Das Projekt "CO2-Reinigung als als ökologisch günstige Verfahrenstechnik (ACCEPT)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Chemische Fabrik Kreussler & Co. GmbH durchgeführt. Zur Reinigung von weichen Materialien, wie z. B. Textilien und Leder sowie für die Reinigung harter Oberflächen, wie z.B. medizinische Instrumente, Implantate, industrieller Teile werden gegenwärtig häufig organische Lösungsmittel eingesetzt. Diese fallen unter die VOC-Richtlinie und sind darüber hinaus z. T. halogeniert und stellen insbesondere deshalb für die Umwelt sowie für das Personal ein erhebliches Gefährdungspotential dar. Darüber hinaus können sowohl bei der Verwendung organischer als auch von wässrigen Reinigungsverfahren Rückstände auf dem Reinigungsgut verbleiben, die zu einer unakzeptablen Endqualität der Produkte führen. Das Forschungsprojekt ACCEPT untersuchte und optimierte Verfahren zur Reinigung auf der Basis von flüssigem und überkritischem Kohlendioxid (LCO2/ SCCO2) um eine Substitution konventioneller Reinigungsprozesse auf Lösungsmittelund Wasserbasis zu ermöglichen. Komprimiertes CO2 ist ökologisch völlig unbedenklich, in großem Maßstab ökonomisch günstig verfügbar, toxikologisch irrelevant und nicht brennbar. Es verfügt über interessante Lösungsmitteleigenschaften, die häufig mit Hexan verglichen werden und eignet sich daher als Ersatz für organische Lösemittel. Darüber hinaus weist komprimiertes CO2 eine intrinsische keimabtötende Wirkung auf, die zur Desinfektion eingesetzt werden kann. Während bei Projektbeginn eine Evaluierung des Stands verfügbarer LCO2-Reinigungsverfahren erfolgte, wurden durch nachfolgende Forschungsarbeiten neue LCO2 und SCCO2-Verfahren zur Reinigung von Textilien und industriellen Teilen mit verbesserten Reinigungswirkungen entwickelt. Die Reinigungswirkung bei Textilien konnte insbesondere durch Entwicklung neuer Detergenzien verbessert werden. Darüber hinaus wurde die Wirkung von Additiven und Clathraten auf die Reinigung von z.B. industriellen Teilen untersucht. Es konnten Verfahren entwickelt werden, die zur Präzisionsreinigung anspruchsvoller Teile geeignet sind. Ein Schwerpunkt der Forschungsarbeiten lag auf der Entwicklung von Aufbereitungsverfahren von Medizinprodukten. Unter Verwendung von LCO2 und SCCO2 konnten Verfahren entwickelt werden, die eine Desinfektion von Instrumenten bei Temperaturen unter 40 °C erlauben. Im Vergleich zu konventionellen chemischen Desinfektionsverfahren wurden gleichwertige oder sogar bessere Abtötungsraten gegenüber einer großen Vielzahl unterschiedlicher Mikroorganismen ermittelt, die auch in Gegenwart hoher organischer Belastung keine kritischen Beeinträchtigungen zeigten.
Das Projekt "Culture experiments on the gamma 13C values recorded in tests of benthic foraminifera from methane sources at high latitudes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung e.V. in der Helmholtz-Gemeinschaft (AWI) durchgeführt. Since methane is a powerful greenhouse gas, significant releases of methane from instable submarine CH4 clathrates into the atmosphere have been hypothesized as a cause of past and possibly future climate changes (IPCC, 2007). The carbon isotope signature of benthic foraminifers, especially that of Fontbotia wuellerstorfi, has been considered a proxy to detect such clathrate dissociation induced climate changes. However, it has never been experimentally verified to what extent the foraminiferal ä13C signature reflects the release of methane. This is the goal of this project. The necessary experimental preconditions were successfully achieved during the current grant: (1) We established a unique 'high-pressure deep-sea cultivation laboratory' that allows culturing living benthic foraminifers in their original surrounding environment under in-situ (high-pressure) conditions using a newly developed autoclave system. (2) For the first time, this enabled both methane-related high-pressure cultivation experiments and successful reproduction of barophilic F. wuellerstorfi, one of the most important signal-carrier in palaeoceanography. Our future experiments are designed to (1) improve our understanding about the process of ä13C signal transfer from the methane source into the foraminiferal shell; (2) document to what extent the foraminiferal ä13C reflects the biological conversion from the CH4 source into the bottom water, which is measured by the ä13C of the dissolved inorganic carbon; and (3) examine the importance of the food source on the ä13C shell signature.
Das Projekt "Entwicklung eines Verfahrens zur Verbesserung der Reinigung und Hygiene textiler Bodenbeläge auf der Basis von Kohlendioxid-Clathraten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Europäische Forschungsgemeinschaft Reinigungs- und Hygienetechnologie e.V. durchgeführt. Textile Bodenbeläge finden auf Grund ihrer Vorteile, wie z.B. Geräuschdämmung, Gehkomfort und Rutschfestigkeit, nicht nur in privaten sondern immer häufiger auch in industriell und gewerblich genutzten Gebäuden Anwendung. Zu diesen Einsatzgebieten zählen Hotellerie und Gastronomie aber auch Krankenhäuser, Alten- und Pflegeheime sowie Reha-Einrichtungen. Hier werden besondere Anforderungen an Sauberkeit und Hygiene gestellt. Eine effektive Schmutzentfernung und Desinfektion ist derzeit nur im Rahmen einer Grundreinigung möglich. Die klassischen Grundreinigungsverfahren, wie Sprühextraktion oder Shampoonierung, weisen allerdings Nachteile auf. Dazu zählen z.B. die langen Trocknungszeiten. Daher werden diese Verfahren relativ selten angewendet. Aus diesem Grund benötigen die Gebäudereinigungsunternehmen ein Verfahren, das eine hygienische Reinigung textiler Bodenbeläge ohne die Nachteile der klassischen Verfahren erlaubt. In Rahmen eines neuen wfk-Forschungsprojektes wird ein neuartiges Strahlverfahren auf der Basis von CO2-Clathraten entwickelt. Dem festem Strahlmedium können bei Bedarf noch weitere Hilfsstoffe beigemischt werden. Dieses Verfahren soll eine effektive Reinigung und Desinfektion textiler Bodenbeläge in einem Schritt bei minimalem Einsatz an Wasser und Hilfsstoffen ermöglichen.
Das Projekt "Modelling of deformtion and recrystallisation microstructures in polar ice" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Tübingen, Geographisches Institut durchgeführt. Knowledge of the deformation mechanisms of polar ice is of crucial importance to predict the flow of polar ice caps and hence their influence on the global climate. Deformation of ice also impacts on one of the best climate record on Earth: the individual ice layers observed in deep ice cores. Microstructures form the main record of in situ deformation, by revealing the deformation processes that operate during the flow of an ice sheet. New microstructural analysis techniques developed at AWI now allow a much more detailed and extensive assessment of these microstructures than ever before. Within this project, a start has been made with the numerical modelling of ice microstructures, using the comprehensive modelling platform Elle. After updating and refining algorithms, Elle is now capable of simulating several of the main processes that occur in polar ice: recrystallisation, grain growth and crystal-plastic deformation. In the course of the project s remaining 26 months1 existing routines for two-phase materials will be adapted to model ice with bubbles or clathrates, and to model intracrystalline recovery. Results of systematic simulations will be compared quantitatively with theoretical analyses and the unique microstructure dataset available at AWI of several firn and ice cores (especially the EPICA-DML deep ice core). In particular we will critically reassess the role of grain boundary formation and migration that continually reworks the microstructure. The results of this project will improve our knowledge of the mechanical behavior of polar ice and refine the analysis of climatic records, which are essential to ice sheet and climate modelling.
Das Projekt "Untersuchungen zum Sorptionsverhalten modifizierter Naturstoffe gegenueber Organika und schwermetallhaltigen Verbindungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Lehrstuhl Umweltverfahrenstechnik durchgeführt. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es, nach geeigneten Einwegadsorbenzien (nachwachsende Rohstoffe) fuer die moeglichst gemeinsame o-Chlorphenol- (als ein CKW-Vertreter) sowie Cd(II)-und Pb(II)-Entfernung zu suchen, die Sorptionseigenschaften der verschiedenen Schadstoffgruppen zu charakterisieren und an verschiedenen Abwaessern ihre Eignung zu testen. Es soll ein Verfahren entwickelt werden, welches angewendet werden kann, um parallel mit Organika und Schwermetallen belastete Brauch- und Abwaesser kostenguenstig zu reinigen. Die zu verwendenden Stoffe sollen sich durch einen hohen Wirkungsgrad und niedrigen Preis auszeichnen sowie in ausreichender Menge zur Verfuegung stehen. Ausserdem muessen sich diese Stoffe mit Hilfe einfacher Methoden modifizieren lassen, um zu hoeheren Austragungskapazitaeten zu gelangen bzw, um die zur vollstaendigen Entfernung der Schadstoffe notwendige Menge an Naturstoff zu reduzieren. Als Naturstoffe kommen hauptsaechlich solche Stoffe in Betracht, die sowohl die Adsorption als auch die Ausbildung von Einschlussverbindungen mit makromolekularen Stoffen ermoeglichen. Betrachtet werden sollen zu naechst Naturstoffe, die einen hohen Gehalt an Cellulose und Staerke bzw. deren Derivate aufweisen wie zB Produkte aus Kartoffeln, Mais, Weizen und Abfallprodukte bei der Holzverarbeitung. Angedacht ist, die Adsorptions- bzw. Einschlussverbindungen durch Temperaturerhoehung, Druckverminderung, Extraktion usw. wieder zu trennen bzw. einer thermischen Verwertung zuzufuehren. Eine Rueckgewinnung zB der Metalle aus hochkonzentrierten Extrakten soll mittels Wirbelschichtelektrolyse an unserem Lehrstuhl durchgefuehrt werden.
Das Projekt "Vorhaben: Mikrostrukturelle Einflüsse auf den Gasaustausch in Hydraten - Teilprojekt B2-3 - Sonderprogramm GEOTECHNOLOGIEN" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, GZG (Geowissenschaftliches Zentrum Göttingen) Abteilung Kristallographie durchgeführt. Entwickelt werden neue Verfahren zur Lokalisierung, Erkundung und Vermessung von Gashydratlagerstätten. Die Explorationstechniken aus dem Bereich der konventionellen Erdgas- und Erdölindustrie sind für die Gashydrate nur eingeschränkt nutzbar, da die Clathrate in sehr viel geringeren Sedimenttiefen vorkommen und andere physikalische Eigenschaften aufweisen. Dementsprechend werden speziell angepasste Verfahren entwickelt, um die Methanhydrate zu lokalisieren, die Gashydratverteilung im Untergrund zu erfassen und zu kartieren, die chemischen, mineralogischen und strukturellen Eigenschaften der Methanhydrate zu bestimmen, die Gashydratmengen zu quantifizieren und den Förderprozess zu überwachen. Die geplanten Untersuchungen sind von grundlegender Bedeutung, um zum einen einer neuen Meerestechnologie ihre wirtschaftliche Grundlage zu geben und zum anderen einen Zugang zu einem neuen Energieträger mit großem Zukunftspotenzial zu schaffen und dabei gleichzeitig einen Beitrag zur Verringerung des Kohlendioxid-Gehaltes in der Atmosphäre zu leisten. Ziel der Arbeiten im AP 1 ist die Bereitstellung von Modellen für den Gashydrataustausch in marinen Gashydraten, insbesondere im Hinblick auf eine Verdrängung von Methan durch Kohlendioxid. Die Austauschkinetik ist oft in entscheidendem Maße von der Mikrostruktur der Gashydrate im Sedimentverband abhängig. In kontrollierten Experimenten soll die Kinetik der Austauschreaktionen in Abhängigkeit von mikroskopischen Parametern untersucht werden. Mit Hilfe dieses Modells sollen bei Kenntnis mikrostruktureller Charakteristika eines Gashydrat-Vorkommens Vorhersagen über die Effizienz einer geplanten Austauschreaktion gemacht werden können. In enger Kooperation mit der Fa. BASF SE soll in AP 2 der Einfluss von Polymeren systematisch untersucht werden, mit dem Ziel, solche Additive zu finden, die einen günstigen Einfluss auf die Umsetzungsprozesse besitzen.
Das Projekt "Selektive Entfernung von Farbstoffen mit einer Einschlussverbindung und deren Regeneration" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz, Fachgebiet Wasserreinhaltung durchgeführt. Untersucht wurde zum einen die Adsorption von Reaktivfarbstoffen an Cucurbituril, ein in Wasser praktisch unloesliches zyklisches Polymerisat aus Harnstoff, Glyoxal und Formaldehyd. Sorptionsgleichgewichte und Salzeinfluesse wurden beschrieben. Desweiteren wird die Sorption der Reaktivfarbstoffe an andere Sorbentien (Anionenaustauscher, Harze, FeOOH) untersucht. Die Ozonierung der Reaktivfarbstoffe in der Fluessigphase wird betrachtet und die oxidative Regenerierung des FeOOH-Granulats untersucht.
Das Projekt "Numerische Simulation des Hydratabbaus und Erdgasgewinnung mittels CO2-Substitution von Methan in Clathraten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IFM-GEOMAR Leibniz-Institut für Meereswissenschaften durchgeführt. Entwicklung neuer Verfahren für umweltverträglichen & CO2-neutralen Abbau von natürlichen, marinen Gashydraten. Numerische Simulationen zur Entwicklung technischer Verfahren & Studien zu ökonomischer, ökologischer Machbarkeit. NMR-Hochdruckexperimente zur Optimierung der Kinetik der Umwandlungsreaktion von CH4- zu CO2-Hydraten. Koordination & Präsentation des Verbundprojekts. Formulierung numerischer Modelle zur Thermodynamik & Kinetik von Gashydraten, Fluiddynamik, Stoff- und Wärmetransport; Konzeption Bohrkopf für CO2-Injektion in natürliche Hydratlagerstätten; Reservoirsimulationen natürlicher Lagerstätten. Entwicklung & Bau Hochdruckdurchflusszelle & Peripherie zum Einsatz in NMR-Spektrometer. Experimente zur Untersuchung & Optimierung der Hydratumwandlungsreaktion. Software zum CH4-Hydratabbau und CO2-Deponierung ermöglicht Anlagen- und Maschinenbau, Erdgasfördernder Industrie und Energieversorgern Machbarkeitsstudien & Verfahrensentwicklung. Techniken zur CO2-neutralen Erdgasgewinnung und sicheren CO2-Sequestrierung stärken deutsches Know-how, sind potentielle Schlüsseltechnologien im Energie- und CO2-Sequestrierungsbereich und eröffnen weltweiten Markt.
Das Projekt "Ramanspektroskopie an Mikro-Einschlüssen in antarktischen Eiskernen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung - Fachbereich Geowissenschaften durchgeführt. The climatologic interpretation of greenhouse gases extracted from inclusions in ice cores is hampered by a severe lack of knowledge about the processes governing their entrapment and subsequent evolution. The transition from air bubbles to clathrates can significantly alter the gas mixing ratios, due to processes which are little understood. High-resolution CO2 measurements indicate, that the speed of the enclathration process varies substantially, even between neighbouring layers. Linescanner data reveal peculiar clear layers, where the bubble-clathrate transition is already completed, throughout the transition zone. With Micro Raman spectroscopy, gas contents of individual inclusions can be analysed. The spectrometer at AWI Bremerhaven provides unprecedented spatial resolution and is optmized for fast automated mapping acquisitions. To improve our understanding of the above mentioned processes and observations, the hereby proposed project will include systematic mapping of the gas contents of bubbles/ clathrates inside significant layers, mapping and comparison of whole clathrate clusters to determine the formation path and mapping and identification of solid inclusions to determine their role in nucleation.
Das Projekt "Vorhaben: Charakterisierung von Gaslagerstätten und Überwachung des Erdgasförderprozesses - Teilvorhaben A1-2, A2-2, A3 -- Sonderprogramm GEOTECHNOLOGIEN" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR), Forschungsbereich 2: Marine Biogeochemie, Forschungseinheit Marine Geosysteme durchgeführt. dem Bereich der konventionellen Erdgas- und Erdölindustrie sind für die Gashydrate nur eingeschränkt nutzbar, da die Clathrate in sehr viel geringeren Sedimenttiefen vorkommen und andere physikalische Eigenschaften aufweisen. Dementsprechend werden speziell angepasste Verfahren entwickelt, um die Methanhydrate zu lokalisieren, die Gashydratverteilung im Untergrund zu erfassen und zu kartieren, die chemischen, mineralogischen und strukturellen Eigenschaften der Methanhydrate zu bestimmen, die Gashydratmengen zu quantifizieren und den Förderprozess zu überwachen. Die geplanten Untersuchungen sind von grundlegender Bedeutung, um zum einen einer neuen Meerestechnologie ihre wirtschaftliche Grundlage zu geben und zum anderen einen Zugang zu einem neuen Energieträger mit großem Zukunftspotenzial zu schaffen und dabei gleichzeitig einen Beitrag zur Verringerung des Kohlendioxid-Gehaltes in der Atmosphäre zu leisten. Teilvorhaben: Multibeamsysteme zur volumetrischen Erfassung von Gasfahnen in der Wassersäule - Teilvorhaben: Seismische Analyseverfahren zur Bestimmung der Sedimentmatrix - Teilvorhaben: Simulation der Gashydratakkumulation im Meeresboden. In den drei Teilvorhaben sollen Technologien weiterentwickelt werden, um Gashydrat-Lagerstätten zu lokalisieren (A1), die Verteilung von Gashydraten im Meeresboden flächig zu vermessen (A2), die Gashydratmengen im Meeresboden zu quantifizieren (A2 / A3) und die Speicherung von Kohlendioxid zu überwachen (A1 / A2). Innerhalb der Teilprojekte A1-2 und A2-2 sollen Methoden zur Exploration und Überwachung von Gashydrat-Vorkommen (Hydroakustik, Seismik, Elektromagnetik) zusammen im Feld getestet und durch kombinierte Auswertung (Joint Inversion) der unterschiedlichen Daten die Hydratquantifizierung verbessert werden. In A3 wird das Gashydratmodul im Softwarepaket PetroMod, welches in SUGAR I entwickelt wurde und die Bildung von Lagerstätten in Sedimentbecken prognostizieren kann, an zwei bekannten marinen Gashydrat-Lagerstätten validiert und optimiert werden.
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