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Biomass from various types of organic waste was tested for possible use in hydrogen production. The composition consisted of lignified samples, green waste, and kitchen scraps such as fruit and vegetable peels and leftover food. For this purpose, the enzymatic pretreatment of organic waste with a combination of five different hydrolytic enzymes (cellulase, amylase, glucoamylase, pectinase and xylase) was investigated to determine its ability to produce hydrogen (H2) with the hydrolyzate produced here. In course, the anaerobic rod-shaped bacterium T. neapolitana was used for H2 production. First, the enzymes were investigated using different substrates in preliminary experiments. Subsequently, hydrolyses were carried out using different types of organic waste. In the hydrolysis carried out here for 48 h, an increase in glucose concentration of 481% was measured for waste loads containing starch, corresponding to a glucose concentration at the end of hydrolysis of 7.5 g·L−1. In the subsequent set fermentation in serum bottles, a H2 yield of 1.26 mmol H2 was obtained in the overhead space when Terrific Broth Medium with glucose and yeast extract (TBGY medium) was used. When hydrolyzed organic waste was used, even a H2 yield of 1.37 mmol could be achieved in the overhead space. In addition, a dedicated reactor system for the anaerobic fermentation of T. neapolitana to produce H2 was developed. The bioreactor developed here can ferment anaerobically with a very low loss of produced gas. Here, after 24 h, a hydrogen concentration of 83% could be measured in the overhead space.
Perennial ryegrass (Lolium perenne) is an underutilized lignocellulosic biomass that has several benefits such as high availability, renewability, and biomass yield. The grass press-juice obtained from the mechanical pretreatment can be used for the bio-based production of chemicals. Lactic acid is a platform chemical that has attracted consideration due to its broad area of applications. For this reason, the more sustainable production of lactic acid is expected to increase. In this work, lactic acid was produced using complex medium at the bench- and reactor scale, and the results were compared to those obtained using an optimized press-juice medium. Bench-scale fermentations were carried out in a pH-control system and lactic acid production reached approximately 21.84 ± 0.95 g/L in complex medium, and 26.61 ± 1.2 g/L in press-juice medium. In the bioreactor, the production yield was 0.91 ± 0.07 g/g, corresponding to a 1.4-fold increase with respect to the complex medium with fructose. As a comparison to the traditional ensiling process, the ensiling of whole grass fractions of different varieties harvested in summer and autumn was performed. Ensiling showed variations in lactic acid yields, with a yield up to 15.2% dry mass for the late-harvested samples, surpassing typical silage yields of 6–10% dry mass.
Die Abschlussarbeit thematisiert konzeptionelle Möglichkeiten für die Unterstützung in der Lehre. Lehrkräfte erfahren eine hohe Auslastung in ihrem Beruf. Besonders ein wachsender Fachkräftemangel verstärkt das Problem, welches wiederum Auswirkungen auf die Leistungen der Schülerinnen und Schüler haben kann. Somit kann auch der individuellen Förderung nicht ausreichend nachgegangen werden. Die Lösung der Arbeit ist Kinvi, ein digitaler KI-Lehrassistent. Kinvi soll leistungsschwache und leistungsstarke Schüler fördern. Dabei kann Kinvi Inhalte erklären, eine individuelle Lernstruktur vorgeben und sogar Übungen erstellen. Auch spielerische Inhalte und ein motivierendes Feedback sind inbegriffen. Lehrkräfte können Inhalte KI gestützt steuern und Leistungen überblicken. Dies soll zur Entlastung der Lehrkräfte führen und die Fähigkeiten der Schülerinnen und Schüler gezielt fördern.
Climate Engineering : Entwicklung einer digitalen Plattform für Climate Engineering Maßnahmen
(2024)
Dieses Projekt hat zum Ziel, umfassend über Climate Engineering-Maßnahmen zu informieren und dabei insbesondere ihre Funktionsweise, Kosten und Risiken darzustellen. Die entstandene Plattform "Die Erde abkühlen!" bietet einen Einblick in die Lösungsansätze des Climate Engineerings durch die Verwendung von Storytelling. Sie ermöglicht Nutzer:innen einen Überblick über den aktuellen Stand der Klimaerwärmung sowie den Vergleich von Climate Engineering-Maßnahmen. Ein entwickeltes Bewertungssystem auf Grundlage der "Royal Society" sowie interaktive Infografiken geben Nutzer:innen einen umfassenden Einblick. Das Hauptziel des Projekts ist die digitale Transformation der Climate Engineering-Lösungsansätze. Dabei geht es nicht nur darum, über die Folgen der Klimaerwärmung zu informieren, sondern auch konkrete Lösungen aufzuzeigen. Durch die Entwicklung eines innovativen Storytellings wird die Thematik nicht nur dramaturgisch präsentiert, sondern ermöglicht es den Nutzer:innen auch, ihre eigene Wissensvertiefung zu steuern.
RehaGlove ist ein Exoskelett, dass Menschen mit rheumatoider Arthritis oder Arthrose bei der Bewältigung des Alltags helfen soll. Die rheumatoide Arthritis zeichnet sich vorwiegend durch die chronischen Entzündungen des Gelenkapparats aus, während die Arthrose eine alters- oder belastungsinduzierte Degeneration des Gelenkgewebes darstellt. Bei beiden Erkrankungen sind die Fingergelenke besonders häufig betroffen. Es kommt zu sehr starken Schmerzen, Bewegungseinschränkungen und Kraftverlust. Da wir unsere Hände jedoch täglich brauchen, gestaltet sich der Alltag mit einer solch einschränkenden Krankheit als besonders schmerzhaft. Dabei soll RehaGlove Abhilfe schaffen. Mehrere Zug-/ Druck-Kabel unterstützen den Griff und steigern die Griffkraft. Außerdem ermöglichen sie die eigenständige Ausführung physiotehrapeutischer Aufgaben und erleichtern es die Gelenke mobil zu halten.
Das Masterprojekt DIE STUHL hebt die Unsichtbarkeit von Gestalterinnen im Stuhldesign hervor. Es werden 108 Designerinnen aus 40 Ländern vorgestellt, die vom Beginn des 20. Jahrhunderts bis heute innovative und richtungsweisende Entwürfe von Stühlen entwickelt haben. Die Arbeit beleuchtet den Beitrag, den sie geleistet haben und stellt gleichzeitig heraus, dass viele von ihnen im internationalen Designkanon übersehen wurden. Chronologisch nach dem Erscheinungsjahr der ersten entwickelten Stühle geordnet, werden die Objekte in einem Atlas illustriert und Kurzbiografien der Protagonistinnen gezeigt. Anhand von Informationsgrafiken werden die Stühle in das soziopolitische Geschehen ihrer Zeit eingebettet. DIE STUHL würdigt die Arbeit von Gestalterinnen und stellt Fragen zur strukturellen Ungleichheit der Geschlechter. Parallel zur Publikation ist außerdem eine Skulptur entstanden, die als Zeitstrahl fungiert und in abstrakter Form alle im Atlas erwähnten Stühle aufführt. Hierbei wird das ungleiche Verhältnis der von Gestalterinnen und Gestalter entworfenen Stühle sichtbar.
Das Thema der Masterarbeit erläutert den Konflikt zwischen Konsum und Minimalismus. Überkonsum und Minimalismus sind gegensätzliche Extreme. Durch die Beziehung zwischen Mensch und Objekt lassen sich die beiden Gegensätze vereinen. Die Konzentration auf nur wenige Objekte hat eine Reduktion des Konsums und eine Fokussierung auf wenige Objekte zur Folge. Das Konzept „kubo“ gibt Objekten einen Raum. Das Regal „kubo“ ist mit verstellbaren Regalböden ausgestattet. So können die Gegenstände individuell platziert werden. Das Verstellen und Anordnen der Regalböden können Benutzer:innen nach eigenem Belieben vornehmen. Die Objekte werden im Regal hervorgehoben. Sie erhalten dadurch mehr Aufmerksamkeit. Ziel ist es, dass der Benutzer:innen mehr mit den Objekten interagieren und sich bewusst werden, was wirklich wichtig ist. „kubo“ versucht dem Problem des Überkonsums entgegenzuwirken. Durch die Hervorhebung wichtiger Objekte wird das Bewusstsein für den eigenen Konsum geschärft.
Digitaler Marktplatz für Erzeuger:innen und Verbraucher:innen regionaler Produkte. Das Ziel dieses Projekts ist es, solidarische Landwirtschaft (SoLaWi) zu digitalisieren, um eine zeitgemäße Alternative zu den bestehenden Kauf- und Abonnementprozessen zu schaffen. Die dabei entstandene App „KoHof" ermöglicht landwirtschaftlichen Betrieben, sich online zu präsentieren, Abonnements zu verwalten und neue Mitglieder zu gewinnen. Gleichzeitig bietet die Plattform Verbraucher:innen eine unkomplizierte Möglichkeit, passende Betriebe und dazugehörige Produkte in der Region zu finden sowie ihre Mitgliedschaft zu verwalten. Insgesamt strebt das Projekt "KoHof" danach, die Solidarische Landwirtschaft digital zu transformieren und eine neue Perspektive für die regionale Erzeugung von Lebensmitteln zu eröffnen. Durch diese innovative Plattform wird die Vernetzung zwischen Erzeugerinnen und Verbraucherinnen in der SoLaWi-Bewegung auf eine neue Stufe gehoben.
Pulmonary arterial cannulation is a common and effective method for percutaneous mechanical circulatory support for concurrent right heart and respiratory failure [1]. However, limited data exists to what effect the positioning of the cannula has on the oxygen perfusion throughout the pulmonary artery (PA). This study aims to evaluate, using computational fluid dynamics (CFD), the effect of different cannula positions in the PA with respect to the oxygenation of the different branching vessels in order for an optimal cannula position to be determined. The four chosen different positions (see Fig. 1) of the cannulas are, in the lower part of the main pulmonary artery (MPA), in the MPA at the junction between the right pulmonary artery (RPA) and the left pulmonary artery (LPA), in the RPA at the first branch of the RPA and in the LPA at the first branch of the LPA.
This study presents the concept of AstroBioLab, an autonomous astrobiological field laboratory tailored for the exploration of (sub)glacial habitats. AstroBioLab is an integral component of the TRIPLE (Technologies for Rapid Ice Penetration and subglacial Lake Exploration) DLR-funded project, aimed at advancing astrobiology research through the development and deployment of innovative technologies. AstroBioLab integrates diverse measurement techniques such as fluorescence microscopy, DNA sequencing and fluorescence spectrometry, while leveraging microfluidics for efficient sample delivery and preparation.
We consider the numerical approximation of second-order semi-linear parabolic stochastic partial differential equations interpreted in the mild sense which we solve on general two-dimensional domains with a C² boundary with homogeneous Dirichlet boundary conditions. The equations are driven by Gaussian additive noise, and several Lipschitz-like conditions are imposed on the nonlinear function. We discretize in space with a spectral Galerkin method and in time using an explicit Euler-like scheme. For irregular shapes, the necessary Dirichlet eigenvalues and eigenfunctions are obtained from a boundary integral equation method. This yields a nonlinear eigenvalue problem, which is discretized using a boundary element collocation method and is solved with the Beyn contour integral algorithm. We present an error analysis as well as numerical results on an exemplary asymmetric shape, and point out limitations of the approach.
This paper presents a thermal simulation environment for moving objects on the lunar surface. The goal of the thermal simulation environment is to enable the reliable prediction of the temperature development of a given object on the lunar surface by providing the respective heat fluxes for a mission on a given travel path. The user can import any object geometry and freely define the path that the object should travel. Using the path of the object, the relevant lunar surface geometry is imported from a digital elevation model. The relevant parts of the lunar surface are determined based on distance to the defined path. A thermal model of these surface sections is generated, consisting of a porous layer on top and a denser layer below. The object is moved across the lunar surface, and its inclination is adapted depending on the slope of the terrain below it. Finally, a transient thermal analysis of the object and its environment is performed at several positions on its path and the results are visualized. The paper introduces details on the thermal modeling of the lunar surface, as well as its verification. Furthermore, the structure of the created software is presented. The robustness of the environment is verified with the help of sensitivity studies and possible improvements are presented.
Direct sampling method via Landweber iteration for an absorbing scatterer with a conductive boundary
(2024)
In this paper, we consider the inverse shape problem of recovering isotropic scatterers with a conductive boundary condition. Here, we assume that the measured far-field data is known at a fixed wave number. Motivated by recent work, we study a new direct sampling indicator based on the Landweber iteration and the factorization method. Therefore, we prove the connection between these reconstruction methods. The method studied here falls under the category of qualitative reconstruction methods where an imaging function is used to recover the absorbing scatterer. We prove stability of our new imaging function as well as derive a discrepancy principle for recovering the regularization parameter. The theoretical results are verified with numerical examples to show how the reconstruction performs by the new Landweber direct sampling method.
Seit Ende 2022 prägt das Schlagwort „Künstliche Intelligenz“ (KI) nicht nur den rechtswissenschaftlichen Diskurs. Die allgemeine Verfügbarkeit von generativen KI-Modellen, allen voran die großen Sprachmodelle (Large Language Models, kurz: LLM) wie ChatGPT von OpenAI oder Bing AI von Microsoft, erfreuen sich größter Beliebtheit: LLM sind in der Lage, auf Grundlage statistischer Methoden – eine entsprechende Schnittstelle (Interface) vorausgesetzt – auch technisch wenig versierten Nutzern verständliche Antworten auf ihre Fragen zu liefern. Dabei werden nicht nur umfassend Nutzerdaten verarbeitet, sondern auch auf weitere personenbezogene Daten zugegriffen sowie neue Daten erzeugt. Der Beitrag geht der Frage nach, welche spezifischen datenschutzrechtlichen Herausforderungen sich für Unternehmen beim Einsatz solcher LLM stellen.
Um die Forschungsdatenmanagement-Plattform Coscine optimal für Forschungsprojekte nutzen zu können, ist es sinnvoll, einige Fragen im Vorhinein zu klären. So können aufwendige Änderungen der Datenverwaltung im Nachhinein vermieden werden. Hierzu bietet die Handreichung hilfreiche Leitfragen und Erläuterungen für Forschende und FDM-Service-Personal an HAW in NRW (DH.NRW-Hochschulen).
FDM-Service-Mitarbeitende können die Handreichung in ihrer Beratung zu Coscine einsetzen und mit der Eingabemaske in der Kopfzeile des Dokuments auf ihre Hochschule anpassen.