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Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wacker Lehrstuhl für Makromolekulare Chemie durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die stoffliche Nutzung von CO2 durch eine neue Synthese von Acrylsäure bzw. Natriumacrylat. Bei einem Massenanteil von 61 Prozent im Zielmolekül könnten bei einem Marktvolumen von ca. 4 Millionen Tonnen bei einer erfolgreichen Einführung dieser Technologie bedeutende Mengen an CO2 stofflich genutzt werden. Da Ethylen auch auf Basis von Bioethanol hergestellt werden kann, ist so die vollständige Umstellung der Acrylsäuresynthese auf regenerative Rohstoffe möglich. Das vorliegende Arbeitspaket untersucht, ob bei Verwendung neuer alternativer Liganden, z. B. einfacher s-Donatoren (Amine, hochsubstituierte Phosphane etc.), der Katalysezyklus vervollständigt werden kann. Dabei sollen neben stöchiometrischen Mengen an alkylierenden Agentien auch Säuren zur Ringöffnung eingesetzt werden. Wesentliches Kriterium dieses Arbeitspakets ist die Verfolgung der Reaktion mittels in-situ-Methoden online ATR-IR-Spektroskopie, kombiniert mit NMR-Spektroskopie und ESI Massenspektrometrie zur Produktquantifizierung. Daher sollen monoanionische Liganden (N--O, P--O etc.) insbesondere in Verbindung mit Fe(Ru)(II) und Rh, Ir(I) untersucht werden. Durch die zusätzlichen ionischen Wechselwirkungen erhöht sich die Metall/Ligand-Stabilität und die oxidative Addition. Die reduktive Eliminierung in den Redoxpaaren Rh(Ir)(I) / Rh(Ir)(III) wird erleichtert. Zudem werden dinucleare Komplexe auf ihre Eignung zur Kupplung von CO2 mit Olefinen untersucht.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen durchgeführt. Ziel ist die Entwicklung und Herstellung erstklassiger, ligninhaltiger, adhärierender Polymerharze mit hoher elektrischer Leitfähigkeit. Diese werden mit chemisch modifizierten Buchenholz-Ligninen hergestellt und basieren auf der Derivatisierung bzw. Quervernetzung mit Acrylaten, Epoxiden, Phenolen und Isocyanaten, wobei bei gezielter Einstellung der Haftadhäsion und der Haftbindung ein hoher Anteil an Lignin angestrebt wird. Im Fokus der Untersuchungen steht deshalb auch der Einfluss des Lignins auf die adhäsive Wirkung. Die resultierenden Klebstoffsysteme werden über den Einbau von Ligninderivaten und die gezielte Auswahl weiterer Komponenten an die zu dispergierenden leitfähigen Polymere bzw. elektrisch leitfähigen Partikel adaptiert. Dadurch wird die spezifische, elektrische Leitfähigkeit der Klebstoffe einstellbar. Verfolgt wird dabei auch das technische Ziel den Klebstoff definiert, intrinsisch über den elektrischen Widerstand, aufzuheizen und auf diese Weise schnell und gezielt auszuhärten. Ein weiteres technisches Projektziel besteht in der gezielten Verschäumung der Harzkomponenten mittels Mikrowellentechnologie zu hochdämmenden, leichten Strukturelementen. Diese werden dann durch die leitfähigen adhäsiven Harze mit Deckschichten zu Sandwichelementen verbunden und elektrothermisch ausgehärtet. Weiterhin werden die elektrisch leitfähigen Harzsysteme zur Verklebung von Schaumelementen genutzt, um Freiformflächen für spezifische Anwendungen im architektonischen Umfeld zu generieren. Eine klassische thermische Aushärtung über Öfen ist auf Grund der sehr guten Wärmeisolation der Schäume schwierig und ökonomisch nicht sinnvoll, so das auch hier die besondere Innovation der elektrisch leitfähigen Harze für eine gezielte, lokal begrenzte Aushärtung zum Einsatz kommen wird.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von G.E. Habich's Söhne GmbH & Co. KG durchgeführt. Die in wässrigen Dispersionsfarben für den Innen- und Außenbereich verwendeten Bindemittelsysteme bestehen heutzutage hauptsächlich aus erdölbasierten Acrylharzen. Ihr Anteil in einer Dispersionsfarbe liegt bei 10-30%. In den letzten Jahren ist jedoch das Interesse der Verbraucher und der Industrie an umweltfreundlicheren Farben und Beschichtungen enorm gestiegen. Um diesen Erwartungen gerecht zu werden, hat sich das Projekt 'DisPro', welches durch die Firma Habich's Söhne GmbH & Co. KG in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IVV durchgeführt wird, zum Ziel gesetzt, ein neuartiges proteinbasiertes Bindemittel zur Anwendung in wässrigen Dispersionsfarben zu entwickeln, um eine Verwendung erdölbasierter Acrylate vermeiden zu können. Als Ausgangsmaterialien sollen kommerziell erhältliche pflanzliche Rohstoffe zur Verwendung kommen, um eine zeitnahe wirtschaftliche Umsetzung der Ergebnisse zu garantieren. Pflanzliche Proteine haben aufgrund ihrer funktionellen Eigenschaften, Struktur und Modifizierbarkeit hierfür ein sehr großes Potential. Das IVV hat bereits in vergangenen Forschungsprojekten aufgezeigt, dass Proteine beispielsweise eine gute Filmbildung aufweisen und somit als Bindemittel grundsätzlich geeignet sind. Die wissenschaftliche Bedeutung des Projektes 'DisPro' liegt darin, dass ein toxikologisch unbedenkliches und nachhaltiges Bindemittelsystem für eine verbraucherfreundliche 1-Eimer-Dispersionsfarbe entwickelt werden soll. Im System sollen dabei die positiven Eigenschaften der Proteine durch deren Modifikation optimiert werden. Weitergehend sollen durch Kombination der Proteine mit pflanzlichen Ölen, Kohlenhydraten und/oder sekundären Pflanzenstoffen einerseits die Reaktivität der pflanzlichen Proteine im Eimer limitiert (Lagerstabilität) und andererseits die Verarbeitbarkeit der Farbe zu jedem Zeitpunkt gewährleistet werden.

Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Poly-Chem AG durchgeführt. Ziel ist die Entwicklung und Herstellung erstklassiger, ligninhaltiger, adhärierender Polymerharze mit hoher elektrischer Leitfähigkeit. Diese werden aus chemisch modifizierten Ligninen hergestellt und basieren auf der Derivatisierung bzw. Quervernetzung mit Acrylaten, Epoxiden - und Isocyanaten, wobei bei gezielter Einstellung der Haftadhäsion und der Haftbindung ein hoher Anteil an Lignin angestrebt wird. Im Fokus der Untersuchungen steht deshalb auch der Lignineinfluß auf die adhäsive Wirkung. Die resultierenden Werkstoffsysteme werden über den Einbau von Ligninderivaten und die gezielte Auswahl weiterer aromatischer Komponenten an die zu dispergierenden leitfähige Polymere bzw. elektrisch leitfähigen Partikel adaptiert. Die so modifizierten Harze werden mittels Mikrowellentechnologie aufgeschäumt und mit Decklagen zu Sandwichelementen kraftschlüssig verbunden. Dabei spielt die Erzeugung von Freiformstrukturen mittels intrinsischen Schäumens bzw. die Verklebung von Schaumblöcken mit dem neu entwickelten adhärierenden Polymerharz unter elektrisch induzierter Aushärtung eine besondere Rolle. Beginnend im kleinskaligen Maßstab erfolgt die Herstellung ausgewählter Polymer-Harz-Komponenten auf Epoxid- und Acrylatbasis, in dessen Folge entsprechende Ligninderivate auf Acrlyat- und Epoxidbasis hergestellt, systematisch modifiziert und charakterisiert werden. Die resultierenden Eigenschaften dieser Produkte erfolgt u.a. via Gaschromatographie und elektrischer Leitfähigkeit.

Investigations of viscous venting and treatment of releases

Das Projekt "Investigations of viscous venting and treatment of releases" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Forschungsschwerpunkt Bautechnik und Meerestechnik, Arbeitsbereich Strömungsmechanik durchgeführt. General Information: Polymerization reactors are widely used throughout the industrialized world in the production processes of many common materials such as polystyrene, polyvinylchloride (PVC) and polyacrylates (e.g. plexiglass). A survey carried out in 1990 by the UK Health and Safety Executive showed that, over period up to 1987, an average of five serious industrial incidents due to runaway polymerization reactions occurred every two years. Against this background, and in the framework of reduction of risks to human health and the environment, many of Europe's leading chemical companies have expressed a strong need to improve the modelling capability available for the design of emergency pressure relief systems for such reactors. The present proposal is focussed on this area and is characterised by a problem-solving approach. Many runaway reactions that are of greatest concern are those that involve highly-viscous multiphase fluids (viscosities typically greater than 1000cP). There are considerable uncertainties in specifying the required safety valve and pipe sizes to handle such fluids so that, if activated, the emergency pressure relief systems will be able to discharge reactor contents at a rate that will prevent a dangerous build-up of pressure and temperature in the reactor vessel. However, the basic hindrance to the development of improved modelling techniques is the extremely limited experimental database on the flow of highly-viscous multiphase fluids (reacting and non-reacting) in vessels, safety valves and piping. In view of the variety of polymerization processes, it is necessary for this project to adopt a generic approach, i.e. to perform experiments that allow high-viscosity effects to be studied systematically and, on this basis, to develop generalised physical models for emergency pressure relief system design. The INOVVATOR Project has the following objectives: 1. To complement the very limited experimental database on high-viscosity multiphase flows by performing a number of experiments designed to fill certain critical knowledge gaps such as liquid-vapour distribution in reactor vessels, the pressure drop characteristics of safety valves and associated pipe systems and corresponding mass discharge rates. 2. To create a computer database containing these and other available experimental data related to high- viscosity multiphase flows. 3. To develop or improve the modelling technology for highly-viscous flows used in the design of emergency pressure relief systems. This would be validated against the above database. 4. To exploit and disseminate the products of the project, e.g. by publications, presentations at industrial working groups and by incorporating the improved models in existing design software. The resources necessary to achieve these objectives demand a trans-national approach. ... Prime Contractor: Commission of the European Communities, Institute of Systems, Informatics and Safety; Barasso; Italy.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung durchgeführt. Die in wässrigen Dispersionsfarben für den Innen- und Außenbereich verwendeten Bindemittelsysteme bestehen heutzutage hauptsächlich aus erdölbasierten Acrylharzen. Ihr Anteil in einer Dispersionsfarbe liegt bei 10-30%. In den letzten Jahren ist jedoch das Interesse der Verbraucher und der Industrie an umweltfreundlicheren Farben und Beschichtungen enorm gestiegen. Um diesen Erwartungen gerecht zu werden, hat sich das Projekt 'DisPro', welches durch die Firma Habich's Söhne GmbH & Co. KG in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IVV durchgeführt wird, zum Ziel gesetzt, ein neuartiges proteinbasiertes Bindemittel zur Anwendung in wässrigen Dispersionsfarben zu entwickeln, um eine Verwendung erdölbasierter Acrylate vermeiden zu können. Als Ausgangsmaterialien sollen kommerziell erhältliche pflanzliche Rohstoffe zur Verwendung kommen, um eine zeitnahe wirtschaftliche Umsetzung der Ergebnisse zu garantieren. Pflanzliche Proteine haben aufgrund ihrer funktionellen Eigenschaften, Struktur und Modifizierbarkeit hierfür ein sehr großes Potential. Das IVV hat bereits in vergangenen Forschungsprojekten aufgezeigt, dass Proteine beispielsweise eine gute Filmbildung aufweisen und somit als Bindemittel grundsätzlich geeignet sind. Die wissenschaftliche Bedeutung des Projektes 'DisPro' liegt darin, dass ein toxikologisch unbedenkliches und nachhaltiges Bindemittelsystem für eine verbraucherfreundliche 1-Eimer-Dispersionsfarbe entwickelt werden soll. Im System sollen dabei die positiven Eigenschaften der Proteine durch deren Modifikation optimiert werden. Weitergehend sollen durch Kombination der Proteine mit pflanzlichen Ölen, Kohlenhydraten und/oder sekundären Pflanzenstoffen einerseits die Reaktivität der pflanzlichen Proteine im Eimer limitiert (Lagerstabilität) und andererseits die Verarbeitbarkeit der Farbe zu jedem Zeitpunkt gewährleistet werden.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Technische Chemie durchgeführt. CO2 ist einerseits ein Treibhausgas, andererseits ein kostengünstiger Rohstoff. Ziel des Verbundprojektes ist die Auffindung von Prozessbedingungen und Katalysatoren für die neue Synthese von Na-Acrylat aus CO2 und Ethen. Für diese bisher nicht bekannte Reaktion müssen wirksame Homogen oder Heterogen Katalysatoren gefunden werden. Das Institut für Technische Chemie der Universität Stuttgart führt die reaktions- und verfahrenstechnischen Optimierungen des Gesamtprozesses zur Herstellung von Natrium-Acrylat aus Kohlenstoffdioxid und Ethen durch. Ziel ist die Ausarbeitung des Gesamtprozesses durch Optimierung aller Prozessstufen und der Nachweis der technischen Machbarkeit in einer kontinuierlichen Versuchsanlage. Die reaktions- und verfahrenstechnische Optimierung des Gesamtverfahrens zur Herstellung von Natrium-Acrylat aus Kohlenstoffdioxid und Ethen umfasst folgende Arbeitspakete. 1) Kinetische Untersuchungen zur Spaltung des Hoberg-Komplexes mit verschiedenen Basen und Optimierung der Reaktionsbedingungen. 2) Kinetische Untersuchungen zur Bildung des Hoberg-Komplexes am molekularen Nickel-Katalysator unter Berücksichtigung von Löslichkeit und Stofftransport für Kohlenstoffdioxid 3) Reaktionstechnische Optimierung des Basenaustausches zur Rückgewinnung des Katalysators. 4) Ausarbeitung der Stofftrennung zur Rückgewinnung des Katalysators. 5) Übertragung der Ergebnisse auf neue Katalysatoren. 5) Aufbau und Betrieb einer kontinuierlichen Versuchsanlage zur Optimierung des Gesamtprozesses.

Development of strategies for increase of plant availability of membrane bioreactors in waste paper using paper mills

Das Projekt "Development of strategies for increase of plant availability of membrane bioreactors in waste paper using paper mills" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Papiertechnische Stiftung München durchgeführt. The objective of the research project is an increased availability of membrane bioreactor systems with submerged ultra filtration membranes. This aim should be gained by identification of organic und inorganic substances, MBR operating conditions and sludge properties causing membrane layers. Knowing the substances efficient cleaners and cleaning strategies should be elaborated and tested in continuous operation on-site. Guideline values should be defined showing the limits for economic operation. Inappropriate criteria will be expressed if waters, substances or operating conditions affecting the plant performance avoiding economic operation. Effluent samples from 10 different paper mills have been examined in laboratory tests using different membrane material, pressure and filtration volume. Filterability seems to depend on the content of soluble ingredients. Filter material, pore size and pressure have less influence. criteria for estimation of filterability have been established based on the flux rate. The developed method for early evaluating filterability of effluents can only be used as a rough estimation. Trials with laboratory MBR plant had been operating on-site in three mills. Operation depends on the quality of the biological treatment process and the water composition. Some water ingredients, e.g. acrylates might cause problematic layers in case of polymerisation. Incomplete biological degradation forces development of EPS. EPS is a basis for biofilm and therefore a serious factor causing biofouling. Sole scaling is the least blocking problem. It can be removed using effective reagents, defined by analytic examination of effluent ingredients and laboratory trials. Fouling and biofouling effects are more serious in treatment. Therefore lifting the overlay in the first step is most important than treatment with the right reagents. Using the effective reagents is important for the second step. In most cases fouling/biofouling layers are more difficult in removing. Early cleaning improves the cleaning success.

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von hte GmbH the high throughput experimentation company durchgeführt. Ziel ist die Auffindung von Prozessbedingungen und Katalysatoren für die neue Synthese von Natrium-Acrylat aus Kohlendioxid (CO2) und Ethen. Für diese Reaktion müssen wirksame Homogen- oder Heterogenkatalysatoren aufgefunden werden. Zudem muss evaluiert werden, wie durch Steuerung von Phasenverhalten der eingesetzten Reaktanden untereinander und in Wechselwirkung mit CO2 eine industriell realisierbare Reaktionsführung, Katalysatorrückführung und Aufarbeitung ermöglicht werden kann. Das Konzept sieht vor, das Problem der ungünstigen Gleichgewichtslage bei der Reaktion von CO2 und Ethen mittels einer Säure oder Base in Gegenwart eines Katalysators zu lösen, wobei als Produkt das Acrylat der eingesetzten Base entsteht und der Katalysator in aktiver Form abgetrennt und rückgeführt wird. Die Arbeiten werden auf die Synthese von potentiellen heterogenen Aktivmassen und die Testung von homogenen und heterogenen Katalysatoren im hohen Durchsatz fokussiert. Es sind geeignete technische Plattformen vorhanden, mit denen die Katalysatorkandidaten für die Zielreaktionen getestet werden können. Das Arbeitspaket startet mit der Adaption einer Mehrfach-Reaktoranlage für den Test in flüssiger Phase in Mikro-Blasensäulen. Die weitere Optimierung der als prospektiv erscheinenden Katalysatoren soll in einer Mehrfach-Autoklavenbank (6-8 parallel betriebene Druckbehälter) erfolgen. Durch die parallele Testung der Aktivmassen können Informationen auf breiter Basis über die neuartigen Materialien gewonnen werden.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BASF SE durchgeführt. Kohlendioxid ist einerseits ein Treibhausgas, andererseits ein kostengünstiger Rohstoff. Ziel des Verbundprojektes ist die Auffindung von Prozessbedingungen und Katalysatoren für die neue Synthese von Natrium-Acrylat (Na-Acrylat) aus Kohlendioxid und Ethen. Für diese bisher nicht bekannte Reaktion müssen wirksame Homogen- oder Heterogenkatalysatoren aufgefunden werden. Zudem wird die Steuerung des Phasenverhaltens der eingesetzten Reaktanden untereinander und in Wechselwirkung mit CO2 untersucht und eine industriell realisierbare Reaktionsführung abgeleitet. Das Projekt adressiert wesentliche Ziele der High-Tech-Strategie der Bundesregierung zum Klima- und Ressourcenschutz. Der Projektteil der TU München zielt auf eine katalytische Reaktionsführung der Acrylsäure- bzw. Acrylatsynthese. Die Arbeiten der BASF werden am CaRLa, dem gemeinsamen Labor mit der Universität Heidelberg, durchgeführt. In diesem Teilprojekt werden Hoberg-Komplexe und alternative Komplexe im Sinne eines assoziativen Ligandenaustauschs mit einer Vielzahl an Basen und Nucleophilen umgesetzt und Modellkomplexe näher auf ihre Eignung unter industriellen Gesichtspunkten untersucht. hte synthetisiert potentielle heterogene Aktivmassen und testet homogene und heterogene Katalysatoren im hohen Durchsatz. Die Universität Stuttgart wird sich der reaktions- und verfahrenstechnischen Optimierung der einzelnen Prozessstufen und des Gesamtprozesses widmen.

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