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.
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.
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.
Die Verwitterung von Mineralen, die Akkumulation organischen Materials und Transportprozesse im Zusammenwirken mit Pflanzen und Bodenleben sind zentrale Parameter der Bodenbildung. Eine Matrix aus feinst- bis nicht-kristallinen Phasen (Oxidhydroxide von Mn, Fe und Al und schlechtkristalline silikatische Neubildungen, haeufig Gele), Tonmineralen und organischen Stoffen, der pH-Wert, das Bodenleben und die Porositaet bestimmen die Bodenfruchtbarkeit, die Eigenschaften des Bodens fuer die Fixierung von Schadstoffen sowie die Qualitaet von Grund- und Oberflaechenwasser. Die komplexe Grenzschicht Mineral-Loesung-Organismus-Luft wurde in zwei ausgewaehlten Verwitterungsprofilen (Loess-Parabraunerde und loessbeeinflusste podsolige Braunerde) mit pauschalchemischen und submikroskopisch aufloesenden Verfahren untersucht, um hochaufgeloeste Informationen zu grundlegenden Mechanismen von Verwitterung und Bodenbildung in unserem Klima zu erhalten. Die Gesamtgehalte an Ca, Na, P und Sr nehmen von der Karbonatgrenze im Loess bei 270 cm nach oben ab, was auf die Verringerung der Apatit- und Plagioklasanteile mit zunehmender Verwitterung hinweist. Im Loessprofil ist die tonangereicherte Matrix zwischen den Mineralkoernern, die sich aus primaer angelieferten Tonmineralen sowie mechanischen und chemischen Verwitterungsprodukten zusammensetzt, gegenueber der Pauschalzusammensetzung stark an Si verarmt und an K, Al, Mg und Fe angereichert (Elektronenstrahl-Mikrosonden-Daten). Ursache ist die Hauptkomponente Illit, die mit Fe-Oxidhydroxiden eng verwachsen ist. Da ein Trend einer systematischen K-Verarmung im Zwischenmittel relativ zu Al im gesamten Verwitterungsprofil nicht festzustellen ist, kann in den letzten 10000 Jahren nicht von einer merklichen Bildung basenaermerer Degradationsprodukte ausgegangen werden. Bei der Faellung von Fe-Oxidhydroxiden werden etwa 20 Mol-Prozent Al in deren Struktur integriert. Diese hohe Al-Anreicherung weist auf durch die Versauerung stark erhoehten Al-Gehalte in der Bodenloesung hin.
Das Monitoring sediment- und schwebstoffgebundener Schadstoffe (Schwermetalle, persistente organische Verbindungen) ist Bestandteil nationaler und internationaler Programme zur Meeresüberwachung (COMBINE/HELCOM; JAMP/OSPAR; Bund-Länder-Meßprogramm Nord- und Ostsee). Zur Bewertung der Monitoringdaten sowie zur Interpretation der räumlichen und zeitlichen Verteilung der Schadstoffe werden verschiedene Verfahren der Normierung der ermittelten Schadstoffgehalte eingesetzt (Durchführung der Analytik in den Feinkornfraktionen, Bezug der Schadstoffkonzentrationen auf weitere Parameter, sogenannte Kofaktoren, wie den Kohlenstoff- oder Aluminiumgehalt). Programme zur Sicherung der Richtigkeit und Vergleichbarkeit der im Sedimentmonitoring verwendeten Analysenverfahren sind international etabliert, existieren jedoch nicht für die genannten Kofaktoren bzw. Normierungsverfahren. Die Qualitätssicherungsstelle des BLMP am UBA führt daher mit den am BLMP-Sedimentmonitoring beteiligten Laboratorien eine Vergleichsuntersuchung durch, mit der die Richtigkeit und Präzision der im Routinemonitoring eingesetzten Siebverfahren für Sedimente ermittelt werden soll. Dazu werden von den beteiligten Laboratorien von drei Sedimentproben (Elbeästuar, Wattenmeer, Ostsee) die Feinkornfraktionen (kleiner 20 mym und kleiner 63 mym) gewonnen. Im Rahmen dieses Vorhabens soll geprüft werden, wie sich die Siebung und eine Normierung mit Kofaktoren auf den Gesamtfehler der Schadstoffbestimmung im Sedimentmonitoring auswirken. Dazu werden de bei der Vergleichsuntersuchung erzeugten Sedimentfraktionen jedes Laboratoriums auf ausgewählte Schwermetalle, organische Schadstoffe und die jeweiligen Kofaktoren untersucht. Zur Trennung der verschiedenen Varianzanteile (Analysenverfahren, Siebverfahren, Kofaktorbestimmung) müssen alle Fraktionen in einem Referenzlabor untersucht werden. Die Ergebnisse dieses Forschungsvorhabens sind unverzichtbarer Bestandteil der Qualitätssicherung im BLMP Nord- und, Ostsee und leisten einen wichtigen Beitrag für die weitere Arbeit der Qualitätssicherungsstelle des BLMP im Umweltbundesamt.
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.
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.
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.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 26 |
| Europa | 1 |
| Land | 2 |
| Wissenschaft | 11 |
| Zivilgesellschaft | 2 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 26 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 26 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 25 |
| Englisch | 4 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Dokument | 1 |
| Keine | 20 |
| Webseite | 5 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 24 |
| Lebewesen und Lebensräume | 22 |
| Luft | 19 |
| Mensch und Umwelt | 26 |
| Wasser | 19 |
| Weitere | 26 |