Das Projekt "Teilvorhaben 4: Anwendungstechnische Untersuchungen eines Klebschaums auf Basis biobasierter Rohstoffe für Typhablätter" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Jowat SE durchgeführt. Der Ausgangspunkt zur Entwicklung eines neuartigen Klebers ist das Typhaboard, das derzeit mittels des anorganischen Bindemittels Magnesit zum Baustoff gefertigt wird. Um die vorhandenen Schwachstellen des Materials Magnesitboard (vor allem die Absenkung der Wärmeleitfähigkeit und die Erhöhung der Festigkeit ist wünschenswert) zu überwinden, ist es ein Schwerpunktziel des Projektes ein neues Klebersystem für Rohrkolben (lat. Typha) zur Herstellung Natur basierender Baustoffe zu entwickeln. Ganz wesentlich für die Entwicklung des neuartigen nachhaltigen Klebers ist die Berücksichtigung der ganz speziellen Eigenschaften des Blattmaterials Typha. Wichtig ist dabei auch, dass mit dem neu entwickelten Klebstoff ein Material entwickelt werden kann, das den speziellen bauphysikalischen Anforderungen für einen Einsatz im Baubereich genügt. Oberstes Kriterium bei der Bindemittelentwicklung ist die Rückführbarkeit in den Stoffkreislauf. Weitere Aspekte für die Wahl und Optimierung des Klebstoffes sind Brandschutz, Schimmelpilzresistenz und Festigkeitseigenschaften.
Water treatment with activated carbon (AC) is an established method for the removal of organic micropollutants and natural organic matter. However, it is not yet possible to predict the removal of individual pollutants. An appropriate material characterization, matching adsorption processes in water, might be the missing piece in the puzzle. To this end, this study examined 25 different commercially available ACs to evaluate their material properties. Frequently reported analyses, including N2 adsorption/desorption, CHNS(O), point of zero charge (PZC) analysis, and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) were conducted on a selected subset of powdered ACs. Inorganic elements examined using X-ray fluorescence (XRF) and X-ray iffraction spectroscopy (XRD) revealed that relative elemental contents were distinctive to the individual AC's raw material and activation procedure. This study also is the first to use thermogravimetric analysis (TGA) coupled to Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) to conduct quantitative analyses of functional surface oxygen groups (SOGs: carboxylic acid, anhydride, lactone, phenol, carbonyl, and pyrone groups) on such a large number of ACs. The comparably economical TGA provides a surrogate for the PZC, the oxygen and carbon content, as well as mass loss profiles that depict the AC's chemistry. Furthermore, we found that SOG contents determined by TGA-FTIR covered a wide individual range and depended on the raw material of the AC. Surface chemistry might therefore provide an indication of the suitability of a particular AC for a variety of target substances in different target waters. TGA and TGA-FTIR can help practitioners to control AC use in waterworks or wastewater treatment plants.
Das Projekt "Teilvorhaben: Bindemittelentwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Knauf Gips KG durchgeführt. Das Ziel ist die Entwicklung eines ein- oder zweilagigen Dämmputzes, bei dem die vorbehandelten Pflanzenpartikel in Bindemitteln aus anorganischen Rohstoffen integriert werden. Hierbei soll die Bildung eines Luftporenstrukturraumes erreicht werden. Das weitere Ziel besteht in der Entwicklung des bestehenden Rezepturansatzes hin zu einem organischen Bindemittel aus nahezu 100% NaWaRo. Durch Zugabe von Additiven soll die Brandschutzklasse A1 erreicht werden. Die bereits erprobte Applikationstechnik wird auf diese Bindemittel angepasst. Nach Einrichtung des Labors und der Beschaffung des technischen Equipments erfolgen in AP1 die exakte Erfassung der genannten Pflanzenpartikel und die Bestimmung der einzelnen Porenstrukturen. Aus diesen Werten ergibt sich die Vorbehandlung der Proben zu einem optimal geschützten Porenraum. Hierbei entstehen auch die Erkenntnisse über die optimale Größe und Form der Partikel. In AP2 werden die beabsichtigten Bindemittel entwickelt, um die Luftporenstruktur bei Einmischung der Pflanzenpartikel zu gewährleiten. In AP3 werden bei den organischen Bindemitteln die Additive ermittelt, die die Brandschutzklasse A1 ermöglichen. In AP4 wird die Spritztechnik auf die Rezepturen angepasst. Es erfolgt die Herstellung entsprechender Proben und Messungen zur Ermittlung der beabsichtigten Dämmwerte (Lambda Wert). In AP5 werden Demonstrationsflächen und Demonstrationsprojekte angelegt bzw. durchgeführt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Charakterisierung der nachwachsenden Rohstoffe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Institut für Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz (INRES), Forschungsbereich Nachwachsende Rohstoffe durchgeführt. Das Ziel ist die Entwicklung eines ein- oder zweilagigen Dämmputzes bei dem die vorbehandelten Pflanzenpartikel in Bindemitteln aus anorganischen Rohstoffen integriert werden. Hierbei soll die Bildung eines Luftporenstrukturraumes erreicht werden. Das weitere Ziel besteht in der Entwicklung des bestehenden Rezepturansatzes hin zu einem organischen Bindemittel aus nahezu 100% NaWaRo. Durch Zugabe von Additiven soll die Brandschutzklasse A1 erreicht werden. Die bereits erprobte Applikationstechnik wird auf diese Bindemittel angepasst. Nach Einrichtung des Labors und der Beschaffung des technischen Equipments erfolgen in AP1 die exakte Erfassung der genannten Pflanzenpartikel und die Bestimmung der einzelnen Porenstrukturen. Aus diesen Werten ergibt sich die Vorbehandlung der Proben zu einem optimal geschützten Porenraum. Hierbei entstehen auch die Erkenntnisse über die optimale Größe und Form der Partikel. In AP2 werden die beabsichtigten Bindemittel entwickelt, um die Luftporenstruktur bei Einmischung der Pflanzenpartikel zu gewährleisten. In AP3 werden bei den organischen Bindemitteln die Additive ermittelt, die die Brandschutzklasse A1 ermöglichen. In AP4 wird die Spritztechnik auf die Rezepturen angepasst. Es erfolgt die Herstellung entsprechender Proben und Messungen zur Ermittlung der beabsichtigten Dämmwerte (Lambda Wert). In AP5 werden Demonstrationsflächen und Demonstrationsprojekte angelegt bzw. durchgeführt.
Das Projekt "Teilprojekt: Substratmodifikation und Aufskalierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von WESOM Textil GmbH durchgeführt. Entwicklung von textilen Flächen mittels der Nahwirktechnologie aus nachwachsenden anorganischen und synthetischen Rohstoffen für die Einsatzzwecke 'Energieschirme', Abschattung, elektromagnetische Schirmung und Dekoration mit antibakterieller Ausrüstung. In enger Zusammenarbeit mit der Hochschule Zittau/Görlitz (FH), dem Fraunhofer Institut Elektronenstrahl- und Plasmatechnik Dresden und der Techno-Coat Oberflächentechnik GmbH sind für die verschiedenen Einsatzfälle Rohstoffe, Strukturen und mechanische Kennwerte sowie die Fadengeometrie festzulegen, Prüfmuster zu erstellen, zu prüfen und für die Beschichtung bereitzustellen. Nach Abschluss des Vorhabens sollte nach einer Überleitungsphase von ca. 6-12 Monaten marktfähige Produkte in der Bereichen Gewächshausabschattung ('Energieschirme'), Abschattung im dekorativen Gebäudebau, elektromagnetische Schrimung und textile Bauen entwickelt und in den europäischen Markt eingeführt werden.
Das Projekt "Synthese und Charakterisierung von Organo-Clay-Verbindungen unter besonderer Beruecksichtigung der Reinigung von Problemabwaessern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Technische Chemie durchgeführt. Tonminerale wechselwirken mit vielen organischen Stoffen. Bei Umsetzung von Dreischichtmineralen mit langkettigen Alkylammoniumverbindungen bilden sich Organo-Clay-Verbindungen. Diese Verbindungen koennen aus Problemabwaessern organische Verbindungen und Schwermetalle eliminieren. Systematische Untersuchungen sind aus der zugaenglichen Literatur nicht bekannt. Auf Basis verschiedener anorganischer und organischer Rohstoffe wurden Produkte hergestellt, die in der Lage sind, Problemabwaesser zu reinigen. Dabei wurde besonderes Augenmerk darauf gerichtet, solche anorganischen Rohstoffe auf ihre Eignung zu untersuchen, die in kleineren Lagerstaetten gewonnen werden, wobei die Technologie der Veredlung so gestaltet werden soll, dass sie moeglichst in der Naehe der Lagerstaette erfolgen kann. Es wurden Sorptionsuntersuchungen mit synthetisierten und handelsueblichen Organoclays und ausgewaehlten organischen Wasserschadstoffen, besonders substituierten Benzen-, Anilin- und Phenolderivaten, durchgefuehrt. Weiterhin wurden Wechselwirkungen zwischen Schwermetallionen und Organoclays in waessrigen Systemen untersucht. Es konnten sowohl selektiv sorbierende Organoclays (z. B. fuer Phenolderivate) als auch universell anwendbare Produkte gefunden werden. Aussagen ueber die Eignung unterschiedlicher anorganischer Rohstoffe konnten gemacht werden. Die Ergebnisse sollen dazu dienen, kleineren Unternehmen, die tonmineralhaltige Rohstoffe abbauen, die Moeglichkeit zu geben, aus diesen Rohstoffen Reinigungsmittel fuer Problemabwaesser herzustellen.
Das Projekt "MatRessource - ORCA: Organische und Seltenerd-reduzierte Konversionsmaterialien für LED- basierte Beleuchtung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BASF SE durchgeführt. ORCA beschäftigt sich mit der Erforschung und Entwicklung von neuen Ansätzen für effiziente und langlebige anorganische und organische Konvertermaterialien in Weißlicht LEDs. Die zu Grunde liegenden Systeme können vollkommen ohne oder zumindest mit einem signifikant niedrigeren Gehalt an Seltenen Erden (wie z.B. Yttrium, Lutetium) auskommen. Im Detail werden organische Konversionsleuchtstoffen erforscht, welche die vorhandenen Anforderungen der Allgemeinbeleuchtung bezüglich Farbe, Effizienz, Zuverlässigkeit und Lebensdauer erfüllen. Durch Einbettung in neue Matrixmaterialien kann die Stabilität dieser Farbstoffe beträchtlich erhöht werden, wodurch sie eine Alternative zu konventionellen seltenerdhaltigen Materialien darstellen. Im Projekt werden zwei Konzepte überprüft, zum einen sollen organische Konversionsleuchtstoffe komplett die klassischen Farbstoffen ersetzen, zum anderen kann durch Kombination von traditionellen Farbstoffen mit den organischen Verbindungen zumindest der Gehalt an Seltenen Erden drastisch reduziert werden. Zudem sollen Anwendungskonzepte in LED-basierten Lichtquellen entwickelt werden, die für die Leuchtstoffe besonders vorteilhafte Einsatzbedingungen erlauben und damit im System sogar effizienter werden können als heutige LEDs. Die angestrebten Forschungsaktivitäten ermöglichen Weißlicht-LEDs mit organischen oder anorganischen Konvertern oder einer Kombination aus diesen, die im Vergleich zum Stand der Technik erhebliche Vorteile aufweisen: - Drastische Kostensenkung der anorganischen Konverter um bis zu 70% durch den Austausch von Seltenen Erden durch Erdalkali-Metalle - Unabhängigkeit von geopolitisch beeinträchtigten Marktzugängen und verstärkte Nutzung einheimischer und preiswerter Rohstoffe - Steigerung der Konversionseffizienz (größer als 90%), Stabilität und der Lebensdauer organischer Konverter (LM 80 @ 50.000 Stunden) in LED-Anwendungen - Neuartige Matrixmaterialien für Einbettung der Konverter sowie deren bessere Verarbeitbarkeit in der LED-Herstellung.
Das Projekt "MatRessource - ORCA: Organische und Seltenerd-reduzierte Konversionsmaterialien für LED- basierte Beleuchtung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von OSRAM Opto Semiconductors GmbH durchgeführt. ORCA beschäftigt sich mit der Erforschung und Entwicklung von neuen Ansätzen für effiziente und langlebige anorganische und organische Konvertermaterialien in Weißlicht LEDs. Die zu Grunde liegenden Systeme können vollkommen ohne oder zumindest mit einem signifikant niedrigeren Gehalt an Seltenen Erden (wie z.B. Yttrium, Lutetium) auskommen. Im Detail werden organische Konversionsleuchtstoffen erforscht, welche die vorhandenen Anforderungen der Allgemeinbeleuchtung bezüglich Farbe, Effizienz, Zuverlässigkeit und Lebensdauer erfüllen. Durch Einbettung in neue Matrixmaterialien kann die Stabilität dieser Farbstoffe beträchtlich erhöht werden, wodurch sie eine Alternative zu konventionellen seltenerdhaltigen Materialien darstellen. Im Projekt werden zwei Konzepte überprüft, zum einen sollen organische Konversionsleuchtstoffe komplett die klassischen Farbstoffen ersetzen, zum anderen kann durch Kombination von traditionellen Farbstoffen mit den organischen Verbindungen zumindest der Gehalt an Seltenen Erden drastisch reduziert werden. Zudem sollen Anwendungskonzepte in LED-basierten Lichtquellen entwickelt werden, die für die Leuchtstoffe besonders vorteilhafte Einsatzbedingungen erlauben und damit im System sogar effizienter werden können als heutige LEDs. Die angestrebten Forschungsaktivitäten ermöglichen Weißlicht-LEDs mit organischen oder anorganischen Konvertern oder einer Kombination aus diesen, die im Vergleich zum Stand der Technik erhebliche Vorteile aufweisen: - Drastische Kostensenkung der anorganischen Konverter um bis zu 70% durch den Austausch von Seltenen Erden durch Erdalkali-Metalle - Unabhängigkeit von geopolitisch beeinträchtigten Marktzugängen und verstärkte Nutzung einheimischer und preiswerter Rohstoffe - Steigerung der Konversionseffizienz (größer als 90%), Stabilität und der Lebensdauer organischer Konverter (LM 80 @ 50.000 Stunden) in LED-Anwendungen - Neuartige Matrixmaterialien für Einbettung der Konverter sowie deren bessere Verarbeitbarkeit in der LED-Herstellung.
Das Projekt "SYNERGIE: Synergetische Weiterentwicklung von Zulieferprodukten zur Reduktion der Herstellungskosten und Steigerung der Materialqualität von kristallinen Siliziumblöcken in der Photovoltaik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie durchgeführt. Das Ziel der Arbeiten am Fraunhofer IISB ist es, die Zulieferprodukte Siliziumrohstoff und Siliziumnitrit-Pulver zielstrebig weiterzuentwickeln, um die Waferqualität und die Waferausbeute zu erhöhen, und somit letztendlich die Herstellungskosten von mikrokristallinen-Siliziumwafern pro Wattpeak langfristig zu senken. Hervorzuheben ist, dass dieser Effekt durch die Ausschöpfung sinnvoller Synergien von Siliziumrohstoff und Siliziumnitrit-Pulver, z.B. im Rahmen der Entwicklung innovativer Kombinationsprodukte, zusätzlich verstärkt wird. Durch die Entwicklung von innovativen Produkten und deren Qualifizierung für den industriellen Einsatz wird die Position auf dem Weltmarkt der in Deutschland produzierenden Zulieferfirmen Wacker Chemie AG und AlzChem AG nachhaltig gestärkt und somit die internationale Wettbewerbsfähigkeit langfristig gewährleistet. Gleichzeitig trägt das Vorhaben dazu bei, Arbeitsplätze an den jeweiligen deutschen Produktionsstandorten der beteiligten Industrieunternehmen zu erhalten und damit den Technologiestandort Deutschland nachhaltig zu stärken.
Die steigenden Rohstoff- und Energiepreise machen sich derzeit deutlich sowohl in der Wirtschaft als auch der Industrie bemerkbar. Daher ist es für Unternehmen aktuell – auch mit Blick auf die derzeit vorherrschenden Krisen – mehr denn je von besonderer Relevanz, ressourcensparend(er) zu agieren und zugleich bestehende Rohstoff- und Lieferkettenabhängigkeiten ab- und eine robustere wie resilientere Wertschöpfung aufzubauen. Diesem Ziel hat sich auch ein Hersteller von anorganischen Spezialchemikalien aus Thüringen verschrieben und ein innovatives Konzept entwickelt, mit dem es u.a. für die eigene Produktion benötigte Rohstoffe erdgas- und CO₂-sparend selbst herstellen kann. Vom Abprodukt zum Allrounder Damit die eigene Fertigung jetzt und in Zukunft so effizient und resilient wie möglich aufgestellt ist, hat die CWK Chemiewerk Bad Köstritz GmbH ein Verfahrenskonzept entwickelt, im Zuge dessen es aus flüssigem Schwefel direkt vor Ort weitere benötigte Rohstoffe herstellt – und das zugleich ressourcenschonend und energieeffizient. Zentrales Element ist dabei eine Anlage zur Verbrennung von flüssigem Schwefel, der als Abprodukt aus Entschwefelungsprozessen bspw. in umliegenden Raffinerien oder Kraftwerken anfällt. Das im Zuge dieser Verbrennung entstehende Schwefeldioxid (SO₂) kühlt im Anschluss mithilfe eines Abhitzekessels ab. Ein Teil des so verfügbar gemachten SO₂ wird dann unter Rückgriff auf eine Adsorptionskälteanlage sukzessive verflüssigt, der andere Teil über Katalyse zu Schwefeltrioxid (SO₃) oxidiert und mittels Adsorber in Schwefelsäure (H₂SO₄) umgewandelt. Eine Besonderheit dabei ist, dass das Verhältnis von erzeugtem SO₂ und H₂SO₄ ganz variabel an die jeweilige Bedarfslage angepasst werden. Die im Rahmen der Prozesse entstehende Wärme wiederum wird nicht ungenutzt in die Umgebung geleitet, sondern zur Dampferzeugung verwendet, der dann selbst wieder an verschiedenen Stellen der Produktionsanlage Verwendung findet. So wird der Dampf beispielsweise für den Antrieb des Gebläses, das für die Verbrennungsluft im Einsatz ist, benötigt, ebenso wie für den Betrieb der Adsorptionskälteanlage. Außerdem treibt der Dampf eine Turbine zur Stromerzeugung an. Der so erzeugte Strom wird dann wiederum zum Betrieb der Anlage und darüber hinaus für den Eigenbedarf am Standort aufgewendet. Ressourcen und Energie sparen durch eine bedarfsgerechte Produktion Dieses ganzheitlich gedachte Konzept macht deutlich, wie aus einem einzigen Ausgangsstoff – Schwefel – verschiedene Produkte hergestellt werden können, ohne dass sich dabei ökonomische Aspekte wie Effizienz und Wirtschaftlichkeit und ökologische Gesichtspunkte wie bedarfsgerechte Produktion und Ressourcenschonung konterkarieren. So trägt beispielsweise bereits die Reduktion der Rohstofftransporte zur Entlastung der Umwelt bei. Darüber hinaus erzeugt das Verfahren selbst keinerlei Abfälle oder Abwasser. Ein weiterer Punkt: Durch die konsequente Nutzung der eigenen Prozessabwärme zur Dampferzeugung kann das Unternehmen etwa die Hälfte seines Grundbedarfs an Dampf decken. Daraus resultieren Einsparungen beim Einsatz von extern bezogenem Erdgas in Höhe von circa 50 Prozent. So können verglichen mit dem (noch) etablierten Herstellungsverfahren insgesamt ca. 3.400 Tonnen CO₂-Emissionen jährlich vermieden werden – eine Verminderung von etwa 33 Prozent. Weitere Technologien und Prozesse, die sich bereits in der Praxis als ressourceneffizient bewährt haben, finden Sie in der Datenbank Gute-Praxis-Beispiele .