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Model Output Statistics for ELAT (40199)

DWD’s fully automatic MOSMIX product optimizes and interprets the forecast calculations of the NWP models ICON (DWD) and IFS (ECMWF), combines these and calculates statistically optimized weather forecasts in terms of point forecasts (PFCs). Thus, statistically corrected, updated forecasts for the next ten days are calculated for about 5400 locations around the world. Most forecasting locations are spread over Germany and Europe. MOSMIX forecasts (PFCs) include nearly all common meteorological parameters measured by weather stations. For further information please refer to: [in German: https://www.dwd.de/DE/leistungen/met_verfahren_mosmix/met_verfahren_mosmix.html ] [in English: https://www.dwd.de/EN/ourservices/met_application_mosmix/met_application_mosmix.html ]

Entwicklung eines Schnellauslaugungsverfahrens zur Beurteilung von industriellen Nebenprodukten und Recycling-Baustoffen für den Einsatz im Straßenbau

Das Auslaugverfahren nach DEV S4 soll durch ein Schnellauslaugverfahren ergänzt werden, mit dem industrielle Nebenprodukte und RC-Baustoffe in ca. 30 Minuten in vergleichbarer Weise eluiert werden können wie nach dem Normverfahren. Das Verfahren soll so weit optimiert werden, dass es zur Eingangskontrolle bei der Anlieferung von Baustoffen zugelassen werden kann. Es sollen verschiedene Ultraschallsysteme erprobt und die Randbedingungen des Verfahrens so variiert werden, dass die Ergebnisse weitgehend denen aus dem modifizierten S4-Verfahren gleichen. Das Verfahren wird an auseinandergesiebten und nach vorgegebener Sieblinie zusammengesetzten Rückstellproben sowie an weiteren praxisrelevanten Baustoffen erprobt. Durch Vergleich mit laufenden praxisgerechten Feldversuchen an RC-Baustoffen können die für Routineanalysen wichtigen Parameter ermittelt werden. Eine Schnelluntersuchung einschließlich der Analyseverfahren soll modellhaft vorgeschlagen werden.

Oekologische Bewertung des zur Verfuellung im Kalkbergbau Gerstheim vorgesehenen Materials

Zu begutachten war das Eluat der zur Verfuellung der Hohlraeume im Kalkbergwerk Gerstheim vorgesehenen Wirbelschichtasche des Steinkohlekraftwerkes Roemerbruecke. Dabei wurde von der unguenstigen Bedingung ausgegangen, dass Wasser in die bisher ueberwiegend trockenen Kalkbergwerkstollen eindringt und das angereicherte Eluat das Grundwasser kontaminiert.

Untersuchungen zur möglichen Freisetzung von Nanopartikeln bei der Ablagerung und bodenbezogenen Anwendung von mineralischen Abfällen

Erste wissenschaftliche Studien zum Verbleib von technischem Nanomaterial (ENM) in Abfallverbrennungsanlagen [BÖR16, LAN16, WAL12, BAR16] deuten darauf hin, dass der Großteil der verwendeten ENM in den festen Verbrennungsrückständen verbleibt, wobei es möglicherweise nicht dauerhaft in diesen gebunden wird [WAL12]. Dementsprechend verlagert sich der Fokus der Untersuchungen hin zu nachgelagerten Schritten in der Verwertung bzw. Entsorgung der nanomaterialhaltigen mineralischen Rückstände aus der Verbrennung. Dies wurde zum Anlass genommen, um im Rahmen des zwei-jährigen UFOPLAN-Vorhabens "Untersuchungen zur möglichen Freisetzung von Nanopartikeln bei der Ablagerung und bodenbezogenen Anwendung von mineralischen Abfällen" mögliche Emissionspfade für aus der Hausmüll- bzw. Klärschlammverbrennung stammende Nanopartikel mithilfe von Labor-versuchen zu untersuchen. Als ENM wurde nanoskaliges Titandioxid (nTiO2) in Form des Produkts Hombikat UV 100 WP der Fa. Venator eingesetzt. Nach der Herstellung ENM-haltiger HMV-Schlacken und Klärschlammaschen in großtechnischen Abfallbehandlungsanlagen, wurden diese in Laborversu-chen hinsichtlich ihres Staubungs- und Elutionsverhaltens untersucht. Bei den Staubungsversuchen wurde bei Proben mit geringem Wasseranteil Titan sowohl bei den untersuchten HMV-Schlacken als auch bei den Klärschlammaschen in der alveolengängigen, der thorakalen und der einatembaren Frak-tion des Staubs in höherer Konzentration als bei der Referenz detektiert. Bei den nassen Schlacken - welche typischerweise den Verhältnissen in der Praxis entsprechen - konnte Titan nur im thorakalen Staub gegenüber der Referenzprobe nachgewiesen werden. Neben den Staubungsversuchen wurden auch Elutionsversuche durchgeführt. In den Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass standardisierte Labor-Elutionsverfahren in der Lage sind, im Vergleich mit Kontrollmaterialien erhöhte Mobilität von nTiO2 sicher anzuzeigen. Die beobachtete erhöhte Mobilität im Laborversuch konnten in Simu-lationsversuchen im Technikumsmaßstab bestätigt werden. Dort, wo die Elutionsversuche keine er-höhte Mobilität anzeigte, trat sie auch im Simulationsversuch nicht auf. Quelle: Forschungsbericht

r4 - wirtschaftsstrategische Rohstoffe: ELEXSA - Elektrodynamische Fragmentierung von Schlacken und Aschen mit nachfolgender hydrothermaler Extraktion, Teilvorhaben 2: Bereitstellung von Aschen und Schlacken sowie deren eluviale Charakterisierung

Mit der neuartigen Kombination aus elektrodynamischer Fragmentierung und hydrothermaler Extraktion sollen wirtschaftlich strategisch interessante Metalle aus der Feinfraktion von Aschen und Schlackenmaterial effizienter gewonnen werden als bisher möglich. Das Ziel ist es am Ende der Prozesskette eine metallfreie silikatische Fraktion zu erhalten, welche im Baubereich Verwendung finden könnte. Die gewonnenen Metalle bzw. Metallverbindungen sollen wieder direkt einer Verwertung zugeführt werden. Zunächst wird mit Hilfe der elektrodynamischen Fragmentierung das Material selektiv in seine Einzelkomponenten aufgetrennt. Der Feinanteil wird anschließend unter Restdampfbedingungen behandelt, die Metalle aus dem Feinstaub hydrothermal extrahiert und anschließend ausgefällt. Durch eine effiziente Aufbereitung dieser Feinfraktionen wäre es möglich, anfallende MVA-Aschen und Schlacken aus der Industrie zu hohen Anteilen wiederzuverwerten und eine kostenintensive Deponierung zu vermeiden. Innerhalb dieses Teilprojektes werden drei Materialien beprobt (10 Jahre deponierte MV-Asche, vermarktungsfertig aufbereitete MV-Asche, Filterkuchen aus Feinmaterial aus der Wäsche von MV-Asche). Eluate aus den Aschen/Schlacken aller Projektpartner werden erzeugt und analysiert um Aussagen über die Metall-Mobilität treffen zu können. Die Prozesse der Fragmentierung und hydrothermalen Extraktion werden ökologisch und ökonomisch bewertet.

r4 - wirtschaftsstrategische Rohstoffe: ELEXSA - Elektrodynamische Fragmentierung von Schlacken und Aschen mit nachfolgender hydrothermaler Extraktion, Teilvorhaben 3: Hydrothermale Extraktion von wirtschaftsstrategischen Metallen aus dem Feinstanteil von Schlacken und Aschen

Teilvorhaben 3: Technologieentwicklung physikalische und mechanochemische Aufbereitung, Teilvorhaben 2: Technologieentwicklung mikrobiologische Gewinnungsprozesse

Der Fokus des SEEsand Projektes liegt auf der Gewinnung schwerer Seltenerdelemente (SEE) aus Schwermineralsanden. Die Hauptziele des Teilvorhabens 2 - Technologieentwicklung mikrobiologische Gewinnungsprozesse - sind die Entwicklung von alternativen Methoden der Aufbereitung mittels Biohydrometallurgie, die Entwicklung von Biosorptionsprozessen zur Abtrennung schwerer Seltenerdelemente aus Lösungen sowie die Bestimmung von ökonomischen Kennzahlen und Nachhaltigkeitsfaktoren für die entwickelten Technologien. Arbeitspaket (AP) 1.4.2: mineralogische und geochemische Charakterisierung der Schwerminerale, Analytik der SEE-Gehalte und des SEE-Spektrums AP 3 - Technologieentwicklung zur Gewinnung der SEE - biologische Verfahren (AP-Leiter: BGR) AP 3.1 Entwicklung einer Technologie zur mikrobiologischen Laugung von SEE aus Zirkon und Zirkoniummineralen, verantwortlicher Partner: BGR 3.1.1 Biolaugungsversuche in Schüttelkolben zur Auswahl der am besten geeigneten Mikroorganismen- und Medienzusammensetzung 3.1.2 Optimierung der Biolaugung (Erhöhung des Ausbringens, Verkürzung der Laugungsdauer) durch Variation der Verfahrensparameter in 2 L-Bioreaktoren 3.1.3 Ermittlung von Parametern zur Berechnung der Wirtschaftlichkeit und Abschätzung potentieller Umweltauswirkungen AP 3.2 Technologieübertragung verantwortlicher Partner: BGR 3.2.1 Übertragung der Ergebnisse auf andere Zirkoniumsilikate (z.B. Eudialyt Grönland) AP 5 - Downstream-Prozesse - (Bio-)Hydrometallurgische Lösungsaufarbeitung, Rückstandsverwertung (AP-Leiter: BGR) AP 5.2 Verfahrensentwicklung zur Abtrennung der SEE aus den Laugungslösungen mittels Biosorption, verantwortlicher Partner: BGR AP 5.2.1 Etablierung der Methode zur Biosorption von SEE, Optimierung für die in AP 3 - 4 erhaltenen Laugungslösungen AP 6.3 Biologische, chemische und mechanochemische Laugung von Zirkonkonzentrat, verantwortlicher Partner: BGR 6.3.1 Konzeption und Betrieb semikontinuierliche Demonstrationsanlage (biologisch).

CLIENT II-Definitionsprojekt - SISper: Sozio-ökologischer Impakt von Schwermetallemissionen im Einzugsbereich eines Erztagebaus in Peru - Charakterisierung und nachhaltiges Management

Identifikation umweltgefährlicher Abfälle in Spiegeleinträgen des Abfallverzeichnisses mit Hilfe biologischer Testverfahren und Beitrag zur weiteren Konkretisierung des Gefährlichkeitskriteriums H14

A) Problemstellung: Im Anschluss an die Evaluierung biologischer Testverfahren für die ökotoxikologische Bewertung von Abfällen in einem europäischen Ringversuch soll die Umsetzung der Methoden und Erkenntnisse in den praktischen Vollzug erfolgen. Basierend auf der ökotoxikologischen Bewertung kann ein Abfall nur dann als gefährlich nach Abfallverzeichnisverordnung (AVV) eingestuft werden, wenn er im Biotest eine vorgegebene Grenzkonzentration überschreitet. Bislang ist noch keine Grenzkonzentration festgelegt, so dass ein vollzugsrelevanter Einsatz von Biotesten zur Identifikation gefährlicher Abfälle bislang nicht erfolgen kann. Die bisherige Ableitung eines ökotoxischen Potenzials aus chemisch analysierten Feststoff- oder Eluatgehalten berücksichtigt dabei weder die biologische Verfügbarkeit noch die potenzielle biologische Wirksamkeit von Abfallschadstoffen. B) Handlungsbedarf (BMU; ggf. auch BfS, BfN oder UBA): Die im europäischen Ringversuch evaluierte Biotestbatterie zur Untersuchung von Abfallfeststoffen und -eluaten soll zum Screening von Abfallarten aus Spiegeleinträgen eingesetzt werden. Aus diesen Untersuchungen soll eine Grenzkonzentration für das Gefährlichkeitskriterium H14 'ökotoxisch' (Europäisches Abfallverzeichnis 2000/532/EC) ermittelt werden, um Abfälle aufgrund ihrer Ergebnisse in biologischen Verfahren als gefährlich oder nicht-gefährlich einstufen zu können. Gleichzeitig soll die Möglichkeit einer Verringerung des Testaufwandes durch den Einsatz von Limit-Testdesigns geprüft werden. Durch das Screening relevanter Abfallarten wird es möglich sein, Auswirkungen auf das Management von Abfällen in Spiegeleinträgen, wie zum Beispiel von Aschen aus der Verbrennung von Siedlungsabfällen, abzuschätzen. C) Ziel des Vorhabens Ziel des Vorhabens ist die Definition einer Grenzkonzentration, um die Ergebnisse ökotoxikologischer Untersuchungen von Abfalleluaten und Abfallfeststoffen für eine Einstufung von Abfällen als gefährlich bzw. nicht-gefährlich nutzen zu können. Darüber hinaus soll die bestehende Testbatterie im Bezug auf den methodischen Aufwand und somit die Vollzugstauglichkeit optimiert werden.

Erstellung einer Verwertungsstrategie für Bioabfälle zur Produktion von Biokraftstoffen durch Nassreinigung, Biogassynthese und thermische Verfahren

Das Forschungsvorhaben basiert auf der Idee, bereits vorhandene Biomassequellen für die Biokraftstoffproduktion zu erschließen. Dabei soll eine alternative Verwertungsstrategie für Bioabfälle entwickelt werden, die im Gegensatz zur derzeit üblichen Kompostierung oder Vergärung steht. Da Bioabfälle im Rohzustand aus verschiedensten Gründen (z.B. Stör- bzw. Schadstoffe, Salze etc.) nicht den Anforderungen an Biomasse zur Kraftstoffproduktion (biologische oder thermo-chemisch) genügen, müssen sie zwingend einer Reinigungsstufe unterzogen werden. Dazu ist eine Nassreinigungsstufe geplant, welche bis dato nicht im Zusammenhang mit der Bereitstellung von Biomasse zur Kraftstoffproduktion untersucht wurde. Im Anschluss an die Bioabfallaufbereitung wird das resultierende Outputmaterial hinsichtlich einer Eignung zur Biogasproduktion bzw. zur thermischen Behandlung untersucht, wobei diese Untersuchungen vor dem Hintergrund einer sich anschließenden Biokraftstoffproduktion (Biomethan, Wasserstoff oder BtL-Kraftstoffe) erfolgen. Das gesamte Verfahren soll energieautark laufen. Die aus der Biogasproduktion gewonnene Energie kann für die Reinigung und Aufbereitung der Bioabfälle eingesetzt werden, sodass kein Einsatz von Fremdenergie erfolgt. Das Forschungsvorhaben gliedert sich in drei Bereiche: 1) Aufbereitung des Bioabfalls und Analytik des Outputs: Es sind praktische Aufbereitungsversuche am Institut für Abfallwirtschaft und Altlasten sowie eine Analytik der festen und flüssigen Outputströme geplant, um deren Eignung für eine sich anschließende biologische oder thermo-chemische Verwertung des Outputs zu bewerten. Das Ziel besteht darin, die Nassaufbereitungsstufe so zu gestalten und zu optimieren, dass mit dem resultierenden Eluat die Anforderungen an eine Mono- bzw. Co-Vergärung erfüllt werden, und mit dem festen Outputmaterial die Qualitätsanforderungen für eine thermo-chemischen Umwandlung zu Biokraftstoff eingehalten werden können. 2) Vergärung des Eluats: Um das Biogaspotential des anfallenden Eluats aus der Nassreinigung zu ermitteln, werden standardisierte DIN-Tests (DIN 38414-S8) durchgeführt werden, wobei das Eluat zum einen einer Monovergärung als auch einer Co-Vergärung unterzogen werden soll. Es wird eine Variantenuntersuchung hinsichtlich der Aufbereitungsmöglichkeiten des Biogases für die Energiegewinnung und -nutzung durchgeführt. Dabei ist zu klären, wie das energiereiche Biogas in der Trocknung und in der Reinigungsstufe effektiv genutzt werden kann. Des weiteren ist zu prüfen, ob das im gereinigten Bioabfall verbleibende Wasser in einer Vergasungsstufe zu elementaren Wasserstoff synthetisiert werden kann. Eine Alternative zur Biogasproduktion stellt die Wasserstoff-Produktion aus dem Eluat dar, die in diesem Projekt ebenfalls anhand praktischer Untersuchungen erörtert werden soll. usw.

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