technologyComment of Mannheim process (RER): Production of sodium sulfate and HCl by the Mannheim process. This process can be summarized with the following overall stoechiometric reaction: 2 NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2 HCl technologyComment of allyl chloride production, reaction of propylene and chlorine (RER): based on industry data in the US and Europe technologyComment of benzene chlorination (RER): Clorobenzenes are prepared by reaction of liquid benzene with gaseous chlorine in the presence of a catalyst at moderate temperature and atmospheric pressure. Hydrogen chloride is formed as a by-product. Generally, mixtures of isomers and compounds with varying degrees of chlorination are obtained, because any given chlorobenzene can be further chlorinated up to the stage of hexa-chlorobenzene. Because of the directing influence exerted by chlorine, the unfavoured products 1,3-dichlorobenzene, 1,3,5-trichlorobenzene and 1,2,3,5-tetrachlorobenzene are formed to only a small extent if at all. The velocity of chlorination for an individual chlorine compound depends on the compound's structure and, because of this, both the degree of chlorination and also the isomer ratio change continuously during the course of reaction. Sets of data on the composition of products from different reactions are only comparable if they refer to identical reaction conditions and materials having the same degree of chlorination. By altering the reaction conditions and changing the catalyst, one can vary the ratios of different chlorinated products within certain limits. Lewis acids (FeCl3, AlCl3, SbCl3, MnCl2, MoCl2, SnCl4, TiCl4) are used as principal catalysts. The usual catalyst employed in large scale production is ferric chloride, with or without the addition of sulfur compounds. The ratio of resulting chlorobenzenes to one another is also influenced by the benzene:chlorine ratio. For this reason, the highest selectivity is achieved in batch processes. If the same monochlorobenzene:dichlorobenzene ratio expected from a batch reactor is to result from continuous operation in a single-stage reactor, then a far lower degree of benzene conversion must be accepted as a consequence of the low benzene:chlorine ratio). The reaction is highly exothermic: C6H6 + Cl2 --> C6H5Cl + HCl ; delta H = -131.5 kJ/mol Unwanted heat of reaction can be dissipated either by circulating some of the reactor fluid through an external heat exchanger or by permitting evaporative cooling to occur at the boiling temperature. Circulation cooling has the advantage of enabling the reaction temperature to be varied in accordance with the requirements of a given situation. Evaporative cooling is more economical, however. Fractional distillation separates the products. Iron catalyst is removed with the distillation residue.Unreacted benzene is recycled to the reactor. technologyComment of hydrochloric acid production, from the reaction of hydrogen with chlorine (RER): HCl can be either directly prepared or generated as a by-product from a number of reactions. This dataset represents the production of HCl via the combustion of chlorine with hydrogen gas. The process involves burning hydrogen gas and chlorine in a gas combustion chamber, producing hydrogen chloride gas. The hydrogen chloride gas then passes through a cooler to an absorber where process water is introduced, producing aqueous hydrochloric acid. H2 + Cl2 -> 2 HCl (exothermic reaction) References: Althaus H.-J., Chudacoff M., Hischier R., Jungbluth N., Osses M. and Primas A. (2007) Life Cycle Inventories of Chemicals. ecoinvent report No. 8, v2.0. EMPA Dübendorf, Swiss Centre for Life Cycle Inventories, Dübendorf, CH. technologyComment of tetrafluoroethylene production (RER): The production of fluorochemicals and PTFE monomers can be summarized with the following chemical reactions (Cedergren et al. 2001): CaF2 + H2SO4 -> CaSO4 + 2HF (1) CH4 + 3Cl2 -> CHCl3 + 3HCl (2) CHCl3 + 2HF -> CHClF2 + 2HCl (3) 2 CHClF2 + heat -> CF2=CF2 + 2 HCl (4) This dataset represents the last reaction step (4). Parts of the production are carried out at high pressure and high temperature, 590 ºC – 900 ºC. The first reaction (1) takes place in the presence of heat and HSO3 - and steam. The inventory for the production of hydrogen fluoride can be found in the report (Jungbluth 2003a). Reaction (2) is used to produce trichloromethane. Reaction 3 for the production of chlorodifluoromethane takes place in the presence of a catalyst. The production of PTFE (4) takes place under high temperature pyrolysis conditions. Large amounts of hydrochloric acid (HCl) are generated as a couple product during the process and are sold as a 30% aqueous solution. A large number of other by-products and emissions is formed in the processes (benzene, dichloromethane, ethylene oxide, formaldehyde, R134a, and vinyl chloride) and small amounts of the highly toxic perfluoroisobutylene CF2=C(CF3)2. The by-products in the production of monomers can harm the processes of polymerisation. Because of this, the refinement of the production of monomers has to be very narrow. This makes the process complex and it contributes to a high cost for the PTFE-laminates. (Cedergren et al. 2001). References: Althaus H.-J., Chudacoff M., Hischier R., Jungbluth N., Osses M. and Primas A. (2007) Life Cycle Inventories of Chemicals. Final report ecoinvent data v2.0 No. 8. Swiss Centre for Life Cycle Inventories, Dübendorf, CH.
Das Projekt "Teilprojekt B 2.1.: Erarbeitung von Grundlagen fuer die mikrobiologische in situ-Sanierung chlororganisch belasteter Aquifere am Modellstandort Bitterfeld durch autochthone Bakterien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle, Sektion Umweltmikrobiologie durchgeführt. Aufbauend auf Ergebnissen von grundlagen- und versuchsbegleitenden Untersuchungen im Labor und in der mobilen Testeinheit (in situ-Anlage in Bitterfeld) werden in der Pilotanlage im Langzeitprozess die Abbauleistungen der anaeroben Hauptgruppen der autochthonen Bakterien (Nitrat-, Sulfat-, Eisen- und Manganreduzierer) im Verband der gesamten Bakteriozoenose unter in situ-Bedingungen und bei Anwendung prozessbeschleunigender Massnahmen (z.B. Ausgleich von standortspezifischen Defiziten durch Zudosierung von Elektronenakzeptoren und Makronaehrstoffen) bestimmt. Zu ermitteln sind die realen Abbaugeschwindigkeiten fuer die Hauptschadstoffe Mono-, 1,4- und 1,2-Dichlorbenzen sowie das Auftreten (qualitativ und quantitativ) von metabolischen Intermediaten und Endprodukten. Die leistungsfaehigsten Staemme aus der autochthonen Bakteriozoenose werden isoliert und umfassend charakterisiert. An nach abiotischen Prinzipien (z.B. chemokatalytische und elektrochemische Dehalogenierung) im Projektverbund betriebenen Reaktoren der Pilotanlage werden die (unbeabsichtigte) Besiedlung mit autochthonen Mikroorganismen des Grundwassers kontrolliert, deren Einfluesse auf Prozessverlauf und Sanierungsergebnis untersucht und moegliche Massnahmen zur Minimierung der mikrobiellen Einwirkung abgeleitet.
Das Projekt "Ermittlung und Bewertung der Umweltbelastung und -verteilung von Verbrauchschemikalien. Beispiel: p-Dichlorbenzol als Geruchsuebertoener im Sanitaerbereich" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Battelle-Institut e.V. durchgeführt. Die Belastung der Umwelt durch Haushaltschemikalien ist wegen der im Einzelfall geringen Chemikalienmenge nur wenig untersucht, obwohl insgesamt grosse Mengen eingesetzt werden. Exemplarisch dafuer wurde p-Dichlorbenzol betrachtet, eine Chemikalie, die ueberwiegend als Geruchsuebertoener im Sanitaerbereich verwendet wird. Aus den Stoffstroemen wurde ermittelt, welche Menge an p-Dichlorbenzol in die Umwelt gelangt. Die Ergebnisse wurden mit theoretischen Ansaetzen zur Abschaetzung der Umweltverteilung von Chemikalien verglichen. Zur Abschaetzung regionaler Belastungen wurde das 'Umweltzellmodell' vorgestellt. Der Verifizierung des Modells dienten Konzentrationsmessungen in zwei Klaeranlagen und in ihrer Naehe sowie die Sammlung von Literaturdaten. Zwischen Modellberechnungen und Messdaten ergab sich eine gute Uebereinstimmung. Es wurde festgestellt, dass p-Dichlorbenzol im Gegensatz zu anderen chlorierten aromatischen Verbindungen wie DDT oder Hexachlorbenzol keine ubiquitaer nachweisbare Umweltchemikalie ist.
Das Projekt "Reduktive Dechlorierung von Chlorbenzolen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Biotechnologie, Fachgebiet Technische Biochemie durchgeführt. Chlorierte Benzole sind zentrale Intermediate in der chemischen Industrie. Über ihre Verwendung z.B. als Weichmacher in Kunststoffen, als Lösungsmittel, als Insektizid oder als Holzschutzmittel wurden sie auch in die Umwelt eingetragen. Durch ihre Fettlöslichkeit lagern sie sich in Membranen an und akkumulieren in der Nahrungskette. Während für chlorierten Benzole mit bis zu vier Chlorsubstituenten ein aerober Abbau möglich ist, ist eine Transformation von 1,2,3,5-Tetrachlorbenzol, Penta- und Hexachlorbenzol unter aeroben Bedingungen noch nicht nachgewiesen worden. Die einzig bekannte Möglichkeit der Transformation dieser hoch chlorierten Benzole ist die reduktive Dechlorierung unter anaeroben Bedingungen. Bei der reduktiven Dechlorierung entstehen niedriger chlorierte Benzole, die dann aerob mineralisiert werden können. Eine solche anaerobe reduktive Dechlorierung konnte in kontinuierlich betriebenen Reaktoren und batch-Kulturen gefunden werden. Das Ziel unserer Arbeit ist die Beschreibung von Bakterien, die in der Lage sind, chlorierte Benzole unter anaeroben Bedingungen reduktiv zu dechlorieren. Zunächst wurden Mischkulturen etabliert und charakterisiert, anschließend wurde erstmals eine Reinkultur isoliert, die in der Lage ist, Trichlorbenzole zu Dichlorbenzolen zu dechlorieren. Zur Zeit wird die Reinkultur charakterisiert und die Kultivierung optimiert. Obwohl in dem Projekt die reduktive Dechlorierung von Chlorbenzolen im Vordergrund steht, werden auch Bakterien mit untersucht, die andere halogenierte Stoffgruppen dechlorieren können.
Das Projekt "Belastung von Deponiesickerwässern durch flüchtige organische Schadstoffe - Untersuchung von Entsorgungsmöglichkeiten durch Strippverfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH Technik und Umwelt, Institut für Technische Chemie durchgeführt. Zielsetzung dieses Forschungsvorhabens war eine moeglichst vollstaendige Ermittlung des in die Gasphase ueberfuehrbaren organischen Stoffanteils aus Deponiesickerwaessern, um zu pruefen, ob Strippverfahren bei der Sickerwasserentsorgung eine ausreichende Teilentlastung darstellen. Die Ermittlung des in die Gasphase ueberfuehrbaren und damit strippbaren Stoffanteils kann fuer die Matrix Sickerwasser ueber Einsatz von Headspace-Techniken erfolgen. Dies wurde speziell fuer die Schadstoffgruppen der Chlorbenzole, Chlorphenole und Hexachlorcyclohexan-Isomere gezeigt. Untersuchungen zur Quantifizierbarkeit mittels Headspace-Gaschromatographie wurden sowohl mit Referenzsystemen (Dotieren entsprechender Referenzsubstanzen in Wasser) als auch mit Sickerwasserproben einer Sondermuelldeponie durchgefuehrt. Fuer alle untersuchten Komponenten wurde lineares Verhalten festgestellt, Korrelierung der jeweiligen Response-/Konzentrationsdaten ergab Korrelationskoeffizienten weniger als 0,99. Reproduzierbarkeitskontrollen mit Standardmischungen aller Chlorbenzole und Lindan sowie aller Chlorphenole ergaben Standardabweichungen von mehr als 10 Prozent. Die Anwendung des Verfahrens auf das Sickerwasser einer Sondermuelldeponie ergab als Hauptkomponenten der Chlorbenzole Monochlorbenzol, alle Dichlorbenzole und 1,2,4-Trichlorbenzol mit Maximalkonzentrationen bis 2000 ppb. Hauptkomponenten der Chlorphenole waren 2,4- und 2,5-Dichlorphenol mit Maximalwerten bis 150 ppm. In der Gruppe der HCH-Isomere wurde Delta-HCH und Lindan als Hauptkomponenten bei 7000 und 3000 ppb festgestellt. Desweiteren wurden Verteilungsdaten (Fluessigkeit/Gasphase) der chlororganischen Schadstoffe in Deponiesickerwasser bei Temperaturen von 20 Grad Celsius bis 80 Grad Celsius ermittelt, um erste Aussagen ueber die Effizienz von Strippverfahren zu erhalten. Diese Untersuchungen wurden fuer die Substanzklasse der Chlorbenzole durchgefuehrt. Dabei ergaben sich bei 80 Grad Celsius Anteile der Konzentrationen in der Gasphase bis zu 30 Prozent der Gesamtkonzentration fuer die Monochlor- bis Trichlorbenzole. Fuer hoehere Chlorierungsstufen wurden Anteile von weniger als 10 Prozent bei 80 Grad Celsius gefunden. Zur naeheren Untersuchung von Matrixeinfluessen auf die Verteilungsgewichte wurden die entsprechenden Verteilungskoeffizienten in waessrigen Referenzsystemen bestimmt. Es wurden fuer alle Komponenten signifikante Unterschiede der Fluessig/Gas-Verteilung im Sickerwasser- und im Referenzsystem festgestellt: bei Mono- und Dichlorbenzolen fuehrt die Sickerwassermatrix zu Dampfdruckerhoehung um 50-100 Prozent. Bei hoeher chlorierten Benzolen wird der Dampfdruck um den Faktor 2-10 erniedrigt. Analoges Verhalten wurde fuer die Substanzgruppen der leichtfluechtigen Chlorkohlenwasserstoffe und Alkylbenzole festgestellt. Als Quelle der beobachteten Effekte kann die Anwesenheit von Mineraloel in dem hier untersuchten Sickerwasser angenommen werden...
Das Projekt "Grundsaetzliche Untersuchungen zur Behandlung von Sickerwaessern aus Sondermuelldeponien mit physikalisch-chemischen Verfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft durchgeführt. Bei der Behandlung von Sickerwaessern aus Sonderabfalldeponien ist anzustreben, hochtoxische Schadstoffe, die besondere Sorgfalt bei der Handhabung von mit ihnen kontaminiertem Material erfordern, moeglichst selektiv abzuscheiden, um die Menge des mit besonderer Vorsicht zu beseitigendem Materials klein zu halten. Solche Schadstoffe aus der Gruppe der halogenorganischen Verbindungen sind weitgehend hydrophob und lassen sich in lipophilen Phasen anreichern. In dem Forschungsvorhaben wurden verschiedene Kunststoffe (Polyethylen, Polystyrol, Polyvinylchlorid (hart und mit Weichmacher), Polyurethan, Polyvinylacetat und handelsuebliche Adsorberharze) auf ihre Eignung als Sorptionsmaterial fuer p-Dichlorbenzol als Modellsubstanz untersucht. Von den untersuchten Kunststoffproben ist das Polystyrol am besten geeignet. Es zeigte sich groesste Selektivitaet und ist nach der Beladung relativ problemlos durch Verbrennung bei hohen Temperaturen zu entsorgen. Das Verfahren koennte als selektiv wirkende Vorstufe zur Vorbehandlung mit solchen hochtoxischen halogenorganischen Stoffen belasteter Sickerwaesser eingesetzt werden, so dass die weitere Behandlung der Waesser dadurch erleichtert wird, dass die Vorsichtsmassnahmen, die diese Stoffe erfordern wuerden, wegfallen koennen.
Das Projekt "Aromatenchemie-Leuchtturm" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Katalyse e.V. an der Universität Rostock durchgeführt. Funktionalisierte Aromaten und Heteroaromaten sind wichtige Zwischenprodukte für die Herstellung von Pflanzenschutzmitteln, Pharamazeutika und Aromastoffen. Als Alternative zu den klassischen kosten- und abfallintensiven Verfahren zur Herstellung hydroxylierter Aromaten und Heteroaromaten sollen neue nachhaltige katalytische Oxidationsmethoden entwickelt werden. Elektronenarme Aromaten und Heteroaromaten, die nach bisher bekannten Methoden nur in geringer Ausbeute mit Oxidationsmitteln umzusetzen sind, sollen in einem einstufigen Prozess selektiv oxidiert werden. Als Modellverbindungen werden sowohl Dihalogenbenzole wie 1,4-Dichlorbenzol oder 4-Chlorfluorbenzol als auch Heteroaromaten wie Pyrazol oder Benzotriazol ausgewählt. Distickstoffoxid wird als mildes Oxidationsmittel genutzt und modifizierte Zeolithe auf Basis des ZSM-5 als Katalysatoren für Selektivoxidation verwendet. Im Erfolgsfall können industriell wertvolle Zwischenprodukte wie Dihalgenphenole oder Hydroxypyrazole unter effizienter Rohstoffnutzung kostengünstig und umweltschonend hergestellt werden und entsprechende Verfahren von Herstellern von Pflanzenschutzmitteln und Pharmazeutika genutzt werden.
Das Projekt "Enzymatik des Dichlorbenzolabbaus" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Biotechnologie, Fachgebiet Technische Biochemie durchgeführt. Die ersten drei Schritte des aeroben Dichlorbenzolabbaus werden von der Dichlorbenzol-Dioxygenase, der Dihydrodiol-Dehydrogenase und der Dichlorcatechol-1,2-Dioxygenase katalysiert. Die Dichlorcatechol-1,2-Dioxygenase einer Reinkultur aus dem Flusssediment der Mulde bei Bitterfeld, die auf p-Dichlorbenzol als einziger Kohlenstoff- und Energiequelle waechst, soll gereinigt werden. Das Enzym soll mit ringspaltenden Dioxygenasen anderer Organismen verglichen werden. Weiterhin soll die Regulation der Enzymsynthese und die Substratspezifitaet der ersten drei Enzyme des Abbauweges untersucht werden. Weiterhin wird versucht, aus einer anaeroben Mischkultur aus dem Konsortium die Organismen zu isolieren, die fuer die reduktive Dechlorierung verantwortlich sind.
Das Projekt "Evaluierung der Grenzen und Möglichkeiten der Explosivstoffdetektion mit oberflächenverstärkter Ramanstreuung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Laser-Laboratorium Göttingen e.V. durchgeführt. Raman-spektroskopische Verfahren haben sich in den letzten Jahren immer mehr zu einem interessanten neuen Laborwerkzeug zur Erkennung von Explosivstoffen, chemischen Kampfstoffen und anderen potentiell gefährlichen Wirkstoffen entwickelt. In einer kürzlich durchgeführten Studie wurde gezeigt, dass die Raman-Spektroskopie geeignet ist, schnell und verlässlich unbekannte Spezies in konzentrierter Form durch den Einsatz einer geeigneten Spektrendatenbank zu identifizieren. Allerdings war diese Technologie aufgrund ihrer extrem geringen Signalausbeute bisher nur in der Lage, diese Stoffe in größeren Gebinden und nicht in Form von luftgetragenen Spurenstoffen zu identifizieren. Die Intensität der Ramansignale von adsorbierten Molekülen kann drastisch durch resonant angeregte Oberflächenplasmonen verstärkt werden. Bei der sog. 'Surface Enhanced Raman (SER) Spectroscopy' kommt es zu extremen Intensitätssteigerungen bei gleichzeitigem Erhalt der spektralen Selektivität, die damit prädestiniert ist für die Spurenanalytik. Ziel des Projektes ist es, Explosivstoffe und Brandgase bzw. Pyrolyseendprodukte aus der Gasphase auf einem SER-Substrat mit Hilfe eines Kühlfingers abzuscheiden. Dazu wird ein modularer Aufbau bestehen aus 1.) Anreicherungs- und Selektionseinheit, 2.) Analyseeinheit und 3.) Detektionssystem entwickelt. Letzteres besteht aus Laser, Faseroptik, Spektrometer und CCD-Kamera. Dabei wurden zunächst kommerzielle Komponenten verwendet. Neben den kommerziellen SER-Substraten der Firma D3 Technologies Inc. wurden Substrate auch selbst hergestellt. Dabei wurden goldbeschichtete Quarzoberflächen mit UV-Laserpulsen beschossen. Dadurch entstehen nanostrukturierte Goldoberflächen, die eine ca. 50-fach bessere Verstärkung bei vergleichbarer Reproduzierbarkeit haben als das kommerzielle Substrat. Bei der Herstellung der Analyseeinheit wurden Ultrahochvakuumkomponenten eingesetzt. Die Kühlung des Substrates wird mit einem Stirlingkühler erreicht. Das Detektionsprinzip wurde mit Messungen an Explosivstoffen bestätigt. Dabei wurden Trinitrotoluol (TNT) und Triacetontriperoxid verdampft und unter einer Argon-Atmosphäre auf dem Kühlfinger abgeschieden. Die Identifizierung der Explosivstoffe auf dem SER-Substrat gelang anhand ihres 'spektralen Fingerabdruckes' in den Ramanspektren. Weiterhin konnten flüchtige Pyrolyseprodukte auf dem Kühlfinger detektiert werden. So konnte meta-Dichlorbenzol als Pyrolyseprodukt von Polyvinylchlorid identifiziert werden. Die Ankopplung der Anreicherungs- und Selektionseinheit ist in Arbeit. Messungen an realen Gasproben sind geplant.
Das Projekt "Rueckstaende von Akariziden und Paradichlorbenzol in Bienenwachs" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eidgenössische Forschungsanstalt für Milchwirtschaft durchgeführt. Der Verlauf der Rueckstaende im Bienenwachs der Schweizerischen Mittelwandproduzenten ist laengerfristig bekannt. Die Unterschiede zum Bienenwachs von Imkern, welche die Varroa mit organischen Saeuren und Komponenten aetherischer Oele bekaempfen, sind aufgezeigt.