Das Projekt "Teilprojekt 1: Entwicklung einer smarten Instandhaltung für eine smarte kontinuierliche Fertigungslinie zur Verarbeitung von rezyklierten Hochleistungsfasern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Sächsisches Textilforschungsinstitut e.V. durchgeführt. Das Gesamtziel des Vorhabens besteht im Aufbau einer intelligenten Anlage zur Verarbeitung rezyklierter Hochleistungsfasern unter Integration von Industrie 4.0-Ansätzen in Hightech-Anwendungen. Im Fokus stehen die Entwicklung und der prototypische Aufbau der Produktionsanlage zur Herstellung von Organoblechen als cyber-physisches Produktionssystem. Die Anlage ist gekennzeichnet durch kontinuierliche Herstellung eines Textilgutes durch mehrere aufeinanderfolgende Prozessschritte, welche prozess- und parameterseitig in gegenseitiger Abhängigkeit stehen. Mit dem Vorhaben werden Lösungen zu definierten Industrie 4.0-Handlungsfeldern an einer semi-industriellen Anlagentechnik umgesetzt. Für das Sächsische Textilforschungsinstitut e.V. liegt der Fokus auf dem Feld der 'Intelligenten Instandhaltung'. Ziel ist die frühzeitige Fehlerdiagnose, noch bevor Störungen oder Maschinenausfälle auftreten, um Schäden und ungeplante Stillstände sowie die damit verbundenen Kosten zu minimieren. Als ein Ergebnis des Vorhabens werden Demonstratoren entstehen, die das Vorgehen zur Integration und den Nutzen der Technologien aufzeigen. Die Lösungen werden Teil des Forschungs- und Versuchsfeldes 'Textilfabrik der Zukunft' am Sächsischen Textilforschungsinstitut e.V. Die Ergebnisse fließen weiterhin in ein Lehr- und Schulungskonzept ein, um den Transfer in die Industrie sicherzustellen.
Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Nordic Water GmbH durchgeführt. Mit dem Verbundprojekt werden zur Herausforderung Kunststoffe in der Umwelt die zentralen Fragestellungen und Aufgaben zum Schutz der Ressource Wasser in Zusammenhang mit der Abwasserableitung und Abwasserbehandlung untersucht. Die Eintragspfade ins Gewässer durch Kläranlagen, Niederschlagswassereinläufe- und Mischwasserentlastungen sowie die Senken bei der Abwasserbehandlung und im Klärschlamm werden ermittelt und quantitativ beurteilt. Verfahren zur Reduktion und Elimination des Eintrags von Plastik bei der Abwasserbehandlung werden praktisch erprobt und bewertet. Daraus werden Strategien zur Regulierung von Plastikeinträgen und Sensibilisierung von Verbrauchern und Betreibern sowie zu Verminderung des Eintrags über das Abwasser abgeleitet. In dem vorliegenden Teilprojekt liegt der Schwerpunkt auf der Filtration aus den Abwasserströmen durch Sand- und Scheibenfilter Die Arbeitsplanung des Verbundprojekts sieht folgende Arbeitspakete vor: 1) Weiterentwicklung der Probenahme-, Analysenmethodik, 2) Untersuchung der Eintragspfade in Gewässer, Grundwasser und Landwirtschaft, 3) Untersuchungen an großtechnischen Kläranlagen, 4) Halbtechnische Untersuchungen zur Abscheidung von Plastik, 5) Sozialwissenschaftliche Analyse zu Regulierung, 6) Handlungsempfehlungen zur Strategieentwicklung, 7) Koordination des Verbundprojekts. Das vorliegende Teilprojekt fokussiert neben der halbtechnischen Untersuchung zur Abscheidung von Plastik durch Sand- und Scheibenfilter auf der Erstellung von Einsatzempfehlungen aus der Sicht eines Anlagenbauers.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Emscher Wassertechnik GmbH durchgeführt. Das REPLAWA-Projekt untersucht innerhalb der umweltpolitisch aktuellen Thematik des Plastiks in der Umwelt den Schutz der Ressource Wasser vor Mikroplastikeinträgen über die Abwasserableitung und Abwasserbehandlung. Dazu werden die Eintragspfade in Gewässer durch Kläranlagen, Niederschlagswassereinläufe und Mischwasserentlastungen sowie die Senken bei der Abwasserbehandlung und im Klärschlamm ermittelt und quantitativ beurteilt. Verschiedene Filtrationsverfahren zur Reduzierung von Mikroplastikemissionen bei der Abwasserbehandlung werden praktisch erprobt und bewertet. Basierend auf den Untersuchungsergebnissen und Auswertungen internationaler Regulierungsansätze werden Strategien zur Reduzierung von Plastikeinträgen und zur Sensibilisierung von Entscheidungsträgern und Anlagenbetreibern sowie zu Verminderung des Eintrags über das Abwasser abgeleitet. Als Grundlage des Projekts werden standardisierte Methoden zur Probenahme, Probenvorbereitung und Analyse von Mikroplastikpartikeln entwickelt. Die Arbeitsplanung des Verbundprojekts sieht folgende Arbeitspakete vor: 1) Weiterentwicklung der Probenahme-, Analysenmethodik, 2) Untersuchung der Eintragspfade in Gewässer, Grundwasser und Landwirtschaft, 3) Untersuchungen an großtechnischen Kläranlagen, 4) Halbtechnische Untersuchungen zur Abscheidung von Plastik mittels Sand-, Scheiben-, Tuch- und Membranfiltration, 5) Sozialwissenschaftliche Analyse zu Regulierungsansätzen weltweit, 6) Handlungsempfehlungen zur Strategieentwicklung, 7) Koordination des Verbundprojekts. Mit dem vorliegenden Teilprojekt übernimmt die Emscher Wassertechnik GmbH die Koordination des Verbundprojektes und ist als Praxisakteur für Ingenieurdienstleistungen bei der exemplarischen Bestandsaufnahme und die Beprobung am Gewässer Lippe, bei der Datenerhebung und Auswertung zu unterschiedlichen Kläranlagen sowie bei der Verschneidung der Ergebnisse und federführend bei der Erarbeitung von Handlungsempfehlungen zur Strategieentwicklung involviert. Das REPLAWA-Verbundprojekt ist Teil des BMBF-Forschungsschwerpunkts 'Plastik in der Umwelt'.
Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig, Institut für Siedlungswasserwirtschaft durchgeführt. Im REPLAWA-Verbund werden die zentralen Fragen zum Thema Plastik in der Umwelt in Zusammenhang mit der Abwasserableitung und -behandlung untersucht. Das ISWW entwickelt dabei u.a. eine Analysemethodik für die Mikroplastikdetektion in Klärschlämmen. Darauf aufbauend werden großtechnischen Kläranlagen hinsichtlich ihrer Mikroplastikfrachten v.a. in Bezug auf die Schlammbehandlung bilanziert, sowie der Eintrag in die Landwirtschaft durch die Abwasserverregnung und Schlammverwertung evaluiert. Filtrationstechnologien zur Reduktion der Plastikeinträge werden neben der Schlammfaulung gezielt in dotierten halbtechn. Versuchsanlagen untersucht. Aus den Ergebnissen werden Strategien zur Sensibilisierung von Verbrauchern und Betreibern sowie zur Verminderung des Eintrags über das Abwasser abgeleitet. Die sozialwissenschaftliche Forschung des ISW-IB im Projektverbund ermittelt, inwiefern die internationale Debatte um die Regulierung von Plastik geeignet sind, die technisch möglichen Lösungen zu realisieren. Dabei interessiert insbesondere die internationale Normgenese im Bereich Mikroplastik und Abwasser. Es wird untersucht, inwiefern politische Lösungen mit den technischen Problemen und Herangehensweisen korrespondieren, sowie das mögliche Verhältnis von konsumentenorientierten Lösungen zu technischen 'End-of-pipe-Lösungen', die im REPLAWA-Verbund untersucht werden. ISWW: AP1: Methodenentwicklung Schlammaufschluss für Mikroplastikanalyse und Dotierung halbtechn. Versuche AP2: Untersuchung Einträge in Landwirtschaft und Grundwasser im Verregnungsgebiet Braunschweig AP3: Bilanzierung Mikroplastikfrachten auf Kläranlage Braunschweig, Unterstützung der TU Berlin bei Beprobung weiterer Kläranlagen AP4: Durchführung halbtechn. Versuche zur weitergehenden Mikroplastikabscheidung sowie Schlammfaulung AP6: Entwicklung Handlungsempfehlungen Verbund AP7: Verbundworkshops ISW-IB: AP5: Sozialwissenschaftliche Analyse AP6: Entwicklung Handlungsempfehlungen Verbund AP7: Verbundworkshops.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie e.V. durchgeführt. Das Vorhaben zielt auf die Entwicklung und Praxiserprobung eines innovativen, effizienten und emissionsarmen Verfahrens zur kontinuierlichen Gärresttrocknung. Im Fokus der Verfahrensentwicklung steht die Herstellung eines transportwürdigen Wirtschaftsdüngers mit möglichst hoher Stickstoffkonzentration. Mit der angestrebten Stickstoffanreicherung und Senkung der Ammoniak-Emissionen wird das Vorhaben den Zielen einer umweltschonenden Nutzung der Ressource Pflanzennährstoffe und einer nachhaltigen Agrarwirtschaft gerecht. Der Schwerpunkt des Projekts liegt in der experimentellen Erforschung des Trocknungsprozesses von Gärresten im Labor- und Technikumsmaßstab. Die physikalischen Zusammenhänge zwischen geometrischen (konstruktiven), trocknungstechnischen und stofflichen Parametern werden untersucht, um auf dieser Basis ein sicheres Scale-up zur Auslegung und Dimensionierung des neuartigen Trocknerapparates zu erreichen. Das ATB untersucht das grundlegende Trocknungs- und Emissionsverhalten (Ammoniak, Stickstoff) der ausgewählten Gärreste im Labor- und Technikumsmaßstab. Die Ergebnisse werden in Kooperation mit den Verbundpartnern analysiert und das Scaling-up vorbereitet. Auf dieser Grundlage übernimmt der Industriepartner R&F die Konstruktion und Fertigung der Demonstrationsanlage, die in der zweiten Projekthälfte als mobile Pilotanlage zur Gärresttrocknung am Standort Gollwitz der Kräuter Gas GmbH aufgebaut und erprobt wird. Die Funktionalität der Demonstrationsanlage hinsichtlich Energieeffizienz und Stickstoffanreicherung wird nachgewiesen. Zusätzlich findet eine Bewertung der Abluftreinigung hinsichtlich ihrer Energieeffizienz statt. Am Produktionsstandort der Biogasanlage Gollwitz sorgt die Kräuter Gas GmbH für eine reibungslose Einbindung des Demonstrators in das vorhandene Wärmenetz und für die Bereitstellung der Medienströme. In der Phase der großtechnischen Erprobung werden weitere Verfahrensoptimierungen in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern vorgenommen.
Das Projekt "Teilprojekt 8" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von inge GmbH durchgeführt. Übergeordnetes Ziel von PLASTRAT ist die Entwicklung unterschiedlicher Lösungsstrategien aus den Bereichen Technik, Green Economy und sozial-ökologischer Forschung, die zur Minderung von Plastikeinträgen in das limnische Milieu urbaner Siedlungsräume beitragen. Ziel aller Ansätze von PLASTRAT ist dabei die Ableitung von Bewertungsparametern zur Kategorisierung umweltfreundlicher Kunststoffspezies und definierter Maßnahmen zur Risikominimierung von Plastikrückständen in limnischen Systemen. Ein möglicher Eintragspfad erfolgt über die Abläufe von Kläranlagen. Hierbei stellen angepasste Ultrafiltrationsmembranen eine gute Methode dar, um Kunststoffpartikel abzutrennen. Für die halbtechnischen Versuche werden weiterentwickelte Ultrafiltrationsmembranen untersucht, z.B. durch eine Dotierung mit Partikeln der gleichen Kunststoffspezies, welche in AP 2 eingesetzt wurden. Durch den gleichzeitigen Rückhalt von organischen Abwasserinhaltsstoffen kommt es zum Membranfouling. Um dieses Fouling zu minimieren und die Investitions- und Betriebskosten zu reduzieren, soll eine angepasste Membran entwickelt und getestet werden. Die dafür benötigten Membranmodule werden am Standort in Greifenberg hergestellt. Auf einer nahe gelegenen Kläranlagen (z.B. Holzkirchen) sollen halbtechnische Versuche durchgeführt werden. Durch die Verwendung einer vier-strassigen Pilotanlage können unterschiedliche Membranmaterialien mit einer Rohwasserquelle und verschiedenen Spülverfahren betrieben werden. Somit können die besten Materialien und Betriebsbedingungen identifiziert werden. Die Pilotanlage wird in Greifenberg umgebaut, programmiert und getestet, bevor diese an der Kläranlage zur eigentlichen Versuchsdurchführung in Betrieb genommen wird. Die Betreuung der Anlage erfolgt im Zusammenarbeit mit der UBM durch regelmäßigen Austausch und Besuchen am Standort der Pilotierung. Des Weiteren finden projektbegleitend koordinative und administrative Maßnahmen statt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Komponententest, Wasserstoffkontrolle und Wiederaufbereitung des Wärmeträgermediums" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Solarforschung (SF), Standort Köln durchgeführt. Das SIMON-Projekt knüpft an das erfolgreiche SITEF-Projekt an. In SITEF wurde die Anwendbarkeit des silicon-basierten Wärmeträgerfluids (SHTF) HELISOL® 5A im Zusammenspiel mit den für den Betrieb erforderlichen Komponenten (vor allem Receiver und Rotation and Expansion Performing Assembly, REPA) in der Größenordnung eines Parabolrinnen-Loops bei Temperaturen von 425 °C demonstriert. Während das SITEF-Projekt auf die Demonstration der Machbarkeit ausgerichtet war, zielt das SIMON-Projekt auf die Unterstützung und Beschleunigung der Markteinführung durch die Absenkung identifizierter Hindernisse. SIMON demonstriert neben der Fluidstabilität des neu entwickeltem SHTFs HELISOL® XA auch die Langzeitstabilität von Komponenten wie REPAs mittels zyklischer Lebensdauertests in einem spezifischen REPA-Teststand sowie der von Receiver Rohren und Pumpe im technischen Maßstab mit der PROMETEO Anlage (auf der Plataforma Solar de Almería, Spanien). Ferner werden für den Betrieb der Fluide erforderliche Pflege- und Aufarbeitungskonzepte demonstriert, um einerseits einen Betrieb über 25 Jahre bei begrenztem Anstieg der Viskosität von HELISOL® 5A und HELISOL® XA bei 425 °C zu ermöglichen. Andererseits soll eine für die silicon-basierten Wärmeträger geeignete Leichtsiederabtrennung entwickelt und demonstriert werden, um die sich langsam bildenden unerwünschten Zersetzungsprodukte wie Wasserstoff, Methan und alkylierte Silane in geeigneter Form abzutrennen. Im Rahmen von SIMON sollen die neuen Fluide weitergehend charakterisiert und die Untersuchungsmöglichkeiten der physikalisch-chemischen Eigenschaften der Wärmeträger bei hohen Temperaturen erweitert werden. Für die Wärmeleitfähigkeitsmessung bei hohen Temperaturen soll ein Laborgerät und für die Viskosität eine Sonde weiterentwickelt werden, die auch zum Monitoring des Alterungsverhaltens eingesetzt werden könnte. Ziel ist jeweils die Bereitstellung zuverlässiger Daten, die zur Auslegung von Kraftwerken und zur wirtschaftlichen Optimierung benötigt werden.
Das Projekt "Membrantestung - Teilvorhaben: DBI" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH durchgeführt. Membrantechnologien sind energiesparende Trennverfahren. Membranen aus Polymerwerkstoffen sind bereits in der praktischen Anwendung, wobei Limitierungen auf Grund des Materials existieren. Eine interessante Alternative stellen anorganische Membranen dar, die CO2 und CH4 durch Filtration durch Nanoporen trennen. Diverse Membranen unterschiedlicher Materialien, wie SiO2, Zeolithe, Kohlenstoff wurden erfolgreich für diese Anwendung getestet. Dennoch gibt es noch keine Pilotanlagen mit diesen Membranen, da die Membransynthese und die Maßstabsvergrößerung kompliziert sind. Ziel des Projektes ist es, die bereits sehr gut bekannten, leicht zu synthetisierenden und bereits erfolgreich im Maßstab vergrößerten Zeilith MFI-Membranen für die Bio- und Erdgasaufbereitung zu qualifizieren. Dazu sollen die Porengrößen und die Polarität der Membranen gezielt optimiert werden. Die Membranen sollen bis in den halbtechnischen Maßstab vergrößert und in realem Bio- oder Erdgas getestet werden. Ziel des Projektes ist es, die bereits sehr gut bekannten, leicht zu synthetisieren und bereits erfolgreich im Maßstab vergrößerten Zeilith MFI-Membranen für die Bio- und Erdgasaufbereitung zu qualifizieren Dazu sollen die Porengrößen und die Polarität der Membranen gezielt optimiert werden. Die Membranen sollen bis in den halbtechnischen Maßstab vergrößert und in realem Bio- oder Erdgas getestet werden. Die beteiligten koreanischen Partner haben Erfahrung in der Membranoptimierung (Partner 2) bzw. der Herstellung der keramischen Träger, an die sehr hohe Anforderungen gestellt werden (Partner 3).
Das Projekt "Teilvorhaben: Durchführung von Technikums- und Laborversuchen und vergleichende Interpretation der chemischen und brennstofftypischen Untersuchungsergebnisse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Technische Chemie durchgeführt. Das Ziel des Vorhabens ist die Steigerung der Energieeffizienz in Biomassekraftwerken durch die technische Anwendung eines von den Antragstellern entwickelten Biobrennstoffkataloges (BBK). Dieser soll als allgemeingültiges Instrument herangezogen werden, um die Wirkung unterschiedlichster Biobrennstoffe auf die Bildung von Anbackungen im Verbrennungsraum und Belägen im konvektiven Kesselbereich zu prognostizieren. Außerdem stellt er die Grundlage für brennstoffbasierte und verfahrenstechnische Optimierungsmöglichkeiten für BMKW dar, deren Leistungsfähigkeit aufgrund hoher Verschmutzungsraten (Anbackungen und Beläge) sehr stark beeinträchtigt ist. Das Vorhaben trägt auch dazu bei, technisch schwierige biogene Rest- und Abfallstoffe thermisch effizient zu verwerten, und liefert durch die gesteigerte Ressourceneffizienz bei der Energieumwandlung erneuerbarer biogener Energieträger einen Beitrag zum Klimaschutz durch die Schonung fossiler Brennstoffe und eine entsprechende Reduktion von CO2-Emissionen. Um das Vorhaben erfolgreich umsetzen zu können, wird die Vorgehensweise für die Erstellung des BBK validiert, wobei die Anbackungen und Beläge klassifiziert, Brennkammer- und Kesselprofile erstellt, Daten erfasst und dokumentiert werden. Außerdem wird die Übertragbarkeit der technischen Anwendung des BBK auf BMKW, die mit unterschiedlichen Verfahrenstechniken ausgestattet sind, überprüft. Danach werden die prognostizierten chemisch-mineralogischen Reaktionen zur Bildung von Anbackungen und Belägen im Labor- und im Technikumsmaßstab an Altholz und orientierend an technisch schwierigen biogenen Rest- und Abfallstoffen simuliert sowie Empfehlungen für brennstoffbasierte und verfahrenstechnische Optimierungsmöglichkeiten für BMKW ausgearbeitet, deren Leistungsfähigkeit aufgrund hoher Verschmutzungsraten stark beeinträchtigt ist. Anschließend werden Grundlagen für künftige Maßnahmen geschaffen, die den verstärkten Einsatz technisch schwieriger Biobrennstoffe erlauben.
Das Projekt "Teilvorhaben: Vergleichende Betrachtung der Groß-, Technikums- und Laborversuche unter besonderer Berücksichtigung brennstofftypischer Untersuchungsergebnisse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für angewandte Bau- und Reststoff-Forschung durchgeführt. Das Ziel des Vorhabens ist die Steigerung der Energieeffizienz in Biomassekraftwerken durch die technische Anwendung eines von den Antragstellern entwickelten Biobrennstoffkataloges. Dieser soll als allgemeingültiges Instrument herangezogen werden, um die Wirkung unter-schiedlichster Biobrennstoffe auf die Bildung von Anbackungen im Verbrennungsraum und Belägen im konvektiven Kesselbereich zu prognostizieren. Außerdem stellt er die Grundlage für brennstoffbasierte und verfahrenstechnische Optimierungsmöglichkeiten für BMKW dar, deren Leistungsfähigkeit aufgrund hoher Verschmutzungsraten (Anbackungen und Beläge) sehr stark beeinträchtigt ist. Das Vorhaben trägt auch dazu bei, technisch schwierige biogene Rest- und Abfallstoffe thermisch effizient zu verwerten und liefert durch die gesteigerte Ressourceneffizienz bei der Energieumwandlung erneuerbarer biogener Energieträger einen Beitrag zum Klimaschutz durch die Schonung fossiler Brennstoffe und eine entsprechende Reduktion von CO2-Emissionen. Um das Vorhaben erfolgreich umsetzen zu können, wird die Vorgehensweise für die Erstellung des BBK validiert, wobei die Anbackungen und Beläge klassifiziert, Brennkammer- und Kesselprofile erstellt, Daten erfasst und dokumentiert werden. Außerdem wird die Übertragbarkeit der technischen Anwendung des BBK auf BMKW, die mit unterschiedlichen Verfahrenstechniken ausgestattet sind, überprüft. Danach werden die prognostizierten chemisch-mineralogischen Reaktionen zur Bildung von Anbackungen und Belägen im Labor- und im Technikumsmaßstab an Altholz und orientierend an technisch schwierigen biogenen Rest- und Abfallstoffen simuliert sowie Empfehlungen für brennstoffbasierte und verfahrenstechnische Optimierungsmöglichkeiten für BMKW ausgearbeitet, deren Leistungsfähigkeit aufgrund hoher Verschmutzungsraten stark beeinträchtigt ist. Anschließend werden Grundlagen für künftige Maßnahmen geschaffen, die den verstärkten Einsatz technisch schwieriger Biobrennstoffe erlauben.
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