MeDORA zielt entsprechend der Vorrangigen Forschungsrichtungen von Mission Innovation auf die beschleunigte Umsetzung umweltfreundlicher Prozesse zur CO2-Abscheidung ab und setzt die im 7. Energieforschungsprogramm 'Innovationen für die Energiewende' des Bundes in Abschnitt 3.15 'Technologien für die CO2-Kreislaufwirtschaft' genannte Zielsetzung der Weiterentwicklung von Komponenten und Werkstoffen für die CO2-Abtrennung konsequent um. In MeDORA soll mittels eines innovativen Membranverfahrens der in Amin-Waschmitteln von CO2-Abtrennungsanlagen gelöste Sauerstoff entfernt werden, um die oxidative Waschmittelzersetzung um 50% zu reduzieren und darüber hinaus den O2-Gehalt im abgetrennten CO2 auf kleiner als 10 ppmv zu begrenzen. Die angestrebte Erhöhung der Waschmittellebensdauer lässt eine Senkung der Betriebskosten für das Waschmittelmanagement um bis zu 70 % erwarten und kann damit die Umweltauswirkungen einer Abscheidungsanlage durch geringe Abfallmengen beim Waschmittelmanagement (Reclaiming) und reduzierte Emissionen (insbesondere des flüchtigen Zersetzungsprodukts NH3) deutlich senken. Die höhere Reinheit des CO2-Produkts erlaubt es die strengen Spezifikationen geologischer Speicherprojekte (z.B. Northern Lights in Norwegen) ohne aufwändige Nachbehandlung zu erfüllen und senkt entsprechend auch die Kosten für CCU-Anwendungen, bei denen O2-Spuren Katalysatoren schädigen. MeDORA, mit 6 Partnern aus 3 europäischen Ländern, wird von einem starken industriebasierten Konsortium geleitet, das die gesamte Wertschöpfungskette abdeckt. Die Langzeittests von MeDORA (TRL 7-8) in Niederaußem, hier erstmalig auch mit innovativen asymmetrischen Membranen, und bei HVC in den Niederlanden stellen die industrielle Anwendbarkeit sicher und werden begleitet von technisch-wirtschaftlichen Analysen, LCA, Vergleich mit anderen Techniken zur O2-Reduzierung im Waschmittel und im Produkt-CO2, werkstoffwissenschaftlichen Untersuchungen sowie der Entwicklung eines Verwertungsplanes.
In aquatischen Ökosystemen ist der Nährstoffkreislauf eine entscheidende Ökosystemfunktion. Sowohl Stickstoff (N) als auch Phosphor (P) sind essentielle Nährstoffe für aquatische Lebensformen, doch im Übermaß verursachen Stickstoff und Phosphor Eutrophierung. Eutrophierung ist eine globale Beeinträchtigung des Ökosystems, bei der ein Überschuss an Nährstoffen die Struktur und Funktion von Süßwasserökosystemen verändert. Die wichtigsten Auswirkungen der Eutrophierung sind eine übermäßige Zunahme der Algenbiomasse und -produktivität, eine Beeinträchtigung der physikalisch-chemischen Wasserqualität (d. h. Zunahme von Farbe, Geruch und Trübung), anoxische Gewässer, Fischsterben und Einschränkungen der Wassernutzung für Erholungszwecke. Die Eutrophierung ist seit den späten 1980er Jahren in ganz Europa als erhebliches Umweltproblem erkannt worden und stellt auch heute noch eine Herausforderung dar. Um ein gesundes Ökosystem zu erhalten, sollte der Phosphorgehalt im Wasser kontrolliert werden. Phosphor wird nicht vollständig aus dem aquatischen Ökosystem entfernt, sondern von einem Kompartiment (d. h. Wasser) in ein anderes (d. h. Flussbettsubstrate und/oder Biota) immobilisiert. Bei dieser P-Immobilisierung spielen mikrobielle Biofilme eine Schlüsselrolle, indem sie gelösten Phosphor aus dem Wasser einschließen. Dieser Einschluss kann in zwei verschiedenen Pools erfolgen (d. h. intrazellulär oder extrazellulär). Das Wissen über die biologischen Mechanismen des Biofilm-P-Einschlusses in aquatischen Ökosystemen ist jedoch nach wie vor begrenzt. Außerdem kann die Fähigkeit von Biofilmen, P einzuschließen, von ihren Stoffwechselprofilen abhängen. Genauer gesagt bestimmt der C-bezogene Stoffwechsel die Fähigkeit von Biofilmen, organische Verbindungen zu mineralisieren und für ihr Wachstum zu nutzen, und der P-bezogene Stoffwechsel ist mit ihrer Fähigkeit verbunden, verschiedene P-Quellen aufzunehmen. Aus diesem Grund erwarte ich, dass die Fähigkeit aquatischer Ökosysteme, P aus aquatischen Ökosystemen aufzunehmen, von der Struktur und Aktivität der Biofilme abhängt. Das Hauptziel dieses Projekts ist es, zu verstehen, wie Energiequellen in Flussökosystemen die Wege der P-Einlagerung innerhalb von Biofilmen beeinflussen. Insbesondere soll (i) geklärt werden, wie die Kombination von autotrophen und heterotrophen Energiequellen (d. h., (ii) die Auswirkung autotropher und heterotropher Energiequellen auf den C- und P-Stoffwechsel in Biofilmen und ihre Verbindung zu den P-Einlagerungspools zu testen und (iii) die Muster der intrazellulären P- und extrazellulären P-Einlagerungswege in Biofilmen und die Stoffwechselprofile mit den Längsgradienten des Lichts und der Qualität des gelösten Sauerstoffs in Flussökosystemen zu verknüpfen.
Methane emissions from inland water bodies are of growing global concern since surveys revealed high emissions from tropical reservoirs and recent studies showed the potential of temperate water bodies. First preliminary studies at the River Saar measured fluxes that exceed estimates used in global budgets by one order of magnitude. In this project we will investigate the fluxes and pathways of methane from the sediment to the surface water and atmosphere at the River Saar. In a process-based approach we will indentify and quantify the relevant environmental conditions controlling the potential accumulation of dissolved methane in the water body and its release to the atmosphere. Field measurements, complemented by laboratory experiments and numerical simulations, will be conducted on spatial scales ranging from the river-basin to individual bubbles. We will further quantify the impact of dissolved methane and bubble fluxes on water quality in terms of dissolved oxygen. Special emphasize will be put on the process of bubble-turbation, i.e. bubble-mediated sediment-water fluxes. The project aims at serving as a reference study for assessing methane emissions from anthropogenically altered river systems.
Distickstoffoxid (N2O; Lachgas) ist ein starkes Treibhausgas und eine ozonabbauende Substanz. Während des letzten Jahrhunderts ist die atmosphärische Konzentration von N2O als Folge der Erfindung der menschengemachten Stickstofffixierung (des Haber-Bosch-Prozesses) und der Intensivierung der landwirtschaftlichen Düngung ständig angestiegen, was zu einem starken anthropogenen Ungleichgewicht im globalen biogeochemischen Stickstoffkreislauf geführt hat. Obwohl erkannt wurde, dass N2O-Emissionen eine wichtige Rolle beim Klimawandel spielen, blieben entsprechende Strategien zur Emissionsminderung weitgehend unerforscht. Das Ziel dieses interdisziplinären und kollaborativen Projekts ist die Untersuchung von N2O-atmenden Bakterien (NrB) und deren Anwendbarkeit zur Verminderung von N2O-Emissionen aus Kläranlagen. Die beiden Hauptziele sind (i) die Identifizierung der am besten geeigneten NrB für diese Aufgabe und (ii) der Einsatz dieser Organismen unter kontinuierlichen Bedingungen, die für die Abwasserbehandlung realistisch sind. Das Arbeitsprogramm beinhaltet eine gründliche mikrobiologische Charakterisierung von repräsentativen NrB in Kurzzeit-Experimenten, einschließlich der Untersuchung der Lachgasatmung bei Anwesenheit von gelöstem Sauerstoff und dem Einfluss anderer relevanter Faktoren, wie der Kohlenstoffquelle oder der Abwassermatrix. Geeignete NrB sollen in Langzeitexperimenten Abwasser-ähnlichen Bedingungen ausgesetzt werden. Diese Studien sollen in Laborreaktoren durchgeführt werden und beinhalten unter anderem die Exposition zu wechselnden Bedingungen, z. B. dynamische Veränderungen der Konzentration des gelösten Sauerstoffs. Das Projekt wird eine Eignungsbewertung hinsichtlich der Verwendung von NrB unter Abwasserbedingungen und der Implementierung von NrB in Abwasserbehandlungssystemen liefern. Es wird weiterhin dazu beitragen, die noch nahezu unerforschte natürliche Ressource der N2O- atmenden Bakterien zu nutzen.
Bodennahe Hypoxie (weniger als 2 mg/L gelöster Sauerstoff, DO) stellt ein wachsendes Umweltproblem in küstennahen und küstenfernen Regionen dar. Starke und langanhaltende Sauerstoffverarmung kann lethal für bodenlebende Organismen sein, benthische Lebensgemeinschaften und Ökosysteme zerstören und zu Todeszonen führen. Die räumliche Verbreitung, Intensität und Dauer von Hypoxie in der Ostsee, Heimat der weltweit größten sauerstoffarme Zone, haben im letzten Jahrhundert massiv zugenommen. Mangels Daten ist das zeitliche und räumliche Vorkommen küstennaher Sauerstoffverarmung wesentlich weniger charakterisiert als in tieferen Bereichen. Die Hauptfrage betrifft jedoch die Ursachen der drastischen Ausdehnung der Hypoxie in der Ostsee. Welche Rolle spielen Dichte-Stratifizierung und Eutrophierung genau? Eine Halocline verhindert die Durchlüftung tieferer Wasserschichten. Sie wird aufrecht erhalten durch Süßwassereintrag über Flüsse und Niederschlag sowie salzhaltige Einströmungen der Nordsee. Umgekehrt hat anthropogener Nährstoffeintrag die Primärproduktion stark stimuliert und mit ihr den Verbrauch von Sauerstoff beim Abbau vermehrt anfallender organischer Substanz. Um ein mechanistisches Verständnis dieser komplexen Prozesse zu erlangen sind lange, hochaufgelöste Datensätze nötig, die aber bislang nicht verfügbar sind. Tatsächlich fehlen langzeitliche Beobachtungsdaten von DO, und die Kenntnis der Geschichte der Ostsee-Hypoxie (vor Aufnahme instrumenteller Messungen) beruht zum Großteil auf Proxy-Daten laminierter Sedimente. Obgleich letztere einzigartige Einblicke in langzeitliche DO Trends bieten, liefern sie keine hohe Auflösung, keine Daten aus Flachwassergebieten und keine quantifizierbaren DO-Daten.Hauptziel geplanter Studien ist es, ein nahezu ungenutztes Archiv für Hypoxie und Eutrophierungsstatus zu etablieren, nämlich Schalen langlebiger Muscheln. Wir wollen einen Multiproxy-Ansatz für die Rekonstruktion von DO entwickeln (basierend auf Mn/Ca, Fe/Ca, I/Ca, delta34S) und diese Methode zur Rekonstruktion der spätholozänen Geschichte der Hypoxie in gewählten Bereichen der Ostsee einsetzen, und das mit beispielloser zeitlicher Auflösung. Dazu sollen Schalen lebender und subfossiler Muscheln (Arctica islandica, Astarte borealis) zum Einsatz kommen. Masterchronologien sollen entwickelt werden, mit deren Hilfe sich die DO-Gehalte der letzten 200 Jahre saisonal und jährlich aufgelöst rekonstruieren lassen. Weiterhin 14C(AMS)-datierte subfossile Schalen einen Einblick in vorindustrielle Zustände liefern. Um die relative Bedeutung physikalischer Forcings und anthropogener Eutrophierung auf die Ausdehnung der hypoxischen Zone in jüngster Vergangenheit zu evaluieren, sollen auch Proxies für den eutrophen Status (delta15N, P/Ca) entwickelt und angewendet werden. Ergebnisse geplanter Untersuchungen können auf andere Meeresräume übertragen werden und dadurch die marine ökologische Forschung signifikant voranbringen.
Zielsetzung und Anlass: Unter Kolmation wird allgemeinhin die „Verstopfung“ von kiesigen Gewässersohlen mit teilweise weitreichenden negativen ökologischen Auswirkungen verstanden, welche bisher durch Fließgewässerbewertungen nach geltenden Rechtsnormen nicht beziehungsweise nur unzureichend erfasst und bewertet werden können. Ziel dieses (Pilot-) Projekts ist die Entwicklung einer integrativen Handlungsempfehlung zur Bewertung der Kolmation in Fließgewässern. Dieses basiert auf der Anwendung eines interdisziplinären Messkonzepts zur Erfassung von abiotischen und biologischen Indikatoren der Kolmation an ausgewählten fließgewässertypspezifischen Gewässern im Zusammenhang mit relevanten Einzugsgebietskenngrößen. Somit werden sowohl abiotische Faktoren als auch deren Wirkung auf die Biozönose berücksichtigt. Ziel ist die Schaffung einer bisher einzigartigen Datengrundlage, um Zielgrößen bzw. Referenzwerte für die Kolmation abzuleiten, die letztendlich in ein belastbares fließgewässertypspezifisches Bewertungssystem münden können. Abschließend werden die Projekterkenntnisse und Ergebnisse im Rahmen einer Handlungsempfehlung (Leitfaden) für Behörden, Unternehmen und Wissenschaft zur Verfügung gestellt.
Dieses Projekt zielt darauf ab, im Kolyma Fluss (Sibirische Tundra, Russland) den Einfluss des organischen Material, welches aus auftauenden Permafrostböden freigesetzt wird, auf die Primärproduktivität zu untersuchen. Permafrostböden in der Arktis tauen aufgrund des Klimawechsels zunehmend auf, und entlassen dabei große Mengen an organischem Material in die Umwelt. Das Kolyma Flusssystem ist ein idealer Standort, um Prozesse bedingt durch den Klimawechsel an den Schnittstellen zwischen Land, Fluss und Ozean zu erforschen. Im Frühjahr wird das organische Material aus den auftauenden Permafrostböden in den Kolyma Fluss gespült und bildet somit eine zusätzliche Quelle von Kohlenstoff für bakterielle Abbauprozesse sowie Photodegradation. Infolgedessen steigt die CO2 Produktion in diesen aquatischen Ökosystemen. Allerdings wurde der CO2 Verbrauch durch phototrophe Organismen und die damit einhergehende Biomasse-Produktion (biologische Primärproduktion) im arktischen Kohlenstoffkreislauf bislang nicht systematisch untersucht. Zwei wesentliche Parameter des Kohlenstoffkreislaufes werden im Rahmen dieses Forschungsvorhabens gemessen: (i) die Bruttoproduktion von Sauerstoff (GOP) und (ii) die Nettoprimärproduktion der Gesamtpopulation (NCP). GOP ist definiert als die Produktionsrate von Sauerstoff, und kann als eine Näherung für die Bruttoprimärproduktion genutzt werden. NCP ist die Nettoaufnahmerate von Kohlenstoff verringert um den GOP-Betrag und den Verlust durch Respiration in der Gesamtpopulation. Saisonale und räumliche Änderungen von GOP und NCP sollen vom Frühjahr bis Herbst gemessen werden. Um dieses Ziel zu erreichen, werden State-of-the-Art Methoden, die für marine Systeme entwickelt worden sind, zum ersten Mal für arktische Binnengewässer angewendet. Diese Methoden beruhen sowohl auf Messungen des Sauerstoff-zu-Argon Verhältnisses (O2/Ar) als auch auf Bestimmungen der Isotopenverhältnisse von gelösten Sauerstoff (17O/16O und 18O/16O). Mit diesem Ansatz kann zwischen physikalischen und biologischen Sauerstoffquellen im Wasser des Kolyma Flusses unterschieden werden. Schließlich werden diese neuen Datensätze zur Primärproduktivität zusammen mit Messungen des p(CO2), des Gelösten organischen Kohlenstoff und des Nährstoffgehalts genutzt, um sie in hydrologische und biogeochemische Modellberechnungen zu integrieren. Dadurch werden die Hauptkomponenten des Kohlstoffkreislaufes und die assoziierten hydrologischen Prozesse im Kolyma Fluss miteinander verknüpft. PROPERAQUA wird nicht nur den Umsatz und Beitrag des aus dem Permafrostboden freigesetzten organischen Materials und der Nährstoffe bestimmen, sondern auch die Primärproduktion mit dem Kohlenstoffbudget in der Arktis abgleichen. Die Ergebnisse werden als wichtige Grundlagen für weitere Studien dienen, die auf die Charakterisierung des Einflusses von zukünftigen Umwelteinflüssen im Rahmen des Klimawandels auf den arktischen aquatischen Kohlenstoffkreislauf abzielen.
Steile Gradienten des gelösten Sauerstoffs (DO für dissolved oxygen) deuten auf kritische Bereiche aerober Aktivität in hyporheischen- und Uferzonen hin. Diese Zonen sollen mit neuen Methoden untersucht werden, um Quellen und Senken des DO, als Schlüsselparameter für aquatisch-biogeochemische Aktivitäten, zu bestimmen. Wir schlagen Untersuchungen stabiler Isotopenzusammensetzungen von DO und Kohlenstoffphasen vor, um biologische Einflüsse auf aquatische Sauer- und Kohlenstoffzyklen zu bestimmen. Der Ansatz ermöglicht es Sauerstoffquellen von Atmosphäre und Photosynthese voneinander abzugrenzen. Weiterhin ermöglichen systematische 18O-Anreicherungen des DO Bestimmungen aerober Umsetzungsraten. Die geplanten Arbeiten fokussieren auf einen Standort im Selke-Einzugsgebiet im Harz mit Untersuchungen flussnaher Grundwässer und Sedimenten, im und unter dem Fluss. Das Ziel ist, die Hypothese testen, dass DO und damit verbundene Kohlenstoff- und Nährstoffdynamiken, hauptsächlich biologisch beeinflusst sind. Raten von DO Produktion und Umsatz sollen auch in reaktiven Transportmodellen dargestellt werden. Die angewandten und verifizierten Methoden stehen auch anderen aquatischen Untersuchungen in Seen, Flüssen und Grundwässern zur Verfügung.
Dieser Layer bildet den gelösten Sauerstoff: mittleres Jahresminimum, 2005-2010 an der niedersächsischen Küste ab. Hierbei handelt es sich um aggregierte und harmonisierte Werte, die im Rahmen des Projektes MDI-DE für die Bewertung der Meeresstrategierahmenrichtlinie (MSRL) erstellt und entwickelt wurden.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 23 |
| Land | 2 |
| Schutzgebiete | 2 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 21 |
| unbekannt | 2 |
| License | Count |
|---|---|
| offen | 23 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 15 |
| Englisch | 18 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 11 |
| Webdienst | 2 |
| Webseite | 12 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 22 |
| Lebewesen und Lebensräume | 23 |
| Luft | 18 |
| Mensch und Umwelt | 23 |
| Wasser | 23 |
| Weitere | 23 |