Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Sondervermögen Großforschung, Institut für Nukleare Entsorgung (INE) durchgeführt. Das wissenschaftliche Ziel des Verbundprojektes ist es, ein Verständnis des Langzeitverhaltens von Radionukliden in keramischen Endlagerungsmatrizes unter endlagerrelevanten Bedingungen abzuleiten. Innerhalb des Teilvorhabens B werden die am FZJ synthetisierten und mit Eu(III), Am(III) oder Cm(III) dotierten Phosphate am KIT-INE mit Hilfe der TRLFS untersucht. Es werden jeweils Excitation- und Emissionsspektren aufgenommen werden. Ferner wird die Detektion der Emissionslebensdauern die Möglichkeit eröffnen, Aussagen zur Hydratisierung des Lanthanid- bzw. Actinidions zu machen. Dadurch kann zwischen Sorption und Einbau unterschieden werden. Dabei soll der Einfluss der Kristallinität auf die Nahordnung des eingebauten Lanthanids oder Actinids betrachtet werden, um aus den Unterschieden Aussagen zur besseren oder schlechteren Auslaugung der Radionuklide treffen zu können. Ferner wird die Veränderung der Punktsymmetrie der inkorporierten dreiwertigen Ionen mit dem Dotierungsgrad spektroskopisch analysiert werden. Dies wird die Möglichkeit eröffnen, Aussagen zur maximalen Beladung der Keramiken mit Fremdionen zu machen. Ferner werden die in Jülich synthetisierten, dotierten Einkristalle an der Beamline in Argonne untersucht. Mit diesen Röntgenreflektometriemessungen wird die Struktur der Oberfläche der Kristalle bestimmt. Dadurch sollte es möglich sein, Strukturinformationen zu den in die ersten Lagen des Kristalls eingebauten Fremdionen zu erhalten.
Das Projekt "Sustainable Chemistry by XES" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Fachbereich Chemie durchgeführt. Sus-XES beschreibt den Bau eines dispersiven von Hamos-Spektrometers für die Untersuchung nachhaltiger katalytischer Prozesse zur Erzeugung grüner Treibstoffe mittels resonanter und nicht-resonanter Röntgenemissions-Spektroskopie. Diese Methodik erlaubt ein genaues Abbild der elektronischen Struktur an Metallzentren von Metallkomplexen zur photokatalytischen Wasser-Reduktion. Solche Reaktionen, die molekularen Wasserstoff aus Wasser produzieren, sind für eine zukünftige, nachhaltige Energieversorgung unabdingbar. Die rationale Verbesserung entsprechender Systeme setzt aber eine genaue Kenntnis ihrer Wirkungsmechanismen voraus. Die Aufklärung der Elektronenverteilung am katalytischen Zentrum durch Röntgenemission wird hierzu wichtige Beiträge liefern. Das hierzu nötige von Hamos-Spektrometer ist momentan an keiner nationalen Quelle verfügbar. Es soll deshalb an Hamburger Synchrotron PETRA III aufgebaut und eine Probenumgebung geschaffen werden, die Messungen an der lichtgetriebenen Wasserreduktion in einem breiten Bereich von Zeitskalen ermöglicht. Damit wird auch ein wichtiger Grundstein für die Untersuchung nachhaltiger ultraschneller Reaktionen am freien Röntgenlaser XFEL in Hamburg und anderen internationalen Quellen gelegt. Die erzielten Ergebnisse werden es deshalb mittel- und langfristig erlauben, durch rationales Design definierter elektronischer Katalysatorstrukturen, Prozesse zur Wasserstoffgenerierung durch Sonnenlicht zu optimieren. Experimente zur Untersuchung photokatalytischer Wasser-Spaltungsreaktionen werden zu diesem Zweck so angepasst, dass entsprechende Reaktionen am Synchrotron unter Bestrahlung mit Sonnenlicht und Analyse der entstehenden Gase durchgeführt werden können. Die simultane Kombination von Röntgenemission und IR-Spektroskopie wird ein tieferes Verständnis erlauben, als eine der beiden Methoden allein.
Das Projekt "Teilprojekt 3: HF-Erzeugung und Auskopplung zur Überlagerung mit Laserstrahlung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Aachen, Lehrgebiet Hoch- und Höchstfrequenztechnik durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Realisierung eines mobilen mikrowellenunterstützten Laser-Analysesystems zur Sortierung von Metallschrotten, welches eine kombinierte Anregung durch Laser- und Mikrowellenstrahlung zur Plasmaemissionsspektrometrie verwendet. Erstmals sollen Laser- und Mikrowellenstrahlung in einer mobilen Anwendung zur chemischen Materialanalyse kombiniert werden, ohne die bisher zwingend notwendige Verwendung eines Hohlraumresonators zur Erzeugung eines durch Mikrowellen erzeugten Plasmas. Durch die Verwendung dieser 'Hybridtechnik' ist ein kompaktes handgeführtes Gerät zur chemischen Analyse realisierbar, welches bzgl. der Abmessungen und Kosten deutlich unter dem Niveau üblicherweise in der Laser-Emissionsspektrometrie verwendeter Systeme liegt. Das Gerät kann an einem beliebigen Ort eingesetzt werden und bietet die Möglichkeit, unterschiedliche Metalllegierungen mit einem einzigen Messgerät zuverlässig zu identifizieren. Das Laser-Analysesystem WAVE soll unter rauen Bedingungen in Recyclingbetrieben für die Werkstoffklassen Edelstähle, Sonderlegierungen und Aluminiumlegierungen erprobt und zur Marktreife gebracht werden. Im 1. Abschnitt wird ein rudimentäres HF-Emitterelement (EE) zur Plasmagenierung als Konzeptmuster erstellt. Es werden die Randbedingungen für die Verstärkerentwicklung, Steuerelektronik und zugehörige -software ermittelt. Im 2. Teil werden die Komponenten HF-EE, HF-Leistungsverstärker, Steuerelektronik und Steuersoftware entwickelt. Ein möglichst effizienter EE sollen durch Grundlagenforschungen erstellt werden. EE und Laser bilden den Messkopf. Im letzten Teil werden die Komponenten optimiert und erprobt. Die Ergebnisse sollen in ein Produkt umgesetzt werden. Durch das breite Spektrum der vier produzierenden KMU-Projektpartner ist das praktische Know-How aller Funktionskomponenten vorhanden. Diese vier KMUs werden dieses WAVE-Instrument in einer noch offenen Form vermarkten. Die FH-Aachen provotiert an der Verwertung eines Patentes.
Das Projekt "Iontrap-MS/MS zur Bestimmung von Geruchsemissionen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Lehrstuhl für Chemisch-Technische Analyse und Chemische Lebensmitteltechnologie durchgeführt. Mit Hilfe eines Ion-Trap MS-MS kombiniert mit einem Voranreicherungssystem sollen verschiedene Geruchemissionsmuster für umweltrelevanten Quellen entwickelt werden.
Das Projekt "Teilvorhaben 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Schütz GmbH Meßtechnik durchgeführt. Ende 2012 waren in Deutschland etwa 7.500 Biogasanlagen in Betrieb und laut Prognose des Fachverbandes Biogas e. V. ist mit einem weiteren Anstieg zu rechnen. Beim Betrieb kann es an unterschiedlichen Stellen im Anlagensystem zu ungewollten Biogasemissionen kommen. Diese diffusen Emissionen haben negative Auswirkungen auf die Umwelt (Treibhausgasemissionen), auf das Image der Biogasanlage (Gestank), auf die Kosten (geringere Energieproduktion) und auf die Sicherheit der Anlage (Explosions- und Vergiftungsgefahr). Die Dichtheit der Anlagen und damit auch die Leckagensuche ist daher zwingend notwendig. Fraunhofer IPM, Fraunhofer UMSICHT und der Messtechnik-Spezialist Schütz Messtechnik GmbH arbeiten gemeinsam an der Entwicklung eines optischen Messsystems, das Leckagen an Biogasanlagen aus mehreren Metern Entfernung ortet. Ziel ist ein bildgebendes System, das schneller, empfindlicher und preisgünstiger als heutige Messgeräte ist. Handgehaltene schnüffelnde Geräte (Sniffer), die üblicherweise zur Gasdetektion eingesetzt werden, tasten Oberflächen aus einer Entfernung von wenigen Zentimetern punktuell ab - eine wenig praktikable Lösung für große, schwer zugängliche Anlagen. Für eine flächendeckende Ferndetektion von Gasleckagen werden daher heute Gaskameras eingesetzt, die austretendes Methan mittels Absorptionsspektroskopie nachweisen. Diese sind allerdings teuer, erfordern geschultes Personal und optimale Messbedingungen. Eine weitere Alternative sind laserbasierte Messgeräte, die nach dem Prinzip der Rückstreuspektroskopie arbeiten. Ein Nachteil dieser Technik ist, dass die Empfindlichkeit der Messungen stark von dem Vorhandensein eines Rückstreuers, wie z. B. einer glatten Rohrleitungsoberfläche, abhängig ist. Damit sind Messungen gegen den freien Horizont nicht möglich. Für die Ortung und Dokumentation fehlt diesen Messsystemen zudem eine Bildgebung. In dem Projekt 'BiogasDetektor' wird für die Ferndetektion von Gas erstmals das patentierte Prinzip der laserbasierten Emissionsspektroskopie genutzt. Zudem erweist sich die Emissionsspektroskopie als sehr gasspezifisch und wenig anfällig für Querempfindlichkeiten. In das Spektrum einer einzelnen Methanabsorptionslinie wird mit einem Quantenkaskadenlaser spezifisch Laserlicht eingestrahlt. Durch die Absorption wird das Molekül zu Schwingungen angeregt, die ihre Energie in Form von Wärmestrahlung abgeben. Ein infrarotempfindlicher Photodetektor misst die thermische Strahlungsemission und zeigt somit das Leck an. Eine integrierte Entfernungsmessung erlaubt es, den Methanhintergrund aus der Luft herauszurechnen und damit die relative Gaskonzentration sicherer zu bestimmen. Ziel ist sowohl ein handgehaltenes System für punktuelle Messungen zur Leckquantifizierung als auch ein Screening-Gerät zur Leckortung, das große Flächen schnell abtastet.
Das Projekt "Ein Photometer/Spektrometer fuer Bodenbeobachtungen der nahen Infrarot-Emission von Ozon und OH im MAP" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Forschungsschwerpunkt 01, Arbeitsbereich Messtechnik durchgeführt.
Das Projekt "Teilvorhaben 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik durchgeführt. Ende 2012 waren in Deutschland etwa 7.500 Biogasanlagen in Betrieb und laut Prognose des Fachverbandes Biogas e. V. ist mit einem weiteren Anstieg zu rechnen. Beim Betrieb kann es an unterschiedlichen Stellen im Anlagensystem zu ungewollten Biogasemissionen kommen. Diese diffusen Emissionen haben negative Auswirkungen auf die Umwelt (Treibhausgasemissionen), auf das Image der Biogasanlage (Gestank), auf die Kosten (geringere Energieproduktion) und auf die Sicherheit der Anlage (Explosions- und Vergiftungsgefahr). Die Dichtheit der Anlagen und damit auch die Leckagensuche ist daher zwingend notwendig. Fraunhofer IPM, Fraunhofer UMSICHT und der Messtechnik-Spezialist Schütz Messtechnik GmbH arbeiten gemeinsam an der Entwicklung eines optischen Messsystems, das Leckagen an Biogasanlagen aus mehreren Metern Entfernung ortet. Ziel ist ein bildgebendes System, das schneller, empfindlicher und preisgünstiger als heutige Messgeräte ist. Handgehaltene schnüffelnde Geräte (Sniffer), die üblicherweise zur Gasdetektion eingesetzt werden, tasten Oberflächen aus einer Entfernung von wenigen Zentimetern punktuell ab - eine wenig praktikable Lösung für große, schwer zugängliche Anlagen. Für eine flächendeckende Ferndetektion von Gasleckagen werden daher heute Gaskameras eingesetzt, die austretendes Methan mittels Absorptionsspektroskopie nachweisen. Diese sind allerdings teuer, erfordern geschultes Personal und optimale Messbedingungen. Eine weitere Alternative sind laserbasierte Messgeräte, die nach dem Prinzip der Rückstreuspektroskopie arbeiten. Ein Nachteil dieser Technik ist, dass die Empfindlichkeit der Messungen stark von dem Vorhandensein eines Rückstreuers, wie z. B. einer glatten Rohrleitungsoberfläche, abhängig ist. Damit sind Messungen gegen den freien Horizont nicht möglich. Für die Ortung und Dokumentation fehlt diesen Messsystemen zudem eine Bildgebung. In dem Projekt 'BiogasDetektor' wird für die Ferndetektion von Gas erstmals das patentierte Prinzip der laserbasierten Emissionsspektroskopie genutzt. Zudem erweist sich die Emissionsspektroskopie als sehr gasspezifisch und wenig anfällig für Querempfindlichkeiten. In das Spektrum einer einzelnen Methanabsorptionslinie wird mit einem Quantenkaskadenlaser spezifisch Laserlicht eingestrahlt. Durch die Absorption wird das Molekül zu Schwingungen angeregt, die ihre Energie in Form von Wärmestrahlung abgeben. Ein infrarotempfindlicher Photodetektor misst die thermische Strahlungsemission und zeigt somit das Leck an. Eine integrierte Entfernungsmessung erlaubt es, den Methanhintergrund aus der Luft herauszurechnen und damit die relative Gaskonzentration sicherer zu bestimmen. Ziel ist sowohl ein handgehaltenes System für punktuelle Messungen zur Leckquantifizierung als auch ein Screening-Gerät zur Leckortung, das große Flächen schnell abtastet.
Das Projekt "Uebersicht ueber die Schwermetallgehalte in den landwirtschaftlich und gaertnerisch genutzten Boeden in Nordrhein-Westfalen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bonn, Agrikulturchemisches Institut durchgeführt. Es soll ueber die Benutzung der Emissionsspektrographie eine Uebersicht ueber die Schwermetallgehalte der landwirtschaftlich genutzten Boeden des Landes Nordrhein-Westfalen aufgestellt werden. Daraus werden Hinweise und Leitwerte fuer die Schwermetallbelastung der Boeden gefunden werden. Bei bestimmten Faellen soll auch die Abhaengigkeit der Schwermetallgehalte des Pflanzenaufwuches vom Schwermetallgehalt des Bodens untersucht werden.
Das Projekt "Teilprojekt 1: Schnelle Vor-Ort Analytik, Sensorentwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg, Arbeitsbereich Messtechnik, Arbeitsgruppe Umweltmesstechnik durchgeführt. Zwei Messtechniken zur Geruchsmessung sollen entwickelt werden, und zwar 1. Sensorenarrays, die direkt am Prozess Gerueche als Emissionen qualitativ detektieren und 2. ein Massenspektrometersystem, gekoppelt mit Micro-Fluessigkeitschromatographie, mit dem die Einzelkomponenten des Geruches sowohl als Emission als auch als Immission zu identifizieren und quantifizieren sind. Bestehende Sensorenarrays sollen fuer die erforderliche Steigerung des Nachweisvermoegens und der Selektivitaet ergaenzt werden, durch eine zyklisch mit einem Takt von 5-10 min arbeitende Cryo-Anreicherungseinheit und um ein Ionen-Mobilitaets-Spektrometer (IMS) fuer polare Stoffe und einen gepulsten flammphotometrischen Detektor (PFPD) fuer N- und S-haltige Geruchskomponenten. Die Anreicherungseinheit soll im zweiten Schritt so modifiziert werden, dass sie fuer die Kopplung eines Micro-HPLC-Systems mit einem kompakten MS/MS-System, das als Laborgeraet vorhanden und mobil einzusetzen ist, zur Einzelstoffbestimmung genutzt werden kann. Die Messsysteme sollen zur on-line Prozesskontrolle bei den Verbundpartnern vor und hinter der Abgasreinigung eingesetzt werden, sowie im Feld zur Emissions- und Immissionsmessung.
Das Projekt "Systematisches Target- und Non-Target Screening von organischen Schadstoffen in marinen Wasser- und Sedimentproben" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie durchgeführt. Aufgrund der grossen Zahl anthropogener, organischer Verbindungen (ueber 6 Mio.) ist die Zahl organischer Schadstoffe weitaus groesser als die anorganischer Problemstoffe. Die Zahl der umweltrelevanten organischen Stoffe ist im Prinzip offen, da staendig neue Stoffe synthetisiert werden und potentiell in die Umwelt gelangen. Es ist daher notwendig, nicht nur die bekannten, in vielen Monitoringprogrammen geforderten organischen Schadstoffe in der Meeresumwelt zu bestimmen, sondern auch ein besonderes Augenmerk auf neue, bisher weniger beachtete Stoffe zu haben. Um die bestehenden Luecken zu schliessen soll ein 'non-target' Screening im Rahmen einer Doktorarbeit durchgefuehrt werden. Bei der Untersuchung organischer Schadstoffe sind Verbindungen mit Hetero-Atomen (Stickstoff, Phosphor, Chlor, Brom etc.) von besonderer Bedeutung; die Stoffe lassen sich z.T. aufgrund dieser Hetero-Atome in verschiedene Schadstoffklassen eingruppieren (N-/P-Pestizide, Chlorkohlenwasserstoffe, bromierte Flammschutzmittel, Zinnorganische Antifoulinganstriche etc.), was die Behandlung systematisiert und erleichtert. Die direkte Bestimmung der Hetero-Atome in organischen Verbindungen war bisher schwierig. Seit kurzem ist jedoch mit der Verfuegbarkeit von Atom-Emissions-Detektoren (AED) fuer die Gaschromatographie ein neues Analysenverfahren erhaeltlich, das diese Luecke schliesst. Der AED erschliesst voellig neue Moeglichkeiten des Screenings nach neuen Verbindungsklassen. In dem Projekt soll eine systematische Untersuchung von Wasser- und Sedimentproben mittels GC-AED in Kombination mit GC-MS durchgefuehrt werden. Es wird dabei ein bedeutsamer Informationssprung bei der Untersuchung der Verschmutzung der Meeresumwelt durch organische Schadstoffe erreicht.