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Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von G.E.O.S. Ingenieurgesellschaft mbH durchgeführt. Innerhalb dieses Teilprojektes soll die bestehende Schwertmannitherstellungstechnologie so angepasst werden, dass im Anschluss des Projektes eine Produktion von Schwertmannit und Adsorbenzien im Industriemaßstab erfolgen kann. Die Schwertmannitsynthese ist dafür so umzustellen, dass Schwertmannit mit gleichbleibender Qualität und in ausreichender Menge hergestellt werden kann und eine effiziente Gewinnung (geringerer Energieverbrauch) und Weiterverarbeitung erfolgen kann. Ziel ist weiterhin, die Herstellungstechnologie für die Adsorbenzien in Zusammenarbeit mit der UBIG GmbH so zu optimieren, dass eine gleichbleibende hohe technische Qualität der Produkte (Adsorptionskapazität und Adsorptionskinetik und Abriebfestigkeit) erreicht wird. Für das Erreichen der Ziele ist eine teilweise Umgestaltung und Erweiterung der bestehenden Pilotanlage geplant. Dies beinhaltet die Vergrößerung des Oxidationsraumes für die Erhöhung der Schwertmannitausbeute und Qualität und die Senkung des Energieverbrauches für Belüftung und Umwälzung durch ein alternatives Belüftungsverfahren. G.E.O.S. unterstützt die UBIG GmbH bei der Optimierung der Adsorbenzienherstellung durch Erfahrungen und Erkenntnisse aus den Vorgängerprojekten und konzipiert und begleitet die Pilotversuche zur Anwendung bei den Praxispartnern. Eine Bilanzierung der gesamten Produktionskette bis hin zur Auswertung der Anwendungstests am Projektende soll Aufschluss über die Wirtschaftlichkeit der entwickelten Produkte geben.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Donau Carbon GmbH & Co. KG durchgeführt. Inhalt des Teilprojektes: Als Vorreinigungsstufe vor weitergehenden Aufbereitungsprozessen zur Aufkonzentrierung eines Prozesswassers zur Nutzung als Sole für die Chloralkalielektrolyse, ist eine Filtration über granulierte Aktivkohle (AK) geplant. Ziel dieser Vorreinigungsstufe ist die Entfernung von Kohlenwasserstoffen die die weiteren Schritte der Aufkonzentrierung der Sole und bei der Elektrolyse stören. Mit den üblichen zur Wasserreinigung eingesetzten AK kommt es insbesondere bei der Entfernung von polaren oder ionogenen Substanzen zu einem sehr schnellen Durchbruch der Festbett-Aktivkohlefilter. Dies führt, bedingt durch den häufigen Austausch der AK, zu hohen Betriebskosten. Hauptziel des Arbeitspakets ist es daher, die Adsorptionskapazität der AK gegenüber zuvor identifizierten besonders problematischen polaren Substanzen und Ionen um ca. 30 %. zu erhöhen. Hierzu ist eine gezielte Modifikation der funktionellen Oberflächengruppen (FOG) geplant. Die gezielte Modifikation von Aktivkohlen (AK) zur selektiven Entfernung von polaren und ionischen organischen Störstoffen soll in dem Unterarbeitspaket (UAP) gemeinsam mit der Uni-DuE untersucht werden. Das UAP beinhaltet die chemische Behandlung der AK, die thermische Aktivierung im Labormaßstab inkl. der Charakterisierung, die Herstellung der als optimal getesteten Produkte im Großmaßstab sowie die Betrachtung der Ergebnisse einer Reaktivierung. Im Einzelnen gliedert es sich in die Arbeitsschritte: Erzeugung 'konventioneller AK' im Labor-Drehrohrofen (Überprüfung der Übertragbarkeit industrieller Prozess - Labormaßstab und als Referenz-AK), Herstellung chemisch-oberflächenmodifizierter AK im Labor- und Großmaßstab (verbesserte Adsorptionsleistung gegenüber polaren/ionogenen organischen Wasserinhaltsstoffen), Charakterisierung der AK (chemisch-physikalische Eigenschaften, Adsorptions-Batchtests), Festbettversuche sowie Reaktivierungsversuche mit den in den Festbettversuchen erschöpften AK.

Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Duisburg-Essen, Abteilung Maschinenbau und Verfahrenstechnik, Lehrstuhl für Mechanische Verfahrenstechnik , Wassertechnik durchgeführt. Als Vorreinigungsstufe vor weitergehenden Aufbereitungsprozessen zur Aufkonzentrierung eines Prozesswassers zur Nutzung als Sole für die Chloralkalielektrolyse ist eine Filtration über granulierte Aktivkohle (AK) geplant. Ziel dieser Vorreinigungsstufe ist die Entfernung von Kohlenwasserstoffen, die die bei der weiteren Aufkonzentrierung der Sole und bei der Elektrolyse stören. Mit den üblichen zur Wasserreinigung eingesetzten AK kommt es insbesondere bei der Entfernung von polaren oder ionogenen Substanzen zu einem sehr schnellen Durchbruch der Festbett-Aktivkohlefilter. Dies führt, bedingt durch den häufigen Austausch der AK, zu hohen Betriebskosten. Hauptziel des Arbeitspakets ist es daher, die Adsorptionskapazität der AK gegenüber zuvor identifizierten besonders problematischen polaren Substanzen und Ionen um ca. 30 %. zu erhöhen. Hierzu ist eine gezielte Modifikation der funktionellen Oberflächengruppen (FOG) geplant. Die gezielte Modifikation von Aktivkohlen (AK) zur selektiven Entfernung von polaren und ionischen org. Störstoffen soll in dem Unterarbeitspaket (UAP) der Uni-DuE gemeinsam mit der Fa. Donau Carbon untersucht werden. Das UAP beinhaltet die chemische Behandlung der AK, die thermische Aktivierung im Labormaßstab inkl. der Charakterisierung, die Herstellung der als optimal getesteten Produkte im Großmaßstab sowie die Betrachtung der Ergebnisse einer Reaktivierung. Im Einzelnen gliedert es sich in die Arbeitsschritte: Erzeugung 'konventioneller AK' im Labor-Drehrohrofen (Überprüfung der Übertragbarkeit industrieller Prozess - Labormaßstab und als Referenz-AK), Herstellung chemisch-oberflächenmodifizierter AK im Labor- und Großmaßstab (verbesserte Adsorptionsleistung gegenüber polaren/ionogenen organischen Wasserinhaltsstoffen), Charakterisierung der AK (chemisch-physikalische Eigenschaften, Adsorptions-Batchtests), Festbettversuche sowie Reaktivierungsversuche mit den in den Festbettversuchen erschöpften AK.

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von VDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbH durchgeführt. Die Zielsetzung des Projektes ist die Produktentwicklung eines effizienten und kostengünstigen Filtermaterials und Verfahrens zur selektiven Entfernung von Crges und Cr(VI) aus Grundwasser und industriellem Prozesswasser, das Vorteile gegenüber bestehenden Verfahren bietet und ermöglicht, zukünftige Chrom-Grenzwerte wirtschaftlich einzuhalten. Ziel der Arbeiten des BFI ist die Entwicklung eines Adsorptionsverfahrens basierend auf dem neuen Filtermaterial, mit dem chromathaltige Abwässer der Stahl- und metallverarbeitenden Industrie behandelt werden können. Durch die Versuchsergebnisse des BFI soll die Produktentwicklung durch die Projektpartner auch für diese industriellen Abwässer erfolgen. Die Produktentwicklung, die auf der Modifikation von granuliertem Eisenhydroxid basiert, soll iterativ erfolgen. Das Material wird von den Projektpartnern in Batch- und Laborversuchen mit synthetischen und industriellen Wässern unterschiedlicher Zusammensetzung getestet und basierend auf den Ergebnissen verbessert und angepasst. Im Weiteren wird das neu entwickelte Filtermaterial in Pilotfiltern bei Wasserversorgern und exemplarisch in der Stahlindustrie getestet. Die Arbeiten des BFI beinhalten vor allem die Auswahl und Charakterisierung von industriellen chromathaltigen Abwässern für die Versuche und die Durchführung von Labor- und Pilotversuchen mit industriellem Abwasser. Die Versuchsergebnisse werden für die iterative Produktentwicklung und für die Modellierung an die Projektpartner weitergegeben. Die aus dem Labor- und Pilotmaßstab gewonnenen Ergebnisse werden von der TU Berlin für die Erstellung eines Modells zur Berechnung des Adsorptionsverhaltens in Abhängigkeit der Wasserzusammensetzung genutzt. Am Projektende wird die Wirtschaftlichkeit und Machbarkeit des neu entwickelten Verfahrens evaluiert. BFI ist in dieser Evaluierung für die industriellen Abwässer und die Verwertung des beladenen Filtermaterials verantwortlich.

Ferngesteuerte Kontrolle des eutrophierenden Eintrags aus diffusen Quellen in der Region SAAR-LOR-LUX

Das Projekt "Ferngesteuerte Kontrolle des eutrophierenden Eintrags aus diffusen Quellen in der Region SAAR-LOR-LUX" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität des Saarlandes, Fachrichtung 9.14 Anorganische und Analytische Chemie und Radiochemie durchgeführt. Durch die Verabschiedung der Wasserrahmenrichtlinie im Dezember 2000 schuf die Europäische Kommission ein Ordnungsrahmen für Maßnahmen der Gemeinschaft im Bereich der Wasserpolitik. Die dadurch erforderliche internationale Gewasserpolitik zielt auf eine länderübergreifend koordinierte Bewirtschaftung der Gewässer innerhalb sogenannter Flussgebietseinheiten ab. Besondere Beachtung erfährt dabei unter anderem der 'kombinierte Ansatz für Punktquellen und diffuse Quellen' (Artikel 10). Zusätzlich wird im Anhang die Ermittlung der Belastungen durch punktuelle Einträge und diffuse Quellen (Anhang II, 1.4.) sowie die Beurteilung ihrer Auswirkungen (Anhang II, 1.5) explizit gefordert. Da Punktquellen im Gegensatz zu diffusen Quellen leicht zu lokalisieren und zu messen sind, kommt der Erfassung diffuser Einträge zukünftig eine besondere Bedeutung zu. Das beschriebene LIFE-Projekt hatte daher in Anlehnung an diese Richtlinie die Erstellung und Überprüfung eines kontinuierlich arbeitenden Systems zur ferngesteuerten Kontrolle des eutrophierenden Eintrags aus diffusen Quellen zum Ziel, welches darüber hinaus trotz unterschiedlicher Gesetzgebung auf viele Regionen übertragbar sein sollte. Mit finanzieller Unterstützung durch das EU-LIFE Environment Programm konzipierten Institute aus Deutschland, Frankreich und Luxemburg automatisch arbeitende Messstationen, welche mit einem System zur Datenfernübertragung verbunden wurden. Als Untersuchungsgebiete wurden die Einzugsgebiete der Nied im Saarland (Deutschland) und in Lothringen (Lorraine in Frankreich) und das der Attert in Luxemburg ausgewählt. Die mobilen Messstationen wurden mit kommerziell erhältlichen Sensoren und Online-Analysatoren zur Erfassung der folgenden Parameter ausgestattet: - Parameter, die Rückschlüsse auf die im Gewässer ablaufenden Reaktionen zulassen: Temperatur, Sauerstoff, pH-Wert, Leitfähigkeit , Redox-Potential und SAK (Spektraler Adsorptionskoeffizient) - Eutrophierende Substanzen wie Phosphor (als Ortho- und Gesamt-Phosphat), Ammonium, Nitrat, TOC (Gesamter Organischer Kohlenstoff) - Chlorophyll als Indikator für die Eutrophierung. Alle erhobenen Messwerte wurden in so genannten Datenloggern vor Ort gespeichert und unmittelbar an die teilnehmenden Institute sowie an die verantwortlichen Behörden in Deutschland, Frankreich und Luxemburg übertragen. Um die zahlreichen Messdaten verwalten und auswerten zu können, wurden spezielle Datenbanken und Programme entwickelt. Die kontinuierliche Messung der Substanzen im Wasser und die Übertragung dieser Messwerte ermöglichte sowohl die Beobachtung von Konzentrationsveränderungen als auch deren Interpretation. uw.

Teilvorhaben 2: Bau Teststand und Test der Wasserdampfmembran

Das Projekt "Teilvorhaben 2: Bau Teststand und Test der Wasserdampfmembran" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Umwelt & Energie, Technik & Analytik e.V. durchgeführt. Im Projekt ist beabsichtigt, ein geeignetes Membransystem zur selektiven Trennung von CO2-Wasserdampfgemischen zu schaffen, das sich auch für höhere Temperaturniveaus größer als 85 Grad Celsius eignet. Derartige Gasgemische liegen in der abgetrennten, feuchten CO2-Fraktion aus Bioerdgasanlagen vor. Dadurch sollen neue, energetisch hoch effiziente verfahrenstechnische Optionen zur Trocknung feuchter CO2-Gasströme und zur gleichzeitigen technologischen Nutzbarmachung des Wärmegehalts des heissen Wasserdampfs in Amin-Wäschen ermöglicht werden. Der zu schaffende Teilstrom-Funktionsdemonstrator soll unter Technikums- und praxisnahen Bedingungen an einer Bioerdgasanlage charakterisiert und getestet werden. Weiterhin erfolgt eine Analyse und Bewertung der CO2-Bilanz der Technologie und die Prüfung möglicher Übertragungen auf vergleichbare industrielle Aufgabenstellungen. Konform zu den Anforderungen einer Aminwäsche wird ein Membranmodul zur Konditionierung des Offgasstromes entwickelt. Geeignete Membranmaterialien, die bzgl. ihres Trennmechanismus getestet werden, sind poröse Schichten auf Polymer-, Silica-, Kohlenstoff- sowie Zeolithbasis. Neben der Stabilität gegenüber Wasserdampf, Kohlendioxid, Aminen und Schwefelverbindungen sind die Durchbruchskurven der Wasseradsorption ein entscheidendes Kriterium zur Materialauswahl. Geeignete Materialien werden als Membranen synthetisiert und zu einem Membranmodul zusammengefasst, welches im Technikumsbereich unter realitätsnahen Bedingungen (Druck- und Temperaturvariationen, verschiedene Offgaszusammensetzungen) erprobt wird. Durch ein parallel entwickeltes Sensorset ist die Überwachung der Membranstandzeit möglich. Eine Robustheitsprüfung des Membranmoduls in einer Biogasaufbereitungsanlage wird abschließend durchgeführt.

Entwicklung eines Konzeptes für einen EnergieSparFonds in Deutschland

Das Projekt "Entwicklung eines Konzeptes für einen EnergieSparFonds in Deutschland" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie gGmbH durchgeführt. Effiziente Energienutzung kann für nahezu alle Probleme der Energiepolitik (Energiekostensenkung, Versorgungssicherheit, Klimaschutz) den schnellsten, größten und wirtschaftlichsten Lösungsbeitrag leisten und positive Nettoeffekte für Wirtschaft und Beschäftigung bewirken. Die Studie des Wuppertal Instituts und seiner Partner präsentiert eine Initiative zur Steigerung der Energieeffizienz, ein Konzept für einen EnergieSparFonds (ESF) in Deutschland, das ein Portfolio von 12 Energieeffizienz-Programmen umfasst und bis hin zu Kernelementen eines Gesetzentwurfs ausformuliert ist. Zusammen genommen ergibt sich ein milliardenschweres Investitionsprogramm, das bis zum Jahr 2015 gegenüber dem Trend in Deutschland insgesamt rund 75 TWh/Jahr Strom und etwa 102 TWh/Jahr Gas, Öl, Fernwärme und Kohle einspart und die Energierechnungen der Verbraucher/-innen netto um etwa 9 Mrd. Euro/Jahr entlastet. Die genannten Energieeinsparungen bewirken einen positiven Nettobeschäftigungseffekt in Höhe von bis zu 75.000 Personenjahren und eine Netto-Emissionsreduktion von bis zu 72 Mio. t CO2-Äquivalenten im Jahr 2015 (insgesamt rund 1 Mio. Personenjahre bzw. 1,1 Mrd. t CO2-Äquivalente im Zeitraum 2006-2029). Eine neue unabhängige Einrichtung des Bundes, der EnergieSparFonds, übernimmt die zentrale Anschubfinanzierung, Koordination und Steuerung der Energieeinspar-Aktivitäten, die dezentral umgesetzt werden. Ein solcher Fonds wird u. a. auch vom DGB in seinen Beschlüssen zur Energiepolitik vom Mai 2002 gefordert.

Teilvorhaben 1: LCA und Entwicklung eines Membranüberwachungsmoduls

Das Projekt "Teilvorhaben 1: LCA und Entwicklung eines Membranüberwachungsmoduls" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Innovations- und Bildungszentrum Hohen Luckow e.V. (IBZ Hohen Luckow e.V.) durchgeführt. Die Projektpartner beabsichtigen, ein Membransystem zur selektiven Trennung von CO2-Wasserdampfgemischen zu schaffen, das insbesondere bei höheren Temperaturniveaus größer als 85 Grad Celsius eingesetzt werden soll. Derartige Gasgemische liegen in der abgetrennten, feuchten CO2-Fraktion aus Bioerdgasanlagen, als off-Gas in Amin-Wäschen vor. Durch die Trocknung der feuchten CO2-Gasströme auf hohem Temperaturniveau kann der Wärmegehalt des heißen Wasserdampfs in Amin-Wäschen genutzt und damit neue, energetisch hoch effiziente Verfahrensoptionen eingeführt werden. Konform zu den Anforderungen einer Aminwäsche wird ein Membranmodul zur Konditionierung des Offgasstromes entwickelt. Geeignete Membranmaterialien, die bzgl. ihres Trennmechanismus getestet werden, sind poröse Schichten auf Polymer-, Silica-, Kohlenstoff- sowie Zeolithbasis. Neben der Stabilität gegenüber Wasserdampf, Kohlendioxid, Aminen und Schwefelverbindungen sind die Durchbruchskurven der Wasseradsorption ein entscheidendes Kriterium zur Materialauswahl. Geeignete Materialien werden als Membranen synthetisiert und zu einem Membranmodul zusammengefasst, welches im Technikumsbereich unter realitätsnahen Bedingungen (Druck- und Temperaturvariationen, verschiedene Offgaszusammensetzungen) erprobt wird. Durch ein parallel entwickeltes Sensorset ist die Überwachung der Membranstandzeit möglich. Eine Robustheitsprüfung des Membranmoduls in einer Biogasaufbereitungsanlage wird abschließend durchgeführt. Weiterhin erfolgt eine Analyse und Bewertung der CO2-Bilanz der Technologie sowie die Prüfung der Übertragungen auf vergleichbare industrielle Aufgabenstellungen.

Adsorption gasfoermiger organischer Umweltschadstoffe an festen Oberflaechen

Das Projekt "Adsorption gasfoermiger organischer Umweltschadstoffe an festen Oberflaechen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Lehrstuhl für Ökologische Chemie und Geochemie durchgeführt. Die Adsorption von Substanzen aus der Luft an feste Oberflaechen ist neben der Verteilung von organischen Schadstoffen zwischen den Kompartimenten Wasser-Luft und Wasser-Feststoff von entscheidender Bedeutung fuer das Verhalten in der Umwelt. So haengt der Transport von Substanzen in der Atmosphaere stark von der Partikel/Luft-Verteilung ab, da Partikel einer anderen Transportdynamik unterliegen als Luftpakete. Daher muss das Ausmass der gasfoermigen Adsorption unter den jeweiligen Umweltbedingungen bekannt sein, um das Umweltverhalten von Schadstoffen verstehen und in gewuenschter Weise beeinflussen zu koennen. Bisher sind jedoch nur vereinzelt Daten ueber die Adsorption gasfoermiger organischer Schadstoffe an feste Oberflaechen unter umweltnahen Bedingungen bekannt. Ziel des Projektes ist daher die systematische Untersuchung der Parameter, die fuer das Ausmass der Adsorption gasfoermiger Schadstoffe an feste Oberflaechen bestimmend sind. Anhand der Ergebnisse soll ueberprueft werden ob sich eine quantitative Beziehung zwischen einfach zu ermittelnden Parametern und den Adsorptionskoeffizienten erstellen laesst. Fuer die Messungen soll eine gaschromatographische Methode zur Anwendung kommen, die in der physikalischen Chemie seit langer Zeit erfolgreich fuer die Bestimmung von Adsorptionsisothermen und -enthalpien verwendet wird.

Bestimmung des Adsorptionskoeffizienten organischer Chemikalien mit der Hochdruck-Fluessigkeits-Chromatographie (HPLC)

Das Projekt "Bestimmung des Adsorptionskoeffizienten organischer Chemikalien mit der Hochdruck-Fluessigkeits-Chromatographie (HPLC)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Umweltchemie und Ökotoxikologie durchgeführt. Aufgrund einer deutschen Initiative wurde ein Screening-Test fuer die Adsorption/Desorption an Boeden in die 7. Aenderungsrichtlinie ChemG eingebracht. Es soll nunmehr eine kostenguenstige Screeningmethode weiterentwickelt und u.a. validiert werden, mit der die bereits fixierte Foerderung nach einem Adsorptionstest ausgefuellt werden kann. Mittels geeigneter Adsorbermaterialien und Laufmittelgemische koennen Sorptionsvorgaenge in Boeden mit den Retentionszeiten von Substanzen in HPLC-Saeulen korreliert werden. Die Methode bedarf vor einer Implementierung in Anhang V der Rili 79/831-EG noch weiterer Validierung und Optimierung bzw. Auslotung des Gueltigkeitsbereichs fuer polare Substanzen.

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