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Identification of Priority Topics in the Field of Sustainable Chemistry

To enable the ISC3 a quick start in its substantive work, the customers (⁠ UBA ⁠/⁠ BMUB ⁠) have commis-sioned the drafting of three studies. The objective of this study was to identify to identify priority top-ics, i.e. technical solutions, concepts, business models etc., in the field of Sustainable Chemistry. A desk-top research has been performed to elucidate specific challenges and recent innovations in different fields of application and industrial sectors: 1) petrochemicals and base chemicals, 2) polymers,3) agro-chemicals (pesticides), 4) fertilisers, 5) coatings, dyes, pigments and adhesives, 6) detergents, cleaning agents and personal care products, 7) chemical fibres, 8) construction chemistry , 9) pharmaceuticals, 10) nanomaterials. Other chapters depict funding programmes and awards related to sustainable chemistry in the EU and the U.S., as well as tax instruments, funding and regulatory framework condi-tions supporting sustainable chemistry in Brazil as an example of a major emerging region with strong chemical industry. Finally, two separate chapters have been dedicated to the issue of sustainability assessment, in which a more in-depth discussion on the aspect of sustainability is provided for two examples: a) construction materials for thermal insulation as an application field and b) different synthesis routes from fossil and renewable feedstock to acrylic acid. Veröffentlicht in Texte | 83/2017.

Identification of priority topics in the field of sustainable chemistry

Um dem ISC3 einen schnellen Einstieg in die fachliche Arbeit zu ermöglichen, haben die Auftraggeber (UBA/BMUB) die Erstellung dreier Studien beauftragt. Ziel dieser Studie war die Identifizierung prioritärer Themen, d.h. technischer Lösungen, Konzepte, Geschäftsmodelle etc. im Bereich der nachhaltigen Chemie. Eine Literaturrecherche wurde durchgeführt, die spezifische Herausforderungen und jüngste Innovationen in verschiedenen Anwendungsfeldern und Sektoren beleuchten: 1) Petro- und Basischemie, 2) Polymere, 3) Agrochemikalien (Pflanzenschutz), 4) Düngemittel, 5) Farbstoffe, Lacke, Pigmente und Klebstoffe, 6) Wasch-, Reinigungs- und Körperpflegemittel, 7) Chemiefasern, 8)Bauchemie, 9) Pharmazeutika und 10) Nanomaterialien. Weitere Kapitel beschreiben Förderprogramme und Auszeichnun-gen im Bereich der nachhaltigen Chemie in Europa und den USA, sowie Steuerinstrumente, Förder- und regulatorische Rahmenbedingungen am Beispiel Brasilien als Schwellenland. Zum Schluss wurden zwei Kapitel der Thematik der Nachhaltigkeitsbewertung gewidmet, in diesen werden Aspekte der Nachhaltigkeit anhand von zwei Beispielen diskutiert: a) Baumaterialien zur Wärmedämmung als Anwendungs-bereich und b) verschiedene Syntheserouten auf Basis fossiler und nachwachsender Rohstoffe zu Acrylsäure. Quelle: Foschungsbericht

Heute fuer die Zukunft bauen. Aber wie?

Das Projekt "Heute fuer die Zukunft bauen. Aber wie?" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Bundesstiftung Umwelt durchgeführt.

Teilvorhaben: Bauchemie und Zusatzmittel für den Beton-3D-Druck

Das Projekt "Teilvorhaben: Bauchemie und Zusatzmittel für den Beton-3D-Druck" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Master Builders Solutions Deutschland GmbH durchgeführt. Kein anderer Industriezweig verbraucht mehr Rohstoffe und Energie oder produziert mehr Abfälle als das Bauwesen. Die Produktion von Zement verursacht hohe Treibhausgasemissionen und trägt somit zum Klimawandel bei. Die ökologischen Auswirkungen, die durch die Verwendung von Zement entstehen, sind beträchtlich: 2 % der deutschen Treibhausgasemissionen und 8 % der globalen Treibhausgasemissionen werden durch die Zementherstellung verursacht. In dem Projekt AIBetOn3D wird Beton als Werk- bzw. Baustoff in der Zusammensetzung, Herstellung und im Einsatz grundsätzlich auf den Prüfstand gestellt. Ziel des Teilvorhabens ist hierbei insbesondere die Untersuchung bestehender sowie die Entwicklung treibhausgasreduzierender Binder und Zusatzmittel. Trockenmörtel- und betone die für den 3D-Druck geeignet sein sollen, müssen mehrere sich z.T. widersprechende Eigenschaftsprofile aufweisen: Gute Pumpbarkeit, Hohe Viskosität, isotropes verhalten, integrierte Bewehrung. MBSD strebt an diese Probleme durch geeignete Kombinationen aus vorproduzierten, lokal vorhandenen Materialien und Zusatzmittelchemie zur Einstellung bestimmter Eigenschaften zu lösen. Das Forschungsprojekt ermöglicht MBSD weiter die Entwicklung neuer Geschäftsmodelle im 3D-Druck: Materialdaten werden zur Grundlage dieser eigenständigen Geschäftsmodelle, dadurch auch Prognosemodelle zur Haltbarkeit, Instandsetzungszyklen und damit zur Nachhaltigkeit von Systemen.

Analyse und Bewertung von Schäden bei Holzkonstruktionen (E-1996/14)

Das Projekt "Analyse und Bewertung von Schäden bei Holzkonstruktionen (E-1996/14)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Gesellschaft für Holzforschung, Entwicklungsgemeinschaft Holzbau durchgeführt. Auf der Grundlage eines intensiven Erfahrungsaustausches mit Sachverständigen wurden typische Mängel/Schäden im Holzbau aufgezeigt und Hinweise zu deren Vermeidung gegeben. Anhand von zahlreichen Fotos und Zeichnungen werden sowohl mangelhafte als auch richtige Ausführungen veranschaulicht. Des weiteren sind typische Mängel und Schäden aus Gutachten in Form von Musterfällen aufbereitet. In einem ersten, ausführlichen Berichtsteil werden zu den Themenbereichen: - Baustoffeigenschaften, Baustoffverhalten; - Ausführung; - Planung und Ausschreibung; - Wärme- und Feuchteschutz; - Schutz des Holzes; - Schallschutz; - Lufthygiene; die Grundprinzipien und Hintergründe möglicher Schäden dargestellt und erläutert. In einem zweiten Teil wird an ausgewählten 'Musterfällen' veranschaulicht, welche Folgen die Nichtbeachtung der vorher erläuterten Regeln haben kann. Die 1036 repräsentativen Schadensfälle wurden in einer Datenbank erfasst und ein detailliertes Stichwortverzeichnis angelegt. Eine ausführliche Statistik zur Auswertung der Schadensfälle und Gutachten rundet den Forschungsbericht ab. Die Untersuchungsergebnisse sind in das Buch 'Lernen aus Schäden im Holzbau' (G-2000/02) eingeflossen.

Laborvergleichstest zur Ermittlung der Eignung des Daphnientests zur Untersuchung von Eluaten aus Bauprodukten gemäß 'DIBt-Merkblatt zur Bewertung der Auswirkungen von Bauprodukten auf und Grundwasser

Das Projekt "Laborvergleichstest zur Ermittlung der Eignung des Daphnientests zur Untersuchung von Eluaten aus Bauprodukten gemäß 'DIBt-Merkblatt zur Bewertung der Auswirkungen von Bauprodukten auf und Grundwasser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie durchgeführt. Anlass: In einem Modellvorhaben, das vom Verband der Deutschen Bauchemie in den Jahren 2001/2002 initiiert und finanziert wurde, wurden die im 'DlBt-Merkblatt zur Bewertung der Auswirkungen von Bauprodukten auf Boden und Grundwasser' aufgeführten Testsysteme exemplarisch erprobt. Dabei ergaben sich inkonsistente Ergebnisse im Test mit Daphnien. Um festzustellen, ob der Daphnientest generell für die Untersuchung von Bauprodukteluaten geeignet ist, wurde daher ein Laborvergleichstest mit vier Teilnehmern durchgeführt. Ziel: Ziel dieses Vorhabens war die Überprüfung der Eignung des Daphnientests für die Untersuchung von Eluaten von erdberührten Bauteilen in einem Laborvergleichstest. Arbeitsplan/Durchführung: Zwei Produkte wurden untersucht: (I) Bitumendickbeschichtung (anionisch), Einkomponentenprodukt (II) Dichtungsschlämme (zementgebunden), Zweikomponentensystem, flexibel. Der Laborvergleichstest wurde mit vier Teilnehmern durchgeführt. Folgende Vorgehensweise wurde gewählt: 1. Beschichtung von Glasplatten (einseitig) mit den Produkten durch die Hersteller. 2. Alterung der Beschichtung für 4 Wochen unter definierten Bedingungen. 3. Zentrale Eluation im Trogversuch von einigen Platten durch das Fraunhofer-Institut und Versand der Eluate an die Partner. 4. Eluation von jeweils zwei Platten durch die Partner. 5. Untersuchung der versandten und zugeschickten Eluate in verschiedenen Verdünnungsstufen sowie einer Referenzsubstanz (K2Cr207) im Daphnientest. Ergebnis: Die Ergebnisse zwischen den Partnern differierten bei der Testung der Eluate deutlich. Auffallend war, dass partnerspezifische Besonderheiten auftraten. Generell lässt sich feststellen, dass die Besonderheiten nur bei der Testung der Eluate auftraten, nie bei der Testung der Referenzsubstanz. Die starke Variabilität zwischen den Partnern, die immer noch keiner Ursache zugeordnet werden kann, legt den Schluss nahe, dass der Test in der jetzigen Form für Bauprodukte nicht uneingeschränkt zu empfehlen ist. Wird der Test weiter im Merkblatt aufgeführt, sollte zumindest darauf hingewiesen werden, dass eine Wertung der Ergebnisse nur möglich ist, wenn die Ergebnisse logisch interpretiert werden können. Logische Interpretationen stellen beispielsweise dar: - Erkennbare Dosis-Wirkungsbeziehung; - Alle untersuchten Konzentrationen 100 Prozent Immobilisierung bei gleichzeitigem EC50 der Referenzsubstanz im erwarteten Bereich; - Alle untersuchten Konzentrationen unter dem Schwellenwert, der eine Toxizität anzeigt, bei gleichzeitigem EC50 der Referenzsubstanz im erwarteten Bereich.

Teilprojekt 13: Zusatzmittel und Zusatzstoffe für C3 -Betone

Das Projekt "Teilprojekt 13: Zusatzmittel und Zusatzstoffe für C3 -Betone" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MC-Bauchemie Müller GmbH & Co. KG Chemische Fabriken durchgeführt. Das Verbundvorhaben C3-B2 zielt auf die Erforschung von zementgebundenen Matrices für neuartigen Verbundbaustoffe mit Carbonbewehrung. Im Teilvorhaben C3-B2-XIII wird MC-Bauchemie als Hersteller von bauchemischen Zusatzstoffen und Zusatzmitteln durch Erforschung neuer sowie gezielte Weiterentwicklung bestehender Additive (calcinierte Tone, Fließmittel, Schwindreduzierer) an der Entwicklung maßgeschneiderter und massentauglicher Basisrezepturen für Betone mitarbeiten. Durch die Kooperation mit den akademischen und industriellen Partnern erhofft sich die die MC-Bauchemie Know-How Gewinn durch die theoretischen und praktischen Untersuchungen der Struktur-Wirkungsbeziehung bauchemischer Additive. So sind zum Beispiel in der Wirkung von calcinierten Tonen auf die Biegezugfestigkeit ebenso wenig Korrelationen erkennbar, wie auch zwischen der spezifischen Oberfläche und der Korngrößenverteilung Korrelationen nicht ableitbar sind. Ein besseres Verständnis dieser Parameter erlaubt eine deutlich gezieltere Synthese von Additiven auf ihre Wirkung in der Fertigung von Betonbauteilen. MC-Bauchemie wird im Rahmen des Teilvorhabens C3-B2-XIII Betonzusatzmittel und -stoffe grundlegend entwickeln, anpassen, produzieren und für die Verbundvorhabenpartner zur Verfügung stellen. In diesem Kontext wird an der Optimierung der Bauchemikalien in der Wirkung hin zum maßgeschneiderten C3-Bauteil fachlich und praktisch mitgearbeitet. Im Rahmen der Arbeitspakete 1, 2 und 3 (siehe Gesamtvorhabenbeschreibung) wird die MC Zusatzmittel in ausgewählten Betonen auf ihre Wirkung testen und optimieren und in enger Kooperation mit allen Projektpartnern an der iterativen Anpassung der Additive bis zum Erreichen der gewünschten Betoneigenschaften am Bauteil mitwirken.

REACH Leitfaden für Formulierer bau-chemischer Produkte

Das Projekt "REACH Leitfaden für Formulierer bau-chemischer Produkte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ökopol Institut für Ökologie und Politik GmbH durchgeführt. Hintergrund und Aufgabenstellung: Die neue europäische Chemikalienverordnung REACH ist am ersten Juni 2007 in Kraft getreten. Die Formulierer von Zubereitungen haben als Akteure zwischen den Stoffherstellern / Importeuren und den Anwendern von Chemikalien eine zentrale Position in der Wertschöpfungskette. Sie übernehmen wesentliche 'Übersetzungsarbeit in der Risikokommunikation und haben damit neue und herausfordernde Aufgaben zu bewältigen. Ziel und erwartete Ergebnisse: Ziel des Projektes ist es, einen Leitfaden zu erstellen, der den Formulierern bauchemischer Produkte Hilfestellung bei der effizienten Erfüllung der Vorgaben von REACH gibt. Die ersten Kapitel des Leitfadens Einführung in das REACH-System, Vorbereitung auf REACH im Unternehmen inklusive der Erstellung eines Stoffinventars und Vorregistrierung werden als Vorabversion gedruckt, um die bereits begonnenen Tätigkeiten der Unternehmen zeitnah zu unterstützen. Bestandteil des sog. Startpaketes ist auch ein accessbasiertes Trainingstool anhand dessen die Erstellung eines Stoffinventars geübt werden kann. Die weiteren Kapitel des Leitfadens werden im Wesentlichen die folgenden Themen betreffen: Umsetzung der Vorgaben zur sicheren Handhabung in Sicherheitsdatenblatt und Expositionsszenario im eigenen Unternehmen, Erstellung von Informationen (Sicherheitsdatenblatt, Expositionsszenario wo gefordert) für die eigenen Zubereitungen, Erstellung eines Stoffsicherheitsberichts durch nachgeschaltete Anwender und die Zulassung von Stoffen. Der Leitfaden wird in enger Zusammenarbeit mit dem Verband der deutschen Bauchemie e.V. im Rahmen einer Projektgruppe erstellt.

CO2-Sequestrierung kleinerer Emittenten in kalzium- und magnesiumhaltigen Rohstoffen/Produkten - Seq-kalz

Das Projekt "CO2-Sequestrierung kleinerer Emittenten in kalzium- und magnesiumhaltigen Rohstoffen/Produkten - Seq-kalz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Bauingenieurwesen, Fachgebiet Baustoffe und Bauchemie durchgeführt. Die Reduktion von Treibhausgasen ist das zentrale Thema für Gewerbe und Industrie, um das deutsche Ziel der Klimaneutralität bis 2045 zu erreichen. Wege zu diesem Ziel sind Effizienzsteigerungen, Elektrifizierung, der Ausbau von regenerativer Energie und insbesondere für prozessbedingte Emissionen die CO2-Abscheidung und Speicherung/Nutzung (CCUS). Diese ist jedoch mit den derzeitigen Konzepten zur Abscheidung und Abgasreinigung sehr aufwendig und damit kostspielig sowie bei der Speicherung mit großflächiger Anpassung der Infrastruktur (z.B. Pipelines) verbunden und daher für kleine Unternehmen schwer zu stemmen. Die Innovation, die im Seq-kalz Projekt validiert wird, ist eine modulare CCUS-Technologie, die an jeder Anlage mit CO2-Emission angebracht werden kann und CO2 mittels Mineralisierung aus dem Abgasstrom entfernt. Die Produkte der CO2-Fixierung finden dabei u.a. in der Bauindustrie Anwendung. Im Vergleich zum Stand der Technik in der Mineralisierung ist der Seq-kalz Prozess ein kombiniertes Abscheide- und Nutzungsverfahren für CO2 aus Punktquellen (~20 % CO2) ohne Notwendigkeit einer weiteren Verdichtung oder CO2-Anreicherung, wodurch die Betriebs- und Investitionskosten signifikant gesenkt werden können. Die Erkenntnisse aus der erfolgreichen Findungsphase sollen im Projekt validiert und Labordemonstratoren gefertigt werden, die eine stabile CO2-Bindung von 300 kgCO2/t Feststoff erreichen können, sodass die Reaktionsprodukte direkt als Zementsubstitut angewendet werden können. Hierfür werden verschiedene potentielle Einsatzstoffe sowie unterschiedliche konstruktive Parameter am Labordemonstrator getestet. Nach erfolgreichem Einsatz wird ein Scale-Up Demonstrator gefertigt (Skalierung um den Faktor 10), der sich in Langzeitversuchen beweisen muss. Des Weiteren wird das Reaktionsprodukt (Mischung aus Karbonat und amorphem Siliziumdioxid) aus dem Prozess auf ihre Anwendung als Substitut für bspw. die Zementindustrie getestet.

Teilvorhaben 4: Bauchemische Qualifizierung von Schlacken und Gläsern

Das Projekt "Teilvorhaben 4: Bauchemische Qualifizierung von Schlacken und Gläsern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Maleki GmbH durchgeführt. Die im Rahmen des Recyclingprozesses von Schlacken aus Abgaskatalysatoren und optischen Gläsern entstehende mineralische Restfraktion soll einer nutzbringenden Verwertung zugeführt werden. Die dafür vorgesehenen Anwendungsfelder wurden so ausgewählt, dass Mengen von mehreren tausend Tonnen Material bei entsprechender Qualität dort problemlos untergebracht werden können. Dies gilt zum einen für den Bereich der Baustoffe, wo das Material als Zuschlagstoff bei der Herstellung von Produkten wie Betonen, Geopolymeren und Klebern auf silikatischer Basis sowie im Verkehrswegebau seinen Einsatz finden soll Aufbauend auf der Definition von Anforderungen möglicher Anwendungsbereiche an die mineralische Restfraktion werden unter Berücksichtigung technischer Regelwerke Konzepte und Anwendungen zur Wiederverwertung des Materials erstellt (AP6.1). Nach der sich anschließenden mechanischen Aufbereitung (AP 6.2) sollen mit Hilfe verschiedener Charakterisierungsmethoden, wie beispielsweise der adiabatischen Kalorimetrie, verbunden mit umfangreichen Tests zur Einarbeitung des Materials im Labormaßstab die Anwendungsgebiete eingegrenzt und praktisch überprüft werden (AP 6.3). Die vielversprechendsten Ergebnisse sollen im Anschluss in den Technikumsmaßstab überführt werden (AP 6.4).

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