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s/pco2/CO2/gi

Natuerliche Kohlensaeure als Ersatz fuer umweltbelastende und toxische Loesungsmittel in der chemischen Industrie

Kohlendioxid besitzt in gewissen Temperatur- und Druckbereichen ein selektives Loesungsvermoegen fuer eine grosse Anzahl von Stoffen mit vorwiegend unpolarem Charakter. Das darauf aufbauende Verfahren ermoeglicht ausgehend von festen oder fluessigen Rohmaterialien die Gewinnung von loesungsmittelfreien Extrakten und Raffinaten. Vor allem durch die physiologische Unbedenklichkeit von CO2 ist ein Schwerpunkt dieser Anwendung in der Lebensmittel- und pharmazeutischen Industrie zu suchen und ersetzt dabei niedrigsiedende organische Loesungsmittel, wie etwa chlorierte Kohlenwasserstoffe, Methanol, Hexan, Essigester etc. Das entwickelte Hochdruck-Extraktionsverfahren ist aber nicht nur auf die Produktion von rueckstandsfreien Nahrungs- und Genussmitteln beschraenkt, sondern ist als Alternativverfahren vielseitig einsetzbar. Es wurde die Extraktion von pflanzlichen und tierieschen Fetten und Oelen, die Extraktion von physiologisch unbedenklichen Insektiziden und das Recycling von Loesungsmitteln in technisch-chemischen Prozessen untersucht. Das Hochdruck-Extraktionsverfahren mit CO2 ist ein semikontinuierlicher Prozess: der eingesetzte Rohstoff verbleibt waehrend der Extraktion im Extraktionsautoklaven, das CO2 als Loesungsmittel wird in einem geschlossenen Kreislauf gefuehrt.

Membranverfahren zur Abtrennung von Kohlendioxid und Wasserstoff aus Industriegasen, Teilvorhaben: Einsatz von Membranverfahren zur Wasserstoff- und Kohlendioxid-Abtrennung aus Prozessgasen der Stahlindustrie

Membranverfahren für die Gasseparation haben das Potenzial eine Schlüsselrolle in einer zukünftigen Industriegesellschaft einzunehmen, die sich durch CO2-Emissionsvermeidung und -Kreislaufführung, der Verwendung von H2 sowie der Sektorenkopplung auszeichnet. Das Vorhaben MemKoWI adressiert dies durch die Erforschung von mehrstufigen Membranverfahren für die Abtrennung von CO2 aus: Rauchgas von Gichtgaskraftwerken der Stahlindustrie, Hochofengas der Stahlindustrie, Rauchgas von Frischholzkraftwerken, Abgasen der Zementindustrie und die Abtrennung von H2 aus Prozessgasen der Stahlindustrie. Hierbei sollen sowohl die modifizierte Anlage aus den Vorgängerprojekten zum Einsatz kommen als auch neue, modulare Membrananlagen konzipiert, gebaut und betrieben werden. Die darin verwendeten Membran- und Modultechnologien sollen weiter erforscht und ihre dauerstabile Eignung für die geschilderten Anwendungen soll nachgewiesen werden. Hierbei werden Polymer- und Keramikmembranen betrachtet und in Module integriert. Das Mehrstoffpermationsverhalten der Membranen wird experimentell untersucht werden und die Basis für die Modellierung des Trennverhaltens bilden. Diese wird zusammen mit der Beschreibung der Strömungsführung in Simulationstools für Membranmodule einfließen, welche wiederum in Prozesssimulationswerkzeuge integriert werden. Simulationen werden für die Auslegung der Anlagen, die Auswertung von Versuchsergebnissen, die Entwicklung von Verfahrensalternativen, die Übertragung auf andere Anwendungen und die Abschätzung der Wirtschaftlichkeit verwendet. Die Fernüberwachung der Anlagen wird es ermöglichen, experimentelle Daten fortlaufend mit Simulationsergebnissen abzugleichen und Regelungs- und Automatisierungsaspekte zu adressieren. Ziel des Vorhabens ist es, Membranverfahren als skalierbare, bedarfsgerecht einsetzbare und einfach zu integrierende Technologie für die CO2- und H2-Abtrennung in einer sich der CO2-Neutralität annähernden Industriegesellschaft zu etablieren.

Muster der Stoffflüsse in bewirtschafteten Kalkbuchenwäldern unterschiedlicher Lokalklimate: Entwicklung, Anwendung und Erprobung neuer Ansätze zur Erstellung von Stoffbilanzen auf der Ebene heterogener Waldbestände

Es wird ein neues Verfahren zur Bestimmung von Stoffflussmustern auf der Skalenebene heterogener Waldbestände entwickelt. Es bildet die Grundlage für die Regionalisierung von Stoffflüssen in Buchenwäldern. Das Verfahren basiert auf einem neuen statistischen Design der Beprobung im Wald und auf der Bestimmung von Kat- und Anionen, des pH und DOC mit Mikromethoden (z.B. Kapillarelektrophorese). Viele für die Berechnung von Stoffbilanzen erforderliche Schlüsselvariable (z.B. NO3-Gehalt in der Bodenlösung, CO2-Fluß im Boden) bilden prinzipiell bekannte Zyklen, die von Globalvariablen wie Temperatur und Niederschlagsmenge kontrolliert werden. Konventionelle stationäre Messfelder ergeben räumlich unzureichende aber zeitlich redundante Informationen. Wir wollen daher auf randomisiert verteilten, 14-tägig wandernden Meßplots, alle das Stoffflussgeschehen im Boden antreibende Variable messen (Bestandesniederschlag, Bodentemperatur, Wasserpotentialgradient, Lösungskonzentrationen), um der räumlichen Heterogenität strukturreicher Wälder gerecht zu werden. In zwei Jahren werden pro Fläche 75 Punkte erfaßt, für die kontinuierliche Stoffflüsse berechnet werden können, da die Abhängigkeiten der Zyklen von den Globalvariablen bekannt sind.

Maßgeschneiderte Inhaltsstoffe 2.2: PHACoat 2.2: Maßgeschneiderte PHA-Biopolymere für die Textilherstellung und Beschichtungen, Teilprojekt B

3D Land Planning - Underground Resources and Sustainable Development in Urban Areas

The horizontal expansion and increase in population that have characterised urban growth and development patterns of the last few decades have produced cities that are inconsistent with the principles of sustainable development. Due to the high rate of global urbanisation, the consequences of problems such as greater traffic congestion, higher levels of air pollution, lack of green space, and insufficient water supplies not only affect the cities in which they occur, but extend around the world. Cities that maximise the use of the third dimension are seen as a possible path to sustainable urban form.The urban underground possesses a large untapped potential that, if properly managed and exploited, would contribute significantly to the sustainable development of cities. The use of its four principle resources (space, water, geothermal energy and geomaterials) can be optimised to help create environmentally, socially and economically desirable urban settings. For instance: space can be used for concentrating urban infrastructure and facilities, as well as housing parking facilities and transportation tunnels, energy from geothermal sources and thermal energy stored in the underground can be used for heating and cooling buildings, thereby reducing CO2 emissions,groundwater can be used for drinking water supply, and geomaterials from urban excavation can be used within the city to minimise long-distance conveyance.Traditionally, planning of underground works is done on a single-project basis with little consideration of other potential uses of the same space. This approach often produces interference between uses (e.g. road tunnels interfering with geothermal structures), causes negative environmental impacts (e.g. groundwater contamination), and restricts innovative opportunities for sustainable development (e.g. using waste heat from metro lines for heating buildings).The present research will create a methodology that will help planners consider and integrate the full potential of the urban underground within the larger context of city planning. Since the way in which the use of the urban underground varies in accordance with a cityies specific natural, social and economic circumstances, this research will be trans-disciplinary, incorporating both the physical and social sciences. The development of the methodology will be based on the results of key research activities. Constraints and opportunities for underground use will be identified by establishing the complex linkages between existing underground development and the variables that shape it in cities worldwide. Space, water, energy and geomaterials resources will be studied in terms of their interaction and combined use, to optimise their benefits under various geological, legal, economic, environmental and social conditions. This methodology will be tested on and refined during a case study on the city of Geneva. usw.

Pflanzengeographie und Pflanzenoekologie der Nebeloasen Namibias

In tropischen und subtropischen Kuestenwuesten treten wiederholt Nebeloasen auf. Die Nebeloasen Namibias werden vor allem von verschiedenen Flechtenarten besiedelt, zu denen sich nur wenige Spezialisten unter den Hoeheren Pflanzen gesellen. Die Arbeiten zeigen, dass die namibischen Nebeloasen zum Teil durch die feuchte Luft des benachbarten Meeres und zum Teil durch Kaltluftstroeme aus dem Inland verursacht werden. Je nach Intensitaet und Dauer der Nebel-Wetterlagen ergeben sich unterschiedliche Flechten-Gesellschaften, deren mittlere Bio- Produktion ebenso bestimmt wird wie die CO2-Assimilation in Abhaengigkeit von Anfeuchtung und Salzeintrag. Ausserdem werden der Transport und die Erosion der Flechten durch den Wind untersucht. Hieraus ergeben sich Empfehlungen fuer Nutzung und Naturschutz. Die hier lebenden Hoeheren Pflanzen sind auch Gegenstand der Untersuchungen. Von Interesse ist ihre Anatomie, Cuticula-Struktur, Wasseraufnahme und -leitung sowie ihre Bioproduktion in Abhaengigkeit vom zeitlichen Verlauf der Wasseraufnahme.

Umwelteinfluesse (Licht, Schwermetallionen und Kohlendioxid) auf die Entwicklung und den Stoffwechsel von Pilzen. II. Der Einfluss von Zinkionen

Zweiwertige Metallionen, insbesondere Zink, haben auf den Pilz Phycomyces blakesleeanus starke morphogenetische Effekte. Die Stoffproduktion und die Ausbildung von vegetativen Reproduktionseinrichtungen sind in starkem Masse abhaengig von dem Zinkgehalt des Naehrmediums. Es konnte ein deutlicher Einfluss der Zinkionen auf die Tryptophansynthase nachgewiesen werden. Damit ist die Bildung der Ausgangssubstanz fuer die Indolessigsaeuresynthese betroffen. Diese Untersuchungen legen die Vermutung nahe, dass auch bei photoautotrophen niederen und hoeheren Pflanzen eine aehnliche Wirkung von Zinkionen vorhanden sein koennte. Das Forschungsthema bietet einen Anhaltspunkt einer Kausalanalyse von Rauchgasschaeden in der Naehe von metallverarbeitenden Industriebetrieben, da u.a. Zinkionen wesentlicher schaedigender Bestandteil der Emissionen dieser Industrie sind.

Erweiterung von Modellkonzepten für technisch kontrollierte Kalziumkarbonatausfällung unter besonderer Berücksichtigung mehrerer antreibender Prozesse, des Temperatureinflusses und der Zweiphasenströmung

Fluidspeicherung im Untergrund ist ein wichtiger Bestandteil der Bemühungen zur Eindämmung des Klimawandels (Speicherung von CO2) oder für Energiespeicherung um die Schwankungen durch die wechselnde, unvorhersehbare Produktion erneuerbarer Energierzeugung auszugleichen. Diese Fluide können jedoch durch undichte Brunnen oder beschädigte Deckschichten austreten. Die technisch kontrollierte Kalziumkarbonatausfällung ist von unseren Partnern an der Montana State University erfolgreich in Feldversuchen angewandt worden, solche Leckagen zu beheben. Die Anwendbarkeit einer bestimmten Methode von induzierter Kalziumkarbonatausfällung (ICP) wird hauptsächlich durch die Tiefe der Leckage und dem lokalen geothermalen Gradienten bestimmt. Mikrobiell induzierte Kalziumkarbonatausfällung (MICP) ist auf die Aktivität lebender bakterieller Zellen angewiesen, welche auf einen niedrigen Temperaturbereich beschränkt ist, der meist nur im flacheren Untergrund, in zur Speicherung von CH4 oder Erdgas geeigneten Tiefen gegeben ist, aber in geeigneten Reservoiren für die Speicherung von CO2 meist überschritten wird. Deswegen sollten weitere Möglichkeiten, Kalziumkarbonatausfällung durch Enzyme (EICP) oder thermische Prozesse (TICP) zu induzieren, entwickelt und in Feldversuchen erprobt werden. Das Hauptziel dieses Projekts ist es, das bestehende numerische Modell für MICP zu verallgemeinern um ein allgemeingültiges Modell zu erhalten, welches auch für EICP und TICP sowie Kombinationen der Prozesse verwendet werden kann. Dafür müssen zunächst alle für EICP und TICP relevanten Prozesse und deren Interaktionen identifiziert werden, um das Modellkonzepte zu formulieren. Für EICP und TICP sind nicht-isotherme Modelle besonders wichtig, da für beide die zentrale Harnstoffhydrolysereaktion stark temperaturabhängig ist. Dafür muss die temperaturabhängig der physikalischen Eigenschaften und der biogeochemischen Reaktionen sowie der Transport der inneren Energie quantifiziert und parameterisiert werden. Die Implementierung des Modells im Open-Source Simulator DuMuX (www.dumux.org) wird auf dem vorhandenen Modell für MICP aufbauen. Ein zweiter Teil des Projekts ist die Verbesserung des ICP Modells unter besonderer Berücksichtigung anwendungsrelevanter Prozesse, wie zum Beispiel der Auswirkung von ICP auf die Zweiphasenströmungseigenschaften. Diese Auswirkung ist bis jetzt noch nicht im bestehenden Modell berücksichtigt. Vor allem aufgrund der Anwendung von ICP zur Reduktion von Gasleckagen im Untergrund sollte das Modell die Auswirkung von ICP auf die Zweiphasenströmungseigenschaften jedoch berücksichtigen, da die Erhöhung des Eindringdrucks für das Gas auf Werte über den Reservoirdruck für eine ausreichende Abdichtung ausreicht.

Klimaschutzkonzept Stuttgart (KLIKS)

Das Weltklima ist durch den Treibhauseffekt bedroht. Staedte und Gemeinden sind mit ihren Buergern aufgerufen, dem entgegenzutreten. Gerade hier gibt es erhebliche Potentiale, CO2 und andere Treibhausgase zu mindern. Die Landeshauptstadt Stuttgart hat hierzu ein Konzept erarbeiten lassen, das die Bilanzierung und Trendprognose der CO2-Emissionen sowie zwei Massnahmenszenarien zur wirksamen CO2-Minderung in Stuttgart enthaelt. Die Konzepterstellung wurde von einem Arbeitskreis (Energie-Tisch) unterstuetzt, an dem verschiedenste Institutionen und Verbaende mitgewirkt haben. So konnte deren Fachkompetenz und Kenntnis bereits sehr frueh in das 1997 fertiggestellte Konzept einfliessen. Der Stuttgarter Gemeinderat hat zwischenzeitlich einem von der Verwaltung vorgelegten Handlungsprogramm zur Umsetzung des Klimaschutzkonzeptes zugestimmt. Neben einer Grundsatzentscheidung zur CO2-Reduzierung wurde die Mitwirkung und Mitfinanzierung an einem Energieberatungszentrum sowie ein Projekt zum energiesparenden Autofahren beschlossen, das aus staedtischen Mitteln mit 200000,- DM bezuschusst wird. Kuenftig sollen generell insbesondere Massnahmen umgesetzt werden, die neben dem Klimaschutz auch der Staerkung der lokalen Wirtschaft dienen. Bereits beschlossen ist auch ein kommunales Energiesparprogramm. Im Vorfeld dieses Programms war bereits zunaechst als einjaehriges Pilotprojekt eine Mobilitaetszentrale mit kompetenter Beratung in allen Verkehrsfragen eingerichtet worden. Die erfolgreiche Pilotphase endet im Sommer 1999. Die Weiterfuehrung soll in Kuerze beschlossen werden. Die Umsetzung von Massnahmen des Klimaschutzkonzeptes gestaltet sich wegen der angespannten Finanzlage schwierig.

Über Kohlenstoff-Entnahme aus der Atmosphäre bis hin zum Erreichen des Ziels des Pariser Klimakommens: Temperature Stabilisation

Die anthropogenen Kohlendioxidemissionen (CO2) sind für den größten Teil der jüngsten globalen Oberflächenerwärmung der Erde um etwa 1°C gegenüber dem vorindustriellen Niveau verantwortlich. Das Land und die Ozeane nehmen derzeit etwa die Hälfte unserer Emissionen durch komplexe Prozesse des Kohlenstoffkreislaufs auf. Der Klimaantrieb durch anthropogene CO2-Emissionen hört erst auf, wenn ein Gleichgewicht zwischen CO2-Quellen und -Senken erreicht ist. Da es nicht realisierbar ist, alle CO2-Emissionen bis Mitte des 21. Jahrhunderts zu eliminieren, bestehen alle plausiblen zukünftigen Emissionsszenarien, die auf eine mit dem Pariser Abkommen übereinstimmende Temperaturstabilisierung anstreben, aus einem Portfolio menschlicher Aktivitäten, die Emissionssenkungen mit Maßnahmen zur so genannten Kohlendioxidentnahme (CDR) kombinieren, die die verbleibenden positiven Emissionen kompensieren sollen.Allerdings werden CDR-Maßnahmen wie die meisten anderen menschlichen Aktivitäten durch Emissionen von andere Treibhausgase als CO2 (z.B. Methan oder Distickstoffoxid), Aerosolen oder durch Landnutzungsänderungen zusätzliche Klimaveränderungen verursachen. Gegenwärtig machen diese weiteren Treibhausgase mehr als 40% der globalen Oberflächenerwärmung aus, während Aerosole einen Teil der Erwärmung ausgleichen. Darüber hinaus beeinflussen diese zusätzlichen Klimaeinflüsse den Kohlenstoffkreislauf, der wiederum Einfluss auf die atmosphärische CO2-Konzentration und damit auf die Oberflächentemperatur nimmt (Abb. 1). Diese Wechselwirkung beeinflusst die Menge der CO2-Entnahme, die durch CDR-Maßnahmen erforderlich ist, um eine Temperaturstabilisierung zu erreichen.Es ist daher wichtig, die vollständige Reaktion des Klimas auf spezifische menschliche Aktivitäten, einschließlich CDR-Maßnahmen, zu erfassen, um gut informiert Maßnahmen zur Temperaturstabilisierung ein zu leiten. Insbesondere die Untersuchung der Reaktion des Erdsystems auf realistische Portfolios künftiger anthropogener Aktivitäten erfordert die Einbeziehung aller damit verbundenen Klimafaktoren - CO2, andere Treibhausgase als CO2, Aerosole und Landnutzungsänderungen - um bestmögliche Einschätzungen der möglichen Wege zur Temperaturstabilisierung zu erhalten.

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