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Markt für Magnesium

technologyComment of magnesium production, electrolysis (RoW, IL): Electrochemical processes to make magnesium are based on salts containing chloride which can be found naturally or are transformed from other raw materials like serpentine, magnesite, bischofite or carnallite. The magnesium chloride salts are dried with various processes in order to receive anhydrous MgCl2. The raw material for magnesium production in this activity is an anhydrous carnallite (MgCl2-KCl). In the process, KCl represents the electrolyte. In the course of the MgCl2 decomposition, the KCl content increases until the (spent) electrolyte is partly pumped out and replaced with new carnallite. Finally, two by-products are produced: liquefied chlorine (Cl2) and KCl-rich salt (70% KCl). Magnesium oxide (MgO) is formed as an impurity during dehydration. Concerning the CO2/CO equilibrium in the calcination process, there are numerous reactions that take place in the chlorination chambers and the carbon can be consumed by reaction with MgO, air, water, sulfates and other impurities. Theoretically, the predominant reactions are those in which carbon dioxide is formed. Thus, it is assumed that the carbon is entirely converted to CO2. The CO2 emissions from graphite anode consumption are expected to contribute less than 1 % of the overall emissions and are neglected in the module. In practice, the off gases are not released to the atmosphere as is, as they are treated in wet alkali scrubbers. That is that some of the CO2 (be it from the reaction or from the ambient dilution air) is converted to calcium carbonate. The input of petroleum coke contributes less than 1 % to the overall GWP results and is excluded from this datasets for reasons of confidentiality. technologyComment of magnesium production, pidgeon process (CN): The Pidgeon process includes the following process steps: calcination, grinding & mixing, briquetting, reducion and refining. Coal as energy source is only used in for the calcination process. For other process steps, coke oven, semi coke oven, producer or natural gas are used. The use of these fuels is calculated according to the weighted average in terms of annual magnesium output per fuel. The production of producer (coal) gas is included in this module. A main influencing factor for the emissions from fuel combustion is the composition of the fuel itself. Due to the different origins of the fuel gases used in the Pidgeon process, the composition of the gases varies considerably. For semi coke and coke oven gas, a large variation in gas composition can be observed. As the data base for these compositions is restricted to few measurements, no statistical average can be determined.

Teilprojekt C

Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ESy-Labs GmbH durchgeführt. Aus der Zeit der linearen Synthese und der Herstellung hochchlorierten Pestizide sind große Mengen an mehrfachchlorierten Rückständen in großen Deponien verbaut. Die größte Herausforderung und gleichzeitig wichtigster Aspekt bei der Verringerung von Umweltgefahren ist die HCH-Problematik. Mittels EVALINA soll eine skalierbare Elektrosynthese etabliert werden, welche die energie- und damit CO2-instensive Hochtemperaturverbrennung ersetzen kann. Da aufgrund der Verfahrenstechnik in thermischen Abfallbehandlungsanlagen die Bildung von Dioxinen aus Chlorrückständen und organischen Bestandteilen im Rauchgas nicht verhindert werden kann, würden HCH-Rückstände nur in andere hochtoxische Verbindungen umgewandelt werden. Das Entsorgungsproblem würde somit nur verlagert. Das hier im Fokus stehende elektrochemische Verfahren hat hingegen den Vorteil, dass das Kohlenstoffgerüst stofflich als nicht fossile Quelle für Benzol genutzt werden kann. Durch Variation der Elektrolysebedingungen sollen auch weitere Produkte zugänglich sein. Weiterhin wird das Chlor auf ein anderes Substrat übertragen oder direkt als vielseitig verwendbares Chlorgas erhalten. So kann es zur kompletten Valorisierung des HCH-Rückstandes kommen, ohne dabei andere gefährliche Rückstände zu bilden. Innerhalb von EVALINA ist eine Hochskalierung der HCH-Elektrolyse und Implementierung als mobile Pilotanlage angedacht, um die Elektrolyse an den Ort des HCH-Vorkommens zu bringen und so das Upcycling von HCH zu Wertprodukten zu ermöglichen.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Department Chemie durchgeführt. Aus der Zeit der linearen Synthese und der Herstellung hochchlorierten Pestizide sind große Mengen an mehrfachchlorierten Rückständen in großen Deponien verbaut. Die größte Herausforderung und gleichzeitig wichtigster Aspekt bei der Verringerung von Umweltgefahren ist die HCH-Problematik. Mittels EVALINA soll eine skalierbare Elektrosynthese etabliert werden, welche die energie- und damit CO2-instensive Hochtemperaturverbrennung ersetzen kann. Da aufgrund der Verfahrenstechnik in thermischen Abfallbehandlungsanlagen die Bildung von Dioxinen aus Chlorrückständen und organischen Bestandteilen im Rauchgas nicht verhindert werden kann, würden HCH-Rückstände nur in andere hochtoxische Verbindungen umgewandelt werden. Das Entsorgungsproblem würde somit nur verlagert. Das hier im Fokus stehende elektrochemische Verfahren hat hingegen den Vorteil, dass das Kohlenstoffgerüst stofflich als nicht fossile Quelle für Benzol genutzt werden kann. Durch Variation der Elektrolysebedingungen sollen auch weitere Produkte zugänglich sein. Weiterhin wird das Chlor auf ein anderes Substrat übertragen oder direkt als vielseitig verwendbares Chlorgas erhalten. So kann es zur kompletten Valorisierung des HCH-Rückstandes kommen, ohne dabei andere gefährliche Rückstände zu bilden. Innerhalb von EVALINA ist eine Hochskalierung der HCH-Elektrolyse und Implementierung als mobile Pilotanlage angedacht, um die Elektrolyse an den Ort des HCH-Vorkommens zu bringen und so das Upcycling von HCH zu Wertprodukten zu ermöglichen.

Economic comparison of decontamination and direct melting with a view to recycling scrap

Das Projekt "Economic comparison of decontamination and direct melting with a view to recycling scrap" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GNS Gesellschaft für Nuklear-Service mbH durchgeführt. Objective: the decommissioning of nuclear facilities either requires the final disposal of large quantities of contaminated scrap metal or the decontamination to a degree which allows its further use in nuclear or other areas. Decontamination technology is well developed and in most cases based on the application of highly corrosive agents or electrochemical processes. Recently, direct melting has been added to these procedures as it allows for the separation of Cs and Sr from the base material. However, the volatile contamination agents have to be retained by appropriate filter systems. The objective of this work is to carry out an economic study of decontamination, direct melting and super-compaction, with a view to recycling of scrap, in order to establish a state-of-the-art cost structure for the decommissioning of nuclear installations. This economic comparison is based on actual clean-up or decommissioning work executed by the contractor under industrial conditions. This study takes into account the nuclear installations in Germany. General information: 1. Review studies. 1.1. Inventory of contaminated metal scrap until 1994. 1.2. Review of existing decontamination methods. 1.3. Review of licensing conditions for recycling of decontaminated metal scrap. 2. Assessment of the investment and running cost of the three following procedures: - decontamination of scrap metal followed by melting and release, - direct melting of scrap metal, followed by release, - super-compaction followed by disposal as radioactive waste.

Teilprojekt: Einsatz der ZfP

Das Projekt "Teilprojekt: Einsatz der ZfP" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität des Saarlandes, Fachrichtung 8.4 Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, Professur für Zerstörungsfreie Materialprüfung und Qualitätssicherung durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung einer Verfahrensweise zur Bewertung der Resteinsatzdauer von im Betrieb gealterten metallischen Komponenten in Kernkraftwerken. Dabei wird berücksichtigt, dass sich bei Bauteilen die örtlichen Werkstoffeigenschaften aufgrund der im Betrieb auftretenden mechanischen und thermischen Beanspruchungen deutlich verändern können, insbesondere wenn Korrosionseinflüsse hinzukommen. Mit Hilfe der erstellten Analysewerkzeuge können die Fragen bezüglich Lebensdauer und Integrität im Hinblick auf örtliche und anlagenspezifische Belange umfassender beantwortet werden. Im Teilantrag des LZfPQ sollen Verfahren der ZfP zur Charakterisierung des Werkstoffs, sowie zur Schädigungsentwicklung unter einsatztypischen Beanspruchungen bereitgestellt und in die Prüfanordnungen (WPT, MPA) integriert werden. Hierauf aufbauend wird PHYBAL erweitert und so für komplexe Bauteile zugänglich gemacht. B1 dient dem Werkstoffverständnis und der daraus formulierten Verfahrensweise für gealterte metallische Strukturen der Kernenergie. Dazu werden X6CrNiNb1810 Proben künstlich gealtert und mittels elektrischer, elektromagnetischer und -chemischer Verfahren im Ausgangszustand und unter bzw. nach zyklischer Beanspruchung charakterisiert. Die elektrochemischen Verfahren ermöglichen hierbei die Detektion von ermüdungsbedingten mikrostrukturellen Oberflächenveränderungen. Diese Messdaten werden mit vorliegenden Werkstoffdaten fusioniert und als Datenbasis für die Erweiterungen von PHYBAL genutzt. Hierbei soll zudem eine Verbindung zu bestehenden Lebensdauerberechnungsverfahren hergestellt werden. Zur Verifizierung des Verfahrens an Bauteilen wird dieses in B2 an Kerbproben validiert. Dabei stehen die in B1 analysierte und auf der Werkstoffmikrostruktur basierte Werkstoffantwort und deren Übertragbarkeit auf komplexe Geometrien im Mittelpunkt. Ziel ist die Erweiterung von PHYBAL auf Medieneinflüsse, so dass dies in numerische Simulationsverfahren übertragen werden kann.

Exploratory Study of the Formation and Distribution of Surfactant Films on the Ocean's Surface and Their Global Mapping

Das Projekt "Exploratory Study of the Formation and Distribution of Surfactant Films on the Ocean's Surface and Their Global Mapping" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Institut für Chemie und Biologie des Meeres durchgeführt. The sea-surface microlayer (SML) plays an important role in air-sea interactions, in particular for greenhouse gases affecting the global heat budget. This interfacial region between ocean and atmosphere is often enriched in naturally occurring surfactants affecting air-sea gas exchange processes. In this proposed study the formation and distribution of surfactant films in coastal and oceanic waters will be extensively investigated to study seasonal and small-scale variations. Carbohydrates originating from the primary production in the water column are the largest sources of surface-active substances (SAS) in the SML. A new approach for the investigation of the surfactant coverage of the ocean's surface will be applied using a simple and robust electrochemical method for SAS. Numerous samples will be analysed on SAS to obtain small-scale surfactant coverage of various environmental conditions, including primary production. The data will be used to interpolate a threshold value for chlorophyll and the primary production as indicator of the presence of surfactants films. Global ocean chlorophyll and primary productivity distribution maps estimated from SeaWIFS ocean color images and the derived threshold values will be used to provide maps illustrating surfactant coverage of the global oceans. Global maps of surfactant coverage will significantly improve the estimation of annual net fluxes of greenhouse gases, in particular for CO2, and therefore the prediction of the future climate.

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SEBA Hydrometrie GmbH & Co. KG durchgeführt. Bisherige Konzepte zur Bestimmung des Phosphatgehalts in Gewässern oder Abwässern nutzen eine standardisierte kolorimetrische bzw. nasschemische Methode. Unter Zugabe von Molybdat (meist Ammoniummolybdat) und anschließender Umsetzung des hierbei gebildeten Phosphomolybdatkomplexes bildet sich durch starke Reduktionsmittel wie Ascorbinsäure oder Hydrazin eine blaue Lösung (810 nm, 'Molybdänblau'), deren Farbintensität sich je nach Konzentration des vorhandenen, in Lösung befindlichen Phosphats intensiviert. Dieser Nachweis besitzt jedoch den gravierenden Nachteil, dass die jeweiligen notwendigen Reagenzien mitgeführt und zum richtigen Zeitpunkt im richtigen Maße zugegeben werden müssen, um überhaupt eine korrekte Bestimmung zu ermöglichen. Die im Zuge dieser Arbeit entwickelte Methode ermöglicht es erstmalig in einem kompakten Sensorsystem komplett auf externe Zugabe von Reagenzien zu verzichten. Stattdessen werden alle notwendigen Substanzen mithilfe elektrochemischer Methoden bereitgestellt. Der Fokus des Projekts liegt auf der Entwicklung eines hochsensitiven, selektiven und Reagenzien freien elektrochemischen Sensors, zur Quantifizierung des vorzüglich in Abwässern vorhandenen Phosphats. Dabei soll eine wesentlich geringere Baugröße von circa 15-20 cm (inklusive Elektronik und Auswertelogik) gegenüber den wesentlich größeren kommerziell verfügbaren, nasschemischen Detektionssystemen erreicht werden. Als zweites großes Ziel, neben der Entwicklung des Phosphatsensors, ist die Entwicklung einer Multiparametersonde in der der zu entwickelnde Sensor mit eingebunden werden soll. Im Rahmen der Sonden-Entwicklung ist es geplant ein 'SMART-Sensor' Konzept umzusetzen. So ist es geplant, diese Sonde zusätzlich mit weiteren Sensoren wie zum Beispiel Temperaturfühler, pH-Meter oder auch Leitfähigkeitssensor flexibel auszurüsten. Die autark arbeitende Sonde soll alle Messwerte automatisch übermitteln.

Storage of hydrogen in hydrides

Das Projekt "Storage of hydrogen in hydrides" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Weierstraß-Institut für Angewandte Analysis und Stochastik durchgeführt. Hydrogen is the ideal synthetic fuel to convert chemical energy into electrical energy or into motive power because it is light weight, highly abundant and its oxidation product is vapor of water. Thus its usage helps to reduce the greenhouse gases and it conserves fossile resources. There is even a clean way to produce hydrogen by electrolysis of water by means of photo voltaics (SvW06, VSM05, PMM05). There are various possibilities to store the hydrogen for later use: Liquid and gaseous hydrogen can be stored in a pressure vessel, hydrogen can be adsorped on large surface areas of solids, and finally crystal lattices of metals or other compounds can be used as the storage system, where hydrogen is dissolved either on interstitial or on regular lattice sites by substitution (SvW06, San99). The latter process and its reversal is called hydriding respectively dehydriding. The subject of this proposal is the modeling and simulation of that process. The main problem of a rechargeable lithium-ion battery is likewise a storage problem, because in a rechargeable battery, both the anode and cathode do not directly take part in the electrochemical process that converts chemical energy into electrical energy, rather they act as host systems for the electron spending element, which is here lithium (Li). During the last month the applicant developed and exploited a mathematical model that is capable to capture the storage problem of an iron phosphate (FePO4) cathode, where the Li atoms are stored on interstitial lattice sites (DGJ07).

Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gebrüder Heyl Analysentechnik GmbH & Co KG durchgeführt. Bisherige Konzepte zur Bestimmung des Phosphatgehalts in Gewässern oder Abwässern nutzen eine standardisierte kolorimetrische bzw. nasschemische Methode. Unter Zugabe von Molybdat (meist Ammoniummolybdat) und anschließender Umsetzung des hierbei gebildeten Phosphomolybdatkomplexes bildet sich durch starke Reduktionsmittel wie Ascorbinsäure oder Hydrazin eine blaue Lösung (810 nm, 'Molybdänblau'), deren Farbintensität sich je nach Konzentration des vorhandenen, in Lösung befindlichen Phosphats intensiviert. Dieser Nachweis besitzt jedoch den gravierenden Nachteil, dass die jeweiligen notwendigen Reagenzien mitgeführt und zum richtigen Zeitpunkt im richtigen Maße zugegeben werden müssen, um überhaupt eine korrekte Bestimmung zu ermöglichen. Die im Zuge dieser Arbeit entwickelte Methode ermöglicht es erstmalig in einem kompakten Sensorsystem komplett auf externe Zugabe von Reagenzien zu verzichten. Stattdessen werden alle notwendigen Substanzen mithilfe elektrochemischer Methoden bereitgestellt. Der Fokus des Projekts liegt auf der Entwicklung eines hochsensitiven, selektiven und Reagenzien freien elektrochemischen Sensors, zur Quantifizierung des vorzüglich in Abwässern vorhandenen Phosphats. Dabei soll eine wesentlich geringere Baugröße von circa 15-20 cm (inklusive Elektronik und Auswertelogik) gegenüber den wesentlich größeren kommerziell verfügbaren, nasschemischen Detektionssystemen erreicht werden. Als zweites großes Ziel, neben der Entwicklung des Phosphatsensors, ist die Entwicklung einer Multiparametersonde in der der zu entwickelnde Sensor mit eingebunden werden soll. Im Rahmen der Sonden-Entwicklung ist es geplant ein 'SMART-Sensor' Konzept umzusetzen. So ist es geplant, diese Sonde zusätzlich mit weiteren Sensoren wie zum Beispiel Temperaturfühler, pH-Meter oder auch Leitfähigkeitssensor flexibel auszurüsten. Die autark arbeitende Sonde soll alle Messwerte automatisch übermitteln.

Schutz und Instandhaltung von Stahlbeton durch KKS

Das Projekt "Schutz und Instandhaltung von Stahlbeton durch KKS" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Wasserbau durchgeführt. Der Korrosionsschutz der oberflächennahen Bewehrung an Betonbrücken, Meeresbauten sowie am Straßentunnel Rendsburg ist durch Chlorideintrag in den Beton gefährdet. Bei der konventionellen Instandsetzung muss der Abtrag des gesamten chloridverseuchten Betons erfolgen, ehe der Beton und Oberflächenschutz wieder aufgebracht werden kann. Je nach Technologie und Bewehrungssituation sind statische Nachrechnungen erforderlich. Mit dem Einsatz eines aktiven Korrosionsschutzverfahrens, dem kathodischen Korrosionsschutz, wird das Potenzial der Bewehrung auf das Schutzpotenzial abgesenkt. Die Korrosionsgeschwindigkeit kann auf sehr kleine Werte verringert werden. Mittels Gleichstrom und entsprechenden Hilfselektroden kann das Potenzial trotz örtlich unterschiedlicher Bedingungen konstant gehalten werden. Durch die ablaufenden elektrochemischen Prozesse kommt es wieder zu einer Alkalisierung an der Kathode. Die Kenntnis der erforderlichen Betriebsparameter zum Betreiben entsprechender Anlagen bildet die Grundlage für einen komplexen, langfristigen Einsatz mit deutlich geringeren Kosten gegenüber klassischen Verfahren. Darüber hinaus wird der Zustand der Bewehrung kontinuierlich erfasst. Das Projekt bildet die Grundlage für die Einführung des Instandhaltungsprinzips K in der WSV. Untersuchungsziel ist ein Gesamtkonzept zum Schutz des Straßentunnels Rendsburg bezogen auf die unterschiedlichen Bedingungen der einzelnen Tunnelabschnitte mit Hilfe des KKS. Auf der Basis von Potenzialfeldmessungen, gezielten Sondieröffnungen und parallel durchgeführten Chloriduntersuchungen wurde ermittelt, dass Außenwände sinnvoll mit Hilfe des elektrochemischen Korrosionsschutzes geschützt werden können. Die Ermittlung des Layout ist zwingend erforderlich und abhängig von der Bereitstellung einer Pilotfläche. Aus statisch konstruktiver Sicht wurden in einem BAW-Gutachten (BAW-Nr 101 10037-Dezember 2002) die Vor- und Nachteile verschiedener Instandsetzungsverfahren erarbeitet und eine Empfehlung bezüglich des Kathodischen Korrosionsschutzes für Bereiche der geschlossenen Tunnel und der Rasterstrecke des Rendsburger Tunnels gegeben. Weiteres Vorgehen: Nach Abklärung zugehöriger Rahmenbedingungen, wie baulicher Brandschutz, Oberflächenschutzsysteme u.a., ist ein Pilotversuch zur Sammlung grundsätzlicher Erfahrungen in Aussicht gestellt.

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