Das Projekt "Hot gas-cleaning" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DMT-Gesellschaft für Forschung und Prüfung mbH durchgeführt. General Information: Descriptions of the individual parts of the project are given below. Removal of trace elements in hot gas cleaning systems (CSIC). Study of the capture of trace elements by a range of different sorbents - mainly metal mixed oxides, clay materials and alkaline-earth carbonates but also some alumina and siliceous materials - in two laboratory scale reactors (a fixed bed and a fluidised bed) at temperatures between 550 and 750 degree C. Different compositions of the simulated coal gas stream will also be tested. Different sorbents, temperatures and stream gas composition will be studied during each of three periods of six months in each of the three years of the programme. Hot H2S Removal by using waste products as solvents (TGI). Testing of red mud (a residue from aluminium manufacture) and electric arc furnace dust (a residue from steel making) as sorbents for hot dry desulphurisation of coat derived fuel gas. These materials have been chosen as containing potential sorbents including calcium, iron, zinc and manganese oxides. Tests will be carried out in a laboratory-scale pressurised reactor. Use of carbon materials and membranes for hot gas clean up (DMT). Study of the potential use of carbon materials for removing trace metals and sulphur compounds from hot gasification gases (also potentially the separation of light gases such as hydrogen), taking advantage of the stability of carbon at high temperature and in corrosive atmospheres. A bed of carbon (or, where appropriate, another material) alone or in combination with a carbon filtering membrane installed in a laboratory gas circuit will be used: - to study the effect on composition of passing gas from a gasifier through a bed of activated carbon or a carbon molecular sieve at various temperatures, pressures and flow rates. - to repeat the studies as above with a filtering membrane made from carbon added. - to study the combination of sorption/filtration and catalytically active materials (i.e. using catalysts for the CO shift and for hydrogenation). The use of other compounds such as zeolitic membranes or granular beds will also be considered and the advantages of using combined gas clean up systems will be reviewed in the light of the data obtained. Development of improved stable catalysts and trace elements capture for hot gas cleaning in advanced power generation (CRE Group). Studies will be carried out on existing equipment to improve and assess catalysts based on iron oxide on silica and titania with mixed metal oxides to remove ammonia, hydrogen cyanide, hydrogen chloride, arsine, hydrogen sulphide and carbonyl sulphide. Selected catalysts will be tested at pressures up to 20 bar and temperatures in the range 500 - 800 degree C using simulated atmospheres. ... Prime Contractor: Deutsche Montan Technologie, Gesellschaft für Forschung und Prüfung mbH (DMT); Essen; Germany.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DiMeR GmbH, Standort Hanover durchgeführt. Mit Bezug auf das nationale Klimaziel Deutschlands formulieren aktuell eine Vielzahl von Kommunen regionale Klimaziele. Die Abwasserableitung und -reinigung stellt dabei nach den CO2-Emissionen durch Verkehr aufgrund ihres Energiebedarfs einen wesentlichen Emittenten in der regionalen Bilanzierung. Neben den wirtschaftlichen Aspekten der Energiereduzierung ergibt sich hieraus ein weiterer Treiber bei der Umsetzung energieminimierter Verfahren in der Abwasserbehandlung. Die Implementierung der als Teilstrombehandlung hoch stickstoffhaltiger Abwässer wird mit Blick auf die möglichen Energieeinsparungen daher in den letzten Jahren von Betreibern vermehrt umgesetzt. Nicht berücksichtigt wird hierbei oft, dass die Bildung und anschließende Emission des Treibhausgases Lachgas mit einem 300-fachen GWP als Zwischen-/Nebenprodukt der Nitritation, die indirekten CO2-Emissionsreduzierung aus der Stromeinsparung bei weitem übersteigen können. An der Leibniz Universität Hannover wurde in diesem Zusammenhang auf Basis von Ergebnissen verschiedener ein Verfahren zur Reduzierung der Lachgasemissionen aus der Deammonifikation entwickelt. Das Minimized-Nitrousoxide-zero-Emission Konzept (MiNzE) sieht dabei zum einen eine reduzierte Lachgasbildung durch optimierte Betriebsbedingungen vor, zum anderen ermöglicht ein reduzierter Gaseintrag (Luft) bei der Belüftung (systembedingt durch angepasste Belüfterkonzepte wie Diffusionsbelüftung oder Sättiger) eine geringere Strippung des gebildeten Lachgases wodurch wiederum eine biologische Reduktion des dann ggf. in der flüssigen Phase akkumulierten Lachgases ermöglicht wird. In dem skizzierten Projekt soll das MiNzE-Verfahren im Biofilmsystem 'getauchtes Festbett' halbtechnisch erprobt werden, mit dem Ziel, ein Verfahren zur Reduktion der Lachgasemissionen aus der Stickstoffelimination auf den Markt, durch das beantragende KMU DiMeR GmbH, zu bringen.
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Abfalltechnik durchgeführt. Mit Bezug auf das nationale Klimaziel Deutschlands formulieren aktuell eine Vielzahl von Kommunen regionale Klimaziele. Die Abwasserableitung und -reinigung stellt dabei nach den CO2-Emissionen durch Verkehr aufgrund ihres Energiebedarfs einen wesentlichen Emittenten in der regionalen Bilanzierung. Neben den wirtschaftlichen Aspekten der Energiereduzierung ergibt sich hieraus ein weiterer Treiber bei der Umsetzung energieminimierter Verfahren in der Abwasserbehandlung. Die Implementierung der als Teilstrombehandlung hoch stickstoffhaltiger Abwässer wird mit Blick auf die möglichen Energieeinsparungen daher in den letzten Jahren von Betreibern vermehrt umgesetzt. Nicht berücksichtigt wird hierbei oft, dass die Bildung und anschließende Emission des Treibhausgases Lachgas mit einem 300-fachen GWP als Zwischen-/Nebenprodukt der Nitritation, die indirekten CO2-Emissionsreduzierung aus der Stromeinsparung bei weitem übersteigen können. An der Leibniz Universität Hannover (ISAH) wurde in diesem Zusammenhang auf Basis von Ergebnissen verschiedener Forschungsprojekte ein Verfahren zur Minimierung der Lachgasemissionen aus der Deammonifikation entwickelt. Das Minimized-Nitrousoxide-zero-Emission Konzept (MiNzE) sieht dabei zum einen eine reduzierte Lachgasbildung durch optimierte Betriebsbedingungen vor, zum anderen ermöglicht ein reduzierter Gaseintrag (Luft) bei der Belüftung (systembedingt durch angepasste Belüfterkonzepte wie Diffusionsbelüftung oder Sättiger) eine geringere Strippung des gebildeten Lachgases wodurch wiederum eine biologische Reduktion des dann ggf. in der flüssigen Phase akkumulierten Lachgases ermöglicht wird. In dem skizzierten Projekt soll das MiNzE-Verfahren im Biofilmsystem 'getauchtes Festbett' halbtechnisch erprobt werden, mit dem Ziel, ein Verfahren zur Reduktion der Lachgasemissionen aus der Stickstoffelimination auf den Markt, durch das beantragende KMU DiMeR GmbH, zu bringen.
Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Engler-Bunte-Institut, Bereich Gas, Erdöl und Kohle durchgeführt. 1. Vorhabenziel: Ziel des Verbundprojektes (mit 7 Partnern: 3 x Forschung, 4 x Industrie) ist die Entwicklung eines Konzeptes zur Speicherung der bei Wind und Photovoltaik volatil anfallenden elektrischen Energie durch Fixierung von CO2 in Form von Methan und Brennwert-erhöhenden Gaskomponenten. Aufgabe des EBI ist die Ermittlung und experimentelle Untersuchung von Strategien für die Synthese von Brennwert-erhöhenden Gaskomponenten aus H2/CO2-Mischungen. Für ausgewählte Katalysatoren/-Kombinationen sollen die Reaktionsbedingungen für maximale Ausbeuten von C2 bis C4-Alkanen ermittelt werden, sowie gegebenenfalls von anderen Komponenten, die auch für die stoffliche Nutzung geeignet erscheinen. CO2 aus Kraftwerksabgasen, Vergasungsgasen und anderen Quellen soll als Kohlenstoffquelle bewertet werden. Im Hinblick auf die Dynamik des Gesamtsystems soll das dynamische Verhalten von Synthesereaktoren/Syntheseverfahren rechnerisch untersucht werden. 2. Arbeitsplanung: Nach Festlegung von Zielkomponenten und Synthesewegen wird eine Festbett-Syntheseapparatur mit integrierter Analytik gebaut. Mit dieser Apparatur werden umfangreiche Syntheseversuche mit verschiedenen Katalysatoren und variablen Reaktionsbedingungen durchgeführt (Variation Gesamtdruck, Synthesegaszusammensetzung, Verweilzeiten, Temperatur, Katalysator). Mit rechnerischen Simulationen werden verschiedene Fälle betrachtet, die im Hinblick auf das Gesamtsystem von Bedeutung sind. CO2 wird als Kohlenstoffquelle mit fossilen Rohstoffen verglichen.
Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Fresenius gGmbH, Fachbereich Chemie und Biologie, Institute for Analytical Research durchgeführt. Die Relevanz der Sorption organischer Schadstoffe an Mikroplastik in limnischen Systemen ist bisher nicht ausreichend untersucht. Um Wissenslücken zu schließen und zur Beurteilung der Relevanz werden Sorptionsexperimente im Labormaßstab und in Feldversuchen durchgeführt. In Feldversuchen werden Mikroplastikpartikel in Flüssen bzw. Seen platziert und anschließend analysiert um die Sorption organischer Schadstoffe unter Umweltbedingungen zu erfassen. Speziell werden auch Altreifenpartikel untersucht, um deren Bedeutung als Quelle für organische Schadstoffe zu erfassen und zu bewerten. Die Harmonisierung der Detektionsmethoden für die Mikroplastikanalytik ist ein weiterer Schwerpunkt dieses Teilprojektes. Hierzu soll eine Methode zur Mikroplastikdetektion mittels FTIR-Mikroskopie entwickelt und innerhalb des Forschungsverbunds mit anderen Detektionsmethoden verglichen werden. Die Sorption organischer Schadstoffe an Mikroplastik wird zunächst in Laborversuchen untersucht. Es erfolgt zu Beginn des Projekts die Auswahl der für die Sorptionsexperimente verwendeten Polymere und organischen Schadstoffen in Absprache mit den Projektpartnern. Alle Analyseverfahren für die Bestimmung der Sorption organischer Schadstoffe werden, sofern nicht bereits etabliert, optimiert und validiert. Das Sorptionsverhalten von organischen Schadstoffen an Mikroplastikpartikel unterschiedlicher Polymertypen wird in Batch-Experimenten charakterisiert und mittels statistischer Methoden verglichen. Außerdem wird der Einfluss von natürlich vorkommenden organischen Stoffen auf die Sorption der Schadstoffe an Mikroplastik untersucht. In Versuchen mit Festbettbioreaktoren soll der Einfluss eines Biofilms auf die Sorption organischer Schadstoffe ermittelt werden. Anschließend werden Feldversuche in Süßwassergewässern sowie die Extraktion der Reifenpartikel gestartet. Eine Methode zur Mikroplastikdetektion über FTIR-Mikroskopie mit Probenvorbereitung nach der Dichtetrennung wird entwickelt und validiert.
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Donau Carbon GmbH & Co. KG durchgeführt. Inhalt des Teilprojektes: Als Vorreinigungsstufe vor weitergehenden Aufbereitungsprozessen zur Aufkonzentrierung eines Prozesswassers zur Nutzung als Sole für die Chloralkalielektrolyse, ist eine Filtration über granulierte Aktivkohle (AK) geplant. Ziel dieser Vorreinigungsstufe ist die Entfernung von Kohlenwasserstoffen die die weiteren Schritte der Aufkonzentrierung der Sole und bei der Elektrolyse stören. Mit den üblichen zur Wasserreinigung eingesetzten AK kommt es insbesondere bei der Entfernung von polaren oder ionogenen Substanzen zu einem sehr schnellen Durchbruch der Festbett-Aktivkohlefilter. Dies führt, bedingt durch den häufigen Austausch der AK, zu hohen Betriebskosten. Hauptziel des Arbeitspakets ist es daher, die Adsorptionskapazität der AK gegenüber zuvor identifizierten besonders problematischen polaren Substanzen und Ionen um ca. 30 %. zu erhöhen. Hierzu ist eine gezielte Modifikation der funktionellen Oberflächengruppen (FOG) geplant. Die gezielte Modifikation von Aktivkohlen (AK) zur selektiven Entfernung von polaren und ionischen organischen Störstoffen soll in dem Unterarbeitspaket (UAP) gemeinsam mit der Uni-DuE untersucht werden. Das UAP beinhaltet die chemische Behandlung der AK, die thermische Aktivierung im Labormaßstab inkl. der Charakterisierung, die Herstellung der als optimal getesteten Produkte im Großmaßstab sowie die Betrachtung der Ergebnisse einer Reaktivierung. Im Einzelnen gliedert es sich in die Arbeitsschritte: Erzeugung 'konventioneller AK' im Labor-Drehrohrofen (Überprüfung der Übertragbarkeit industrieller Prozess - Labormaßstab und als Referenz-AK), Herstellung chemisch-oberflächenmodifizierter AK im Labor- und Großmaßstab (verbesserte Adsorptionsleistung gegenüber polaren/ionogenen organischen Wasserinhaltsstoffen), Charakterisierung der AK (chemisch-physikalische Eigenschaften, Adsorptions-Batchtests), Festbettversuche sowie Reaktivierungsversuche mit den in den Festbettversuchen erschöpften AK.
Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Duisburg-Essen, Abteilung Maschinenbau und Verfahrenstechnik, Lehrstuhl für Mechanische Verfahrenstechnik , Wassertechnik durchgeführt. Als Vorreinigungsstufe vor weitergehenden Aufbereitungsprozessen zur Aufkonzentrierung eines Prozesswassers zur Nutzung als Sole für die Chloralkalielektrolyse ist eine Filtration über granulierte Aktivkohle (AK) geplant. Ziel dieser Vorreinigungsstufe ist die Entfernung von Kohlenwasserstoffen, die die bei der weiteren Aufkonzentrierung der Sole und bei der Elektrolyse stören. Mit den üblichen zur Wasserreinigung eingesetzten AK kommt es insbesondere bei der Entfernung von polaren oder ionogenen Substanzen zu einem sehr schnellen Durchbruch der Festbett-Aktivkohlefilter. Dies führt, bedingt durch den häufigen Austausch der AK, zu hohen Betriebskosten. Hauptziel des Arbeitspakets ist es daher, die Adsorptionskapazität der AK gegenüber zuvor identifizierten besonders problematischen polaren Substanzen und Ionen um ca. 30 %. zu erhöhen. Hierzu ist eine gezielte Modifikation der funktionellen Oberflächengruppen (FOG) geplant. Die gezielte Modifikation von Aktivkohlen (AK) zur selektiven Entfernung von polaren und ionischen org. Störstoffen soll in dem Unterarbeitspaket (UAP) der Uni-DuE gemeinsam mit der Fa. Donau Carbon untersucht werden. Das UAP beinhaltet die chemische Behandlung der AK, die thermische Aktivierung im Labormaßstab inkl. der Charakterisierung, die Herstellung der als optimal getesteten Produkte im Großmaßstab sowie die Betrachtung der Ergebnisse einer Reaktivierung. Im Einzelnen gliedert es sich in die Arbeitsschritte: Erzeugung 'konventioneller AK' im Labor-Drehrohrofen (Überprüfung der Übertragbarkeit industrieller Prozess - Labormaßstab und als Referenz-AK), Herstellung chemisch-oberflächenmodifizierter AK im Labor- und Großmaßstab (verbesserte Adsorptionsleistung gegenüber polaren/ionogenen organischen Wasserinhaltsstoffen), Charakterisierung der AK (chemisch-physikalische Eigenschaften, Adsorptions-Batchtests), Festbettversuche sowie Reaktivierungsversuche mit den in den Festbettversuchen erschöpften AK.
Das Projekt "Herstellung von synthetischem Erdgas aus Kohle mit interner CO2-Abtrennung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Department Chemie- und Bioingenieurwesen, Lehrstuhl für Energieverfahrenstechnik durchgeführt. Die Erzeugung von Methan als Erdgas-Substitut (SNG) stellt eine der möglichen Beiträge zum Energiemix der Zukunft dar. Zusätzlich wird über den Weg der SNG-Produktion und durch Nutzung der bestehenden Erdgasinfrastruktur Bioenergie leichter transportier- und speicherbar. Unter den derzeitigen Rahmenbedingungen ist eine Produktion von SNG nur im großtechnischen Maßstab aus Kohle und unter Nutzung sämtlicher Nebenerzeugnisse wirtschaftlich. Um auch im kleineren, für Biomasseanwendungen geeigneten Leistungsbereich, SNG erzeugen zu können, muss die Anlagenkomplexität minimiert werden. Im Rahmen des EU-Projekts 'CO2freeSNG' wurden deshalb durch Prozessoptimierung und Erhöhung der Systemintegration vereinfachte Anlagenkonzepte entwickelt. Ein besonders hohes Optimierungspotential bietet dabei die Heißgasreinigung von Synthesegas. Im Zuge des Forschungsprojektes wurde die gesamte Prozesskette der SNG Produktion, von der allothermen Vergasung, über die Heißgasreinigung bis hin zur Methansynthese, untersucht. Hauptverunreinigungen im Produktgas der Biomassevergasung sind neben Partikeln, Alkali- und Schwefelverbindungen vor allem höhere Kohlenwasserstoffe und Teere. Partikel und Alkalien werden in Sintermetallfiltern abgeschieden. Über Hochtemperatur-Festbettadsorber werden mit unterschiedlichen Adsorbentien Schwefelverbindungen aus dem Gas entfernt. Besonders vielversprechend ist der Ansatz, dass Teere nicht abgereinigt, sondern direkt im Zuge der Methansynthese umgesetzt werden und so als zusätzlicher Ausgangsstoff für die Methanerzeugung zur Verfügung stehen. Neben der Einsparung einer eigenen Teerreinigung führt dies auch zu einer Erhöhung der Prozesseffizienz.
Das Projekt "Teilprojekt: System- und Phasenverhalten CO2-reicher Ströme aus Kraftwerken unter Einfluss von Feuchte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Thermische Verfahrenstechnik V-8 durchgeführt. Im Rahmen des Verbundprojektes COORAL sollen die Verunreinigungen, die sich beim Oxyfuel- und Oxycoal-Prozess, beim IGCC mit CO2-Abtrennung und beim DKW-Prozess mit chemischer Absorption ergeben können, in Abhängigkeit von der Betriebsweise und anderer Randbedingungen betrachtet und deren Auswirkungen auf Transport, Injektion und Lagerung bewertet werden, um so eine energetisch und ökonomische Optimierung der CO2-Abscheidung und Reinigung zu ermöglichen. In diesem Teilprojekt sollen offene Fragestellungen zu den thermophysikalischen Systemdaten und den Zustandsgrößen der verschiedenen Stoffgemische untersucht werden. Die Zusammensetzung der Gasgemische wird durch die Projektpartner vorgegeben. Mittels Quarz- und Kapillarviskosimeter werden Fluidviskositäten unter Druck bestimmt. Zur Bestimmung der Gemischdichte unter realen Bedingungen soll eine Hochdruckmagnetschwebewaage, erweitert mit einer Dichtemesszelle, zur Anwendung kommen. Zur Untersuchung des Taupunktes und der Hydratbildung werden Versuche mit einem Feuchtesensor unter Förder- und Lagerbedingungen in Hochdrucksichtzellen durchgeführt. In Zusammenhang mit der erweiterten Anlage zur Festbettdurchströmung werden Grenzphasenverhalten der Mischung und Porenwasser untersucht. Grenzwerte für Begleitkomponenten im CO2 sollen erarbeitet werden. Zusammen mit den Systemdatenwerden prinzipielle Aussagen zur Umsetzung der geplanten großindustriellen CO2-Sequestrierung möglich.
Das Projekt "Grossvergasungsversuche mit Steinkohle-Pellets und Agglomerierversuche mit Braunkohlen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Air Liquide Global E&C Solutions Germany GmbH durchgeführt. Nach der erfolgreichen Vergasbarkeitserprobung von Pellets im Ruhr-100-Vergaser im Rahmen des Lurgi-Feinkohle-Agglomerate-Entwicklungsprogrammes (BMFT-Foerderschein: 03E 1249 A) bedarf es zur grosstechn. Einfuehrung der Feinkohlevergasung durch Pellets in Festbettvergasern noch: 1. der Feststellung, ob der Festbettvergaserbetrieb bei Pellets im Vergleich mit stueckigen Kohlen fuer einen effektiven Betrieb zu aendern ist (Reaktivitaet,Veraendern der Stroemungsverhaeltn., Hausbrand, Gaszusammensetzung), 2. des Beweises der breiteren Anwendbarkeit von Pellets in bezug auf versch. Kohlesorten und Festbettvergasertypen. Fuer 1. muss ein Langzeitversuch (500t Schlamm-Feinkohle, 100h im Ruhr-100) durchgefuehrt werden und fuer 2. zwei Pellet-Vergasbarkeitserprobungen. Eine mit einer grundsaetzl. anderen Kohlentype (50t nichtbackende Feinkohle, Ruhr-100) und eine zweite im Schlackenabstichvergaser (Westfield,Schottland, 60t Fuerst-Leopold-Feinkohle). Darueber hinaus ist zu untersuchen, ob auch die Feinanteile von Braunkohlen ueber deren Agglomerierung im Festbettvergaser zu vergasen sind.