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Teilprojekt 3: Rückgewinnung von Phosphor aus der wässrigen Phase - Erhöhung der P-Konzentration in der Wasserphase und MAP-Fällung

Das Projekt "Teilprojekt 3: Rückgewinnung von Phosphor aus der wässrigen Phase - Erhöhung der P-Konzentration in der Wasserphase und MAP-Fällung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Abfalltechnik durchgeführt. Ziel der Teilstudie A Teilprojekt ISAH ist es, die Verfahren zur P-Rückgewinnung aus der wässrigen Phase zu optimieren. Aufgabe des ISAH ist es hierbei, das Rücklöseverhalten von Phosphor sowie die Prozesskinetik der Interaktion von Phosphat mit verschiedenen Substraten in wässrigem Milieu im Detail zu untersuchen. Unterteilung des Arbeitsplans: 1. Erhöhung der Rücklöseraten in Anlagen mit vermehrter biologischer P-Elimination. 2. Erhöhung der P-Konzentration im Schlammwasser durch verschiedene Desintegrationsverfahren. 3. Optimierung der MAP-Fällung. 4. Erprobung der Ca-Kristallisation im Pilotmaßstab. 5. Auswahl des am besten geeigneten Einsatzortes und Verfahrens. Für die untersuchten Technologien sind vielfältige Einsatzmöglichkeiten auf kommunalen und industriellen Kläranlagen gegeben. Die Ergebnisse des Forschungsprojektes werden für Betreiber und Ausrüster eine Datenbasis liefern, mithilfe derer die Bewertung der verschiedenen Verfahren zur P-Rückgewinnung im Hinblick auf Praktikabilität und Wirtschaftlichkeit abschließend möglich ist. Über den Stand der Erkenntnisse wird die Fachöffentlichkeit durch Teilnahme in Fachgruppen der ATV und Vorträge regelmäßig informiert.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von TLK-Thermo GmbH durchgeführt. Es gibt zahlreiche F&E-Anstrengungen, um Klärschlamm in eine leicht zu entsorgende Form umzuwandeln und dabei gleichzeitig Rohstoffe rück zugewinnen und die enthaltene Energie zu nutzen. In diesem Zusammenhang kommen biologische, chemische und auch thermische Verfahren, wie z.B. Desintegration, Hydrolyse, Faulung, Fällung, Trocknung, thermische Verwertung und NH3-Stripping, auf den Kläranlagen zum Einsatz. Durch geschickte Auswahl und Kombination dieser Verfahren, insbesondere auch durch thermodynamische Vernetzung kann die Rohstoff- und Energieausbeute der Schlammverwertung maximiert werden. Um ein energetisches Optimum für thermisch hochvernetzte Kläranlagenkonzepte erreichen zu können, sind geeignete innovative Betriebsstrategien erforderlich. Konzepte und Betriebsstrategien können mit virtuell abgebildeten Kläranlagen entwickelt und bewertet werden. Moderne MSR-Systeme erlauben den Zugriff auf zahlreiche Messdaten und Aktuatoren, und können prinzipiell mit dem Internet verbunden werden. Mit diesen Möglichkeiten ließen sich cyberphysikalische Systeme realisieren, bei denen die virtuelle Kläranlage Teil eines MSR-Systems würde, welches innovative Betriebsstrategien dynamisch umsetzen könnte. Allerdings steht bisher kein vollständiges Werkzeug für den Entwurf, die Berechnung und die Virtualisierung thermisch hochvernetzter Systeme zur Verfügung. Diesen Mangel soll das vorgeschlagene Projekt beheben. Mit dem ersten Ziel, der Bereitstellung einer neuartigen computergestützten Methodik für den Entwurf und Betrieb von Kläranlagen, wird ein vollständiges Werkzeug zur Verfügung stehen. Mit diesem sollen die beiden weiteren Ziele, Bewertung von neuartigen thermisch hochvernetzten Schlammbehandlungskonzepten inklusive deren Betriebsstrategien sowie ihre Anwendung in bestehenden Kläranlagen und Konzepte für nachhaltige und energetisch optimierte cyberphysische Kläranlagen mit neuartiger thermischer Schlammbehandlung, erreicht werden.

Teilprojekt 5

Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von TLK Energy GmbH durchgeführt. Es gibt zahlreiche F&E-Anstrengungen, um Klärschlamm in eine leicht zu entsorgende Form umzuwandeln und dabei gleichzeitig Rohstoffe rückzugewinnen und die enthaltene Energie zu nutzen. In diesem Zusammenhang kommen biologische, chemische und auch thermische Verfahren, wie z.B. Desintegration, Hydrolyse, Faulung, Fällung, Trocknung, thermische Verwertung und NH3-Stripping, auf den Kläranlagen zum Einsatz. Durch geschickte Auswahl und Kombination dieser Verfahren, insbesondere auch durch thermodynamische Vernetzung kann die Rohstoff- und Energieausbeute der Schlammverwertung maximiert werden. Um ein energetisches Optimum für thermisch hochvernetzte Kläranlagenkonzepte erreichen zu können, sind geeignete innovative Betriebsstrategien erforderlich. Konzepte und Betriebsstrategien können mit virtuell abgebildeten Kläranlagen entwickelt und bewertet werden. Moderne MSR-Systeme erlauben den Zugriff auf zahlreiche Messdaten und Aktuatoren, und können prinzipiell mit dem Internet verbunden werden. Mit diesen Möglichkeiten ließen sich cyberphysikalische Systeme realisieren, bei denen die virtuelle Kläranlage Teil eines MSR-Systems würde, welches innovative Betriebsstrategien dynamisch umsetzen könnte. Allerdings steht bisher kein vollständiges Werkzeug für den Entwurf, die Berechnung und die Virtualisierung thermisch hochvernetzter Systeme zur Verfügung. Diesen Mangel soll das vorgeschlagene Projekt beheben. Mit dem ersten Ziel, der Bereitstellung einer neuartigen computergestützten Methodik für den Entwurf und Betrieb von Kläranlagen, wird ein vollständiges Werkzeug zur Verfügung stehen. Mit diesem sollen die beiden weiteren Ziele, Bewertung von neuartigen thermisch hochvernetzten Schlammbehandlungskonzepten inklusive deren Betriebsstrategien sowie ihre Anwendung in bestehenden Kläranlagen und Konzepte für nachhaltige und energetisch optimierte cyberphysische Kläranlagen mit neuartiger thermischer Schlammbehandlung, erreicht werden.

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von awama GmbH durchgeführt. Es gibt zahlreiche F&E-Anstrengungen, um Klärschlamm in eine leicht zu entsorgende Form umzuwandeln und dabei gleichzeitig Rohstoffe rückzugewinnen und die enthaltene Energie zu nutzen. In diesem Zusammenhang kommen biologische, chemische und auch thermische Verfahren, wie z.B. Desintegration, Hydrolyse, Faulung, Fällung, Trocknung, thermische Verwertung und NH3-Stripping, auf den Kläranlagen zum Einsatz. Durch geschickte Auswahl und Kombination dieser Verfahren, insbesondere auch durch thermodynamische Vernetzung kann die Rohstoff- und Energieausbeute der Schlammverwertung maximiert werden. Um ein energetisches Optimum für thermisch hochvernetzte Kläranlagenkonzepte erreichen zu können, sind geeignete innovative Betriebsstrategien erforderlich. Konzepte und Betriebsstrategien können mit virtuell abgebildeten Kläranlagen entwickelt und bewertet werden. Moderne MSR-Systeme erlauben den Zugriff auf zahlreiche Messdaten und Aktuatoren, und können prinzipiell mit dem Internet verbunden werden. Mit diesen Möglichkeiten ließen sich cyberphysikalische Systeme realisieren, bei denen die virtuelle Kläranlage Teil eines MSR-Systems würde, welches innovative Betriebsstrategien dynamisch umsetzen könnte. Allerdings steht bisher kein vollständiges Werkzeug für den Entwurf, die Berechnung und die Virtualisierung thermisch hochvernetzter Systeme zur Verfügung. Diesen Mangel soll das vorgeschlagene Projekt beheben. Mit dem ersten Ziel, der Bereitstellung einer neuartigen computergestützten Methodik für den Entwurf und Betrieb von Kläranlagen, wird ein vollständiges Werkzeug zur Verfügung stehen. Mit diesem sollen die beiden weiteren Ziele, Bewertung von neuartigen thermisch hochvernetzten Schlammbehandlungskonzepten inklusive deren Betriebsstrategien sowie ihre Anwendung in bestehenden Kläranlagen und Konzepte für nachhaltige und energetisch optimierte cyberphysische Kläranlagen mit neuartiger thermischer Schlammbehandlung, erreicht werden.

Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Clausthal - CUTEC Clausthaler Umwelttechnik Forschungszentrum durchgeführt. Es gibt zahlreiche F&E-Anstrengungen, um Klärschlamm in eine leicht zu entsorgende Form umzuwandeln und dabei gleichzeitig Rohstoffe rückzugewinnen und die enthaltene Energie zu nutzen. In diesem Zusammenhang kommen biologische, chemische und auch thermische Verfahren, wie z.B. Desintegration, Hydrolyse, Faulung, Fällung, Trocknung, thermische Verwertung und NH3-Stripping, auf den Kläranlagen zum Einsatz. Durch geschickte Auswahl und Kombination dieser Verfahren, insbesondere auch durch thermodynamische Vernetzung kann die Rohstoff- und Energieausbeute der Schlammverwertung maximiert werden. Um ein energetisches Optimum für thermisch hochvernetzte Kläranlagenkonzepte erreichen zu können, sind geeignete innovative Betriebsstrategien erforderlich. Konzepte und Betriebsstrategien können mit virtuell abgebildeten Kläranlagen entwickelt und bewertet werden. Moderne MSR-Systeme erlauben den Zugriff auf zahlreiche Messdaten und Aktuatoren, und können prinzipiell mit dem Internet verbunden werden. Mit diesen Möglichkeiten ließen sich cyberphysikalische Systeme realisieren, bei denen die virtuelle Kläranlage Teil eines MSR-Systems würde, welches innovative Betriebsstrategien dynamisch umsetzen könnte. Allerdings steht bisher kein vollständiges Werkzeug für den Entwurf, die Berechnung und die Virtualisierung thermisch hochvernetzter Systeme zur Verfügung. Diesen Mangel soll das vorgeschlagene Projekt beheben. Mit dem ersten Ziel, der Bereitstellung einer neuartigen computergestützten Methodik für den Entwurf und Betrieb von Kläranlagen, wird ein vollständiges Werkzeug zur Verfügung stehen. Mit diesem sollen die beiden weiteren Ziele, Bewertung von neuartigen thermisch hochvernetzten Schlammbehandlungskonzepten inklusive deren Betriebsstrategien sowie ihre Anwendung in bestehenden Kläranlagen und Konzepte für nachhaltige und energetisch optimierte cyberphysische Kläranlagen mit neuartiger thermischer Schlammbehandlung, erreicht werden.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Braunschweig, Institut für Thermodynamik durchgeführt. Es gibt zahlreiche F&E-Anstrengungen, um Klärschlamm in eine leicht zu entsorgende Form umzuwandeln und dabei gleichzeitig Rohstoffe rückzugewinnen und die enthaltene Energie zu nutzen. In diesem Zusammenhang kommen biologische, chemische und auch thermische Verfahren, wie z.B. Desintegration, Hydrolyse, Faulung, Fällung, Trocknung, thermische Verwertung und NH3-Stripping, auf den Kläranlagen zum Einsatz. Durch geschickte Auswahl und Kombination dieser Verfahren, insbesondere auch durch thermodynamische Vernetzung kann die Rohstoff- und Energieausbeute der Schlammverwertung maximiert werden. Um ein energetisches Optimum für thermisch hochvernetzte Kläranlagenkonzepte erreichen zu können, sind geeignete innovative Betriebsstrategien erforderlich. Konzepte und Betriebsstrategien können mit virtuell abgebildeten Kläranlagen entwickelt und bewertet werden. Moderne MSR-Systeme erlauben den Zugriff auf zahlreiche Messdaten und Aktuatoren, und können prinzipiell mit dem Internet verbunden werden. Mit diesen Möglichkeiten ließen sich cyberphysikalische Systeme realisieren, bei denen die virtuelle Kläranlage Teil eines MSR-Systems würde, welches innovative Betriebsstrategien dynamisch umsetzen könnte. Allerdings steht bisher kein vollständiges Werkzeug für den Entwurf, die Berechnung und die Virtualisierung thermisch hochvernetzter Systeme zur Verfügung. Diesen Mangel soll das vorgeschlagene Projekt beheben. Mit dem ersten Ziel, der Bereitstellung einer neuartigen computergestützten Methodik für den Entwurf und Betrieb von Kläranlagen, wird ein vollständiges Werkzeug zur Verfügung stehen. Mit diesem sollen die beiden weiteren Ziele, Bewertung von neuartigen thermisch hochvernetzten Schlammbehandlungskonzepten inklusive deren Betriebsstrategien sowie ihre Anwendung in bestehenden Kläranlagen und Konzepte für nachhaltige und energetisch optimierte cyberphysische Kläranlagen mit neuartiger thermischer Schlammbehandlung, erreicht werden.

RePhoR - Projekt p2b (Konzeptphase): Regionales Phosphor-Recycling in der Region Zweibrücken

Das Projekt "RePhoR - Projekt p2b (Konzeptphase): Regionales Phosphor-Recycling in der Region Zweibrücken" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie, Institut für Wasser und Gewässerentwicklung, Bereich Siedlungswasserwirtschaft und Wassergütewirtschaft (IWG-SWW) durchgeführt. Phosphor (P) ist ein essentieller und nicht substituierbarer Baustein in allen Lebewesen und wird vor allem als Dünger für eine ertragreiche Landwirtschaft gebraucht. Daher hat die Bundesregierung die Rückgewinnung von Phosphor im Deutschen Ressourceneffizienzprogramm (ProgRessII) als wichtigen Baustein zur Etablierung einer ressourceneffizienten Kreislaufwirtschaft verankert und mit der im Oktober 2017 in Kraft getretenen Novellierung der Klärschlammverordnung die gesetzlichen Rahmenbedingungen geschaffen. Für kommunale Kläranlagen mit einer Ausbaugröße über 50.000 Einwohnerwerten ist demnach ab dem Jahr 2032 die Rückgewinnung von Phosphor grundsätzlich vorgeschrieben. In diesem Zusammenhang wurde ein ganzheitliches Konzept zum regionalen P-Recycling in einer als Beispielregion ausgewählten Region erstellt. Ausgangspunkt des Recyclingkonzeptes ist eine kommunale Kläranlage mit einer Ausbaugröße von 72.000 Einwohnerwerten (GK 4). Das Konzept sieht die großtechnische Umsetzung eines Phosphor-Rückgewinnungsverfahrens auf der Kläranlage vor. Dabei soll das Phosphor-Recycling durch eine thermische Desintegration des Klärschlamms in Verbindung mit einer MAP-Kristallisation (MAP: Magnesium-Ammonium-Phosphat) realisiert werden. Für den an Phosphor abgereicherten Klärschlamm mit einem Phosphorgehalt von weniger als 20 Gramm je Kilogramm Trockenmasse ist eine Zuführung in eine anderweitige Verwertung, insbesondere in der Zementindustrie, vorgesehen. Hinsichtlich der auf der Kläranlage gewonnenen Phosphor-Rezyklate sieht das Konzept eine konsequente regionale Verwertung in der Landwirtschaft, vorzugsweise im Ökolandbau vor. Die Einhaltung der durch die Novelle der Klärschlammverordnung gegebenen gesetzlichen Rahmenbedingungen bezüglich des Phosphor-Recyclings stand bei der Konzepterstellung im Vordergrund.

Entwicklung und Anwendung eines Verfahrens zur Dualen Desintegration und Co-Fermentation als Beitrag zur Optimierung von Biogasanlagen (DDC-Verfahren)

Das Projekt "Entwicklung und Anwendung eines Verfahrens zur Dualen Desintegration und Co-Fermentation als Beitrag zur Optimierung von Biogasanlagen (DDC-Verfahren)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Anhalt (FH), Hochschule für angewandte Wissenschaften, Abteilung Köthen, Lehrgebiet Prozess-, Anlagen- und Sicherheitstechnik durchgeführt. Vorhabensziel: Entwicklung eines Verfahrens, das die dualen Vorteile der Desintegration und der Co-Fermentation zur Intensivierung von Biogasanlagen nutzt. Erarbeitung eines Modells zur Prozessidentifikation/Prozesssteuerung. Arbeitsplan: Quantifizierung möglicher Synergieeffekte, die durch ein Desintegrationsverfahren entstehen. Stichwörter hierzu wären: Enzymfreisetzung, Stimulierung von Stoffwechselvorgängen, Aktivierung diffuser chem./ physikalischer Wirkmechanismen. Die biologischen, physikalischen oder chemischen Wirkprinzipien werden hinsichtlich ihrer Synergien untersucht, identifiziert und angewendet. Die Machbarkeit des Verfahrens soll erprobt und eine mögliche Umsetzung erarbeitet werden. Verwertung: Das zu entwickelnde Verfahren soll in landwirtschaftlichen Biogasanlagen und im Bereich kommunaler Kläranlagen zur Anwendung kommen und ggf. zum Patent angemeldet werden. Partner: SAG GmbH, Dr. Hielscher GmbH, ISL GmbH, CAC GmbH, Agrarunternehmen Barnstädt, Abwasserentsorgung Naumburg GmbH

Entwicklung und Anwendung eines Verfahrens zur Dualen Desintegration und Co-Fermentation als Beitrag zur Optimierung von Biogasanlagen (DDC-Verfahren)

Das Projekt "Entwicklung und Anwendung eines Verfahrens zur Dualen Desintegration und Co-Fermentation als Beitrag zur Optimierung von Biogasanlagen (DDC-Verfahren)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Merseburg (FH), Fachbereich Ingenieur- und Naturwissenschaften, Fachgebiet Umwelttechnik durchgeführt. Vorhabensziel: Entwicklung eines Verfahrens, das die dualen Vorteile der Desintegration und der Co-Fermentation zur Intensivierung von Biogasanlagen nutzt. Erarbeitung eines Modells zur Prozessidentifikation/Prozesssteuerung. Arbeitsplan: Quantifizierung möglicher Synergieeffekte, die durch ein Desintegrationsverfahren entstehen. Stichwörter hierzu wären: Enzymfreisetzung, Stimulierung von Stoffwechselvorgängen, Aktivierung diffuser chem./ physikalischer Wirkmechanismen. Die biologischen, physikalischen oder chemischen Wirkprinzipien werden hinsichtlich ihrer Synergien untersucht, identifiziert und angewendet. Die Machbarkeit des Verfahrens soll erprobt und eine mögliche Umsetzung erarbeitet werden. Verwertung: Das zu entwickelnde Verfahren soll in landwirtschaftlichen Biogasanlagen und im Bereich kommunaler Kläranlagen zur Anwendung kommen und ggf. zum Patent angemeldet werden.

LiB2015: Helion - Hochenergie-Lithiumionen-Batterien für die Zukunft

Das Projekt "LiB2015: Helion - Hochenergie-Lithiumionen-Batterien für die Zukunft" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SGL Carbon SE durchgeführt. Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung von neuen Anodenmaterialien auf Basis von (1) amorphem Kohlenstoff und (2) Kompositen aus Kohlenstoff/Grafit und Lithium-Speichermetallen/legierungen.(1) Im Vergleich zu Grafit weisen amorphe Kohlenstoffe tendenziell eine höhere Strombelastbarkeit und höhere Toleranz gegenüber dem Elektrolyten und Korrosionsprodukten aus der Kathode auf. Unter den amorphen Kohlenstoffen werden sowohl Hard Carbons und Soft Carbons untersucht.(2) Mit den Metall-Kohlenstoff-Kompositen soll eine signifikante Erhöhung der Lithium-Speicherkapazität erzielt werden. Der Schwerpunkt bei der Metallkomponente liegt hier auf Si, das ca. die zehnfache theoretische Kapazität von Grafit aufweist. Hauptproblem bei den Lithium-Speichermetallen sind die hohen Volumenänderungen während des Ladens und Entladens, die in mechanischer Desintegration und ungenügender Zyklenstabilität resultieren können. Durch Eindispergieren der Metallpulver in die flüssigen Kohlenstoffprecursoren soll ein optimaler Verbund mit erhöhter mechanischer Stabilität und damit verbesserter Zyklenstabilität erzeugt werden. Die Materialentwicklung erfolgt in drei Entwicklungszyklen (je ein Zyklus pro Projektjahr), an deren Ende jeweils die Bemusterungen der Projektpartner stehen. Parallel dazu ist eine Prozess-Hochskalierung vom Labor- bis zum Pilotproduktionsmaßstab angedacht. Im ersten Entwicklungszyklus wird ein Screening von unterschiedlichen C-Precursoren und Si-Qualitäten als auch von Syntheseprozessen durchgeführt. Im zweiten Jahr ist die Synthese-Optimierung geplant. Im letzten Entwicklungszyklus wird die Optimierung von Elektrodenformulierungen und Up-scaling durchgeführt. SGL erwartet sich durch das gewonnene Know-how auf Prozess- und Material-Ebene eine deutlich verbesserte Position als Zulieferer für den steigenden Batterienmarkt.

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