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.
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 "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 "Thermoelectric clathrates for waste heat recovery" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wien, Institut für Festkörperphysik durchgeführt.
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 "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 "GH: Experimentelle Bestimmung physikalischer und physikochemischer Eigenschaften gashydratfuehrender Sedimente" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GeoForschungsZentrum Potsdam durchgeführt. Ziel dieses interdisziplinaeren Vorhabens ist es, die thermodynamischen und kinetischen Eigenschaften von gemischten Gashydraten und die physikalischen Eigenschaften gashydratfuehrender Sedimente zu untersuchen. In Laborexperimenten sollen unter naturidentischen Bedingungen Gashydrate des Strukturtyps sI in poroesem Traegermaterial dargestellt werden. Bei kontrollierten Druck- und Temperaturbedingungen sollen die seismischen Geschwindigkeiten und die elektrischen und thermischen Eigenschaften sowie die hydraulische Permeabilitaet, die Gashydratverteilung und -texturen bestimmt werden. Dieses Datenmaterial ist notwendig, um die in Bohrungen gemessenen in-situ Parameter interpretieren und numerische Kalkulationen zur Reservoirdynamik durchfuehren zu koennen. Neues Datenmaterial zur thermodynamischen und kinetischen Stabilitaet von reinen (CH4-H2O, CO2-H2O, H2S-H2O) und gemischten Clathraten im System CH4-CO2-N2-H2S-H2O soll experimentell erarbeitet werden.
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 "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 "Adsorption von umweltschaedlichen Substanzen durch organisch modifizierte Tonmineralien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) Zürich, Institut für Geotechnik durchgeführt. Modifizierte Bentonite werden zur Abwasserreinigung und Aufbereitung von Trinkwasser eingesetzt. Adsorption an die Tonoberflaeche erfolgt durch ionische Bindung aufgrund der Kationenvalenz. Organische Schadstoffe werden nur von organisch modifizierten Tonen durch hydrophob/hydrophile Effekte gebunden. Die einmal mit Schadstoffen belegten Tone sind bisher nicht wieder verwendbar. In Laborversuchen wurden Polymere und polymermodifizierte Tone hergestellt, welche ueber ihre auswaehlbaren funktionellen Gruppen eine selektive Schadstoffadsorption erlauben. Die hydrophoben Schadstoffe sind ueber Einschlussverbindungen an die funktionellen Gruppen gebunden und koennen mit geeigneten Loesungsmitteln wieder entfernt werden. Die Einschlussverbindungen werden durch ionische Wechselwirkungen nicht konkurrenziert, was wiederum eine breite Anwendung zB bei hohen Elektrolytkonzentrationen erlaubt. Dadurch werden die polymer-modifizierten Tone prinzipiell wiederverwendbar, ueber die funktionellen Gruppen beliebig modifizierbar.
