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Ziel des Antrages ist der Einsatz der laserinduzierten Plasmaspektroskopie (LIPS) zur quantitativen orts- und tiefenaufgelösten Mikroanalyse mit einem neu zu entwickelnden VUV-Echelle-Spektrographen. LIPS erlaubt eine schnelle elementaranalytische Kartierung von Oberflächen ohne aufwendige Probenvorbereitung mit einer lateralen Auflösung von 3 bis 10 my m. Durch die Analyse der Spektren von einzelnen Pulsen kann eine Ortsauflösung mit einer entsprechenden Tiefenauflösung kombiniert werden. Die Verwendung eines Echelle-Spektrographen gestattet eine umfassende qualitative und quantitative multivariante Analyse von einzelnen Pulsen mit hoher spektraler Auflösung (l/dl größer als 10000) über einen Spektralbereich von 150 nm. Für den zu konzipierenden Echelle-Spektrographen wird ein Arbeitsbereich von 150 bis 300 nm angestrebt, so dass erstmals eine Multielement-VUV-Emissionsspektroskopie mit Laserplasmen für Nichtmetalle (S, P, N, O, C, As) oder metallische Elemente (Hg, Zn) möglich wird. Erste Anwendungen werden sich besonders auf geochemische und werkstoffwissenschaftliche Fragestellungen konzentrieren.
Die GOTEC Group ist ein großer Automobilzulieferer mit dem Schwerpunkt im Bereich der Beschichtung von Bauteilen. Die Unternehmensgruppe mit Hauptsitz in Wülfrath (Nordrhein-Westfalen) produziert weltweit an 17 Standorten ca. 6 Millionen Teile täglich. Mit dem 2020 gegründeten Tochterunternehmen GOTEC Brake Disc Coatings GmbH wird derzeit der Geschäftsbereich zur Herstellung von hartstoffbeschichteten Bremsscheiben aufgebaut. Die Herstellung von beschichteten Bremsscheiben erfolgt aktuell über thermische Spritzverfahren, wie z.B. High Velocity Oxygen Fuel (HVOF), das den aktuellen Stand der Technik widerspiegelt. Dabei muss zunächst galvanisch eine Bindeschicht aufgebracht werden. Im Anschluss wird thermisch die Beschichtung aufgetragen. Umweltbelastungen ergeben sich insbesondere durch die im Galvanikbad enthaltenen Metalle und Chemikalien, den sehr hohen Energieverbrauch sowie die eingesetzten Brennstoffe (i.d.R. Kerosin). Daneben entsteht ein prozessbedingter Materialverlust (nicht haftendes Pulver) von ca. 45 Prozent. Das Ziel des Vorhabens von GOTEC ist die Errichtung einer Fertigungslinie zur umweltschonenden Hartstoffbeschichtung von Bremsscheiben. Erstmalig zur Beschichtung von Bremsscheiben in Serie soll ein innovatives Extrem-Hochgeschwindigkeits-Laserauftragsschweiß-Verfahren (EHLA-Verfahren) angewendet werden. Dies ermöglicht bei deutlich geringerem Energieverbrauch einen besseren Materialauftrag, sodass weniger Beschichtungsmaterial benötigt wird. Beim Auftragen der Beschichtung mittels Laser sind keine Brennstoffe erforderlich. Das galvanische Aufbringen der Bindeschicht entfällt, sodass die damit einhergehenden Umweltbelastungen, wie der Austrag von Galvanikflüssigkeit beim Spülen der Bremsscheiben, vermieden wird. Mit dem innovativen Verfahren können je Werkstück ca. 85 Prozent CO 2 -Emissionen eingespart werden, das entspricht über 90 kg CO 2 -Ersparnis bei der Ausrüstung eines Premiumfahrzeugs. Bei der Produktion von z.B. 100.000 Bremsscheiben pro Jahr können mit dem EHLA-Verfahren gegenüber dem HVOF-Verfahren jährlich Treibhausgas-Emissionen mit einem Äquivalent von ca. 2.300 Tonnen CO 2 vermieden werden. Dabei ermöglicht das neue Verfahren die Einsparung von 1,33 Gigawattstunden Energie (76 Prozent) und 43,2 Tonnen (38 Prozent) Beschichtungsmaterial. Branche: Sonstiges verarbeitendes Gewerbe/Herstellung von Waren Umweltbereich: Klimaschutz Fördernehmer: GOTEC Brake Disc Coatings GmbH Bundesland: Nordrhein-Westfalen Laufzeit: seit 2022 Status: Laufend
Dieser Datensatz beinhaltet semantisch und strukturell harmonisierte Bohrdaten aus einem gesamten Bundesland der Bundesrepublik Deutschland, die von einem der Staatlichen Geologischen Dienste der Länder (SGD) bereitgestellt werden. In Deutschland sind die SGD für die Speicherung, Archivierung und Weitergabe der Informationen über alle mechanisch abgeteuften Bohrungen zuständig. Die Bohrungsdaten wurden überwiegend gemäß Geologiedatengesetz von Dritten an die SGD übermittelt. Sie können daher keine Gewähr für die Richtigkeit der Informationen übernehmen. Im Rahmen einer dauerhaften Kooperation werden die Bohrdaten in generalisierter Form über das Austauschformat BoreholeML bei der BGR zentral zusammengeführt und veröffentlicht. Der Geodatensatz beinhaltet Stammdaten zu jeder Bohrung sowie ggf. Bohrtechnik-, Schicht-, Ausbau-, Grundwasser-, Probendaten sowie ggf. deren Auswertung und gewonne Daten aus Bohrlochmessverfahren. Die gleichen Informationen sind auch abrufbar in der Bohrpunktkarte Deutschland unter https://boreholemap.bgr.de.
Das Projekt 'COOPERATE' zielt darauf ab, die Energie- und Umweltkosten additiv gefertigter, metallischer Bauteile für Nutzfahrzeuge, insbesondere Stadt- und Reisebusse (z.B. eCitaro), zu minimieren und die Ressourceneffizienz durch Leichtbau und Kreislaufstrategien (R-Strategien) zu steigern. Es wird erwartet, dass im Rahmen des Projekts etwa 100 kg Gewicht pro Bus eingespart werden, was in der Nutzungsphase eine Energieeinsparung von 2.100 kWh pro Bus bedeutet. In der Herstellungsphase liegt das Energieeinsparpotenzial mit den verwenden Verfahren pro Bus bei ca. 13.500 kWh. Diese Einsparungen sollen durch Leichtbaudesigns, prädiktive Lebenszyklusanalysen und Prozessoptimierungen für R-Strategien erreicht werden. Im Nutzfahrzeugbereich sind Leichtbau-Ansätze ('Reduce'-Strategie) aufgrund der Elektrifizierung besonders wichtig, um die Antriebsenergie zu reduzieren. Die langlebigen Fahrzeuge bergen Potenziale für R-Strategien wie 'Repair' und 'Remanufacturing', um den Einsatz von Primärrohstoffen zu minimieren. Die prädiktive Lebenszyklusanalyse (LCA) spielt dabei eine zentrale Rolle, da 80 % der ökologischen Kosten während der Produktentwicklung bestimmt werden. Das Projekt setzt auf zwei Standorte, um additive Prozessketten mit dem Laser Powder Bed Fusion (LPBF)-Verfahren und Sensorik zur bauteilspezifischen Messung von Energie- und Materialverbräuchen abzubilden. Im Rahmen des Projektes werden ca. 25 Bauteile untersucht und fünf davon umfassend ökologisch und ökonomisch bilanziert. Folgende Themenbereiche werden adressiert: (1) R-Strategien im Produktdesign, um den Materialeinsatz zu reduzieren, (2) die Anwendung und Optimierung von AM-Bauteilen in der Nutzungsphase und (3) die Bewertung von End-of-Life-Szenarien und R-Strategien hinsichtlich ihrer ökologischen und ökonomischen Vorteile.
Bakterielle Sensoren mit genetisch programmierten Schaltkreisen erkennen Umweltschadstoffe wie Antibiotika mit hoher Selektivität und Sensitivität. Sie eignen sich für die effiziente Überwachung großer Flächen oder abgeschiedener Gebiete, weil die Bakterien keine elektrischen Energiequellen oder Wartung benötigen und ein einfacher Biofilm alle Elemente zur Detektion enthält. Diese hochattraktiven, nachwachsenden Sensoren werden heute oft deshalb nicht genutzt, weil die Auswertung bakterieller Sensor-Antworten aufwändige Infrastruktur erfordert, die im Feld nicht verfügbar ist. Andererseits wurden in den letzten Jahren hybride Sensor-Materialien für die Umweltanalytik auf Basis von Nanoplasmonik und Photolumineszenz (PL) entwickelt. Ihre optischen Eigenschaften hängen von der Konzentration bestimmter Analyten ab. Sie lassen sich effizient mit Laserdioden anregen und mit einfachen CCD-Kameras auswerten. Sensor-Materialien auf Basis anorganischer Materialien und Polymere sind robust und können z.B. von Drohnen ausgelesen werden. Sie reagieren aber weniger spezifisch und empfindlich als etablierte elektrochemische oder chromatographische Verfahren, was ihre Einsatzbereiche beschränkt. In diesem Projekt verbinden wir bakterielle Sensorik mit Plasmonenresonanz und Photonen-Hochkonversion in lebendigen Sensor-Materialien (ELM). Wir koppeln die Empfindlichkeit und Spezifizität der Bakterien mit der Robustheit und Intensität optisch aktiver Partikel. Zentrales Bindeglied ist das Enzym Goldreduktase GoIR, das vor kurzen erstmals in Bakterien beschrieben wurde. In dem Projekt stellen wir E. coli-Zellen her, die nur dann GoIR bilden, wenn die Bakterien Schadstoffe wie Tetrazykline oder Arsen detektieren. Ein Biofilm dieser Bakterien wird dann in einem Mehrschicht-ELM integriert. Wenn der Analyt den Biofilm erreicht, reduziert GoIR einen Gold-Komplex und bildet Nanopartikel mit starker Oberflächenplasmonenresonanz im Bakterium. Durch gezielt eingestellte Entmischung und Agglomeration der Partikel erreichen wir die Bildung resonanter plasmonischer Überstrukturen, welche die optische Dichte des bakteriellen Mikrofilms drastisch erhöhen. Damit wird die Emission eines photolumineszenten Films beim Auslesen moduliert und ein starkes PL-Signal erzeugt, das von der Konzentration des detektierten Analyten abhängt. Durch ratiometrische Auswertung der Emission bei zwei Wellenlängen können wir so die Gegenwart des Analyten schnell und aus Entfernung ermitteln. Der im Projekt verfolgte Ansatz ist modular, weil die für die Detektion verantwortlichen genetischen Schaltkreise unabhängig vom optischen System ausgetauscht werden können. Die Ergebnisse schaffen nicht nur einen Hybrid aus Bio- und plasmonischem Sensor. Sie lassen sich in anderen Projekten des SPP einsetzen, um den Zustand anderer ELM anzuzeigen.
Für eine zuverlässige Modellierung des globalen Kohlenstoffkreislaufs (und somit des globalen Wärmehaushalts) sind detaillierte Kenntnisse über die Menge an Treibhausgasemission/-absorption durch die Wasseroberfläche erforderlich. Die meisten Modelle zur Vorhersage des Gastransferkoeffizienten an der Wasser-/Luftgrenzfläche beruhen nach wie vor hauptsächlich auf empirisch ermittelten Gleichungen, in denen nur die Windgeschwindigkeit als Parameter in Betracht gezogen wird, obwohl der Beitrag des temperaturbedingten Auftriebs zum Gesamttransfer signifikant ist, vor allem bei niedrig bis mittleren Windbedingungen. Um die Genauigkeit der Bestimmung des Gastransferkoeffizienten an der Grenzfläche zu verbessern, wird eine detaillierte Beschreibung des auftriebsgesteuerten Gasaustausches in tiefen Wasserkörpern benötigt. Da bei mäßig bis schwer löslichen Gasen (z.B. Kohlendioxid, Sauerstoff, Methan) der Stofftransfer in einer sehr dünnen Schicht an der Wasseroberfläche stattfindet, ist es eine besondere Herausforderung die Transportprozesse innerhalb dieser dünnen Schicht aufzulösen. Trotz fortgeschrittener Entwicklung der optischen Messtechnik, liegen keine Daten von simultanen Vermessungen der Temperatur- und Gaskonzentrationsfelder unter gut-kontrollierten Laborbedingungen vor. In diesem Projekt wird der Transferprozess von Wärme- und Gas, induziert durch Oberflächenkühlung bei gleichzeitigem Messen der dynamischen Verteilung von Temperatur- und Gaskonzentration (i) auf der Wasseroberfläche und (ii) in einem vertikalen Schnitt im Wasserkörper, untersucht. Hierzu wird ein komplettes lifetime-based laser induced fluorescence System, geeignet um die Sauerstoffdynamik auch innerhalb der dünnen Grenzschicht aufzulösen, entwickelt. Um die Dynamik der Wärmestrukturen an der Oberfläche zu erfassen, wird eine hochpräzise Infrarot Kamera eingesetzt. Für die Ermittlung der 2D Wärmestrukturen im Wasserkörper wird eine intensitätsbasiertes LIF-Thermometrie System angewendet. Neue erste synoptische Labordaten von Wärme- und Gaskonzentrationsfeldern unter konvektionsinduzierter Strömung im relativ tiefen Wasser können damit dargestellt werden. Die Korrelation zwischen thermal und gas Plumes wird bestimmt und deren geometrischen Merkmale sowohl an der Wasseroberfläche als auch im Wasserkörper ermittelt. Des Weiteren wird der Zusammenhang zwischen diesen Merkmalen und der Wärme- und Gasflüsse ermittelt. Eine Reihe von Messungen im Wasserkörper werden zur Bestimmung der Transfergeschwindigkeit (k) über eine große Bandbreite von Temperaturunterschieden zwischen Wasserkörper und Luft durchgeführt. Dies ermöglicht den Zusammenhang zwischen k und der Rayleighzahl des Wasserkörpers zu bestimmen und mit den k-Werten, die durch direkte Quantifizierung anhand der detaillierten simultanen Messungen ermittelt werden, zu vergleichen. Dazu, werden für ausgewählte Fälle PIV- Messungen durchgeführt, um Informationen zum overall Geschwindigkeitsfeld zur Verfügung zu stellen.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 1146 |
| Europa | 83 |
| Kommune | 4 |
| Land | 70 |
| Weitere | 46 |
| Wirtschaft | 2 |
| Wissenschaft | 529 |
| Zivilgesellschaft | 53 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 118 |
| Ereignis | 1 |
| Förderprogramm | 1092 |
| Gesetzestext | 1 |
| Hochwertiger Datensatz | 14 |
| Taxon | 4 |
| Text | 44 |
| Umweltprüfung | 1 |
| unbekannt | 98 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 69 |
| Offen | 1289 |
| Unbekannt | 14 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 1052 |
| Englisch | 431 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 41 |
| Bild | 7 |
| Datei | 98 |
| Dokument | 20 |
| Keine | 805 |
| Multimedia | 1 |
| Unbekannt | 2 |
| Webdienst | 25 |
| Webseite | 433 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 866 |
| Lebewesen und Lebensräume | 917 |
| Luft | 741 |
| Mensch und Umwelt | 1341 |
| Wasser | 611 |
| Weitere | 1372 |