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Entwicklung eines innovativen Adsorptionsmittels auf Kohlenstoffbasis zur Reinigung wasserstoffhaltiger Gase als ein Baustein der Wasserstoffwirtschaft, Teilprojekt: Ingenieurtechnische Begleitung der Entwicklungen aus Anwendersicht sowie Konzepterstellung zur Verfahrensumsetzung

Modeling of Nanofibers and Submicron Filtration Phenomena, Optimierung der Abscheide- und Energieeffizienz innovativer Luftfiltermedien im Mikron- und Submikron-Bereich durch verbesserte Modellansätze

Luftfilter in stationären Gebäudebelüftungsanlagen dienen dem Schutz von Personen sowie sensibler technischer Komponenten vor schädlichen Verunreinigungen, von Feinstpartikeln bis hin zu Viren und Keimen. Herzstück solcher Filtersysteme sind hocheffiziente Filtermedien mit entsprechender Partikelabscheideleistung, die insbesondere durch den Einsatz feinster Synthetik-, Glas- oder Nanofasern realisiert werden können. Vor dem Hintergrund steigender Energiekosten und der Notwendigkeit der weltweiten CO2-Reduktion rückt der Energieverbrauch von Luftfiltern zunehmend in den Fokus. Um diesen zu senken, wird für moderne Luftfiltermedien neben hoher Abscheideleistung ein möglichst geringer Druckverlust gefordert. In der Entwicklung von Filtermedien für spezifische Anwendungen stellt die Simulation ein wertvolles Werkzeug dar. Durch Vorhersage der Leistung eines Filtermediums kann dessen Mikrostruktur zielgerichtet zur Erfüllung bestimmter Anforderungen optimiert werden. Dies setzt jedoch eine korrekte Abbildung der hierbei auftretenden Effekte voraus, um die Validität der vorhergesagten Materialeigenschaften zu garantieren. Insbesondere für die Vorgänge bei der Abscheidung von Feinstpartikeln an feinsten Fasern existieren derzeit noch keine anwendungsgerechten Modellansätze. Ziel dieses Projektes ist es, die in der virtuellen Filtermedienentwicklung etablierten Simulationsmodelle zu verbessern und im Hinblick auf die Berücksichtigung submikroner Fasern (Nanofasern) zu erweitern. Hierzu werden geeignete Submodelle entwickelt und in ein Gesamtsimulationsmodell integriert, um insbesondere die bisher vernachlässigten Effekte zu berücksichtigen. Das verbesserte Modell wird zunächst umfangreich validiert werden. Abschließend wird seine Anwendungstauglichkeit durch die erstmalige simulationsgetriebene Vorhersage eines optimierten, mit Nanofaserbeschichtung versehenen Luftfiltermediums demonstriert, welches dann hergestellt und auf seine Leistungsfähigkeit überprüft wird.

Triefenstein, Gemarkung Lengfurt - Änderungsgenehmigungsverfahren (§ 16 BImSchG) - wesentliche Änderung einer Anlage zur Herstellung von Zement, Heidelberg Materials AG

Die Heidelberg Materials AG betreibt auf ihrem Betriebsgelände Fl.-Nr. 7312, Gemarkung Lengfurt ein Zementwerk. Die Anlage zur Herstellung von Zementklinker oder Zementen mit einer Produktionskapazität von 500 Tonnen oder mehr je Tag ist nach Nr. 2.3.1 des Anhanges 1 der 4. BImSchV immissionsschutzrechtlich genehmigt. Die Cap2U GmbH (ein Gemeinschaftsunternehmen der Linde GmbH und der Heidelberg Materials AG) plant im Bereich des Bauhof-Gebäudes im Nordwesten des Werksgeländes des Zementwerks in Lengfurt die Errichtung und den Betrieb einer eigenständig betriebenen CO2-Produktionsanlage. Zweck dieser Neuanlage ist die Abscheidung von CO2 aus einem Teil-Abgasstrom (ca. 10 % des Ofenabgas-Volumenstroms bei Volllast) des Zementwerks sowie dessen Veredlung (Reinigung), Verflüssigung und anschließende kommerzielle Nutzung in der Industrie, insb. der Getränke- und Lebensmittelindustrie. Das CO2 aus den Lagertanks wird über Tankwagen an die Kunden verteilt. Ein weiteres Ziel des Vorhabens ist die großtechnische Demonstration der Abscheidung, Aufbereitung, Verbringung und Nutzung von CO2 mittels Aminwäsche aus dem Abgasstrom eines Zementklinkerofens zur Vorbereitung der zukünftigen Verbreitung dieser Technologie zu ökonomischen Konditionen in der Zementindustrie als Grundlage für den Aufbau einer klimafreundlichen Kohlenstoff-Kreislaufwirtschaft. Für die CO2-Produktionsanlage selbst hat die Cap2U GmbH als Errichter- und Betreiberin eine eigenständige Genehmigung nach Baurecht beantragt. Das mit Schreiben der Heidelberg Materials AG vom 13.12.2023 beantragte immissionsschutzrechtliche Genehmigungsvorhaben beschränkt sich auf die Änderungen am bestehenden, immissionsschutzrechtlich genehmigten Zementwerk zur Anpassung an den geplanten Betrieb der als Neuanlage zu errichtenden CO2-Produktionsanlage („Schnittstellen“). Im Wesentlichen umfasst der Antragsgegenstand das Ausschleusen von Ofenabgasen zur Anlage der Cap2U GmbH und die Rückführung des nach erfolgter CO2-Abscheidung verbleibenden Rest-Abgases in das Ofenabgassystem. Zur Dampferzeugung soll in der CO2-Produktionsanlage Wärme aus dem bestehenden Thermalölkreislauf, der bis zur CO2-Produktionsanlage erweitert werden soll, genutzt werden. Weiterhin ist es geplant, dass bestimmte in der CO2-Produktionsanlage anfallenden Prozesskondensate und Flüssigkeiten aus der Amin-Aufbereitungsanlage (flüssige Abfälle) übernommen und ggf. zwischengepuffert werden, bevor sie an Stelle von bisher eingesetztem Brauchwasser (Grundwasser bzw. Mainwasser) im Bereich des Bypasses in das Ofensystem eingedüst und verdampft werden. Der Abfallkatalog bei der Klinkerherstellung soll für den Einsatz der neuen flüssigen Abfälle entsprechend erweitert werden. Zudem soll der in der CO2-Produktionsanlage in einem Filter abgeschiedene Staub aus dem Ofenabgas vom Zementwerk übernommen und im Produktionsprozess eingesetzt werden. Weiterhin soll durch das Zementwerk die Brauchwasserversorgung der CO2-Produktionsanlage erfolgen. Im Durchschnitt werden hierfür durch das Zementwerk ca. 3 m³/h Wasser aus dem Main entnommen und in dem bestehenden Sandfilter vorgereinigt. Das Brauchwasser wird über eine neue, begleitbeheizte und isolierte Rohrleitung der CO2-Produktionsanlage zugeführt. Die Brauchwasserbelieferung selbst soll im Rahmen der für das Zementwerk der Heidelberg Materials AG erteilten wasserrechtlichen Entnahmeerlaubnis für Grund- und Mainwasser (Bescheid des LRA Main-Spessart vom 03.05.2016, Az. 41-641-K) erfolgen. Eine Erhöhung der genehmigten Entnahmemenge aufgrund der Belieferung der CO2-Produktionsanlage ist nicht erforderlich. Zusammenfassend erstreckt sich der immissionsschutzrechtliche Genehmigungsantrag auf: • Ausschleusen von bis zu 100 % der Ofenabgase (max. 296.000 m³/h i.N. fe im Jahresmittel) nach dem SCR-Reaktor (SCR - selektive katalytische Reduktion) zur geplanten CO2-Produktionsanlage der Cap2U GmbH (zum Zwecke der dort erfolgenden CO2-Abscheidung mittels Aminwäsche) und Rückführung des nach erfolgter CO2-Abscheidung verbleibenden Rest-Abgases (bis zu 290.000 m³/h i.N. fe im Jahresmittel) in das Ofenabgassystem unmittelbar hinter dem Ausschleusepunkt Anmerkung: Innerhalb der baurechtlich zu genehmigenden CO2-Produktionsanlage der Cap2U GmbH erfolgen dann zum einen die Entnahme von Abwärme zur Dampferzeugung aus dem Gesamt-Abgasstrom sowie anschließend die Ausschleusung eines Teilabgasstroms von bis zu 34.000 m³/h i.N. fe im Jahresmittel, die CO2-Abscheidung mittels Aminwäsche aus diesem Teilabgasstrom und die Rückführung des danach verbleibenden Rest-Teilabgasstroms mit bis zu 28.000 m³/h i.N. fe im Jahresmittel in den Gesamt-Abgasstrom. • Erweiterung des bestehenden Thermalölkreislaufes der SCR-Anlage (Thermoöl-Wärmeverschiebesystem) zur Dampferzeugung in der CO2-Produktionsanlage • Übernahme und Zwischenlagerung (max. 25 m³) sowie Dosierung (max. 2,7 m³/h) von Prozesskondensaten der CO2-Produktionsanlage (AVV-Nr. 16 10 02) über die vorhandenen 8 Düsen in den Bypass-Verdampfungskühler oder im Falle einer Betriebsstörung über die SNCR-Anlage in den Steigschacht des Wärmetauscherturms • Übernahme und Zwischenlagerung (max. 1,5 m³) sowie Dosierung (max. 0,7 m³/h) von Flüssigkeit aus der Amin-Aufbereitungsanlage der CO2-Produktionsanlage (AVV-Nr. 16 10 02) in die vorhandene Eindüsung in die Bypass-Mischkammer vor dem By-pass-Verdampfungskühler (Bypass-VDK) oder im Falle einer Betriebsstörung in die vorhandene Eindüsung im Steigschacht des Wärmetauscherturms • Übernahme und Dosierung von in der CO2-Produktionsanlage abgeschiedenem Filterstaub (überwiegend unreagiertes Kalkhydrat, max. 0,05 t/h, AVV-Nr. 10 13 04) aus dem Ofenabgas über das Kalkhydratsilo in die Ofenanlage Ergänzende materielle Anträge für das Vorhaben: • Antrag auf Festlegung eines Überwachungswerts von 40 mg/m³ im ersten Betriebsjahr nach Inbetriebnahme (Einfahrbetrieb) und eines Überwachungswerts von 20 mg/m³ nach Abschluss des Einfahrbetriebes für die Schadstoffe nach Nr. 5.2.5 Klasse I i.V.m. Anhang 3 TA Luft 2021 für den aus der CO2-Produktionsanlage kommenden Teil-Abgasstrom vor dessen Einleitung in den Haupt-Abgasstrom des Zementwerks. • Antrag auf Festlegung eines Emissionsgrenzwert für Formaldehyd in Höhe von 5 mg/m³ gemäß Nr. 5.2.7.1.1 Abs. 10 TA Luft 2021 für das Ofenabgas am Schornstein der Ofenanlage. • Antrag auf Festlegung eines Emissionsgrenzwerts für Acetaldehyd in Höhe von 10 mg/m³ im Ofenabgas am Schornstein der Ofenanlage gemäß LAI-Vollzugsempfehlung vom 21.06.2023 für Acetaldehyd.

Untersuchungen zur Abscheidung teilchenfoermiger luftfremder Stoffe an Pflanzen. Ein Beitrag zur Abscheidung von Teilchen an Nadeln und Blaettern (Waldschaeden)

Ziele: Bestimmung der die Abscheidung von Teilchen an Nadeln und Blaettern bestimmenden Groessen. Angaben eines Abscheidungsgrades Motive: Umweltschutz

Abluftfilterung an KKW nach schweren Stoerfaellen

Kernschmelzunfaelle in KKW fuehren durch die Schmelzen-Betonreaktion zu einem Druckanstieg im Sicherheitsbehaelter. Eine Moeglichkeit, das Bersten des Sicherheitsbehaelters zu vermeiden, ist eine Abluftfilterung ueber Filterkomponenten zur Abscheidung von Radiojod und Aerosolen mit einem Volumenstrom, der zur Konstanthaltung des Druckes im SB ausreicht. Hierbei werden Filterelemente benoetigt, die hohe Abscheidewirkung bei hohen Temperaturen, hohem Strahlenpegel und Feucht- und Dampfgehalt haben.

Verbrennung von Hausmuell

Die Entsorgung kommunaler Abfaelle erfordert die Weiterentwicklung des klassischen Muellverbrennungsprozesses mit dem Ziel einer Minderung der Freisetzung von Schadstoffen. Dazu sind umfassende Kenntnisse ueber die Entstehung und das Verhalten einzelner Schadstoffe notwendig. Entsprechende Untersuchungen werden an bestehenden Muellverbrennungsanlagen, insbesondere mit Hilfe der halbtechnischen Testanlage TAMARA des KfK durchgefuehrt. Sie betreffen folgende Problemkreise: 1) Bilanzierung und Verhalten von Schadstoffen mit dem Ziel einer Schadstoffbilanz in Muellverbrennungsanlagen mit unterschiedlichen Gasreinigungssystemen mittels Einsatz moderner Analyseverfahren. 2) Untersuchungen der Verbrennungsvorgaenge im Brennraum und in der Nachbrennkammer von Muellverbrennungsanlagen, insbesondere der Entstehung organischer Schadgase, des chemischen und thermischen Verhaltens von Schwermetallen und der Bildungs-, Emissions- und Zersetzungsmechanismen organischer Schadstoffe einschl. Entwicklung spezieller analytischer Verfahren. 3) Erprobung der Abscheidewirksamkeit verschiedener Entstaubungsverfahren wie Zyklone, Elektro- und Gewebefilter, in Kombination mit nasser Rauchgasbehandlung zur HCl-, Hg- und SO2-Abscheidung. 4) Methodische Entwicklungen zur Schwermetallaugung aus den Filterstaeuben mit der sauren Fluessigphase der Rauchgas-Waesche, zur Abscheidung und Konzentrierung dieser Metalle aus den resultierenden Waessern, mit Hilfe der Testanlagen DORA und KLARA sowie zur Rueckfuehrung der gelaugten Filterstaeube in den Verbrennungsraum, um anhaftende organische Schadstoffe zu zerstoeren (3R-Verfahren).

Sanierung des Altstandortes Kraftwerk Borken

Am Altstandort des Kraftwerkes Borken sind nach Demontagearbeiten 22000 Liter PCB-haltiges Trafooel ausgelaufen, wobei akute Gefahr fuer das nur 40 Meter entfernt liegende Fliessgewaesser Schwalm bestand. Im Verlauf der Sanierungsarbeiten ist eine weitere Altlast durch Trafooel festgestellt worden . Boden und Grundwasser waren hochgradig kontaminiert, bis zu 2000 mg/l Oel in Phase. Durch rastermaessige Sondierungen wurde das Schadensausmass ermittelt. Als aktive hydraulische Sanierungsmassnahme wurden zwei Sanier- und Spuelbrunnen mit Drainagesystem errichtet. Die langfristige Grundwassersanierung erfolgt durch eigene Reinigungsanlage (chemisch/physikalisch). Das ausgehobene Bodenmaterial (ca. 1500 t) wird mikrobiell aufgearbeitet von der Firma Umweltschutz Nord. - Erstellung von Sanierungsplaenen, genehmigungsrechtliche Antraege. - Die Grundwassersanierung wurde durch eigens konstruierte oberflaechenabsaugende Edelstahlbehaelter, in denen sich Tauchpumpen befanden, welche bewirkten, dass in erster Linie das auf der Oberflaeche der Sanierungsbrunnen aufschwimmende Oel entfernt und zur Abscheide- und Sorptionsanlage gefoerdert wurde, durchgefuehrt.

Nachweis der Machbarkeit der CO2-Abtrennung mittels CycloneCC-Technologie in der Zementindustrie

Holcim (Süddeutschland) GmbH wird in dem Vorhaben der Erstanwender der sogenannten 'CycloneCC-Technologie' als 'End-of-Pipe'-Lösung innerhalb der Zementindustrie im industriellen Maßstab sein. Im Projekt PRIDE-ID wird ein Versuch der Technologie zur Abscheidung unvermeidbarer CO2-Emissionen mittels realer Prozessgase in einem Zementwerk erfolgen. Die CycloneCC-Technologie, welche eine CO2-Abtrennung mittels Rotating Packed Bed-Komponente einsetzt, ist als innovative, kostengünstige CO2-Abscheidungstechnologie von dem Unternehmen Carbon Clean entwickelt worden (eingebunden als Unterauftragnehmer). Zudem ist im Rahmen des zu fördernden Vorhabens die Universität Stuttgart als Projektpartner eingebunden, welche den Einsatz der CycloneCC-Technologie wissenschaftlich begleiten und CO2-Nutzungsszenarien für eine perspektivische Skalierung der Technologie erarbeiten wird. Als weiterer wissenschaftlicher Partner charakterisiert das Institut für Nichtklassische Chemie e.V. die Wirkkomponenten und deren Alterungsprodukte in der Aminlösung und identifiziert die Mechanismen der Alterungsreaktionen. Ziel des Projekts ist die Installation einer Versuchsanlage zur CO2-Abtrennung mit der CycloneCC-Technologie im Zementwerk Dotternhausen, um 10 TPD CO2 aus dem Gasstrom des Zementwerks abzuscheiden. Das Projekt wird am Gelände des Holcim Zementwerk in Dotternhausen und unter Verwendung eines Teilabgasstromes des Werkes stattfinden. Holcim wird die Testkampagne durch Mitarbeiter vor Ort unterstützen und Probenentnahmen gewährleisten. Anschließend wird Holcim bei der Erarbeitung des Skalierungskonzept unterstützen. Holcim wird weitreichende Kenntnisse im Bereich Verbrennungsprozess und Betriebsweisen in der Zementproduktion, der Verwendung von CO2 als Rohstoff sowie erforderliche Prozessdaten (u.a. für die Charakterisierung der Stoffströme und potenzielle Störkomponenten) in das Vorhaben einbringen.

Vorbereitende Untersuchungen zum Einsatz von Buche in einer industriellen OSB-Produktion

Das Projekt 'BuchenOSB' verfolgt das Gesamtziel der Entwicklung verfahrenstechnischer Grundlagen für den Einsatz von Buche in einer industriellen OSB-Produktion. Das Vorhaben widmet sich dazu einer gesamtheitlichen Betrachtung der Prozesskette von der Holzernte bis hin zur fertigen Platte unter Berücksichtigung der besonderen Voraussetzungen von Buchenholz. Buchenholz gilt in der Industrie als ungeeignet zur Produktion von OSB, da sich Buchenstrands nach der Zerspanung zum großen Teil aufrollen. Solche Strands verursachen verschiedene Probleme in einem industriellen Produktionsprozess. So sind zum Beispiel ihre Trocknung und ihr Handling schwierig. Vor allem lassen sie sich nicht richtig beleimen und verursachen damit Fehlstellen in daraus produzierten Platten. Dieses Phänomen wird in den vorliegenden wissenschaftlichen Untersuchungen zur Verwendung von Buche in der Herstellung von OSB so gut wie nicht beachtet. Das geplante Vorhaben zielt daher darauf ab, die rohstoff- und verfahrenstechnischen Ursachen und die Einflussfaktoren für das Aufrollen von Buchenstrands zu untersuchen. Zudem sollen für den industriellen Maßstab geeignete Maßnahmen entwickelt werden, um das Aufrollen zu minimieren. Geeignete Technik zur Abscheidung aufgerollter Strands, sowie Zerspanungstechnik für eine möglichst schonende Nachzerkleinerung solcher Strands sollen identifiziert beziehungsweise entwickelt werden. Dieses nachzerkleinerte Material soll dem Produktionsprozess an geeigneter Stelle wieder zugeführt werden können. Darüber hinaus soll untersucht werden, unter welchen verfahrenstechnischen Voraussetzungen und in welchen Mengen ein derartig hergestelltes und aufbereitetes Spangut aus Buche zur Produktion von normkonformen OSB eingesetzt werden kann. Die Ergebnisse sollen schließlich gesamtheitlich in einem Vorschlag für ein Materialflussschema zusammengeführt werden, auf dessen Basis eine industrielle OSB-Produktion mit möglichst hohem Buchenholzanteil möglich ist.

Nachweis der Machbarkeit der CO2-Abtrennung mittels CycloneCC-Technologie in der Zementindustrie, Teilvorhaben: Untersuchung der Alterung der Waschlösung und deren Konsequenzen für die Abscheidung von Kohlendioxid

Holcim (Süddeutschland) GmbH wird in dem Vorhaben der Erstanwender der sogenannten 'CycloneCC-Technologie' als 'End-of-Pipe'-Lösung innerhalb der Zementindustrie im industriellen Maßstab sein. Im Projekt PRIDE-ID wird ein Versuch der Technologie zur Abscheidung unvermeidbarer CO2-Emissionen mittels realer Prozessgase in einem Zementwerk erfolgen. Die CycloneCC-Technologie, welche eine CO2-Ab-trennung mittels Rotating Packed Bed-Komponente einsetzt, ist als innovative, kostengünstige CO2-Abscheidungstechnologie von dem Unternehmen Carbon Clean entwickelt worden (eingebunden als Unter-auftragnehmer). Carbon Clean ist ein innovatives Unternehmen mit Hauptsitz in Großbritannien, das sich auf Kohlendioxid-Rückgewinnungstechnologie für industrielle Zwecke spezialisiert hat. Zudem ist im Rah-men des zu fördernden Vorhabens die Universität Stuttgart als Projektpartner eingebunden, welche den Einsatz der CycloneCC-Technologie wissenschaftlich begleiten wird. Als weiterer wissenschaftlicher Part-ner charakterisiert das Institut für Nichtklassische Chemie e.V. die Wirkkomponenten und deren Alterungsprodukte in der Aminlösung und identifiziert die Mechanismen der Alterungsreaktionen. Ziel des Projekts ist die Installation einer Versuchsanlage zur CO2-Abtrennung mit der CycloneCC-Technologie im Zementwerk Dotternhausen, um 10 TPD CO2 aus dem Gasstrom des Zementwerks abzuscheiden.

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