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Tag der Umwelt: Bessere Chancen für die Bachforellen dank Rückgang der Versauerung

null Tag der Umwelt: Bessere Chancen für die Bachforellen dank Rückgang der Versauerung Umweltpolitik der letzten Jahrzehnte zeigt Wirkung Es lohnt sich wieder, beim Passieren einer Brücke über einen Schwarzwaldbach nach der Bachforelle Ausschau zu halten. Vor wenigen Jahren waren diese Sichtungen für Wanderer in etlichen Gewässeroberläufen des Schwarzwaldes und des Odenwaldes noch selten. Wenn man heute einen schnellen Schatten im Wasser huschen sieht, ist das mit großer Wahrscheinlichkeit dieser zu den Lachsartigen zählende Fisch. „Wir freuen uns, dass unsere heimische Bachforelle wieder regelmäßig in Baden-Württemberg anzutreffen ist“, so die Präsidentin der LUBW Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz, Margareta Barth. Diese Einschätzung beruht auf den Ergebnissen langjähriger Untersuchungen der LUBW im Rahmen der Medienübergreifenden Umweltbeobachtung. Danach haben die Bestände in den meisten von der LUBW untersuchten Bächen des Schwarzwaldes und des Odenwaldes seit Anfang der 1990er Jahre zugenommen. In den 1980er Jahren hatte der „Saure Regen“ den Bachforellen im Schwarzwald und Odenwald stark zugesetzt. Die Bestände waren rückläufig und in manchen Jahren fiel der gesamte Nachwuchs wegen des „Sauren Regens“ aus. Neuere Untersuchungen mit kontrolliert ausgesetzten Bachforelleneiern haben gezeigt, dass heute ein weit größerer Teil der Eier und Larven überlebt als noch vor über 30 Jahren. „Dies ist ein gutes Signal aus der Natur. Wir hoffen, dass sich die nun erstarkenden neuen Populationen langfristig halten werden“, so die Präsidentin. Entwicklung seit der Zeit des „Sauren Regens“ Hohe Emissionen säurebildender Abgase in den 1980er Jahren führten zu einer starken Versauerung der Niederschläge, es entstand der sogenannte „Saure Regen“. Dieser trug mit zum Waldsterben bei und wirkte sich über die Gewässerversauerung auch auf die Tierwelt aus. In den versauerungsgefährdeten Gebieten des Schwarzwaldes und des Odenwaldes wurden nach Starkregen und zur Zeit der Schneeschmelze in den Oberläufen der Bäche kurzzeitig extrem niedrige pH-Werte, also „saures Wasser“, gemessen. In diesen Zeiten werden die Bäche hauptsächlich durch oberbodennahe Zuflüsse gespeist, deren Wasser um bis zu 100mal saurer ist als zu sonstigen Zeiten. Obendrein enthält das Wasser auch noch stark erhöhte Gehalte an gelöstem Aluminium. Stark saures Wasser in Kombination mit Aluminiumgehalten schädigt Eier und Larven der Bachforelle. Im Schwarzwald und Odenwald starben deshalb in den schlimmsten Zeiten der Gewässerversauerung bis zu 100 Prozent der Fischeier und Fischlarven. Auch ausgewachsene Forellen litten unter Säurestress, Nahrungsmangel und lebensbedrohlichen Organveränderungen durch Säure- und Aluminiumbelastung. Grundsätzlich sind Säureeinträge über den Niederschlag und Aluminiumfreisetzung aus den kalkarmen Böden versauerungsgefährdeter Gebiete wie Schwarzwald und Odenwald natürlich. Sie entstehen beispielsweise beim Humus- und Nadelstreuabbau. Aufgrund der in den 1980er Jahren durch den Menschen verursachten hohen Emissionen von Schwefeldioxid und Stickoxiden wurde der Prozess der Gewässerversauerung erheblich verstärkt und die daraus resultierende Schadstoffbelastung für die Bachforellen toxisch. Gesetzliche Vorgaben bringen die Wende Deutschland und die internationale Gemeinschaft begannen ab Mitte der Siebzigerjahre, den Ausstoß von Schwefeldioxid mithilfe verschiedener gesetzlicher Vorschriften Schritt für Schritt einzudämmen (vgl. Bericht zur Versauerung der Umwelt , Seite 9). Mitte der 1990er Jahre stellten die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der LUBW bei ihren Langzeituntersuchungen zunächst fest, dass sich die Bachforellenpopulation in den Bächen des Schwarzwaldes und des Odenwaldes langsam erholten. Dann stagnierte Anfang des Jahrtausends diese positive Entwicklung. Zwar waren in den meisten untersuchten Gewässern die Bestände der geschlechtsreifen Forellen gut bis ausreichend, aber die Zahl der Jungfische schwankte stark auf teilweise niedrigem Niveau. Um herauszufinden, ob eine natürliche Reproduktion in versauerungsgefährdeten Gewässern weiterhin gefährdet ist, wurden von der LUBW über vier Jahre Expositionsversuche mit Bachforelleneiern durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen lassen nun hoffen. „Wir sind auf dem richtigen Weg, brauchen aber noch einen langen Atem“, so Barth. „In einigen Bächen im Nordschwarzwald messen wir immer noch zeitweilig so saures Wasser, dass eine Vermehrung der Bachforellen beeinträchtigt ist. Die Messungen an dem zur Zeit sauersten Bach, dem Kaltenbach bei Enzklösterle, weisen zeitweilig immer noch pH-Werte von unter 4 wie in Zeiten des Sauren Regens auf. Und auch das für Fische toxische Aluminium wird in der Zeit der Schneeschmelze mit hohen Aluminium-Gehalten von weit über 500 Mikrogramm pro Liter gemessen. Andere besser gegen Säure gepufferte Bäche bieten den Fischeiern und –larven dagegen heute wieder deutlich größere Überlebenschancen.“ Hintergrundinformation Medienübergreifende Umweltbeobachtung (MUB) und Langzeitanalysen der LUBW Mit der Medienübergreifenden Umweltbeobachtung war die LUBW vor 30 Jahren Vorreiter in Deutschland. Dieses Instrument der Umweltbeobachtung dient zugleich als Frühwarnsystem wie auch als Erfolgskontrolle für die Entwicklung der Umwelt. Umweltbelastungen sind vielfältig und wirken sich meist auf alle Medien, also Boden, Wasser und Luft, aus. Sie beeinflussen die Lebensräume und das Artengefüge. Die LUBW erfasst und bewertet im Rahmen der Medienübergreifenden Umweltbeobachtung (MUB) die Veränderung von Ökosystemen wie Wald, Grünland und Fließgewässer. Aufgrund der langjährigen Messreihen kann beispielsweise der in dieser Pressemitteilung beschriebene Erfolg des Verbotes von schwefelhaltigen Brenn- und Kraftstoffen auf Gewässerorganismen nachgezeichnet werden sowie der damit verbundene Rückgang des sauren Regens. Weiterführende Informationen: • Bericht zur Versauerung der Umwelt: Medienübergreifende Bewertung der Versauerung der letzten drei Dekaden in Baden-Württemberg • Signale aus der Natur: Von der Biologischen zur Medienübergreifenden Umweltbeobachtung in Baden-Württemberg Fotos zeigen: (1) Frisch geschlüpfte Bachforellenlarven am Kaltenbach. Für die Erfolgskontrolle wurden die Fischlarven von einer Expositionsbox am Grunde des Baches kurzfristig in eine Schale überführt und die geschädigten Larven entnommen. Quelle: LUBW (2) Kontrolle der Fischlarven am Kaltenbach. Nachdem die toten und geschädigten Eier und Larven entnommen worden sind, wurden die Expositionsboxen wieder am Grunde des Baches installiert. Quelle: LUBW

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Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg Freisetzung von Phosphorwasserstoff bei der Oberflächenreinigung von Aluminiumteilen Dipl.-Chem. Hubert Faller Dipl.-Ing. (FH) Gerhard Ott OChR Ulrich Wurster* *Korrespondenzadresse: Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg Referat Arbeitsschutz/Chemikalien Postfach 210752 76157 Karlsruhe Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg Referat Arbeitsschutz/Chemikalien Postfach 210752 76157 Karlsruhe 2 Freisetzung von Phosphorwasserstoff bei der Oberflächenreinigung von Aluminiumteilen Zusammenfassung Die Entstehung von Phosphorwasserstoff (Phosphin , PH3) in relevanten Konzentrationen aus phosphathaltiger alka- lischer Reinigungslösung bei der Reinigung von Alumini- umteilen in einer handelsüblichen Industriespülmaschine unter üblichen Betriebsbedingungen konnte nachgewie- sen werden. Im stark alkalischen Milieu wird offenbar Phosphat des Reinigers im Kontakt mit Aluminium reduziert. Die für Phosphorwasserstoff existierende Maximale Ar- beitsplatz Konzentration (MAK-Wert) von 0,15 mg/m³ (0,1 ppm) kann hierbei zeitweise überschritten werden – ent- sprechende Arbeitsschutzmaßnahmen sind deshalb zu beachten. 1 Einleitung Beim Entladen einer Spülmaschine, die zur Reinigung von Aluminiumblechen eingesetzt wurde, klagte der Maschi- nenbediener über starkes Unwohlsein mit Schwindelgefühl und Atembeschwerden. Es wurde eine intensivmedizini- sche Behandlung nötig und ein ”Reizgasinhalationstrau- ma” diagnostiziert. Mitarbeiter hatten schon vor diesem Unfallereignis mehr- fach über einen carbidähnlichen Geruch (nach Knoblauch) beim Betrieb der Spülmaschine berichtet - ein Zusammen- hang mit einer möglichen Entwicklung von Phosphorwas- serstoff während des Reinigungsvorganges wurde jedoch zunächst nicht in Betracht gezogen. Aufgrund des auch bei dem Arbeitsunfall deutlich wahr- nehmbaren Geruches sollte auf Anforderung des zu- ständigen Staatlichen Gewerbeaufsichtsamtes durch Untersuchungen der Landesanstalt für Umweltschutz Ba- den-Württemberg (LfU) geklärt werden, ob bei dem ange- wendeten Oberflächenreinigungsprozess unter den übli- chen Betriebsbedingungen (Aluminiumbleche, alkalischer Phosphatreiniger, Temperatur ca. 60 °C) möglicherweise eine Freisetzung von PH3 (oder anderer Gefahrstoffe) statt- gefunden haben könnte. 2 Toxikologie von Phosphorwasserstoff Phosphorwasserstoff ist in die Kategorie I der lokal rei- zenden Stoffe eingeteilt, so dass der MAK-Wert von 0,1 ppm zu keinem Zeitpunkt überschritten werden soll (Über- schreitungsfaktor =1=) [1]. Phosphorwasserstoff ist ein hochgiftiges Gas mit Wir- kung auf wichtige Zellenzyme („Stoffwechselgift“), das bei akuter Vergiftung unter den Anzeichen der inneren Ersti- ckung zum Tode führen kann. Nach Inhalation ist ein to- xisches Lungenödem möglich. Dabei treten bei mittle- ren Konzentrationen (10 bis 100 ppm; Expositionszeit 0,5 bis 1 h) meist erst nach Stunden Vergiftungserschei- nungen auf. Bei Expositionszeiten von sechs Stunden sind schon 7 ppm wirksam. LfU Eine chronische Vergiftung ist nicht möglich, da im Orga- nismus üblicherweise eine Entgiftung kleiner Konzentrati- onen bis 2,5 ppm erfolgt [2]. Die Geruchsschwelle für die Phosphorwasserstoffwahr- nehmung liegt mit ca. 0,02 ppm [4] unter dem derzeit gülti- gen MAK-Wert von 0,1 ppm. 3 Beschreibung des Reinigungsverfahren Die Reinigung von Aluminiumblechen erfolgt im vorlie- genden Fall in einer handelsüblichen Industriespülma- schine. Die Reinigungslösung wird aus einem Spültank bei einer Solltemperatur von 55 bis 60 °C über 18 Düsen von unten auf die zu reinigendem Teile sprüht. Das Reini- gungsprogramm dauert fünf Minuten, wobei in der letzten Minute das Spülgut mit demineralisiertem Wasser nach- gespült wird. Ein Nachdosieren des Reinigerkonzentrates ist nach jedem Spülprozess erforderlich, da ein Teil des Spültankinhaltes während der Nachspülphase durch das demineralisierte Wasser ersetzt wird. Eine Dosiereinrich- tung soll gewährleisten, dass die empfohlene Konzentra- tion des Reinigerkonzentrates von ca. 4 g/l bei allen Spül- vorgängen in der Reinigungslösung konstant bleibt. Damit wird ein mittlerer pH-Wert von 10,8 erreicht (Mittelwert der Messwerte aus neun Spülvorgängen). Die Zusammensetzung des unverdünnten Reinigerkon- zentrats laut Sicherheitsdatenblatt ist in Tabelle 1 wieder- gegeben. Tabelle 1: Zusammensetzung eines Reinigerkonzentrats Stoff Anteil in Gew.-% Kaliumhydroxid1–5 Phosphate15 – 30 Alkalisilikate> 10 Amphotere Tenside<5 pH-Wert14 Die zu reinigenden Aluminiumbleche bestehen aus den Legierungen AlMg1 und AlMg3 eingesetzt, die sich im we- sentlichen durch ihren Anteil von ca. 1 bzw. 3 Gew.-% Ma- gnesium unterscheiden. Der Summenanteil anderer Ele- mente (somit auch der Gehalt an Phosphor) ist mit < 0,05 Gew.-% spezifiziert. 4 Phosphorwasserstoff- Entstehung 4.1 Phosphorquelle Für eine potenzielle Phosphorwasserstoff-Freisetzung in der Industriespülmaschine war zunächst die Herkunft des Phosphors zu klären. Bei einer typischen Beladung der Spülmaschine mit 30 Aluminiumblechen (Masse ca. 230 g; Oberfläche ca. 80 cm²) ergibt sich eine Gesamtmasse von LfU Freisetzung von Phosphorwasserstoff bei der Oberflächenreinigung von Aluminiumteilen ca. 6,9 kg. Darin können entsprechend der Spezifikation max. 3,5 g Phosphor enthalten sein, die jedoch nur zu ei- nem kleinen Teil (an der Blechoberfläche) für eine Reakti- on zur Verfügung stehen können. Bei einer gemessenen Aluminiumkonzentration von max. 10 mg/l in der Reinigungslösung (ca. 80 l) dürf- ten insgesamt nur ca. 0,4 mg Phosphor aus den Aluminiumblechen gelöst worden sein. Bei einer Reinigerkonzentration von ca. 4 g/l in der Rei- nigungslösung ergibt sich aus dem Gehalt an Phospha- ten eine Sollkonzentration von ca. 0,2 g/l Phosphor in der Reinigungslösung. In einer Maschinenfüllung dieser Rei- nigungslösung liegt somit eine Phosphormenge von 16 g vor. Dieser Phosphor steht für Reaktionen zur Verfügung und wird ständig nachdosiert – die dominierende Phos- phorquelle während des Spülprozesses ist demnach das Phosphat aus dem Reiniger. 4.2 Redoxreaktion Als starkes Reduktionsmittel für die Reduktion von Phos- phat zu Phosphorwasserstoff kommt Wasserstoff (”in sta- tu nascendi”) in Frage, der aus der Reaktion von Alumini- um mit der Reinigungslösung bei hohem pH-Wert stammt. Da bei kleinen wie bei hohen pH-Werten die Oxidschutz- schicht des Aluminiums nicht beständig ist, wird Alumini- um bei alkalischen Bedingungen unter Wasserstoffent- wicklung als Aluminat gelöst [1; 4; 5]. Nur im Bereich von 3 4,5 < pH < 8,5 ist die schützende Schutzschicht weitge- hend unlöslich (sieheBild 1). Wesentliche Faktoren für die Reaktion dürften aber, neben Reaktionszeit, pH-Wert und Konzentration von Fremdio- nen [6], die Reaktionstemperatur sein, da Phosphorwas- serstoff in einer endothermen Reaktion gebildet wird [4]. Bei pH-Werten im alkalischen Bereich kann durch Zusatz von Inhibitoren (z.B.: Alkalisilikate) der Angriff gehemmt werden [7]. In Bild 1 ist für die üblichen Betriebsbedingungen (pH ? 11; Temperatur ca. 60 °C; Aluminiumkonzentration in der Reinigungslösung von ca. 3,5 mg/l) die überschlägig er- mittelte flächenbezogene Massenverlustrate des Reini- gungsprozesses aufgetragen. Der Punkt liegt oberhalb des eingezeichneten Kurvenastes, da bei erhöhter Tem- peratur gearbeitet wird. 4.3 MAK-Wert-Überschreitung: Zum Erreichen des für Phosphorwasserstoff festgeleg- ten MAK-Wertes von 0,1 ppm im nur ca. 0,4 m³ großen Spülraum der Maschine sind nur 0,06 mg PH3 erforder- lich. Ein Vergleich mit der tatsächlichen in der Reinigungs- lösung vorhandenen Phosphormasse zeigt, dass ein mehr als 105-facher Überschuss an verfügbarem Phosphor bei Solldosierung des Reinigerkonzentrates vorhanden ist. Ein nur geringfügiges Ausmaß der o.g. Redoxreaktion dürfte demnach ausreichen, um relevante PH3-Konzentrationen im Bereich des MAK-Wertes im Spülraum zu erreichen. flächenbezogene Massenverlustrate [g°m-2°h-1] 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 0 2 4 6 8 10 12 pH-Wert Abbildung 1: Einfluss des pH-Wertes auf die flächenbezogene Massenverlustrate für die Aluminiumoxidschutzschicht (Daten aus [5]). Der eingetra- gene Punkt zeigt die überschlägig ermittelte Massenverlustrate im Reinigungsprozess bei den üblichen Betriebsbedingungen.

Phosphorgehalte in Jahrringen von Bäumen als Indikator für die P-Verfügbarkeit und Recyclingeffizienz von Waldökosystemen

Das Projekt "Phosphorgehalte in Jahrringen von Bäumen als Indikator für die P-Verfügbarkeit und Recyclingeffizienz von Waldökosystemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Institut für Forstwissenschaften, Professur für Waldbau durchgeführt. Anhand von zeitlichen Trends der Phosphor-Blatt- und Nadelspiegelwerte von Bäumen auf Dauerbeobachtungsflächen wurde für die vergangenen 2-3 Jahrzehnte eine Verschlechterung der P-Ernährung in vielen europäischen Regionen festgestellt. Als mögliche Ursachen dafür werden Bodenversauerung, Eutrophierung der Waldökosysteme mit N und dadurch ein verbessertes Wachstum, sowie Bodenschutzkalkungen und Auswirkungen des Klimawandels diskutiert. Hier soll untersucht werden, ob anhand der P-Gehalte in den Jahrringen von Picea abies und Fagus sylvatica, bestimmt mittels LA-ICP-MS (Laser Ablation - Induktiv gekoppelte Plasma-Massenspektrometrie), langfristige Trends und historische Variabilität in der P-Verfügbarkeit festgestellt werden können. Bisher gibt es nur ganz wenige Studien zu P-Gehalten in Jahrringen und es ist nicht klar, ob deren inter-annuelle Variation zu Veränderungen der P Verfügbarkeit in Beziehung steht. Daher soll hier in einem ersten Schritt die Beziehung zwischen P in Jahrringen und P-Verfügbarkeit für zwei Arten von Bohrkerneproben analysiert werden: a) von P Düngungsversuchen mit bekannten Zeitpunkten und Applikationsraten, und b) von den Dauerbeobachtungsflächen des DFG-Schwerpunktprogramms mit verfügbaren Zeitreihen der P-Konzentrationen in Blättern/Nadeln und Streu. Zweitens wird analysiert, ob die P-Gehalte in Jahrringen aus Wäldern in denen die P-Versorgung hauptsächlich durch Rezyklierung geleistet wird ('recycling systems') eine höhere zeitliche Variation aufweisen als in Wäldern, die einen größeren Teil des P aus der mineralischen Festphase aufnehmen ('acquiring systems'); siehe grundlegende Hypothese des Schwerpunktprogramms, die postuliert, dass 'recycling systems' sensibler auf menschliche Einflüsse und Umweltveränderungen reagieren. Drittens wird quantifiziert, ob die Effizienz der Rezyklierung von P im Stammholz, gemessen als prozentuale Rückverlagerung vom äußeren Kernholz bis zum jüngsten Splintholz, in 'recycling systems' höher ist als in 'acquiring systems'. Viertens wird untersucht ob sich im Kernholz der 'P-rezyklierenden' und der 'P-akquirierenden' Waldökosysteme unterschiedliche, langfristige Trends in der P-Versorgung darstellen und ob diese durch Gehalte anderer Elemente (N, S, K, Ca, Mg, Al, ermittelt durch ICP-OES), Elementverhältnisse (N/P, P/Ca, P/Al, etc.) oder Wachstumstrends erklärt werden können. Mittels Regressionen zwischen diesen Variablen lassen sich einige der zentralen Fragen des Schwerpunktprogramms adressieren. Sollte die P-Verfügbarkeit infolge von Bodenversauerung abgenommen haben, so sollten abnehmende P Gehalte in Jahrringen mit einer Abnahme der Ca- und Mg-, sowie einer Zunahme der Al-Gehalte einhergehen. Dieses Projekt wird nicht nur Information zu langfristigen Trends der P-Ernährung der Hauptbaumarten der Standorte des Schwerpunktprogramms liefern, sondern auch wichtige Daten zur Speicherung und Aufnahme von P im Holz, um damit Nährstoffbilanzen und biogeochemische Modelle zu unterstützen.

Adaption von Sojabohnen an saure Boeden mit einem hohen Aluminiumgehalt

Das Projekt "Adaption von Sojabohnen an saure Boeden mit einem hohen Aluminiumgehalt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Institut für Biologie und Biotechnologie der Pflanzen durchgeführt. Im Rahmen des Biotechnologieprogramms 'Indonesien-Deutschland' werden mit den Methoden der pflanzlichen Biotechnologie und Molekularbiologie Resistenzeigenschaften von Sojabohnenpflanzen und Sojabohnenzellkulturen gegenueber einem hohen Saeuregehalt im Boden/im Medium untersucht, wobei es das Ziel ist, einen Resistenzmechanismus fuer hohen Aluminiumgehalt zu finden. Durch Selektion Aluminium-resistenter Zellen bzw Embryonen und deren Regeneration zu intakten Pflanzen wird es angestrebt, Kultivare der Sojabohne zu entwickeln, die unter den landwirtschaftlichen Bedingungen Indonesiens wachsen koennen.

Weiterverwertung von aluminiumhaltigen Verbundmaterialien mittels Oxidverfahren

Das Projekt "Weiterverwertung von aluminiumhaltigen Verbundmaterialien mittels Oxidverfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Euromat GmbH durchgeführt.

Neuartiger Leichtbaustahl - Errichtung einer Produktionsanlage für Stahlbänder

Das Projekt "Neuartiger Leichtbaustahl - Errichtung einer Produktionsanlage für Stahlbänder" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Salzgitter Mannesmann Forschung GmbH durchgeführt. Das Projekt wird an zwei Unternehmensstandorten durchgeführt: Eine neuartige Bandgießanlage zur Herstellung von Vorbändern wird in Peine errichtet. Dort sollen neue, hochfeste Stahlwerkstoffe mit hohem Mangan-, Silizium- und Aluminium-Gehalten hergestellt werden. In Salzgitter wird eine vorhandene Walzanlage zur Weiterverarbeitung der Vorbänder umgebaut. Bei der Herstellung von Leichtbaustählen sollen etwa 170 kg CO2 pro Tonne Warmband eingespart werden. Bezogen auf das Produktionsvolumen der geplanten Anlage (25.000 Tonnen) ergibt das eine CO2-Einsparung von 4.250 Tonnen pro Jahr. Darüber hinaus werden erhebliche Energieeinsparungspotenziale in der Stahl verarbeitenden Industrie erwartet. Beim Einsatz beispielsweise in Kraftfahrzeugen rechnen Experten mit einer Kraftstoffreduzierung von ca. 0,2 Liter / 100 km bzw. ca. 8 g CO2 / km. Das entspricht umgerechnet auf die produzierte Jahresmenge an Stahl etwa 8 Millionen Kraftstoff jährlich.

UGSLIT - Ultrahochfeste gewichtsreduzierte Stähle für ressourcenschonenden Leichtbau in Transportanwendungen

Das Projekt "UGSLIT - Ultrahochfeste gewichtsreduzierte Stähle für ressourcenschonenden Leichtbau in Transportanwendungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Eisenforschung GmbH durchgeführt. Entwicklung von ultrahochfesten gewichtsreduzierten Stählen für ressourcenschonenden Leichtbau in Transportanwendungen (Kurzname: UGSLIT). Das Ziel besteht darin, hochfeste und bis zu 20% gewichtsreduzierte Stähle zu entwickeln. Blechbauteile aus leichteren und gleichzeitig hochduktilen sowie festen und im Vergleich zu Aluminium preiswerten Werkstoffen liefern einen nachhaltigen Beitrag zur Ressourcenschonung durch verringerte Fahrzeuggewichte und somit geringeren Treibstoffverbrauch im Automobilbau. Dazu wird eine neue Klasse von Stählen auf der Basis des Legierungssystems Fe-Mn-Al-C mit bis 20% geringerem Gewicht zu entwickelt. (siehe Details im Vollantrag) AP 1: Herstellen, homogenisieren, walzen und glühen von Stählen mit Aluminiumgehalten von bis zu 15% in einer flächenzentriert kristallisierten Matrix aus Fe, 20-30% Mn und 1-1.5% C; AP 2: Inbetriebnahme und Vorversuche mit der Helios Plasma Focused Ion Beam Workstation und Untersuchungen der Defekt-Strukturen in Fe-Mn-Al-C Proben.; AP 3: ECCI Analysen zur Beobachtung von Versetzungen, Stapelfehlern und Zwillingen und EBSD Messungen zur Textur.; AP 4: Die Legierungen werden auf Zweitphasen-Ausscheidungen hin untersucht sowie auf das Auftreten planarer Gleitung. AP 5: Basierend auf den Mikrostrukturergebnissen und Zugversuchen werden Verformungsmodelle zur Beschreibung der Materialverfestigung herangezogen.

Röntgentrennung für Aluminiumrecycling (Prozesskette für Aluminiumrecycling)

Das Projekt "Röntgentrennung für Aluminiumrecycling (Prozesskette für Aluminiumrecycling)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von WMR Recycling GmbH durchgeführt. Die WMR Recycling GmbH betreibt in Dormagen (Nordrhein-Westfalen) einen Schredder zur Aufbereitung von Aluminiumschrott. Bisher war es nicht möglich, einzelne Aluminiumlegierungen voneinander zu unterscheiden. Bestehende Sortieranlagen unterscheiden zwar verschiedene Metalle (z.B. Kupfer, Zink, Blei), trennen jedoch nicht einzelne Aluminiumlegierungen voneinander. Mit Hilfe der neuartigen, vom Unternehmen selbst entwickelten Prozesskette und Software können nun erstmalig verschiedene Aluminiumlegierungen sortenrein voneinander getrennt werden (z.B. mit geringfügigem Kupferanteil von kupferreichen Legierungen). Diese können dann ohne Zugabe von Reinaluminium zu hochwertigen Neuprodukten weiterverarbeitet werden. Mit der neuen Anlage können jede Stunde circa 10 Tonnen Material sortiert werden. Die neue Sortiertechnik ermöglicht es, Aluminiumlegierungen aus 100 Prozent Sekundärmaterialien herzustellen, wodurch der Einsatz der Ressource Reinaluminium vermieden wird. Im Vergleich zur herkömmlichen Herstellung von Aluminium können 373.800.000 Kilowattstunden Energie eingespart werden. Dies entspricht einer Vermeidung von jährlich circa 224.000 Tonnen CO2-Emission.

Kombination von chemischer Konversion mit wasserbasierten Nanopartikeldispersionen zum Aufbau verbesserter Korrosionsschutzschichten auf Magnesiumlegierungen

Das Projekt "Kombination von chemischer Konversion mit wasserbasierten Nanopartikeldispersionen zum Aufbau verbesserter Korrosionsschutzschichten auf Magnesiumlegierungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DECHEMA Forschungsinstitut Stiftung bürgerlichen Rechts durchgeführt. Problemstellung: Die niedrige Dichte in Kombination mit guten mechanischen Eigenschaften machen Magnesiumlegierungen im Leichtbau vielen anderen Metallen, Kunststoffen und Verbundwerkstoffen überlegen. Die Gewichtseinsparung mit Magnesiumlegierungen erweitert nicht nur die Konstruktionsmöglichkeiten sondern erhöht auch die Energieeffizienz im Automobil- und Transportbereich sowie der Luftfahrt. Probleme bereitet die Korrosionsanfälligkeit von Magnesiumlegierungen. Ein guter Korrosionsschutz ist für die meisten Anwendungen essentiell. Der Einsatz vieler etablierter Schutzschichten, wie etwa der Chromatierung, wird allerdings durch gestiegene Umweltauflagen erschwert. Alternative Methoden, wie die anodische Plasmaoxidation, haben einen hohen Stromverbrauch, und wirken sich negativ auf die Energiebilanz aus. Projektziel: Für gängige AZ Magnesiumlegierungen (insbesondere AZ31 und AZ91) sollen Schutzschichten entwickelt werden, die sowohl korrosionsschützend wirken als auch umweltverträglich sind und ohne hohen Energiebedarf aufgebracht werden können. Eine nachträgliche organische oder anorganische Versiegelung soll möglich sein. Lösungsweg: In diesem Projekt besteht der Lösungsansatz für die Problematik in der Kombination von nanopartikulären Schichten und Chemischer Konversion. Hierbei sollen zwei verschiedene Ansätze untersucht werden: A) ein einstufiger Prozess, v.a. für Legierungen mit niedrigen Aluminiumgehalten, bei dem die chemische Konversion in Nanopartikeldispersionen durchgeführt wird und die Partikel gleichzeitig eingebaut werden; B) ein zweistufiger Prozess, der auch für Legierungen mit höheren Aluminiumgehalten geeignet sein soll, bei dem zunächst eine poröse Nanopartikelschicht aufgetragen wird, die dann eine gleichmäßige chemische Konversion ermöglicht. Nach Möglichkeit soll in beiden Prozessen bei höheren pH-Werten als in gängigen Konversionsverfahren gearbeitet werden, um die Schutzwirkung der Mg2+-haltigen Deckschicht zu verbessern. Die Nanopartikel sollen dazu beitragen, die Schichtdicke, die Schichtdichte sowie den Schichtzusammenhalt zu steigern. Vor allem im Prozess B) sollte es möglich sein, durch die Vorbehandlung den Einfluss unterschiedlicher Oberflächenpotentiale von mehrphasigen Legierungen zu verringern und ein gleichmäßiges Schichtwachstum zu erleichtern. Im Rahmen dieses Projekts wird vor allem auf eine Verbesserung der Barrierewirkung durch eine höhere Schichtdichte, weniger Risse und höhere Abrasionsbeständigkeit gesetzt. Aber auch die selbstheilenden Eigenschaften von Chromatierschichten sollen durch den Einbau umweltfreundlicherer Korrosionsinhibitoren (z. B Seltener Erden) bestmöglich ersetzt werden.

Verbundprojekt 2: Bestrahlungsfester GaAlN Photodetektor für den VUV - Spektralbereich - Teilprojekt 3: Entwicklung von Epitaxieprozessen und Prozessierungsschritten für VUV-Photodetektor

Das Projekt "Verbundprojekt 2: Bestrahlungsfester GaAlN Photodetektor für den VUV - Spektralbereich - Teilprojekt 3: Entwicklung von Epitaxieprozessen und Prozessierungsschritten für VUV-Photodetektor" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik im Forschungsverbund Berlin e.V. durchgeführt. Gesamtziel des Verbundvorhabens ist die Entwicklung von UV- und VUV-Photodetektoren auf der Basis von AlGaN. Diese Detektoren sollen eine Photoempfindlichkeit von größer als 0.08 A/W und Dunkelströme kleiner als 10 pA aufweisen. Sie sollen kurzwellige Bestrahlung (172 nm) mit 10 mW/cm2 über 100 h überstehen. Es werden Schichtstrukturen mit hohem Al-Gehalt für VUV-Detektoren entwickelt. Mit diesen Schichten wird ein Prozess für MSM-Photodioden entwickelt und die Prozessentwicklung für Schottky-Kontakt-PD wird mit Teilschrittentwicklungen unterstützt. Die Beschichtung von Bauelementstrukturen zum Schutz vor Degradation wird in die komplette Prozesskette integriert.

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