04 Fakultät Energie-, Verfahrens- und Biotechnik
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Item Open Access PlaNet : ein entscheidungsunterstützendes System für die Energie- und Umweltplanung(1998) Schlenzig, Christoph; Voß, Alfred (Prof. Dr.-Ing.)Strategische Energieplanung soll durch eine systematische und zukunftsbezogene Analyse Wege zu einer wirtschaftlichen und umweltfreundlichen Energieversorgung aufzeigen. Diese Arbeit gibt einen Überblick über aktuelle entscheidungsunterstützende Planungsinstrumente und stellt das neue Instrument PlaNet für die strategische Energie- und Umweltplanung vor. Das Planungsinstrument PlaNet unterstützt das methodische Konzept der strukturierten Planung von der Definition der Problemstellung über die Modellierung bis hin zur Erfolgskontrolle. Die Daten stehen im Mittelpunkt des Planungsprozesses und werden in einer relationalen Datenbank zentral verwaltet. Energiesysteme werden in PlaNet mit dem Konzept des Referenzenergiesystems (RES) modelliert, einer Netzwerkdarstellung der Topologie der Energieflüsse. Durch die Trennung von Topologie des Energiesystems, Datenverwaltung und mathematischer Struktur des Modells konnte zum erstenmal ein standardisiertes Informationssystem für Energiesystemmodelle entwickelt werden. Simulationsmodule berechnen Energie-, Schadstoff- und Kapazitätzsbilanzen für beliebige Energiesysteme und ermitteln anhand der Investitionskosten, Brennstoffkosten, fixen und variablen Betriebskosten die über den Beobachtungszeitraum abdiskontierten Gesamtkosten des Energiesystems. Um Transparenz und Nachvollziehbarkeit der Planung zu erhöhen und eine regelmäßige Aktualisierung der Modellierung zu erleichtern, ermöglicht PlaNet die umfangreiche Dokumentation der Modellierungsarbeiten. PlaNet ist modular aufgebaut und integriert unter einer einheitlichen Bedienoberfläche ein Datenbanksystem, Simulationsmodule sowie entscheidungsunterstützende Werkzeuge für Szenariomanagement, Datenanalyse und multikriterielle Bewertung. PlaNet ist ein ideales Werkzeug für die strategische Analyse und die Erfolgskontrolle im Bereich der Energie- und Umweltplanung.Item Open Access Autotrope Signaltransduktion durch membranständigen Tumor-Nekrose-Faktor (TNF)(1999) Haas, Elvira; Scheurich, Peter (Prof. Dr.)Der Tumor Nekrose Faktor (TNF) ist ein pleiotropes Zytokin, das an der Vermittlung einer Vielzahl verschiedener zellulärer Antworten beteiligt ist. Die überwiegende Mehrzahl biologischer Antworten wird durch die Bindung von TNF an TNF-Rezeptor Typ 1 (TNF-R1) vermittelt. Es sind 2 bioaktive Formen von TNF beschrieben worden: Die membranständige Form des TNF-Moleküls und eine lösliche Form dieses Zytokins, die durch proteolytische Abspaltung der membranständigen Form des TNF entstehen kann. TNF-produzierende Zellen exprimieren oft auch TNF-Rezeptoren und zeigen TNF-Antworten. Inwieweit jedoch membranständiges TNF (tmTNF) an diesen autokrinen bzw. juxtakrinen Signalschleifen beteiligt ist, ist bisher unklar. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, daß HeLa-Zellen, die eine nicht proteolytisch prozessierbare, mutante Form des TNF-Moleküls als membranständiges Molekül exprimieren (HeLatmTNF-Zellen), konstitutiv tmTNF-TNF-R1 Komplexe an der Zelloberfläche exprimieren. Diese Zellen zeigen eine kontinuierliche NF-kB- und p38 MAP Kinase-Aktivierung. Diese konstitutiv aktivierten Signalwege induzieren eine tmTNF-abhängige kontinuierliche Expression des NF-kB-abhängigen IL-6-Gens in diesen Zellen. HeLa-Zellen gehen nach einer kombinierten Behandlung von TNF mit Cycloheximid bzw. mit IFN-g in die Apoptose. HeLatmTNF-Zellen gingen bereits bei einer alleinigen Behand-lung mit Cycloheximid oder IFN-g in Apoptose. Daraus läßt sich schließen, daß HeLatmTNF-Zellen sich in einem kontinuierlichen Aktivierungszustand befinden, der bei Inhibition der Proteinbiosynthese ausreichend ist, um in den Zellen apoptotische Signalkaskaden zu aktivieren. Für diesen Signalweg war kein Zell-Zell-Kontakt notwendig. Es ist deshalb davon auszugehen, daß tmTNF über TNF-R1 auf der gleichen Zelle Signale weiterleiten kann und dadurch zu dem konstitutiv aktivierten Status der Zelle beiträgt. Die Daten weisen darauf hin, daß autotrope Signalschleifen von tmTNF über TNF-R1 existieren.Item Open Access Analyse eines Vielstrahl-Wellenleiters zur Übertragung hoher Mikrowellenleistungen(1999) Empacher, Lars; Schumacher, Uwe (Prof. Dr. rer. nat.)Analyse der optischen Eigenschaften eines Spiegelsystems, welches gleichzeitig die Übertragung mehrerer quasioptischer Strahlen erlaubt. Dieser Vielstrahl-Wellenleiter ist eine elegante Alternative zum konservativen Design aus vielen einzelnen Übertragungsleitungen, da Aufwand und Kosten erheblich reduziert sind bei sehr geringen Einbußen der Abbildungsqualität und unter Erhalt der vollen Breitbandigkeit einer quasioptischen Leitung. Der Wellenleiter wurde mit numerischen Methoden, experimentell und nicht zuletzt analytisch untersucht. Es fand sich jeweils eine sehr gute Übereinstimmung. Günstige optische Eigenschaften ergeben sich, wenn vier Spiegel gleicher Brennweite konfokal angeordnet werden, wobei sie entweder die Ecken eines Quadrates bilden oder in Zick-Zack-Anordnung stehen. Ein solches System wird eingesetzt werden in einer Anlage zur Elektron-Zyklotron-Resonanz-Heizung eines magnetisch eingeschlossenen Fusionsplasmas. Hier müssen zehn Millimeterwellenstrahlen mit 70-140GHz und Leistung im Megawattbereich über circa 50 Meter transmittiert werden. Außerdem wird ein Verfahren vorgestellt, mit dem ein beliebiges paraxiales Mikrowellenfeld mit Hilfe von zwei phasenkorrigierenden Spiegeln, hergestellt auf der Basis von Thermobildern, an die Übertragungsleitung angepasst, das heißt in einen gaußschen Strahl umgewandelt wurde.Item Open Access Development of disposable sensors for rapid multianalyte detection: acetylcholinesterase and microbial biosensors(1999) Bachmann, Till T.; Schmid, Rolf D. (Prof. Dr.)Der Gegenstand dieser Arbeit war die Entwicklung von neuen Biosensoren zum simultanen Nachweis und der Klassifizierung von Stoffgemischen in der Umweltanalytik. Diese neuartigen Systeme sollten zur Detektion Acetylcholinesterase hemmender Insektizide aus der Gruppe der Organophosphate und Carbamate sowie halogenorganischer Stoffe eingesetzt werden. Diese Substanzen spielen insbesondere in der Überwachung der Wasserqualität eine entscheidende Rolle. Das Sensorprinzip basierte auf der Idee, biologische Rezeptorkomponenten, die unterschiedliche Spezifität für die Zielananlyten aufweisen, zu kombinieren, und deren Signalmuster durch künstliche neuronale Netze (KNN) auszuwerten. Alle entwickelten Systeme verwendeten durch Siebdruck hergestellte Dickschicht-Multielektroden als Sensorbasis. Zur Mustererkennung von Insektiziden wurden Biosensoren eingesetzt, welche Acetylcholinesterase-Varianten variierender Selektivität enthielten. Die Detektion halogenorganischer Verbindungen in Mischungen erfolgte mittels Sensoren, die mit Ralstonia eutropha JMP 134 Zellen bestückt waren. Die verschiedenen Selektivitäten dieser Sensoren wurden durch Kultivierung der Mikroorganismen auf unterschiedlichen Wachstumssubstraten erreicht.Item Open Access Effektive Wärmeleitfähigkeit von Metallhydrid-Materialien zur Speicherung von Wasserstoff(1994) Kallweit, Jörg; Hahne, Erich (Prof. Dr.-Ing.)Aufbauend auf dem Modell der Einheitszelle von Zehner, Bauer und Schlünder für pulverförmige Stoffe mit inerten Füllgasen wird ein erweitertes Modell zur Berechnung der effektiven Wärmeleitfähigkeit λe für Schüttungen mit Reaktion zwischen Feststoff und Füllgas erstellt. Maßnahmen zur Erhöhung von λe wie das Einbringen einer metallischen Wärmeleitmatrix oder das Aufbringen einer zusatzlichen äußeren Last können mit diesem erweiterten Modell ebenfalls berücksichtigt werden. Ein Vergleich zwischen den gemessenen und berechneten Werten der effektiven Wärmeleitfähigkeit sehr unterschiedlicher Metallhydrid-Materialien zeigt eine gute Übereinstimmung. Experimentelle Untersuchungen erfolgen am Niedertemperatur-Metallhydrid HWT 5800 und am Mitteltemperatur-Metallhydrid LaNi4,7Al0,3Hx bei Temperaturen und Drücken im Bereich -80 < ϑ < 140 °C bzw. 10-6 < p < 60 bar. Die Porosität des nicht hydrierten Metallpulvers wird zwischen 0,445 und 0,6 variiert. Die Versuchsanlage arbeitet nach dem transienten Heißdrahtverfahren. Als Haupteinflußgröße für die effektive Wärmeleitfähigkeit erweist sich der anliegende Wasserstoffdruck, während die Temperatur nur indirekt einen Einfluß zeigt. Im Bereich des jeweiligen Druckplateaus der Konzentrations-Druck-Isothermen (KDI) wird der für Schüttungen typische Smoluchowski-Verlauf von einem zusätzlichen Effekt überlagert: Die Einlagerung von Wasserstoffatomen auf Zwischengitterplätzen im Metallgitter bewirkt einen Phasenwechsel, der eine Volumendehnung der Partikel nach sich zieht. Die damit verbundene zusätzliche Pressung der Partikel verursacht eine Vergrößerung des Kontaktflächenanteils und damit eine Erhöhung von λe. Dem entgegen wirkt die Abnahme der Feststoffwärmeleitfähigkeit mit zunehmender Hydrierung. Ergänzend wird im erweiterten Modell für reagierende Schüttungen der während der ersten Be- und Entladezyklen stattfindende Partikelzerfall berücksichtigt, der die anfänglich polydisperse Schüttung in Richtung monodispers verschiebt. Die mittlere freie Weglänge der Wasserstoffmoleküle erreicht aufgrund des Partikelzerfalls auch im technisch noch relevanten Druckbereich eine mit den Porenabmessungen vergleichbare Größenordnung.Item Open Access Monoclonal and recombinant antibodies to potyviral proteins and their application(1999) Liu, Fangbing; Jeske, Holger (Prof. Dr.)Ziel war es, Variable-Fragment-Einzelketten-Antikörper (scFv) gegen konservierte Aminosäuremotive der RNA-abhängigen RNA-Polymerase von Potyviren zu gewinnen. Die Expression der scFv-Gene in Pflanzen ist ein Weg zur Gewinnung von Kulturpflanzen, die resistent gegen Potyvirus-Infektionen sind. Die scFv könnten Anwendung bei der Diagnose von Potyviren finden. Folgende Ergebnisse wurden erzielt: 1. Vier monoklonale Antikörper (MAb), die gegen synthetische Peptide, die zwei der drei hochkonservierten Regionen des Kerneinschlussproteins b (NIb) von Potyviren widerspiegeln, gewonnen wurden, reagierten mit verschiedenen Potyviren. 2. Die Sequenz des NIb des potato Y potyvirus (PVY) sowie für eine synthetisches Protein, das aus einer Fusion aller drei hochkonservierten NIb-Regionen besteht, wurde in E. coli überexpremiert. Sie wurden für die Testung der Reaktivität der MAb genutzt. Das überexpremierte NIb wurde als Antigen für die MAb-Gewinnung eingesetzt. 3. MAb gegen das rekombinante NIb sowie das Hüllprotein (CP) des PVY wurden hergestellt. Es wurde gezeigt, dass sie PVY-Infektionen nachweisen können. Besonders der NIb-spezifische MAb 2E11 ist gut für diesen Nachweis geeignet. 4. Die Dynamik der Expression des CP und NIb des PVY in infizierten Nicotiana glutinosa und N. occidentalis wurde untersucht. Beide Proteine konnten in systemisch infizierten Blättern ab 5 dpi nachgewiesen werden. 5. ScFv-Antikörper gegen CP und NIb wurden aus Hybridomazellen, die MAb sekretierten, hergestellt. Die Expression des scFv 1D6F1, spezifisch für das PVY CP, erreichte ein Maximum von 17 vom gesamten löslichen Protein in E. coli. 6. Sowohl Phagen- als auch lösliche scFv-Antikörper zeigten ähnliche Bindungsaffinitäten mit den Ziel-Antigenen. Die Nachweisempfindlichkeit mit scFv war geringer als mit den Ausgangs-MAb. 7. ScFv-alkalische Phosphatase (AP) Fusionsproteine wiesen eine geringe Sensitivität auf, wahrscheinlich bedingt durch die niedrige enzymatische Aktivität der bakteriellen AP.Item Open Access Immunotherapy of cancer: protective immunization against tumor cell growth with a mutated p53 allele(1999) Humar, Matjaz; Pfizenmaier, Klaus (Prof. Dr.)Bestimmte Onkogen- und Tumorsuppressorgen-Produkte werden als tumorspezifische Antigene präsentiert, wenn sie in malignen Krebszellen überexprimiert und prozessiert werden. Als Grundlage für die Entwicklung neuer experimenteller Krebstherapien kann die Spezifität und die systemische Überwachung durch das Immunsystem genutzt werden. Dadurch können Tumorzellen mit definierten Onkogen-Mutationen in ihrem Wachstum inhibiert und eliminiert werden. Wir hatten die Absicht eine solche Immunantwort als Mittel der Krebstherapie zu induzieren.Item Open Access Einfluß des Niedertemperaturkriechens auf das Korrosionsrisswachstum ferritischer Stähle(1999) Schellenberger, René; Blind, Dieter (Dr.-Ing. habil.)Abschließend ist festzuhalten, dass korrosionsgestütztes Risswachstum an ferritischen Stählen unter Siedewasserreaktor-Bedingungen in seinem Initiierungs-, Wachstums- und Abklingverhalten neben den Wasserbedingungen auch wesentlich durch Fließ- und Kriechvorgänge gesteuert wird. Die der Aufbringung mechanischer Belastungen zuzuordnenden Fließvorgänge können Korrosionsrissbildungen, z.B. ausgehend von schon vorhandenen Rissen oder Kerben, auslösen. Nach Aufbringung der mechanischen Belastung sind Fließvorgänge als risstreibende Kraft nicht mehr wesentlich wirksam. Das jetzt an Rissspitzen wirksame Niedertemperaturkriechen klingt unter konstanter mechanischer Belastung rasch ab. Infolge dessen kommt es auch bei konservativen Wasserbedingungen und auch noch bei vergleichsweise hohen bruchmechanischen K|-Werten durch Schutzschichtbildung an der Rissspitze zum Rissstillstand. Dies gilt offensichtlich auch schon, solange noch begrenztes Kriechen an Rissspitzen wirkt, welches von der Repassivierungswirkung an der Rissspitze überwogen wird.Item Open Access Berechnung der Verbrennung und der Schadstoffbildung in Ottomotoren unter Verwendung detaillierter Reaktionsmechanismen(1997) Riegler, Udo Günther; Warnatz, Jürgen (Prof. Dr. Dr. h.c.)Die vorliegende Arbeit behandelt die Flamelet-Modellierung der Verbrennung und der Schadstoffbildung in Ottomotoren. In Abhängigkeit von Motorgeometrie und der vorgegebenen Betriebsparameter werden das turbulente Strömungsfeld, die Flammenausbreitung, die Energiebilanz und die chemische Zusammensetzung des Gasgemisches im Arbeitszylinder eines Ottomotors räumlich und zeitlich aufgelöst berechnet. Eine auf der Flamelet-Modellierung beruhende Berechnungsmethode für den ottomotorischen Verbrennungsprozess wird in ein kommerzielles Strömungsberechnungsprogramm integriert, und darauf aufbauend, ein Modell zur Berechnung des Stickoxids und des Kohlenmonoxids in der Hochtemperaturphase implementiert. Das Modell wird auf den Ottomotor M112-3V/DZ VHT und den Quadratischen Forschungsmotor der Daimler Benz AG angewendet und mit den vorliegenden Messergebnissen verglichen.