Das Projekt "Teilvorhaben 2: Diamantfunktionalisierung & Photokatalysatorsynthese & Batch-Prozessentwicklung & Analytik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Würzburg, Institut für Organische Chemie durchgeführt. Die stoffliche Nutzung von CO2 zur Herstellung industrierelevanter Basischemikalien ist ein aktuelles Forschungsfeld mit großer wirtschaftlicher und gesellschaftlicher Bedeutung. Besonders die Einkopplung von umweltverträglichen Energieträgern für die Umsetzung von CO2 gewinnt zunehmend Bedeutung. Das Verbundprojekt CarbonCat zielt auf die Assimilierung von CO2 in einem kontinuierlich ablaufenden Prozess unter Verwendung von sichtbarem (Sonnen)Licht und einem neu entwickelten Katalysatorkonzept auf Basis von funktionalisierten künstlichen Diamantplatten. UWÜ entwickelt und validiert geeignete Photokatalysatoren und deren Anbindung an die von den Projektpartnern entwickelten mikrostrukturierten Diamantdurchflussreaktoren. Außerdem wird eine Labor-Testanlage zur Optimierung der katalytischen Aktivität entwickelt. Die in diesem Projekt angestrebten, grundlegenden Ergebnisse sollen der zukünftigen Entwicklung einer großflächigen Anwendung des Reaktor- und Katalysatorkonzeptes dienen. Zu Beginn des Projektes werden alle innerhalb des Projektes benötigten Spezifikationen festgelegt. Dazu gehören neben der Auswahl der chemischen Reaktionen des CO2 und deren Analytik vor allem die Spezifizierung der geeigneten Diamantmaterialien, Photokatalysatoren und Lichtquellen in Q1. In Q1-4 werden erste Photokatalysatoren synthetisiert und anschließend an verschiedene Diamantmaterialien angebunden. Gleichzeitig erfolgt die Entwicklung der Analytik für die zu untersuchenden Reaktionen (Q1-4) und der Aufbau und die Testung eines Labor-Batch-Reaktors (Q4-10) mit der von SPS entwickelten Lichtquelle. Anschließend werden die hergestellten Katalysatoren an Diamantoberflächen angebunden und im obigen Batch-Reaktor auf ihre Eignung untersucht und optimiert (Q8-10). Am Ende des Projektes werden die optimierten Diamant-Katalysator-Systeme für die Kooperationspartner in ausreichender Menge hergestellt (Q11-12).
Das Projekt "Entwicklung einer Methode zur Identifizierung und quasi-kontinuierlichen Ueberwachung biologisch schwer abbaubarer Wasserinhaltsstoffe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität-Gesamthochschule Wuppertal, Fachbereich 9 Naturwissenschaften II, Lehrstuhl für Analytische Chemie durchgeführt. Ausgehend von einer neuen kontinuierlichen Probenahmetechnik fuer die Dampftraum-Chromatographie fluechtiger Wasserinhaltsstoffe ('Contistrip-Verfahren') soll eine Methode entwickelt werden, die im Verbund mit leistungsfaehigen Trenn- und Detektionssystemen (GC-MS) die Identifikation und quasi-kontinuierliche Ueberwachung biologisch schwer abbaubarer Inhaltsstoffe von Abwaessern gestattet. Sie soll vornehmlich Stoffe mit Molmassen von etwa 200-700 Dalton (z.B. Phthalate, Sulfonsaeuren), die derzeit nur als undifferenzierter Anteil (ca. 40 Prozent) der CSB-Fracht erfassbar sind, messtechnisch zugaenglich machen. Dies soll durch On-Line-Kopplung des Contistrip-Verfahrens mit Durchflussreaktoren erreicht werden, die die gesuchten Stoffe so modifizieren (z.B. elektrochemisch, thermisch, photochemisch oder mittels geeigneter Derivatisierungsreagentien), dass sie im Contistrip-GC-MS-Verbund verarbeitet werden koennen.
Das Projekt "Teilvorhaben 3: Entwicklung & Fertigung photochemischer Lichtquellen für Batch-Versuche und kont. Prozessführung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Dr. Benjamin Sahlmann durchgeführt. Die stoffliche Nutzung von CO2 zur Herstellung von industrierelevanten Basischemikalien ist ein aktuelles Forschungsfeld mit großer wirtschaftlicher und gesellschaftspolitischer Bedeutung. Besonders die Einkopplung von umweltverträglichen Energieträgern für die Umsetzung von CO2 zu den gewünschten Basischemikalien gewinnt im Zuge der Abkehr von fossilen und atomaren Energieträgern zunehmend an Bedeutung. Das öffentlich-geförderte Verbundprojekt CarbonCat zielt exakt auf diese Schlüsselposition zur Assimilierung von CO2. Sichtbares Licht, in Perspektive Sonnenlicht, soll genutzt werden, um mit einem neu entwickelten Katalysatorkonzept auf Basis von künstlichen Diamantplatten die anspruchsvolle chemische Reduktion von CO2 durchzuführen. Um die CO2-Assimilierung als einen kontinuierlich ablaufenden Prozess zu etablieren, wird ein neuartiger Durchflussreaktor mit mikrostrukturierten Komponenten eingesetzt, der eine effiziente Kontaktierung der flüssigen Phase mit der CO2-Gasphase und dem eingestrahlten Licht ermöglicht. Für den Prototyp dieses Mikroreaktors wird eine Laboranlage entwickelt, die eine detaillierte Untersuchung und Optimierung der kontinuierlichen CO2-Assimilierung ermöglichen soll. Die in diesem Projekt angestrebten, grundlegenden Ergebnisse sollen der zukünftigen Entwicklung einer großflächigen Anwendung des Reaktor- und Katalysatorkonzeptes dienen. Zu Beginn des Projektes erfolgt neben der Auswahl der chemischen Reaktionen und deren Analytik vor allem die Spezifizierung der Diamantmaterialien, Photokatalysatoren und Lichtquellen in Q1 (AP1,2&4). Während der Herstellung des Katalysators und dessen Testung im Batch-Modus durch UWÜ erfolgt durch SPS die bedarfsbezogene Entwicklung, Bereitstellung und spätere Optimierung der benötigten Lichtquellen in Q2-6 (AP4). Die Übertragung des Prozesses vom Batch- in den kontinuierlichen Reaktorbetrieb in Q6-7 geht einher mit der Entwicklung der für den Reaktor benötigten Hochleistungslichtquellen (AP4).
Das Projekt "Reaktionen von Hydroxilradikalen mit fluechtigen organischen Verbindungen unter simulierten troposphaerischen Bedingungen: Troposphaerische Bestandszeiten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eidgenössische Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz durchgeführt. In der Troposphaere sind die Reaktionen des Hydroxylradikals im Zusammenhang mit der Oxidation von fluechtigen organischen Verbindungen von zentraler Bedeutung. Der Abbau vieler VOCs wird durch das sehr reaktive OH-Radikal initialisiert, wobei im weiteren Verlauf der oxidativen Radikalkettenreaktion die VOCs zu polareren Produkten transformiert werden. Die Geschwindigkeit der OH-Radikalreaktion mit VOCs beeinflusst die troposphaerische Aufenthaltszeit bzw die Transportdistanz derselben und laesst auf eine moegliche Beteiligung von VOCs an der Bildung von Sommersmog schliessen. Vertreter zweier Klassen von organischen Verbindungen wurden untersucht: Diethylether, Methyl-n-butylether, Ethyl-n-butylether, Di-n-butylether, Di-n-pentylether, Benzol, Toluol, Benzaldehyd, Phenol, o-Kresol, m-Kresol und p-Kresol. Die Temperaturabhaengigkeit der Reaktion wurde mit Hilfe einer kompetitiven Technik und unter Verwendung eines Durchflussreaktors bestimmt. Die erhaltenen Reaktionskoeffizienten wurden zur Abschaetzung der troposphaerischen Lebensdauer der untersuchten Verbindungen weiterverwendet.