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Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Entwicklung von Verfahren zur integrierten Wasseraufbereitung für salz- und organikhaltige Prozesswässer am Beispiel der Abwässer aus der Erdöl/Erdgas- sowie der keramischen Industrie. Für die gewählten Anwendungen sollen maßgeschneiderte Konzepte entwickelt werden, die jedoch ebenso Potential für eine Übertragung der Technologie auf weitere Einsatzfälle erlauben. Zentrales Aufbereitungsverfahren ist die Nanofiltration (NF) mit keramischen Membranen. Diese Membranen ermöglichen neben der Abtrennung feinster Partikel insbesondere die Teilentsalzung und die Entfernung der wesentlichen organischen Fracht auch aus hoch konzentrierten Abwässern. Die Nanofiltration wird mit weiteren Technologien wie z.B. Elektrodialyse und elektrochemischer Totaloxidation zur Zerstörung organischer Inhaltsstoffe kombiniert, um auch die aufkonzentrierten Retentate der Membranprozesse effektiv aufzuarbeiten und das Wasser bedarfsgerecht für die industriellen Prozesse zur Verfügung zu stellen. Im vorliegenden Teilvorhaben liegt der Fokus auf der Aufbereitung von Wässern der Gas- und Ölförderung. Das Projekt besteht aus 7 Arbeitspaketen, unterlegt mit drei Meilensteinen. Im Teilvorhaben werden reale Wässer der Ölförderung aus D an einer Technikumsanlage im Labor aufbereitet, diese Anlage dann an einen Standort in D umgesetzt. Die dritte Phase beinhaltet Planung und Bau einer Pilotanlage sowie deren Betrieb an diesem Standort. Die ökon. und ökologische Bewertung des Verfahrens ist Projektbestandteil.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Werkstoff + Funktion Grimmel Wassertechnik GmbH durchgeführt. In Kläranlagen werden mineralische Stoffe (Sand) im Sandfang abgeschieden. Wird der Sand nicht aus dem Abwasser entfernt, treten in weiteren Stufen verfahrenstechnische Probleme auf, Beckenvolumen geht verloren, der Geräteverschleiß erhöht sich. Dies führt auch zu wirtschaftlichen Schäden. Untersuchungen der DWA an Sandfängen zeigen, dass der Anteil an Feinsanden erheblich angestiegen ist. Eigene Untersuchungen zeigen, dass die eingesetzten Sandfänge für die Erreichung hoher Feinsandabscheidegrade bei gleichzeitig niedriger Organikabtrennung eher ungeeignet sind. Ziel dieses Projekts ist es, dass IWAR-WV und W+F einen Sandfang entwickeln, der für Kläranlagengrößen bis zu 20 l/s (z.B. auch Teilstrom und Sandwäscher) mit einem sehr hohen Abscheidegrad Feinsande aus dem Abwasser entfernen kann und hierbei einen sehr niedrigen Organikanteil abtrennt. Der entscheidende verfahrenstechnische Prozess ist hierbei das Partikelerosionsverhalten. Da W+F in Deutschland im Bereich von Sandfängen etabliert ist und europaweit agiert, wird das Vermarktungspotential als sehr hoch eingestuft. Durch W+F wird eine halbtechnische Laboranlage für die Untersuchung physikalischer Wirkprinzipien mitentwickelt, gebaut und Untersuchungen auf dem Werksgelände durchgeführt. In die Entwicklung geht die weitreichende praktische Firmenerfahrung von W+F auf dem Gebiet der Entwicklung, der Herstellung und des Betriebs von Sandfängen ein. Auf Grundlage der Ergebnisse wird durch W+F ein volltechnischer Prototyp mitentwickelt und gebaut, und zunächst mit künstlichem Abwasser teilweise auf dem Werksgelände und nachfolgend auf zwei Kläranlagen mit realem Abwasser betrieben und mit den Ergebnissen eine marktreife Anlage entwickelt. W+F unterliegt die Gesamtprojektleitung, die Koordination der Planung und des Baus aller Versuchsanlagen sowie die Koordination der Standortbestimmung der Kläranlagen.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Institut IWAR, Fachgebiet Wasserversorgung und Grundwasserschutz durchgeführt. In Kläranlagen werden mineralische Stoffe (Sand) im Sandfang abgeschieden. Wird der Sand nicht aus dem Abwasser entfernt, treten in weiteren Stufen verfahrenstechnische Probleme auf, Beckenvolumen geht verloren, der Geräteverschleiß erhöht sich. Dies führt auch zu wirtschaftlichen Schäden. Untersuchungen der DWA an Sandfangzuläufen zeigen, dass der Anteil an Feinsanden erheblich angestiegen ist. Eigene Untersuchungen zeigen, dass die eingesetzten Sandfänge für die Erreichung hoher Feinsandabscheidegrade bei gleichzeitig niedriger Organikabtrennung eher ungeeignet sind. Ziel dieses Projekts ist es, dass IWAR-WV und W+F einen Sandfang entwickeln, der für Kläranlagengrößen bis zu 20 l/s (z.B. auch Teilstrom und Sandwäscher) mit einem sehr hohen Abscheidegrad Feinsande aus dem Abwasser entfernen kann und hierbei einen sehr niedrigen Organikanteil abtrennt. Der entscheidende verfahrenstechnische Prozess ist hierbei das Partikelerosionsverhalten. Da W+F in Deutschland im Bereich von Sandfängen etabliert ist und europaweit agiert, wird das Vermarktungspotential als sehr hoch eingestuft. Durch IWAR-WV wird eine halbtechnische Laboranlage für die Untersuchung physikalischer Wirkprinzipien mitentwickelt und Untersuchungen an der TU Darmstadt und bei W+F durchgeführt. Weiterhin werden durch IWAR-WV CFD-Modelle der Laboranlage aufgesetzt und Strömungs- und Sandpartikelsimulationen durchgeführt. Auf Grundlage der Ergebnisse wird durch IWAR-WV ein volltechnischer Prototyp mitentwickelt, zunächst mit künstlichem Abwasser und nachfolgend auf zwei Kläranlagen mit realem Abwasser betrieben und mit den Ergebnissen eine marktreife Anlage entwickelt. IWAR-WV wird das wissenschaftliche Projektmanagement übernehmen, das u.a. die Koordination der Berichte und Fachveröffentlichungen beinhaltet. Für das IWAR-WV bedeutet die Produktentwicklung eine wichtige wissenschaftliche Weiterentwicklung in der hybriden Modellierung aus physikalischen Experimenten und der numerischen Modellierung mit CFD.

Teilprojekt F

Das Projekt "Teilprojekt F" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von B.R.A.I.N. Biotechnology Research and Information Network AG durchgeführt. 1. Ziel: Die Innovationsallianz ZeroCarbFP verfolgt das Ziel einer stofflichen Nutzung kohlenstoffreicher Abfallströme zur Produktion Funktionaler Biomasse und zur Herstellung von Wertstoffen im Sinne einer Erhaltung landwirtschaftlicher Anbauflächen für die Nahrungsmittelproduktion. 2. Arbeitsplanung: In diesem AZK werden die Technologieentwicklungen der ersten drei (zwei) Jahre bei BRAIN in den Teilprogrammen Bioplastics, DeICE Plus (jetzt '2acids+'), Green Mining und Additives 1 systematisch weiter ausgebaut und einer Prozessentwicklung zugeführt. TP-übergreifendes Element dieser Arbeiten ist die Optimierung von Produzentenstämmen einerseits durch Evolutionary Engineering bzw. andererseits durch rationale Stammoptimierung via Genetic Engineering, Modellierung und Fluss-Analysen. Zunehmend fokussieren die F&E Aktivitäten auf verfahrenstechnischen Entwicklungen, die sich einerseits nach verwendetem Abfallstrom, andererseits nach herzustellendem Produkt teilprogramm-spezifisch gestalten werden. BRAIN wird hier, wo möglich, synergistische Vorgehensweisen nutzen. Ziel ist in allen Fällen die Darstellung von optimierten Produzentenstämmen und die Etablierung von Prozessen zunächst im Technikumsmaßstab. Nach dieser zweiten dreijährigen Phase erfolgt eine weitere Zwischenevaluierung des ZeroCarbFP Programms.

Teilprojekt 5

Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ingenieurbüro FADER Umweltanalytik durchgeführt. Chrom (Cr) liegt in der wässrigen Phase als Cr(III) in kolloidaler oder suspendierter Form und gelöst als Chromat Cr(VI) vor. Cr(VI) wirkt auf den menschlichen Organismus kanzerogen. Studien zeigen, dass die Belastung von Grundwässern mit Cr(VI) ein flächendeckendes Problem in Deutschland und Weltweit darstellt. Die sich aus der beschriebenen Problematik ergebende Zielsetzung dieses Projektes ist die Produktentwicklung eines effizienten und kostengünstigen Filtermateriales zur selektiven Entfernung von Cr(ges) und Cr(VI), das Vorteile gegenüber den bestehenden Verfahren bietet. Dieses Material soll - selektiv wirken - keine vorherigen Aufbereitungsschritte benötigen - das absorbierte Chromat nachhaltig immobilisieren und somit aus dem Wasserkreislauf entziehen und - kompatibel mit der Entfernung von anderen Schadstoffen sein. Das entwickelte Filtermaterial soll im Laufe des Projektes an real mit Cr(VI) belasteten Grundwasserstandorten und industriellen Abwässern getestet werden. Das Projekt wird sich über drei Phasen erstrecken. In der ersten Phase werden die Randbedingungen basierend auf den Cr-haltigen Wässern definiert und ein geeignetes Material zur Chromat Entfernung basierend auf Laborbatchversuchen entwickelt. In der zweiten Phase wird das entwickelte Material in Kleinfilterexperimenten im Labor getestet und weiterentwickelt. In der dritten Phase wird das Material in repräsentativen Pilotfiltern in aktuellen Wasseraufbereitungsfällen eingesetzt und auf die Vor Ort Bedingungen angepasst. Eine Entwicklung und der testweise Einsatz einer vor Ort Analytik findet über die drei Phasen hinweg statt. Die Evaluierung der Wirtschaftlichkeit und Machbarkeit des neuen Verfahrens begleitet die Material- und Verfahrensentwicklung schon ab Phase 2.

Teilprojekt E

Das Projekt "Teilprojekt E" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Südzucker AG durchgeführt. In Phase 2 sollen die in Phase 1 entwickelten Bioprozesskonzepte optimiert werden, sodass das CO2 aus den Bioethanolanlagen der CropEnergies AG auch im größeren Maßstab als Grundstoff für die Synthese von Bausteinen für sog. Biopolymere, genutzt werden kann. Die benötigte Energie wird in Form von Wasserstoff, elektrischem Strom oder Licht bereitgestellt. Das 1. Jahr von Phase 2 (Phase 2A) soll als zusätzlicher Forschungszeitraum dienen und die Entwicklung der Bioprozesskonzepte aus Phase 1 vorantreiben. Die 6 parallelen Handlungsstränge werden dann nach Phase 2A reduziert, sodass im 2. und 3. Jahr (Phase 2B) maximal 2 Prozesskonzepte weiterverfolgt werden. Innerhalb des H2-getriebenen Konzepts soll das 2-Organismen-Konzept (basierend auf A.woodii und S.cerevisae) durch die Südzucker AG prozesstechnisch (Fermentationsprozess Succinatproduktion) optimiert werden. Sie wird hierbei von der BRAIN AG unterstützt. Hierfür ist es notwendig die maximalen Substrataufnahme-, Produktbildungs- und Produktausscheideraten der mikrobiologischen Systeme anhand optimierter Analyseverfahren zu ermitteln und ggf. mit prozesstechnischen Betriebsweisen, unterschiedlichen Fermentationstechnologien und gentechnischen Methoden zu verbessern, um einen robusten, skalierbaren Succinatprozess zu etablieren. Erweist sich das 2-Organismen-Konzept am Ende von Phase 2A hinsichtlich Skalierbarkeit und Effizienz als ungeeignet, wird der Schwerpunkt in Phase 2B auf die Etablierung eines 1-Organismen-Konzepts (direkte Verstoffwechselung CO2 in Succinat) verlegt. Sobald die vielversprechendsten Konzepte feststehen, werden die Arbeiten für die Produktaufarbeitung (DSP) beginnen. Die Herstellung von Kleinmengen soll möglich sein, um die Anwendung für Biokunst- und Bioverbundwerkstoffe zu bewerten. Für die Ausarbeitung eines Verfahrenskonzepts für eine Anlage im Technikumsmaßstab soll im fortgeschrittenen Projektverlauf ein Engineering-Partner beauftragt werden.

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Innovatherm Gesellschaft zur innovativen Nutzung von Brennstoffen mbH durchgeführt. Mit der Technologie können alle phosphorhaltigen Einsatzstoffe verwertet werden. In der Pilotanlage im halbtechnischen Maßstab wird die Verwertung von Klärschlammasche getestet. Es ist insbesondere zu untersuchen, wie die Asche zu Stückgut gebunden und verdichtet werden kann. Ferner wird das Prozessverhalten im Schachtofen analysiert, sowie die alternative Bewirtschaftung mit und ohne Synthesegaserzeugung geklärt. Die Qualität der Ein- und Ausgangsstoffe wird mit dem Analytikprogramm dokumentiert und die verfahrenstechnischen Messdaten bilanziert. Die Ziele sind: - Nachgewiesene Funktions- und Praxistauglichkeit der Technologie für die Verwertung von Klärschlammaschen - Bestätigte Eignung des Verfahrens für die spätere Verwertung monodeponierter Klärschlammaschen aus der Monoverbrennung. Die Arbeitsschwerpunkte sind: - Funktionsnachweis der Verarbeitung von Klärschlamm-Aschen verschiedener Zusammensetzung mit den Teilprozessen Brikettierung der Aschen und anschließende Schmelzvergasung in der Pilotanlage - Klärung der rechtlichen Rahmenbedingungen für die Verwertung weiterer Stoffe wie z.B. Tier- und Knochenmehl.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme, Institutsteil Hermsdorf durchgeführt. Ziel des avisierten Projektes ist die Entwicklung von Verfahren zur integrierten Wasseraufbereitung für salz- und organikhaltige Prozesswässer. Im vorliegenden Fall werden maßgeschneiderte Konzepte für Abwässer aus der Erdöl/Erdgas- sowie der keramischen Industrie untersucht. Zentrales Aufbereitungsverfahren ist die Nanofiltration (NF) mit keramischen Membranen. Der Einsatz der NF ermöglicht u.a. auch eine Teilentsalzung und die Entfernung der wesentlichen organischen Fracht aus diesen hoch konzentrierten Abwässern. Die Reinigungsprozesse können dank der Stabilität der keramischen Membran auch bei höheren Temperaturen ablaufen. Die NF wird mit weiteren Technologien wie z.B. Elektrodialyse und elektrochemischer Totaloxidation zur weitergehenden Zerstörung. Hierdurch kann das zuvor stark verschmutzte Abwasser als Prozesswasser mit entsprechender Qualität für industriellen Prozesse wieder zur Verfügung gestellt werden. Das Projektkonsortium wird nach einer Bilanzierung und Bewertung (auf Grundlage von Abwasseranalysen) der zu behandelnden Prozessströme eine Verfahrenskette zur zielgerichteten Behandlung der Abwasserströme entwickeln. Hierzu wird aufbauend auf Voruntersuchungen, Technikums- und Pilotversuchen ein Nachweis der Effizienz der einzelnen Verfahrensketten erbracht (Kombination von z.B. Nanofiltration, Elektrodialyse und/oder elektrochemischer Totaloxidation). Hierfür ist es notwendig im Vorfeld die benötigten Membranen zu identifizieren und herzustellen. Ebenso wird prozessbegleitende Analytik aufgebaut und in den einzelnen Realisierungsstufen getestet werden.

Teilprojekt 5

Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von PPG Deutschland Business Support GmbH durchgeführt. Das Projekt dient der Entwicklung eines Anlagenkonzeptes zur Reduzierung der Keimbelastung von Lackierbädern. Das Verfahren beruht auf dem Prinzip der Elektroimpulsbehandlung. Wichtigste Vorteile dieser Technologie sind u.a. der variable Einsatz dieses Systems zur Entkeimung verschiedener Prozessmedien sowie das 'mechanische' Wirkprinzip am Mikroorganismus, sodass die Bildung von Resistenzen ausgeschlossen ist. Die erfolgreiche Entwicklung einer solchen Anlage und der Prozessführung führt zur Erhöhung der Prozesssicherheit, trägt dazu bei Resistenzen vorzubeugen, vermindert die Menge eingesetzten Biozids und verringert somit die Menge des ins Abwasser/in die Umwelt gelangenden Biozids. Das Projekt umfasst u.a. die Anpassung der EIB an Vorbehandlungsmedien und ET-Lacke, die Nachweise der Kompatibilität und Wirksamkeit, die Erarbeitung einer verbesserten Prozessführung, den Bau einer Pilotanlage sowie die Einbindung in den praktischen Betrieb. PPG besitzt Kenntnisse bezüglich der Anforderungen verschiedener Automobilhersteller an die ETL, an die Anlagentechnik der ETL und deren Prozessführung. Zudem besitzt PPG detailliertes Verständnis der chemischen und physikalischen Eigenschaften von Lacken. Diese Kenntnisse werden in allen Phasen des Projektes eingebracht und liefern somit allen Partnern das Verständnis der ETL. Während des gesamten Projektes tragen wir durch die Bereitstellung von verkeimten/keimfreien Lackmustern sowie deren Prüfung (Bewertung Lackqualität vor/nach erfolgter EIB, Testbeschichtungen im PPG Labor, Analytik) bei. Um die richtigen EIB-Parameter zu ermitteln erarbeiten wir die Abläufe der ETL im Mikrosekundenbereich. Alternative Konstruktionsweisen der EIB Zelle werden erprobt. Ebenfalls tragen wir zur Stakeholder- und Anforderungsanalyse sowie zur Erstellung einer Technologie-Roadmap bei. Die Validierung der EIB für die Serienlackierung im Technikumsmaßstab wird ebenfalls durch Bereitstellung von Lacken, Analysen, Probebeschichtungen ermöglicht.

Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von glammeier + john bausysteme GmbH & Co. KG durchgeführt. Das während der Sondierungsphase bearbeitete Projekt soll im Rahmen der Machbarkeitsphase fortgeführt werden. Es befasst sich mit der Wasseraufbereitung und Wertstoffrückgewinnung im Bereich Aquakultur mit einer zu entwickelnden Membrandestillations(MD)-Anlage. Dabei steht neben der Reduktion und Elimination im Haltungsprozess von Indoor-Fischfarmen die Rückgewinnung und Wiedernutzbarmachung des Wert- und Nährstoffes Stickstoff (N) im Untersuchungsfokus. Die große Herausforderung für die Anwendung der MD ist die Verfahrensumsetzung für die dort trotz einer großen N-Fracht vorherrschenden niedrigen NH4-Konzentrationen bei gleichzeitig hohen Durchflussvolumina sowie für die erforderlichen hohen Qualitätsanforderungen in Bezug auf die sensiblen Lebensbedingungen der Zuchttiere.

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