MP-Partikel mit Größen im unteren Mikrometer- und Submikrometer-Bereich stellen kolloidale Systeme dar, deren Oberflächenkräfte und Adsorptionsverhalten den Transport sowohl in aquatischen als auch terrestrischen Umgebungen bestimmt. Das zentrale Ziel dieses TP ist die Untersuchung der zugrundeliegenden Oberflächeneigenschaften von MP-Partikeln und deren Änderung durch Adsorption von natürlichen kolloidalen Inhaltsstoffen bei Exposition in limnischen Umgebungen. Aufgrund der Komplexität dieser Systeme sollen unsere Studien anhand von Modellsystemen mit repräsentativen Bestandteilen wie Eisen- und Aluminiumhydroxiden sowie Humin- und Fulvosäuren durchgeführt werden. Die Oberflächeneigenschaften und deren Änderungen werden anhand nasschemischer und kolloidchemischer Techniken bestimmt und mit der lokalen Grenzflächenstruktur aus Festkörper-NMR-spektroskopischen Experimenten und der direkten Messung von Wechselwirkungskräften mit dem Rasterkraftmikroskop korreliert. So erarbeiten wir, ein umfassendes Verständnis für die zugrundeliegenden Adsorptionsprozesse, und damit die Grundlage für eine Modellierung des Aggregations- und Transportverhaltens von MP im geochemischen Milieu.
Im Rahmen des Fördervorhabens sollen Bulk und Sheet Molding Compounds (BMC/SMC) auf Basis biobasierter bzw. nativ-basierter Rohstoffe entwickelt werden, die zunächst als Werkstoffe für Elektronikanwendung untersucht und entwickelt werden sollen. Bei der Entwicklung sollen alle Komponenten der SMC/BMC-Formulierung - heute im wesentlichen synthetische Polyesterharze, Schnittglasfasern und Füllstoffe (meistens Kreide oder Aluminiumhydroxid) durch nativ-basierte Rohstoffe ersetzt werden. Dies umfasst die Verstärkungsfasern (hier besonders bevorzugt heimische Fasern), die Füllstoffe (mineralische Verbindungen anstelle von synthetischen Feststoffen) und als besonders wesentliche Komponente das Reaktivharz (nativ-basierte Synthesebausteine und Reaktivverdünner). Ein weiterer Entwicklungsschwerpunkt ist die Anpassung der SMC-Herstellung an die Erfordernisse der Naturfasern. Im Gegensatz zu heute eingesetzten Glasfasern, die im Wesentlichen in der Anlage gebrochen werden, ist es bei Einsatz von Naturfasern erforderlich, dass die Fasern geschnitten werden müssen. Die erforderliche Anpassung der Schneidwerke ist daher essentiell für die Zielerreichung. Die Ermittlung der Verarbeitungseigenschaften und die Anpassung der der Formulierung durch den Einsatz der nativ-basierten Rohstoffe. Hierzu sind rheologische Messungen und Untersuchungen verschiedener Laboransätze nötig. Weiterhin muss eine geeignete schnittfähige Naturfaser gefunden werden und die Prozesstechnologie entsprechend darauf abgestimmt. Hier ist der Dialog mit Anlagen- und Maschinenbauern erforderlich, um die benötigte Anpassung der Schneidwerke zu bewerkstelligen. Daraufhin sind SMC-Muster und Prüfplatten herzustellen um Materialkenndaten zu Charakterisierung der Eigenschaften zu gewinnen. Grundkenndaten sind hier Dichte, Schwindung, Reaktivität, Biege-, Zug-, Schlagfestigkeit und E-Modul. Abschließend eine detaillierte Dokumentation, Auswertung und die Erstellung der nötigen Verarbeitungsanweisung.
Im Projekt 'Biogener Flammschutz' soll ein Verbundwerkstoff aus Naturfasern (NF) und einem überwiegend biogenen duroplastischen Harzsystem auf Basis epoxidierter Pflanzenöle mit einem weitgehend biogenen Flammschutzmittel (FSM) ausgerüstet werden. Das FSM basiert auf einjährig nachwachsenden Rohstoffen und dient als Ersatz für die üblichen mineralischen FSM wie Aluminiumhydroxid oder Ammoniumphosphate. Auf dieser Rohstoffbasis soll ein Halbzeug entwickelt werden, das zur Herstellung von Formteilen in Anwendungsbereichen mit Brandschutzanforderungen wie vor allem der Elektrobranche aber auch Bauwesen, Automobil- und Schienenfahrzeugbau zum Einsatz kommen kann. Das Projekt besteht aus fünf Teilprojekten (TP). TP 1 fokussiert auf Gewinnung, Aufarbeitung und Bereitstellung des Flammschutzmittels (FSM) auf Basis biogener Carbonsäuren im Hinblick auf die zu untersuchende verbundwerkstoffliche Anwendung. Das FSM kann flüssig und fest vorliegen (Fa. DEFLAMO). TP 2 befasst sich mit der Auswahl, Bereitstellung und der Ausrüstung verschiedener Naturfasern bzw. -halbzeugen mit dem weitgehend biogenen FSM. Ziel von TP 3 ist die Oberflächenbehandlung (Passivierung) des biogenen FSM in fester Form zur Einbringung in die biogene Harzmatrix. Die TP 2 und 3 werden von TSB, B.A.M. und Deflamo in enger Zusammenarbeit umgesetzt. Ziel des TP 4 ist die Herstellung der biogenen duroplastischen Verbundwerkstoff-Halbzeuge mit Naturfaser-Verstärkung sowie mit FSM. Die Halbzeuge werden nachfolgend im Labor- und Technikumsmaßstab in typischen Verbundwerkstoff-Verarbeitungsverfahren verarbeitet. Danach werden Tests der wichtigsten Brandschutz- und mechanischen Eigenschaften durchgeführt (TSB, BYK-Chemie). TP 5 umfasst die Prüfung der Verarbeitung der Halbzeuge mit dem biogenen FSM unter industriellen Bedingungen (prachtgroup) sowie eine erneute Prüfung von vor allem Brandschutz- und mechanischen Eigenschaften der Rezepturen, die sich in TP 4 als vielversprechend darstellten.
Im Projekt 'Biogener Flammschutz' soll ein Verbundwerkstoff aus Naturfasern (NF) und einem überwiegend biogenen-duroplastischen Harzsystem auf Basis epoxidierter Pflanzenöle mit einem weitgehend biogenen Flammschutzmittel (FSM) ausgerüstet werden. Das FSM basiert auf einjährig nachwachsenden Rohstoffen und dient als Ersatz für die üblichen mineralischen FSM wie Aluminiumhydroxid oder Ammoniumphosphate. Auf dieser Rohstoffbasis soll ein Halbzeug entwickelt werden, das zur Herstellung von Formteilen in Anwendungsbereichen mit Brandschutzanforderungen wie vor allem der Elektrobranche aber auch Bauwesen, Automobil- und Schienenfahrzeugbau zum Einsatz kommen kann. Das Projekt besteht aus fünf Teilprojekten (TP). TP 1 fokussiert auf Gewinnung, Aufarbeitung und Bereitstellung des Flammschutzmittels (FSM) auf Basis biogener Carbonsäuren im Hinblick auf die zu untersuchende verbundwerkstoffliche Anwendung. Das FSM kann flüssig und fest vorliegen (Fa. Deflamo). TP 2 befasst sich mit der Auswahl, Bereitstellung und der Ausrüstung verschiedener Naturfasern bzw. -halbzeugen mit dem weitgehend biogenen FSM. Ziel von TP 3 ist die Oberflächenbehandlung (Passivierung) des biogenen FSM in fester Form zur Einbringung in die biogene Harzmatrix. Die TP 2 und 3 werden von TSB, B.A.M. und Deflamo in enger Zusammenarbeit umgesetzt. Ziel des TP 4 ist die Herstellung der biogenen duroplastischen Verbundwerkstoff-Halbzeuge mit Naturfaser-Verstärkung sowie mit FSM. Die Halbzeuge werden nachfolgend im Labor- und Technikumsmaßstab in typischen Verbundwerkstoff-Verarbeitungsverfahren verarbeitet. Danach werden Tests der wichtigsten Brandschutz- und mechanischen Eigenschaften durchgeführt (TSB, BYK-Chemie). TP 5 umfasst die Prüfung der Verarbeitung der Halbzeuge mit dem biogenen FSM unter industriellen Bedingungen (prachtgroup) sowie eine erneute Prüfung von vor allem Brandschutz- und mechanischen Eigenschaften der Rezepturen, die sich in TP 4 als vielversprechend darstellten.
Gesamtziel des Projektantrags ist die Entwicklung eines effizienten und flexiblen Behandlungsprozesses für Rotschlamm, der sich sowohl mit der Gewinnung von besonders hochwertigem Aluminiumhydroxid (gekoppelt mit der Gewinnung von sog. kritischen Metallen wie Gallium), der Roheisenerzeugung, als auch der Aufbereitung des mineralischen Nebenproduktes zur Verwendung in der Baustoffindustrie beschäftigt. Die Innovation des Vorhabens basiert auf der Optimierung der Rohstoffeffizienz einer Verfahrenskombination bestehend aus einer spezialisierten Drucklaugung des Residuums, der gezielten Extraktion von kritischen Technologiemetallen und anschließendem Schmelzprozess in einem Elektroofen als etabliertem Verfahren, mit dem Ziel der ganzheitlichen Verwertung der Einsatzstoffe. Nach der thermochemischen Modellierung der Gleichgewichtsreaktionen und den Grundlagenversuchen im Labormaßstab werden die Basisparameter des Prozesses festgelegt und ein statistisch abgesicherter Versuchsplan ausgearbeitet. Anhand dieser Ergebnisse werden die Extraktion der kritischen Technologiemetalle und die Roheisengewinnung im Labormaßstab untersucht. Aufbauend auf sämtlichen Ergebnissen wird die Skalierung und Übertragbarkeit in den Pilotmaßstab vorgenommen und sowie eine Pilotanlage errichtet und erprobt. Es erfolgt eine kontinuierliche Produktbewertung und abschließend die Bewertung des Prozesses hinsichtlich Ressourcen- Umwelt und Energieeffizienz und die Wirtschaftlichkeit und Übertragbarkeit.
Gesamtziel des Projektantrags ist die Entwicklung eines effizienten und flexiblen Behandlungsprozesses für Rotschlamm , der sich sowohl mit der Gewinnung von besonders hochwertigem Aluminiumhydroxid (gekoppelt mit der Gewinnung von sog. kritischen Metallen (wie Gallium), der Roheisenerzeugung, als auch der Aufbereitung des mineralischen Nebenproduktes zur Verwendung in der Baustoffindustrie beschäftigt. Die Innovation des Vorhabens basiert auf der Optimierung der Rohstoffeffizienz einer Verfahrenskombination bestehend aus einer spezialisierten Drucklaugung des Residuums, der gezielten Extraktion von kritischen Technologiemetallen und anschließendem Schmelzprozess in einem Elektroofen als etabliertem Verfahren, mit dem Ziel der ganzheitlichen Verwertung der Einsatzstoffe. Nach der thermochemischen Modellierung der Gleichgewichtsreaktionen und den Grundlagenversuchen im Labormaßstab werden die Basisparameter des Prozesses festgelegt und ein statistisch abgesicherter Versuchsplan ausgearbeitet. Anhand dieser Ergebnisse werden die Extraktion der kritischen Technologiemetalle und die Roheisengewinnung im Labormaßstab untersucht. Aufbauend auf sämtlichen Ergebnissen wird die Skalierung und Übertragbarkeit in den Pilotmaßstab vorgenommen sowie eine Pilotanlage errichtet und erprobt. Es erfolgt eine kontinuierliche Produktbewertung und abschließend die Bewertung des Prozesses hinsichtlich Ressourcen-, Umwelt- und Energieeffizienz und die Wirtschaftlichkeit und Übertragbarkeit.
Ziel dieses Projektes war es ein der E6-kompatibles Finish gemäß DIN 17611 durch eine mechanische anstatt einer chemischen Vorbehandlung zu erreichen. Dies ist aus umweltrelevanter Sicht wünschenswert, da hierdurch der Eintrag von Natriumaluminat, Natriumhydroxid und Aluminiumhydroxid in die Abwässer stark vermindert werden kann, sowie signifikante Erhöhung der Energieeffizienz des Eloxierverfahrens erreicht wird. Des Weiteren sollten bisher nicht retuschierbare Oberflächendefekte wie Stegabzeichnungen, Schweißnähte und Fehlstellen entfernt werden können. Daraus ergibt sich eine verbesserte Bauteilqualität und somit ein verminderter Ausschuss. Mittels der Mikrosatinieren genannten Verfahrenskombination aus Stahlen mit feiner Edelstahlkügelchen und stark verkürzter Beizdauer können seidenmatte Eloxaloberflächen erreicht werden, welche mit herkömmlich E6 gebeizten Oberflächen mindestens vergleichbar sind. Ein wesentlicher Vorteil sind die erzielten homogeneren Oberflächen, welche herstellungsbedingte Fehler wie Schweißnähte, Stegabzeichnungen und Ziehriefen, als auch mechanische Schäden wie Kratzer und Einkerbungen stark vermindern. Durch die stark verkürzte Beizzeit ergeben sich umweltrelevante Einsparungen der Beize (ca. 50%) und der entstehenden Abwasserschlämme (ca. 66%).
Ziel dieses Vorhabens ist die Reduktion von Tierversuchen im Bereich der akuten Inhalationstoxikologie mittels einer standardisierten in vitro Direktexpositionsmethode zur Untersuchung partikelhaltiger Atmosphären. Bestimmung des zytotoxischen und inflammatorischen Potentials der Teststäube. Die Daten werden zur Beurteilung der Intra- & Inter-Laboratoriumsvariabilität herangezogen und müssen Aufschluss über deren Reproduzierbarkeit, Robustheit und Stabilität geben sowie die Grundlage für die Prävalidierung der Methode liefern. Die Daten fließen in ein Prädiktionsmodell ein, das Aufschluss über die In-vitro-/In-vivo-Korrelation gibt. Zu Projektbeginn werden die experimentellen Voraussetzungen geschaffen, um die prüfungsspezifischen Anforderungen an das In-vitro-System zu realisieren. Gleichzeitig werden Methoden etabliert, die zur Exposition der kultivierten Zellen, der Charakterisierung der Expositionsatmosphäre sowie der Bestimmung der biologischen Endpunkte notwendig sind. Dann werden Expositionen mit ausgewählten Partikeln (DQ12, TiO2-P25, CB14, ZnO, BaSO4, ALOOH I, CeO2, ZrO2, CuO nano und CuO micro) in den 3 Expositionslaboratorien durchgeführt. Die Auswahl der Stoffe richtet sich nach deren Toxizität, Verfügbarkeit, dem Handling und ihrem Status als Referenzsubstanzen für inhalationstoxikologische Untersuchungen. Abschließend erfolgt anhand der ermittelten Datenlage eine Bewertung der In-vitro-Methode (Prävalidierung) und die Erstellung eines Prädiktionsmodells. Im Bereich der Industriechemikalien, aber auch bei Verbraucherprodukten und Umweltstoffen besteht ein erhebliches Interesse an einfachen, aber dennoch aussagekräftigen JPrüfmethoden zur Beurteilung des zytotoxischen Potentialsluftgetragener Substanzen (Partikeln). Hier bieten sich In-vitro-Methoden mit Zellen des Respirationstraktes vom Menschen an, die aufgrund neuer innovativer Expositionstechniken direkt mit den Stoffen im Kontakt gebracht werden und analog zur In-vivo-Situation ihre biologischen Wirkung entfalten können. Unter der Voraussetzung einer positiven Prävalidierung mit sich anschließender Validierungsphase, kann ein solches Verfahren in andere Laboratorien transferiert und der Industie zur Erhebung toxikologisch anerkannter Ergebnisse angeboten werden.
Ziel dieses Vorhabens ist die Reduktion von Tierversuchen im Bereich der akuten Inhalationstoxikologie durch Einsatz einer standardisierten in vitro Direktexpositionsmethode zur Untersuchung partikelhaltiger Atmosphären und Bestimmung des zytotoxischen und inflammatorischen Potentials der betreffenden Teststäube. Die Daten werden zur Beurteilung der Intra- und Inter-Laboratoriumsvariabilität herangezogen und müssen sowohl Aufschluss über deren Reproduzierbarkeit, Robustheit und Stabilität geben, als auch die Grundlage für die Prävalidierung der Methode liefern. Zu Projektbeginn werden die experimentellen Voraussetzungen geschaffen, um die unter den prüfungsspezifischen Bedingungen notwendigen Anforderungen an das In-vitro-System zu realisieren. Gleichzeitig werden Methoden etabliert und evaluiert, die zur Exposition der kultivierten Zellen mit Partikeln, der Charakterisierung der Expositionsatmosphäre sowie der Bestimmung der biologischen Endpunkte notwendig sind. Im nächsten Schritt werden Expositionen mit ausgewählten Partikeln (DQ12, TiO2-P25, CB14, ZnO, BaSO4, ALOOH I, CeO2, ZrO2, CuO nano und CuO micro) in den 3 Expositionslaboratorien durchgeführt. Die Auswahl der Stoffe richtet sich nach deren Toxizität, Verfügbarkeit, dem Handling und ihrem Status als Referenzsubstanzen für inhalationstoxikologische Untersuchungen. Abschließend erfolgt anhand der ermittelten Datenlage eine Bewertung der In-vitro-Methode (Prävalidierung) und die Erstellung eines Prädiktionsmodells.
Die vorliegende Arbeit beinhaltet drei Studien, die sich mit der Bildung und Nutzung von amorphem Siliziumdioxid beschäftigen. Dieses Material ist sowohl in den Geo- als auch in den Materialwissenschaften von großer Bedeutung, da es einerseits natürlich, z.B. in den Schalen von Kieselalgen oder auch als chemisch gefälltes Sediment (u.a. als Feuerstein ), vorkommt, andererseits aufgrund seiner oftmals großen spezifischen Oberfläche und damit hohen Reaktivität künstlich erzeugt und technisch eingesetzt wird, z.B. zur dosierten Freisetzung von Arzneimitteln. Zunächst wurde die Adsorption monomerer und polymerer Kieselsäure an Gibbsit als Funktion des pH-Wertes (3 = pH = 8) und der gelösten Kieselsäurekonzentration (0.34 mmol L-1 = (Si) = 1.47 mmol L-1) untersucht, da die Adsorption eine wichtige Vorstufe der Bildung von amorphen und kristallinen kieselsäurehaltigen Festphasen darstellt. Es wurde festgestellt, dass der relative Anteil adsorbierter Kieselsäure mit zunehmendem pH-Wert (für pH kleiner als 9) und abnehmender initialer Kieselsäurekonzentration steigt. Bei der Adsorption monomerer Kieselsäure wird das leichte Isotop 28Si gegenüber dem schwereren 30Si aufgrund seiner massebedingt höheren Reaktionsgeschwindigkeit bevorzugt fixiert. Die Isotopenfraktionierung ist umso stärker, je höher die initiale Kieselsäurekonzentration ist. Daher kann die Siliziumisotopensignatur von Mineralphasen, die sich durch Adsorptionsprozesse gebildet haben, möglicherweise als Proxy für die Adsorptionsrate verwendet werden. Polymere Kieselsäure wird rascher adsorbiert als monomere Kieselsäure und zerfällt an der Mineraloberfläche und in der Lösung, so dass am Ende der Versuche nur noch monomere Kieselsäure in der Lösung vorliegt. Darauf aufbauend wurde amorphes Siliziumdioxid durch zyklisches Gefrieren wässriger Lösungen ausgefällt. Es wurde gezeigt, dass mehr Silizium aus der Lösung entfernt wird, wenn gelöstes Aluminium oder Germanium oder suspendierter Kaolinit vorhanden sind, während die Zugabe von Natriumchlorid die Ausfällung hemmt. Der Anteil an ausgefällter Kieselsäure erreicht für pH-Werte zwischen 5 und 7 ein Maximum und nimmt im sauren und alkalischen Bereich ab. Die Ausfällung von amorphem Siliziumdioxid wird im sauren Milieu von einer Polymerisation der gelösten Kieselsäure begleitet, insbesondere in Gegenwart von Bor, nicht aber in Gegenwart von Germanium. Eine Fraktionierung der Siliziumisotope erfolgt nur in Gegenwart ausreichender Aluminiumkonzentrationen (Al = 1 mmol L-1) bei Übersättigung bzgl. amorphem Aluminiumhydroxid. In den letzteren Fällen wird 28Si gegenüber 30Si bevorzugt im Festkörper fixiert, was durch eine Adsorption an primär gebildeten Aluminiumhydroxid-Präzipitaten oder eine Kopräzipitation einer Si-Al-O-OH-Phase erklärt werden kann. usw.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 47 |
| Land | 3 |
| Weitere | 4 |
| Wissenschaft | 5 |
| Zivilgesellschaft | 2 |
| Type | Count |
|---|---|
| Chemische Verbindung | 4 |
| Förderprogramm | 20 |
| Gesetzestext | 2 |
| Text | 27 |
| Umweltprüfung | 3 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 8 |
| Offen | 21 |
| Unbekannt | 25 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 54 |
| Englisch | 6 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 25 |
| Datei | 25 |
| Dokument | 26 |
| Keine | 18 |
| Webseite | 10 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 47 |
| Lebewesen und Lebensräume | 39 |
| Luft | 16 |
| Mensch und Umwelt | 54 |
| Wasser | 28 |
| Weitere | 49 |