Die RheinEnergie AG (Antragstellerin) hat gemäß den §§ 8 ff. des Wasserhaushaltsgesetzes (WHG) die Erteilung einer wasserrechtlichen Bewilligung zur Förderung von Grundwasser beantragt, um es für die Trinkwasserversorgung der Städte Köln und Bergisch Gladbach sowie in Notfällen der Dynamit Nobel GmbH Explosivstoff- und Systemtechnik (Axplora Unternehmensgruppe) am Standort Leverkusen zu verwenden. Die Förderung des Grundwassers erfolgt über 11 Brunnen folgenden Grundstücken: - Gemarkung Oberzündorf, Flur 1 Flurstück 149 (ZD BR 1.1 – 12.3) - Gemarkung Lülsdorf, Flur 9, Flurstück 55 (ZD BR 2.1 – 2.4) - Gemarkung Zündorf, Flur 8, Flurstück 163 (ZD 3.1 – 3.4) Beantragt wird die Entnahme von Grundwasser in einer Menge von maximal 6.400 m³/h, 153.600 m³/d und 25.000.000 m³/a.
Entnahme von Grundwasser aus zwei Grundwasseraufschlüssen auf dem Flurstück 2562 der Flur 10 in der Gemarkung Troisdorf für die hydraulische Sicherung / Sanierung einer Grundwasserverunreinigung mit leichtflüchtigen chlorierten Kohlenwasserstoffen (LCKW) und Quecksilber (Hg) ausgehend vom Werksgelände der Dynamit Nobel GmbH, Kaiserstraße 3 in Troisdorf.
Berichtsjahr: 2022 Adresse: Kalkstr. 218 51377 Leverkusen Bundesland: Nordrhein-Westfalen Flusseinzugsgebiet: Rhein Betreiber: Dynamit Nobel GmbH Explosivstoff- und Systemtechnik Haupttätigkeit: Chemieanlagen zur industriellen Herstellung von organischen Grundchemikalien
Sprengen mit ANFO-Sprengstoff; als komerzieller Sprengstoff zum Einsatz in Tagebauminen wird sehr häufig ein Gemisch aus Ammoniumnitrat (AN ca. 91 bis 94 Gew.-%), Aluminium (0-5 Gew.-%) und Mineralöl (Fuel Oil - FO 4 bis 6 Gew.-%) genutzt. Das Amoniumnitrat- Fuel Oil (ANFO) kann vor Ort in mobilen Einheiten zubereitet werden und gilt als besonders sicher und billig. ANFO wird in die Sprenglöcher gefüllt und mit Zündern (z.B. Dynamit) gezündet. Die Formulierung von ANFO wurde aus Beispielen in #1 abgeleitet. ANFO soll aus 93 % Ammoniumnitrat, 5 % Dieselöl und 2 % Aluminium bestehen. Bei der Explosion werden folgende Emissionen nach freigesetzt: Schadstoff Einheit Quelle CO2 kg /t 119 stöchiometrisch CO kg /t 25 Öko-Inventare 1994 NOx kg /t 10 Öko-Inventare 1994 SO2 kg /t 0,16 stöchiometrisch Die Emissionen an CO2 und SO2 wurden stöchiometrisch berechnet. Dabei wurde der CO2 -Emission um den CO-Anteil korregiert. Für NOx und CO sind nur sehr ungenaue Werte des US-EPA, zitiert nach #2, angegeben. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Chemie gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 108% Produkt: Stoffe-Sonstige
Asse E i n blick e Informationen über ein endlager 06 /2009 ReportageUmfrageInfografik Für die Asse lernen – wie Stadtallendorf entgiftet wurde»Trotz allem optimistisch« Die Stimmung vor OrtDie Kriterien für die Auswahl im Überblick Die Entscheidung naht Alle Optionen sind technisch machbar: Die Suche nach der besten Art der Stilllegung geht in die entscheidende Phase. Gute Nachrichten sind rar, wenn es um die Asse geht. Anfang Oktober allerdings machte sich in Schöppenstedt eine gewisse Erleichte- rung breit, als das Bundesamt für Strahlen- schutz (BfS) in der mit 300 Menschen gefüllten Veranstaltungshalle die Gutachten zu den drei Alternativen der Stilllegung vorstellte. Ob Rückholung der radioaktiven Abfälle, Um- lagerung in tiefere Schichten oder Verfüllung mit Spezialbeton: Alle drei Optionen sind technisch machbar und der Stilllegungs- betrieb mit den Auflagen des Strahlenschutzes zu vereinen. Zu diesem Ergebnis kamen die vom BfS beauftragten Gutachter. Damit waren auch manche Kritiker beruhigt, die bereits eine Vorfestlegung auf die Verfüllung be- fürchtet hatten. „Es hat nie eine Präferenz des BfS gegeben“, sagt Präsident Wolfram König. Vielmehr gehe es darum, „unter den sehr schwierigen Randbedingungen die sicherste Variante auszuwählen.“ Zwischen 2,8 und 14,6 Jahren würde die Rückholung der radioaktiven Abfälle laut Gut- achten dauern – wobei eine Teilrückholung ausgewählter Abfälle (aus bestimmten Ein- lagerungskammern) am schnellsten ginge, während eine vollständige Rückholung mit zusätzlicher Dekontamination des Bergwerks die meiste Zeit beanspruchen würde. Bei der Rückholoption, die vom Consulting-Unter- nehmen DMT und dem TÜV Nord untersucht wurde, kämen vor allem ferngesteuerte Geräte zum Einsatz. Müsste einmal von Hand einge- griffen werden, würden die Arbeiter belüftete Schutzanzüge tragen und sich überwiegend in vor Strahlung geschützten Bereichen aufhal- ten. Der geborgene Müll würde gegebenen- falls unter Tage gepresst und neu verpackt. Die vollständige Konditionierung der gebor- genen Abfälle erfolgt in einer Konditionie- rungsanlage außerhalb des Schachtes. Ob er abschließend zum Endlager Schacht Konrad in Salzgitter gebracht werden dürfte, muss noch geprüft werden. Im Falle einer Umlagerung müssten in etwa 1.200 Meter Tiefe neue Kammern im Salz an- gelegt werden, in die der Abfall über einen neuen Förderschacht gebracht würde. Diese vom TÜV Nord und der Erfurter Ingenieurs- gesellschaft Ercosplan untersuchte Variante würde im Falle einer Umlagerung aller Ab- Die neue Website der Asse Um noch besser über die Geschehnisse im Endlager Asse II informieren zu können, hat das BfS eine neue, übersichtliche Internetseite eingerichtet. Seit dem 19. Oktober findet sich unter www.endlager-asse.de alles Wissenswerte über die Arbeiten und Planungen für die Stilllegung der Asse II. Die Seite bietet leicht verständliche Animationen (Kurzfilme) für alle, die sich zum ersten Mal mit der Asse beschäfti- gen. „Die Asse in sechs Schritten“ ist ein virtueller Rundgang, der auch Menschen ohne Vorkenntnisse in wenigen Stationen die wichtig- sten Informationen vermittelt. Die Messwerte der Umweltradio- aktivität auf der Asse und im nahe gelegenen Kissenbrück sind über ein Zusatzmodul direkt abrufbar. Fachbesucher und alle, die tiefer in das Thema einsteigen möchten, finden darüber hinaus umfang- reiche Gutachten, Studien und Antragsunterlagen zur Asse. fälle bis zu 18 Jahre dauern, da die neuen Einlagerungsbereiche erst erkundet und auf- gefahren werden müssten. Wie im Fall der Rückholung würde der Atommüll mit fern- gesteuertem Gerät geborgen, gegebenenfalls verpresst und neu verpackt. Eine andere Vari- ante sieht vor, die radioaktiven Abfälle direkt in neu erstellte Kavernen zu kippen – ohne sie zu komprimieren oder zu verpacken. Die Verfüllung des Bergwerks mit Spezial- beton wurde von der Schweizer Firma AF-Colenco, der Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit in Braunschweig und dem Institut für Gebirgsmechanik in Leipzig untersucht. In diesem Fall bliebe der radio- aktive Abfall am derzeitigen Ort, Barrieren im Bereich der Einlagerungskammern würden den Austritt der Schadstoffe begrenzen. Der untere Teil des Bergwerks würde mit einer Magnesiumchloridlösung geflutet, die das leicht lösliche Salz nicht angreift und Grund- wasser fernhalten soll. Die zugänglichen Bereiche der Asse würden mit Spezialbeton verfüllt werden, die Schächte am Ende ver- schlossen. Acht Jahre würden die Arbeiten laut Gutachten in Anspruch nehmen. Auch in diesem Fall käme noch die Zeit für ein Genehmigungsverfahren hinzu. Das Bundesamt für Strahlenschutz wird sich nun anhand der Kriterien, die die tech- nische Umsetzung und Umweltauswirkungen betreffen (siehe Infografik), bis Ende des Jahres für eine Option entscheiden und diese vorschlagen. 2 ASSE Einblicke r e p o r ta g e Boden gutmachen Vom Umgang mit alten Schadstoffen: In Stadtallendorf wurde im Dritten Reich Munition hergestellt, später baute man Häuser auf dem vergifteten Boden. Die Sanierung geriet zu einem erfolgreichen Großreinemachen inmitten eines Wohngebiets – auch, weil man die Bürger daran teilnehmen ließ. Text: Stefan Krücken Am Morgen eines Herbsttages, an dem schwe- rer Nebel über den Wäldern von Mittelhessen hängt, stehen Männer in weißen Schutzanzü- gen neben einem Loch und sehen hinab auf eine ätzende Entdeckung. Das Loch haben sie ausgehoben, um verseuchtes Erdreich abzu- tragen, doch diesen Tank, gefüllt mit einer schwarzen Säure, mit dem haben sie nicht gerechnet. Es läuft wie so oft in Stadtallendorf, wie seit knapp anderthalb Jahrzehnten, seit man mit der Sanierung der größten europäi- schen Rüstungsaltlast begann: „An manchen Stellen packten wir eine Art Überraschungsei aus“, sagt Christian Weingran, 59, Leiter des Projekts, „wir wussten trotz intensiver Erkun- dungen und Recherchen nicht, was in der Erde drin war.“ In einem Vorgarten, unter einem Blumen- beet entdeckten Bauarbeiter in einem Kanal 300 Kilo Trinitrotoluol, kurz: TNT, also reinen Sprengstoff. Über einem anderen Einfamilien- haus musste man eine gewaltige Zeltkonst- ruktion errichten, damit keine giftigen Gase ungefiltert austreten konnten. Insgesamt be- förderte man drei Tonnen sprengfähiges TNT aus dem Boden, dazu 125 Tonnen andere krebserregende Schadstoffe, man erkundete und reinigte mehr als 70 Kilometer unterirdi- sche Kanäle. Mitten in einem Wohngebiet, in dem Jägerzäune stehen, Mittelklassewagen auf sauberen Garagenauffahrten parken, wo Gartenzwerge vor Eingangstüren wachen und Kinder zur Schule gehen. Wo Arbeiter im Betonwerk schuften, Teile für die Auto- industrie gestanzt werden oder eine riesige Draußen vor der Tür: Damit während der Sanierung keine giftigen Dämpfe entweichen konnten, wurde über ein Einfamilienhaus eine Halle errichtet. Mitten im Wohngebiet stieß man auf alte Fundamente, in denen sich krebserregende Stoffe gesammelt hatten. Foto: HIM GmbH Fabrik rund um die Uhr Milchschnitten, Prali- nen mit Kirschschnaps und Schokolade pro- duziert, und nebenbei bemerkt: auch Über- raschungseier. Direkt nebenan pumpt, kaum zu glauben, ein Werk das Trinkwasser für die Region aus dem Boden. Was in Stadtallendorf geschah, einer Klein- stadt von 21.000 Einwohnern, umgeben von dicht bewaldeten Hügeln nicht weit entfernt von Marburg, dürfte als das sonderbarste Großreinemachen in der Geschichte Deutsch- lands gelten. Das „Wunder von Stadtallendorf“ nannten es manche Zeitungen, und eine umfangreiche Dokumentation namens „Bo- den gut gemacht“ lässt nur erahnen, vor wel- chen Schwierigkeiten die Experten standen. „In vielen Fällen mussten wir während der laufenden Sanierung neue Lösungen finden“, sagt Projektleiter Weingran, ein gebürtiger Rheinländer mit Schnauzbart. „Die wahren Dimensionen haben wir erst schrittweise er- kannt.“ Für insgesamt 150 Millionen Euro 3 ASSE Einblicke 06/2009 Ein Bild von früher: Für die Rüstungsproduktion wurden um die einzelnen Fabrikgebäude herum Wälle errichtet, um den Schaden bei Explosionen möglichst gering zu halten. entgiftete man Teile einer Stadt – ohne dass das Leben in der Stadt dadurch stillstand. Während des Zweiten Weltkriegs hatte das Naziregime im heutigen Stadtallendorf die beiden größten Sprengstofffabriken Europas errichten lassen, auf Hunderten Hektar Flä- che. Mehr als 17.000 Zwangsarbeiter und KZ-Häftlinge aus Buchenwald befüllten Grana- ten und Bomben, bis sich ihre Haare und die Haut gelb oder lila verfärbten. Hochgiftige Rückstände gelangten ins Erdreich, wurden in Kanäle gepumpt oder auf eine Halde geschüttet, doch als amerikanische Truppen 1945 die Region befreiten, hatten die Menschen andere Sorgen, als den Boden zu entgiften. Sie nutzten viele der knapp 640 Gebäude, die nicht zerstört wurden, als Wohnraum oder als Fabrikhallen. Noch heute sieht man bei einer Fahrt durch die Straßen des Viertels seltsam verbaute Häuser, die auf dem massiven Stahlbeton der Nazi- bunker gebaut sind. Auf vielen Flachdächern wachsen Bäume und Sträucher. Damals dien- ten sie zur Tarnung vor alliierten Bombern, heute sind sie nützlich als Wärmedämmung. Jeder Städteplaner bekommt nervöse Zuckungen, wenn er über das ehemalige Gelände der Sprengstofffabrik spaziert: Ein- familienhäuser, Industrie, Schulen, Lauben von italienischen oder türkischen Niedrig- lohnkräften, all dies findet man durcheinan- der. Mehr als 4.500 Menschen wohnen und mehr als 8.000 arbeiten auf dem ehemaligen Gelände der Dynamit AG (DAG). Es ist ein wichtiger Industriestandort in einer Region, die unter hoher Arbeitslosigkeit leidet; fast jeder vierte Bewohner von Stadtallendorf kommt aus dem Ausland, und viele gehen an den Bändern der Schokoladenfabrik oder in der Eisengießerei Tätigkeiten nach, für die man kein Universitätsdiplom benötigt. Wenn die Arbeit fehlt, droht ein anderes explosives Gemisch in Stadtallendorf, der „jungen Stadt im Grünen“ (Eigenwerbung), in der die Repu- blikaner schon einmal Wahlerfolge feierten. Das Bewusstsein, dass die Hinterlassenschaf- ten gesundheitliche Spätzündungen verursa- Foto: HIM GmbH chen könnten, sickerte erst Jahrzehnte danach durch, und einigen kam es überhaupt nicht. „Was soll das? Bin doch auch so alt gewor- den“, solche Bemerkungen hörten die Mit- arbeiter der Hessischen Industriemüll GmbH (HIM) häufig. Anwohner berichteten, ihre Kinder seien auf der „Trihalde“ – einem be- grünten Hügel unmittelbar neben dem Was- serwerk, unter dem 300 Tonnen chemische Rückstände vor sich hin gammelten – früher rodeln gegangen. Und warum bitte durften sie nicht mehr Obst und Gemüse ernten, das manche in der Nähe anbauten? Andere be- richteten, es habe im Sommer manchmal beißend nach Marzipan gestunken, aber das habe sie nicht weiter gestört. Je nachdem, wie der Wind steht, riecht es in Stadtallen- dorf heute nach verbrannter Schokolade oder den Abgasen eines der Eisenwerke. Das Mar- zipanodeur stammte vermutlich von Mononi- trotoluol im Boden, einem Vorprodukt von TNT, ebenso hochgiftig und krebserregend. Gerade für die Älteren Anwohner war es ein Schock, die gewohnte Umgebung zu verlieren Auch nach Ärger roch es in der Entgiftungs- zone, als die Arbeiten begannen. Umwelt- minister und andere Behördenbosse hatten sich immer wieder ein Bild von der Lage ge- macht, in dem sie mit ihren Delegationen in Bussen durch die Straßen rollten. Zum Zorn der Anwohner, die sich fühlten wie Ausstel- lungsobjekte in einem Safaripark. Als Gegen- entwurf zu solcher Bürgerferne ersannen die Projektplaner ein Modell, das sich als ähnlich effektiv erweisen sollte wie die Schutzmaß- nahmen. „Ohne Offenheit und Dialogbereit- schaft geht das nicht“, meint Weingran, „wir haben uns gefragt: ‚Wie wäre das für mich?‘ – das war ein wichtiger Aspekt für uns.“ Ein Projektbeirat, in dem Parteien, Firmen, Händ- ler, Vereine und Bürger vertreten waren, dis- kutierte die Planungen der Projektleitung. Und Mitarbeiter des Bürgerbeteiligungsbüros (BBB) nahmen die Arbeit auf, um als eine Art „Streetworker“ Vertrauen auf der Großbau- stelle zu schaffen. Einer von ihnen heißt Jochen Blecher, 49, ein Diplom-Geograf mit hoher Stirn und sanf- ter Stimme, der rund um die Uhr erreichbar war für Probleme aller Art. Ein Anwohner zum Beispiel wusste nicht, wohin mit seinen Hühnern, ein anderer sorgte sich um seine Koi-Karpfen, und auch die Frage, ob der Hund einen geeigneten Baum finden würde, um seinen Geschäften nachzugehen, wurde erör- tert. „Für manche ältere Leute war es zu- nächst ein Schock, denn sie verloren ihre ver- traute Umgebung“, erinnert sich Blecher. Wer zur Schicht musste, aber wegen des Bau- lärms nicht in den Schlaf fand, dem bot er ein Hotelzimmer an; wer die Fenster nicht schon wieder putzen konnte, bekam Hilfe. In heiklen Fällen, wenn direkt neben einer Hauswand metertief Erdreich abgetragen wurde und der Hausbesitzer um die Sicher- heit des Fundaments fürchtete, organisierte Blecher zusätzliche Treffen mit den Baustel- lenleitern. Die Referenten des „BBB“ waren niemandem unterstellt und arbeiteten unab- hängig – auch dies schuf Glaubwürdigkeit. Im Unterschied zu anderen Sanierungs- gebieten, wo Anwohner klagen, demonstrie- ren und Baggerführer bisweilen unter Polizei- schutz graben müssen, gingen die Arbeiten in Stadtallendorf zügig und so harmonisch voran, wie Arbeiten in einer Sanierungszone eben laufen können. „Wir haben uns bemüht, jeden Garten nach der Sanierung wieder so hinzukriegen, wie er vor der Sanierung war – manchmal sogar auch etwas schöner“, sagt Weingran. Zusätzlich wurde jedem, der es wünschte, ein einhundert Quadratmeter gro- ßer Nutzgarten eingerichtet, mit sauberem Humus für die Tomaten und Gurken. Erfolg der Bürgernähe: Es kam zu keiner Klage, zu keiner Verzögerung wegen eines Einspruchs, zu keinem einzigen Baustopp. Bevor man mit dem Abtragen der „Trihal- de“ begann, über der man eine Halle errich- tete, so groß wie drei Fußballfelder, lud man Anwohner zum Spaziergang, um über Ar- beitsabläufe und über Risiken zu informie- ren. Mit Rohrleitungen pumpte man den Schlamm dann aus der Erde, verfestigte ihn mit Flugasche und Zement und transportier- te das Material in gasdichten Containern nach Deutzen bei Leipzig, wo es in einem Drehrohrofen bei mehr als 500 Grad von Schadstoffen gereinigt wurde. Kein Arbeiter wurde während der Sanierungsarbeiten krank, und vom gefürchteten Gifthügel sind heute nur noch einige Entlüftungsrohre übrig, die Weingran von seinem Büroschreibtisch aus sehen kann. Wenn er heute in seinen blauen Passat steigt, auf dessen Heckklappe das Vereinswappen von „Alemannia Aachen“ klebt, und durch das sanierte Gebiet nach Hause fährt, grüßen die Anwohner freund- lich. Als das letzte Grundstück saniert war, feierten alle gemeinsam ein Straßenfest. Die Bürger brachten Grillgut mit. Weingran, Blecher und die Sanierer stifteten das Pils. Stefan Krücken war Polizeireporter der „Chicago Tribune“ und schreibt als Reporter u. a. für den „Tagesspiegel“ und den „Stern“.
Das Projekt "Teilprojekt A01: Eine neue Methodologie zur Übertragung effizienter Lastabtragsmechanismen aus der Natur auf Strukturen aus Carbonbeton" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Institut für Angewandte Mechanik durchgeführt. Ziel des TP A01 (Reese/Simon) ist es, mit Hilfe eines sogenannten modularen Strukturgenerators möglichst viele in der Baupraxis umsetzbare Varianten von bioinspirierten Strukturen aus Carbonbeton zu generieren. Dafür werden die in TP A03 erhobenen Daten verwendet, um einzelne Module von Pflanzen zu definieren, nachzubilden, an bautechnische Anforderungen anzupassen und dann effizient zu berechnen. Basierend auf einer neuartigen Kombination von Substrukturtechnik, Modellreduktion und Kombinatorik wird damit ein Screening-Algorithmus entwickelt, der diese Elemente automatisiert zu biologisch inspirierten Strukturen zusammenstellt.
Das Projekt "Teilprojekt C03: Numerische Homogenisierung und Mehrskalenmodellierung mit bildgebenden Verfahren zur Analyse des Tragverhaltens von Schalenstrukturen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Fakultät für Bauingenieurwesen, Lehrstuhl für Baustatik und Baudynamik durchgeführt. In TP wird eine Simulationsmethode zur Analyse des statischen Verhaltens von Schalenstrukturen aus Carbonbeton entwickelt. Der Fokus liegt auf der numerischen Homogenisierung ihrer inneren Struktur. Die Methode erlaubt die Berechnung großer Strukturen, bei detailliertem Einblick ins Innere des Materials. Das Besondere ist, dass für die Ermittlung der für die Schalentheorie erforderlichen Schnittgrößen ein an die Kinematik angepasstes repräsentatives Volumenelement entwickelt wird. Für eine realitätsnahe Abbildung der inneren Struktur werden bildgebende Verfahren eingesetzt. Die daraus resultierende Geometriebeschreibung wird mit einer neuartigen Scaled Boundary Finite Element Method modelliert.
Das Projekt "Teilprojekt C05: Mehrskalenmethode zur Simulation der Resilienz und des Bruchverhaltens heterogener Strukturen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Mechanik und Flächentragwerke durchgeführt. Ziel des Teilprojektes ist, die für Lokalisierungseffekte geeignete Mehrskalenprojektionsmethode für Heterogenitäten und Risse in schalenartigen Strukturen bei finiten Deformationen zu erweitern, um bei der Bewertung der Resilienz dünnwandiger Carbonbetonstrukturen gegenüber verschiedenen Belastungen das für das Versagen wichtige Mesoskalenverhalten detailliert berücksichtigen zu können. Rissinitiierung und -fortschritt werden mittels XFEM in Kombination mit gradientenerweiterter Schädigung simuliert.
Das Projekt "Teilprojekt A02: Theoretisch-numerische Abbildung biologischer Entwicklungsprozesse als Strukturgenerator für den Entwurf von Tragwerken aus Carbonbeton" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Statik und Dynamik der Tragwerke durchgeführt. In TP A02 (Kaliske) werden neue, bioinspirierte Ansätze für den wachstumsoptimierten Entwurf von technischen Strukturen aus Carbonbeton entwickelt. Biologische Entwicklungsprozesse natürlicher Strukturen (z. B. Wachstum von Pflanzen) führen auf ideale und effizient lastabtragende Systeme bei minimalem Materialeinsatz. Diese biologischen Entwicklungsprozesse und -prinzipien werden identifiziert, theoretisch-numerisch abgebildet (Multiphysik) und nach Diskretisierung auf Strukturebene in einen evolutionären Strukturgenerator überführt, der die langzeitoptimierten Grundprinzipien biologisch gewachsener Strukturen dem technischen Strukturentwurf zugänglich macht.
Das Projekt "Synthese anorganischer Materialien in ionischen Flüssigkeiten: Aufklärung der Reaktionsmechanismen vom Komplex zum Kristall" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bonn, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie - Mulliken Center for theoretical Chemistry durchgeführt. Unter Verwendung von ionischen Flüssigkeiten wurde in den vergangenen Jahren eine Vielfalt an neuartigen Synthesen von kristallinen und anorganischen Materialen entwickelt. Trotz vorteilhafter Eigenschaften und Synthese-Bedingungen gegenüber konventionellen Methoden mangelt es stark am mechanistischen Verständnis, besonders was die dirigierende Rolle der ionischen Flüssigkeiten angeht. Wir setzen uns hier zum Ziel, die Synthese von mehreren ungewöhnlichen Modifikationen des TiO2, nämlich der Bronze-Phase TiO2(B) und einem jüngst synthetisierten Titanoxyhydroxy-Fluorid, aufzuklären. Beide werden unter erstaunlich milden Bedingungen aus einer Mischung von einfachen ionischen Flüssigkeiten mit Wasser und TiCl4 erhalten. Unsere bisherigen Experimente zeigten bereits den prägenden Einfluss von ionischen Flüssigkeiten, welche Fluor-Atome im Anion enthalten, und von Mischungen zweier Kationen mit jeweils Seitenketten von unterschiedlicher Länge. Die wesentliche Aufgabenstellung unseres Projektes besteht nun darin, mechanistische Zusammenhänge zu klären, und zwar sowohl zwischen der molekularen Struktur der Reaktionslösung und der Bildung von Fluorohydroxotitan-Komplexen als auch der Bildung von Clustern. Darüber hinaus möchten wir die Entstehung von Primär- und Nanopartikeln verstehen. Unser Ansatz liegt in der Variation von ionischen Flüssigkeiten (z. B. Ersatz von (BF4)- durch (F)-) und in der Verwendung alternativer Ti-Verbindungen wie (NH4)(TiF6). Einerseits sollen in-situ-Methoden (Raman-Spektroskopie, Röntgenweit- und Kleinwinkelstreuung) dabei helfen, die relevanten Zwischenstufen auf molekularer Ebene und Nanometer-Skala zu identifizieren, andererseits stärkt die Berechnung der molekularen Bildungsmechanismen und des Wachstums von Clustern aus Komplexen das mechanistische Verständnis. Zu diesem Zweck werden neue Wechselwirkungspotentiale parametrisiert, aber auch solche Simulationen durchgeführt, die mit expliziter elektronischer Struktur-Berechnung arbeiten. Es werden dabei Computer-Experimente aufgesetzt, die dem Experiment nicht zugängliche Einsichten erlauben, zum Beispiel zum Einfluss von lokaler Polarität, spezifischen Wechselwirkungen oder gewissen Zwischenstufen.
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