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Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität des Saarlandes, Medizinische Fakultät, Innere Medizin V - Lehrstuhl für Pneumologie, Allergologie, Beatmungs- und Umweltmedizin durchgeführt. Die Chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD) ist eine Volkskrankheit und wird im Jahr 2020 die dritthäufigste Todesursache weltweit sein. Das Ziel von VISION ist die Gewinnung neuer Erkenntnisse über die COPD. Hierfür werden in vitro Untersuchungen im Lungen/Leber-Mikrofluidiksystem mit in silico Modellierungen unter Verwendung klinischer Daten kombiniert, wodurch Vorhersagen für die Situation im Menschen möglich werden. Im Lungen/Leber Mikrofluidik-3D-Modell werden in vitro Kultursysteme eines Lungen- und eines Leber-Moduls kombiniert, was die Untersuchung der Interaktion der Organsysteme erlaubt. Parallel wird ein in silico-Modell etabliert, das sowohl auf Patientendaten, als auch auf in vitro-Daten aus dem Fluidik-System beruht. Das Ziel ist die Entwicklung eines in vitro / in silico Systems, das Vorhersagen auf die klinische Situation erlaubt. Ein interdisziplinäres Team aus biomedizinischer Mikrosystemtechnik (Fraunhofer Institut für Biomedizinische Technik, IBMT), biologisch medizinischer Wissenschaft (Medizinische Klinik V, Universität des Saarlandes) und Klinischer Pharmazie (Universität des Saarlandes) wird ein neuartiges in vitro / in silico Lungenkrankheitsmodell (COPD) entwickeln.

Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von VisDat geodatentechnologie GmbH durchgeführt. Das Vorhaben GRaCCE zielt darauf ab, ein prozessbasiertes integriertes Verfahren zur Ermittlung der Grundwasserneubildung und zur Vorhersage von Dürren zu entwickeln, um damit das Wassermanagement in semiariden Regionen wie Israel, Palästina und Jordanien zu unterstützen. Das Teilprojekt 3 trägt zu den übergeordneten Zielen von GRaCCE bei, insbesondere bei der Konzeption, Programmierung und Implementierung eines webbasierten IT-Systems zur Abbildung von Dürrestress, zur Generierung von Dürre-Frühwarnungen und Dürre-Langfristvorhersagen sowie zur Ableitung von Strategien und Empfehlungen zur Kompensierung ausgewiesener Wasserstressperioden im Gebiet des Western Mountain Aquifers. Die Daten und Ergebnisse aus den Teilprojekten 1 und 2 (Quantifizierung von Dürren, Vorhersage von Dürren, Wahrscheinlichkeiten, Unsicherheiten) werden dabei über ein Graphical-User-Interface (GUI) räumlich und zeitlich hoch aufgelöst visualisiert und bilden die Basis für die Bewertungen und Ableitungen von Maßnahmen in einer Management-Toolbox. Die so erarbeiteten Produkte und Managementwerkzeuge, werden es Wassernutzern und lokalen Behörden ermöglichen, die regionale Resilienz gegenüber extremen Klimaereignissen zu verbessern und den Wasserstress zu minimieren. Die entwickelten Methoden und Vorgehensweisen können auf auch weitere Karstgrundwasserleiter mit hohem Wasserstress übertragen werden.

Rechenmethodenentwicklung zur Sicherheitsbewertung schneller Systeme und V/HTR

Das Projekt "Rechenmethodenentwicklung zur Sicherheitsbewertung schneller Systeme und V/HTR" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH durchgeführt. Die Zielsetzung dieses Vorhabens ist die Weiterentwicklung der Rechenmethodik der GRS zur Sicherheitsbewertung fortgeschrittener flüssigmetallgekühlter kritischer und unterkritischer Systeme mit externen Neutronenquellen sowie gasgekühlter Hochtemperaturreaktoren (V/HTR) vom Kugelhaufen- und prismatischen bzw. Block-Typ. Das Arbeitsprogramm ist in folgende Arbeitspakete gegliedert: 1) Neutronenkinetik quellgetriebener unterkritischer Systeme mit komplexen Geometrien mit Implementierung von 3D-Neutronenkinetik, Auswertung existierender Rechenprogramme, Auswertung von Ansätzen zur Modellierung von Spallationsquellen und Verifikation 2) Reaktorphysik flüssigmetallgekühlter Systeme mit Kopplung Reaktorphysik mit Thermohydraulik, Modellierung thermostruktureller Rückwirkungen, Erstellung von Weniggruppen-Wirkungsquerschnitten und Kernmodellen sowie Berechnung ausgewählter stationärer und transienter Probleme; 3) Reaktorphysik gasgekühlter Hochtemperaturreaktoren mit der Kopplung von TORT TD/ATTICA3D mit ATHLET zur Primärkreislaufsimulation von Kugelhaufen-V/HTR, Erstellung konsistenter Weniggruppen-Wirkungsquerschnitte für den prismatischen V/HTR und 3D-Kernberechnungen für prismatische V/HTR; 4) Thermohydraulik flüssigmetallgekühlter Systeme mit den Zielen der weiteren Ertüchtigung des Codes ATHLET, Anwendung des CFD-Codes OpenFOAM für einzelne Komponenten und spezieller Phänomene, Bereitstellung einer gekoppelten Version ATHLET/OpenFOAM für Sicherheitsanalysen und Erstellung von ATHLET-Modellen ausgewählter flüssigmetallgekühlter Systeme; 5) Thermohydraulik gasgekühlter Hochtemperaturreaktoren mit den Zielen der Implementierung geeigneter Modelle zur Simulation des Reaktorkerns von V/HTR und Entwicklung eines ATHLET-Kreislaufmodells; 6) Weiterverfolgung des superkritischen LWR und anderer Generation-IV-Konzepte sowie Small Modular Reactors. 7) Beteiligung und a. an Euratom-Projekten (MAXSIMA, ESNII).

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MMM tech support GmbH & Co. KG durchgeführt. Ziel dieses Vorhabens ist es, das NutriLab System, basierend auf den Ergebnissen des vorangegangenen Forschungs- und Entwicklungsprojektes 'NutriLab' (Förderkennzeichen 28181001/00215) bis zur Marktreife zu entwickeln.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Institut IWAR, Fachgebiet Abwasserwirtschaft durchgeführt. Wasserwiederverwendung wird in vielen Teilen der Welt immer wichtiger, so auch im südlichen Afrika um dort Wasser- Nahrungs- und Futtermittelversorgung nachhaltig zu sichern. Dazu sind neben der technischen Umsetzung der Wasser- und Abwasserbehandlung innovative und gleichzeitig einfache Ansätze für den Betrieb und die Überwachung der Infrastruktur notwendig. Im Rahmen dieses Projektes soll am Bespiel der Kleinstadt Outapi im Norden Namibias, die bereits verschiedene Anlagen zur Abwasserbehandlung und Wasserwiederverwendung in der Landwirtschaft betreibt, das Konzept für eine Management-App entwickelt werden, um den Betrieb dieser Anlagen mit innovativen digitalen Methoden zu unterstützen. Handys sind auch im Norden Namibias schon weit verbreitet und können so als zusätzliches Tool für einen nachhaltigeren Anlagenbetrieb genutzt werden. Die lokalen Betreiber kümmern sich bisher mit einfachen Methoden um die notwendigen Instandhaltungs- und Wartungsarbeiten und stoßen dabei noch oft auf Schwierigkeiten beim Management, typischerweise der Verfügbarkeit von Ersatzteilen, Werkzeugen und Wartungsplänen. Außerdem werden Analysen der Wasserqualitäten zwar durchgeführt, aber die Bewertung ist mangels softwaregestützter Betriebsdatenverwaltung schwierig. So können abweichende oder auffällige Analysewerte seltener erkannt werden und erschweren dadurch verfahrenstechnische Optimierungen. Ziel diese Projektes ist es, ein an die lokalen Bedürfnisse angepasstes System zu entwickeln, das auf einer Management-App als Unterstützung für den Anlagenbetrieb basiert. Maßgebend sind dabei die Anpassung auf die vor Ort verbreitete Technik und eine einfache Handhabung. Die Entwicklung dieser App erfolgt in enger Zusammenarbeit mit den lokalen Partnern in Namibia und soll die betrieblichen/technischen Erfahrungen der Projektpartner auf diesen neuen Anwendungsfall übertragen.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Emschergenossenschaft durchgeführt. Das OTC betreibt für die Wasserver- und -entsorgung eine Reihe von Anlagen, wie Pumpstationen, Anaerobreaktoren, Scheibentauchkörper, UV-Desinfektion und Abwasserteiche. Noch wenig ausgearbeitet sind die Potentiale bei der Überwachung und im Betrieb dieser unterschiedlichen Anlagen mittels digitalisierter Betriebsführung. Solche Ansätze haben jedoch enormes Potential, um perspektivisch ein nachhaltiges Wirtschaften zu ermöglichen. Das OTC kümmert sich bisher mit einfachen Methoden um die notwendigen Instandhaltungs- und Wartungsarbeiten. Dabei stoßen sie derzeit noch auf Schwierigkeiten beim Management, typischerweise der Verfügbarkeit von Ersatzteilen, Werkzeugen und Wartungsplänen. Diese Wartungspläne sind dokumentiert, in ihrer Handhabung für eine konsequente Umsetzung jedoch zu vereinfachen gehalten. So kommt es durch fehlende Wartung oftmals zum Stillstand kompletter Anlagen. Außerdem werden Analysen der Wasserqualitäten zwar durchgeführt, aber die Bewertung ist mangels softwaregestützter Betriebsdatenverwaltung schwierig. So können abweichende oder auffällige Analysewerte seltener erkannt werden und erschweren dadurch verfahrenstechnische Optimierungen. Deutsche Wasserverbände haben aufgrund der Vielzahl an Anlagen und deren Komplexität speziell dafür automatisierte Betriebsführungssysteme, die auf umfängliche Datenbanken zugreifen. Diese sind teuer, benötigen verlässliche und komplexe IT-Systeme und sind aufwändig in der Handhabung. Unser Ziel ist es, diese beiden Extreme zu vernetzen und ein an die lokalen Bedürfnisse angepasstes System zu entwickeln, das auf einer Management-App als Unterstützung für den Anlagenbetrieb basiert. Maßgebend sind dabei die Anpassung auf die vor Ort verbreitete Technik und eine einfache Handhabung. Die Entwicklung einer solchen App erfolgt in enger Zusammenarbeit mit OTC unter Nutzung des betrieblichen/technischen Knowhows der Abwasserexperten der EGLV und mit der wissenschaftlichen Expertise des IWAR.

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von EnviroChemie GmbH durchgeführt. Während die Digitalisierung in der industriellen Produktion und der Prozessindustrie schnell fortschreitet, hat der Digitalisierungsgrad in der Wasserwirtschaft noch kein vergleichbares Niveau erreicht. Vor allem im industriellen Bereich ist die Wassertechnik durch die enge Verbindung mit der Produktion gefordert. Hierfür muss die Wasserwirtschaft flexibler und vernetzter werden. Daran arbeiten im vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Verbundprojekt DynaWater 4.0 acht Partner aus Industrie und Forschung. Ziel von DynaWater 4.0 ist es, auf der Grundlage des Konzepts 'IndustrieWasser 4.0' Modelle und Cyber-physische Systeme (CPS), Sensornetze, Datenplattformen sowie Komponenten von industriellem Wassermanagement und industrieller Produktion miteinander zu vernetzen. Dies wird an konkreten Beispielen der Branchen Chemie, Stahl und Kosmetik demonstriert und bewertet. Dabei reicht der Grad der Vernetzung von der digitalen Verknüpfung von Prozessen innerhalb eines Unternehmens über den Standort bis zur Einbindung der kommunalen (Ab)Wasserwirtschaft. Zusätzlich wollen die Projektpartner zeigen, wie auch andere Branchen diese Ergebnisse verwerten können. So lässt sich die digitale Zusammenarbeit zwischen industriellem Wassermanagement und Produktion auf unterschiedlichen Ebenen beispielhaft darstellen. Außerdem sollen die entstehenden Optimierungspotentiale abgeschätzt werden. Innerhalb DynaWater 4.0 setzt EnviroChemie GmbH das Konzept 'IndustrieWasser 4.0' an den bewährten Industrieabwasseranlagen der Produktionsreihe Split-O-Mat® um. Zielsetzung ist die vollständige Integration von abwasserrelevanten Daten aus dem industriellen Produktionsprozess in die Steuerung eines bestehenden Split-O-Mat®. Eine sichere Übertragung von Daten aus der industriellen Produktion und der Industrieabwasseranlage erlaubt die Umsetzung des 'IndustrieWasser 4.0'-Konzepts. Die Daten fließen in einen 'digitalen Zwilling' ein, der die Prozesse im Split-O-Mat® abbilden soll. Daten des 'digitale Zwillings' sollen nach einer Validierungsphase direkt an die Steuerung des Split-O-Mat® übergeben und zur kontinuierlichen Betriebsoptimierung genutzt werden. EnviroChemie GmbH verspricht sich von der Entwicklung der sicheren Datenübertragung und dem 'digitalen Zwilling' mit den Partnern des Projekts 'DynaWater4.0' eine weitere Verbesserung des seit 40 Jahren bewährten Split-O-Mat®. Dieser Anlagentyp ist zur chemisch-physikalischen Behandlung von Industrieabwässern verschiedenster Branchen geeignet. Durch die in 'DynaWater4.0' angestrebten Optimierungen soll die in über 6.000 Split-O-Mat®-Anlagen weltweit erprobte Technologie weiter verfeinert werden, um z.B. den Chemikalieneinsatz noch weiter zu reduzieren. Gerade bei wechselndem Abwasseranfall bietet die zukünftige dynamische Fahrweise des Split-O-Mat® Potential für eine dauerhaft effizientere und effektivere Industrieabwasserbehandlung.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ARCUS Eletronic Design Services GmbH durchgeführt. Ziel dieses Vorhabens ist es, das NutriLab System, basierend auf den Ergebnissen des vorangegangenen Forschungs- und Entwicklungsprojektes 'NutriLab' (Förderkennzeichen 28181001/00215) bis zur Marktreife zu entwickeln.

Etablierung der Plattform

Das Projekt "Etablierung der Plattform" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität des Saarlandes, Medizinische Fakultät, Innere Medizin V - Lehrstuhl für Pneumologie, Allergologie, Beatmungs- und Umweltmedizin durchgeführt. Bei der Erforschung von Lungenerkrankungen und der Medikamentenentwicklung sind auch heute noch Tierversuche notwendig. Es ist daher das Ziel von 3D-REPLACE, ein 3D Lungenorganoid-Reporter-System aufzubauen, welches als Alternative zum Tierversuch in der Grundlagenforschung und zur Testung von Wirkstoffen eingesetzt werden kann. In dieser Reporter-Plattform können zentrale Mechanismen, die chronischen Lungenerkrankungen zugrunde liegen, wie eine gestörte Zelldifferenzierung, übermäßige Schleimbildung und Entzündung adressiert werden. Dies erlaubt die therapeutische Wirkung neuartiger Wirkstoffe im Hochdurchsatzverfahren, d.h. heißt in großer Anzahl mit möglichst wenig Aufwand, zu analysieren. Die Verwendung humaner Zellen und epigenetische Analysen ermöglichen eine personalisierte Identifikation von Wirksubstanzen. Die unmittelbare Anwendbarkeit von 3D-REPLACE auf die Situation im Menschen und die Möglichkeit der akkuraten Vorauswahl an Substanzen bei der Entwicklung neuartiger Medikamente wird die Anzahl an Tierversuchen stark reduziert und ersetzen.

TP 2: Algorithmen zur Bewertung von Altteilen anhand von statistischen Daten

Das Projekt "TP 2: Algorithmen zur Bewertung von Altteilen anhand von statistischen Daten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb, Fachgebiet Handhabungs- und Montagetechnik durchgeführt. Das Ziel des Projektes ist es, ein selbstlernendes System zu entwickeln, zur objektiven Identifikation und Zustandsbewertung von Altteilen, um durch Einsparen von Zeit und Kosten die Rücknahme sowie anschließende Behandlung von Altteilen bspw. für Hersteller attraktiver zu machen. Des Weiteren soll es den Qualitätsschwankungen durch die hohe Fluktuation der Mitarbeiter entgegenwirken, indem es den Werker in seiner Entscheidung unterstützt. Im Rahmen des Projektes wird ein Gerät entwickelt, welches mittels sensorbasierter Erfassung die Identifikation sowie darüber hinaus eine Befundung von Mängeln ermöglicht. Zudem soll ein Algorithmus erstellt werden, der die verfügbaren Informationen miteinander vergleicht und daraus Wahrscheinlichkeiten für Eingaben und Ereignisse ableitet. Der berechnete voraussichtliche Zustand des Altteils wird mit den Angaben des Werkers und den Informationen aus der sensorischen Erfassung verglichen. Bei Unstimmigkeiten werden ggf. zusätzliche Anweisungen ausgesprochen. Der Algorithmus soll zudem anhand der vorhandenen Daten Prognosen über zukünftige Lieferungen sowie Nachfrage nach den Altteilen treffen.

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