltsignale (Tag / Nacht-Zyklus, Photoperiode) molekulare Oszillationen erzeugen und insbesondere polaren Meeresorganismen wie dem Antarktischen Krill ermöglichen, rhythmische Veränderungen in ihrer Umgebung zu antizipieren und ihren Lebenszyklus dementsprechend zu synchronisieren. Um dies zu erreichen, wollen wir die Beteiligung der endogenen Uhr an zentralen Lebenszyklusfunktionen im Antarktischen Krill mithilfe von saisonalen Verhaltensexperimenten, sowie Genexpressionsanalysen von Markergenen der inneren Uhr und Stoffwechselprozessen, untersuchen. Darüber hinaus wollen wir den Ort und die Anatomie der zirkadianen Uhr im Gehirn von E. superba durch In-situ-Hybridisierung und immunozytochemische Studien charakterisieren, um die molekularen und neuronalen Mechanismen zu verstehen, die der endogenen Uhr zugrunde liegen. Schließlich werden wir die endogene Uhr experimentell manipulieren, um zu verstehen, wie der endogene Rhythmus und die äußeren Bedingungen das Verhalten und die Physiologie des Antarktischen Krills bestimmen. Wir hoffen mit den geplanten Arbeiten die Mechanismen zu verstehen, die der Anpassung an extreme Umweltbedingungen in Polarregionen zugrunde liegen, und Krill‘s Plastizität im Hinblick auf anhaltende Ökosystemveränderungen im Südpolarmeer bedingen.

Upcycling 2.0

Biosphärenreservate als Modellregionen für zirkuläres Wirtschaften im ländlichen Raum

Zielsetzung: Das Projekt zielt darauf ab, die Potenziale und ersten Ansätze des zirkulären Wirtschaftens in Biosphärenreservaten zu untersuchen und regionale Circular Economy (CE) Aktionspläne in drei Biosphärenreservaten partizipativ zu entwickeln. Zirkuläres Wirtschaften ist ein Konzept, das darauf abzielt, Ressourcen effizienter zu nutzen, Abfälle zu minimieren und Umweltauswirkungen zu reduzieren, indem die Weiternutzung der Produkte und ihrer Bestandteile bereits bei der Entwicklung mitgedacht werden. Damit ist die CE ein Gegenentwurf zum linearen Wirtschaften, das auf Konsum und damit wachsendem Ressourcen- und Energieverbrauch basiert. Eine wesentliche Aufgabe von UNESCO-Biosphärenreservate ist es als Modellregionen nachhaltiger Entwicklung zu fungieren. Daher bieten Biosphärenreservate ideale Testumgebungen für die Entwicklung und Umsetzung von Ansätzen zirkulären Wirtschaftens, da sie bereits über etablierte Verwaltungsstrukturen, Fachwissen und starke regionale Netzwerke verfügen. Die Einbindung von Biosphärenreservatsverwaltungen, lokalen Unternehmen, Forschungseinrichtungen und der Zivilgesellschaft in die Entwicklung und Umsetzung von Circular Economy-Ansätzen kann dazu beitragen, Synergien zu schaffen und Kreisläufe zu stärken. Insgesamt bietet die Integration von Ansätzen zirkulären Wirtschaftens in Biosphärenreservate die Möglichkeit, nicht nur lokale Wirtschaftssysteme zu transformieren, sondern auch einen positiven Beitrag zum globalen Umweltschutz und zur nachhaltigen Entwicklung zu leisten. Die Umweltrelevanz von CE-Ansätzen liegt darin, dass sie dazu beitragen, Treibhausgasemissionen zu reduzieren, den Ressourcenverbrauch sowie das Abfallaufkommen zu verringern und den Biodiversitätsverlust zu begrenzen. Durch die Förderung von Bewusstseinsbildung, die Identifizierung regionaler Potenziale und die Vernetzung relevanter Akteure trägt das Projekt zur Förderung einer nachhaltigen und umweltfreundlichen Wirtschaftsweise bei. Das Projekt zeichnet sich durch seinen innovativen Charakter aus, da es erstmalig eine Sensibilisierung und einen Austausch für die Potenziale zirkulären Wirtschaftens in Biosphärenreservaten auf überregionaler Ebene ermöglicht. Insgesamt zielt das Projekt durch die Entwicklung regionaler Circular Economy Aktionspläne und dahinterstehenden Standards darauf ab, die Transformation zu einer nachhaltigen und zukunftsfähigen Wirtschaftsweise in Biosphärenreservaten voranzutreiben.

The iron-snow regime in Fe-FeS cores: a numerical and experimental approach

In the Earth, the dynamo action is strongly linked to core freezing. There is a solid inner core, the growth of which provides a buoyancy flux that drives the dynamo. The buoyancy in this case derives from a difference in composition between the solid inner core and the fluid outer core. In planetary bodies smaller than the Earth, however, this core differentiation process may differ - Fe may precipitate at the core-mantle boundary (CMB) rather than in the center and may fall as iron snow and initially remelt with greater depth. A chemical stable sedimentation zone develops that comprises with time the entire core - at that time a solid inner core starts to grow. The dynamics of this system is not well understood and also whether it can generate a magnetic field or not. The Jovian moon Ganymede, which shows a present-day magnetic dipole field, is a candidate for which such a scenario has been suggested. We plan to study this Fe-snow regime with both a numerical and experimental approach. In the numerical study, we use a 2D/3D thermo-chemical convection model that considers crystallization and sinking of iron crystals together with the dynamics of the liquid core phase (for the 3D case the influence of the rotation of the Fe snow process is further studied).The numerical calculations will be complemented by two series of experiments: (1) investigations in metal alloys by means of X-ray radioscopy, and (2) measurements in transparent analogues by optical techniques. The experiments will examine typical features of the iron snow regime. On the one hand they will serve as a tool to validate the numerical approach and on the other hand they will yield important insight into sub-processes of the iron snow regime, which cannot be accessed within the numerical approach due to their complexity.

FH-Kooperativ 1-2023: Ermüdungsfestigkeit und Sprödbruchsicherheit alter Baustähle in Schweißverbindungen (ESaBiS)

Willingmann fordert Planungssicherheit für Gaskraftwerke

Wo heute noch Braunkohle zum Einsatz kommt, soll künftig ein neues Gaskraftwerk für verlässliche Energie sorgen: Sachsen-Anhalts Energieminister Prof. Dr. Armin Willingmann hat bei seiner Sommertour das Kraftwerk Schkopau besucht und sich mit der Geschäftsleitung über die Zukunftsperspektiven des Standortes ausgetauscht. „Keine Frage: Wir brauchen in Deutschland steuerbare Kraftwerkskapazitäten, insbesondere wenn Windkraft und Photovoltaik witterungsbedingt nicht im ausreichenden Maße zur Verfügung stehen. Die Kraftwerke sollen zudem dort stehen, wo vorhandene Infrastruktur weitergenutzt werden kann und die Energie benötigt wird: Schkopau ist so ein Ort“, betonte Willingmann. „Daher ist es dringend, dass die Bundesregierung die in der letzten Legislatur verstolperte, langjährig geplante Kraftwerksstrategie vorlegt und sie in die Umsetzung bringt. Unsere Energieunternehmen brauchen Planungssicherheit.“ Schkopau ist einer der bedeutendsten Energiestandorte Mitteldeutschlands und das Kohlekraftwerk ist das leistungsstärkste Kraftwerk Sachsen-Anhalts. Damit der Standort auch nach dem Ende der Kohleverstromung seine bisherige Schlüsselrolle in der Energieversorgung und für die Netzstabilität im energieintensiven Industriedreieck Leipzig–Halle–Leuna behält, stellte die MIBRAG Energy Group mit ihrer Tochter Saale Energie GmbH dem Minister ihre Planungen für den Neubau eines hocheffiziente Gas- und Dampfturbinenkraftwerks (GuD) mit einer Nettoleistung von bis zu 900 Megawatt vor. Bei seinem Besuch konnte sich Willingmann vor Ort über den Planungsstand informieren und erforderliche Rahmenbedingungen für die noch ausstehende Investitionsentscheidung mit dem Unternehmen besprechen. Geschäftsführer Björn Bauerfeind erklärte: „Gerade im Zuge der fortschreitenden Energiewende mit einem stetig steigenden Anteil volatiler Energien und dem sich parallel vollziehenden Kohleausstieg sind witterungsunabhängige, flexible Gaskraftwerke essenziell für die sichere Versorgung von Industrie und Öffentlichkeit.“ Aktuell plant die Bundesregierung im Zuge der Kraftwerksstrategie, den Zubau von bis zu 20 Gigawatt Gaskraftwerkskapazität zu fördern. Die Notwendigkeit eines gesetzlichen Fördersystems für den Zubau von gesicherter Leistung besteht gleich in zweifacher Hinsicht: Erstens sinkt im Zuge des gesetzlich geregelten Kohleausstiegs die gesicherte Kraftwerksleistung schrittweise, zweitens besteht bei den meisten Gaskraftwerksprojekten eine Wirtschaftlichkeitslücke, die eine Realisierung ohne staatliche Förderung nicht erlaubt. „Insofern ist die zeitnahe Überarbeitung wie Umsetzung der Kraftwerksstrategie eine energiepolitische Kernaufgabe in Deutschland“, erklärte Willingmann weiter. „Bei der Ausgestaltung des Anreizsystems sollten pragmatische Ansätze gewählt und bestehende Kraftwerksstandorte in Ostdeutschland unbedingt berücksichtigt werden.“ Wichtige Vorarbeiten und -leistungen für den Neubau des GuD-Kraftwerks wurden nach Unternehmensangaben bereits erbracht. Das erforderliche Genehmigungsverfahren wurde mit der Einreichung des Antrags auf die erste Teilgenehmigung beim Landesverwaltungsamt im Juli 2024 gestartet. Die Umsetzung des Projekts würde nicht nur eine effiziente Weiternutzung bestehender Infrastruktur und Anlagenkomponenten ermöglichen, sondern auch eine belastbare Perspektive für das Betriebspersonal für die Zeit nach dem Ende der Kohleverstromung bieten. Gemäß Kohleverstromungsbeendigungsgesetz ist die Laufzeit des Braunkohlenkraftwerks Schkopau bis Ende 2034 begrenzt. Energieminister Willingmann wird im Rahmen seiner Energie-Sommertour noch bis Freitag weiter durch Sachsen-Anhalt reisen und sich mit Unternehmen und Kommunen zu Fragen der Energie- und Wärmewende austauschen. Aktuelle Informationen zu interessanten Themen aus Wissenschaft, Energie, Klimaschutz und Umwelt gibt es auch auf den Social-Media-Kanälen des Ministeriums bei Facebook , Instagram , LinkedIn , Threads , Bluesky , Mastodon und X (ehemals Twitter ). Impressum: Ministerium für Wissenschaft, Energie, Klimaschutz und Umwelt des Landes Sachsen-Anhalt Pressestelle Leipziger Str. 58 39112 Magdeburg Tel: +49 391 567-1950, E-Mail: PR@mwu.sachsen-anhalt.de , Facebook , Instagram , LinkedIn , Threads , Bluesky , Mastodon und X

Aufbereitung und Weiterverwendung von Hausmuell

Mit der Studie wurde erst begonnen. Es soll ein Weg gefunden werden, Hausmuell nach einer Vorbehandlung wie z.B. Rotte, Verbrennung, nach verschiedenen Komponenten zu sichten und diese Komponenten als Werkstoffe dem Bauwesen zuzufuehren.

Remanufacturing von PEM-Brennstoffzellenstacks für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft, Teilvorhaben: Forschung und Technologietransfer

Brennstoffzellensysteme werden erst wirtschaftlich und ökologisch nachhaltig, wenn eine Kreislaufwirtschaft um das Produkt aufgebaut wird. Dies liegt zum einen darin begründet, dass (Primär-)Platin, das Teil der MEA ist, einen erheblichen Anteil am CO2-Fußabdruck und den Kosten eines Brennstoffzellenstacks hat und zum anderen, dass Brennstoffzellensysteme eine hohe Wertschöpfung haben, welche am Ende des ersten Produktlebenszyklus so weit wie möglich erhalten bleiben sollte. Da verschiedene Komponenten der Brennstoffzelle, insbesondere die MEA, nach einer gewissen Betriebszeit chemische Degradationserscheinungen aufweisen, ist eine unmittelbare Weiterverwendung ausgeschlossen. Sobald ein Brennstoffzellenstack an sein Lebensende gelangt oder aufgrund eines Defekts frühzeitig ausfällt, bedarf es einer Zustandsbeurteilung des Stacks. Daraus muss abgeleitet werden, ob eine Reparatur des Stacks in Form eines Austauschs degradierter Zellen möglich ist. Falls dies nicht mehr möglich ist, bedarf es der Demontage des Brennstoffzellenstacks sowie einer entsprechenden Befundung und ggf. Wiederaufbereitung der Einzelkomponenten, um der Anforderung eines hohen Wertschöpfungserhalts gerecht zu werden. Komponenten, die aufgrund irreversibler Degradationserscheinungen nicht mehr aufbereitet werden können, müssen möglichst sortenrein einem Recycling zugeführt werden. Unter Berücksichtigung der erwarteten Stückzahlen müssen daher bereits jetzt Konzepte für die automatisierte Zustandsbeurteilung und Demontage von Brennstoffzellenstacks, mit dem Ziel einer Kreislaufwirtschaft, entwickelt werden, um langfristig zum Erfolg der Technologie beizutragen. Der Fokus des wbks liegt einem Demonstrator für die automatisierte Demontage unter Berücksichtigung der genannten Herausforderungen. Der Demonstrator bildet Aspekte der Handhabung und Qualitätssicherung ab und ist für verschiedene Stackdesigns befähigt.

Remanufacturing von PEM-Brennstoffzellenstacks für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft

Dem Projektvorhaben liegt folgende Problemstellung zu Grunde: Brennstoffzellensysteme werden erst wirtschaftlich und ökologisch nachhaltig, wenn eine Kreislaufwirtschaft um das Produkt aufgebaut wird. Dies liegt zum einen darin begründet, dass (Primär-)Platin, das Teil der MEA ist, einen erheblichen Anteil am CO2-Fußabdruck und den Kosten eines Brennstoffzellenstacks hat und zum anderen, dass Brennstoffzellensysteme eine hohe Wertschöpfung haben, welche am Ende des ersten Produktlebenszyklus so weit wie möglich erhalten bleiben sollte. Da verschiedene Komponenten der Brennstoffzelle, insbesondere die MEA, nach einer gewissen Betriebszeit chemische Degradationserscheinungen aufweisen, ist eine unmittelbare Weiterverwendung ausgeschlossen. Sobald ein Brennstoffzellenstack an sein Lebensende gelangt oder aufgrund eines Defekts frühzeitig ausfällt, bedarf es einer Zustandsbeurteilung des Stacks. Daraus muss abgeleitet werden, ob eine Reparatur des Stacks in Form eines Austauschs degradierter Zellen möglich ist. Falls dies nicht mehr möglich ist, bedarf es der Demontage des Brennstoffzellenstacks sowie einer entsprechenden Befundung und ggf. Wiederaufbereitung der Einzelkomponenten, um der Anforderung eines möglichst hohen Wertschöpfungserhalts gerecht zu werden. Komponenten, die aufgrund irreversibler Degradationserscheinungen nicht mehr aufbereitet werden können, müssen im Sinne der Nachhaltigkeit möglichst sortenrein einem Recycling zugeführt werden. Unter Berücksichtigung der erwarteten Stückzahlen müssen daher bereits jetzt Konzepte für die automatisierte Zustandsbeurteilung und Demontage von Brennstoffzellenstacks, mit dem Ziel einer Kreislaufwirtschaft, entwickelt werden, um langfristig zum Erfolg der Technologie beizutragen.

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