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Entwicklung eines Verfahrens zum Entlacken und zum Entfernen von Schichten von Flaechen durch eishaltiges Hochdruckwasser und Bau eines Prototyps der Eisstrahlanlage

Aus der Atmosphäre in den Boden - wie Druckfluktuationen den Gastransport im Boden beeinflussen

Gasaustausch findet in der Atmosphäre primär durch turbulenten und laminaren Fluss statt. Im Boden dagegen spielt advektiver Gastransport eine untergeordnete Rolle, stattdessen dominiert Diffusion die Transportprozesse. Trotz der Unterschiedlichkeit und scheinbaren Unabhängigkeit dieser Prozesse wurde während Freilanduntersuchungen ein Anstieg von Gastransportraten im Boden um mehrere 10 % während Phasen starken Windes beobachtet. Dieser Anstieg ist auf wind-induzierte Druckfluktuationen zurückzuführen, die sich in das luftgefüllte Porensystem des Bodens fortpflanzen und zu einem minimal oszillierenden Luftmassenfluss führen (Pressure-pumping Effekt). Durch den oszillierenden Charakter des Luftmassenflusses ist der direkte Beitrag zum Gastransport sehr gering. Die damit einhergehende Dispersion führt jedoch zu einem Anstieg der effektiven Gastransportrate entgegen des Konzentrationsgradienten. Wird der Pressure-pumping (PP) Effekt bei der Bestimmung von Gasflüssen mit der Gradienten- und Kammermethode nicht berücksichtigt, kann dies zu großen Unsicherheiten in der Bestimmung von Bodengasflüssen führen. Insbesondere für das langfristige Monitoring von treibhausrelevanten Gasflüssen stellen diese Unsicherheiten ein zentrales Problem dar. Wir stellen vier Hypothesen auf:(H1) Der PP-Effekt ist abhängig von Bodeneigenschaften.(H2) Die Ausprägung von Luftdruckfluktuationen ist abhängig von der Rauigkeit verschiedener Landnutzungen (Wald, Grasland, landwirtschaftliche Kulturen, Stadt)(H3) Kammermessungen werden durch Luftdruckfluktuationen beeinflusst.(H4) Der Austausch und Umsatz von Methan in Böden von Mittelgebirgswäldern wird durch den PP-Effekt verstärkt. Die Hypothesen 1, 3 und 4 werden mittels Laboruntersuchungen von Proben verschiedener Böden und Bodenfeuchtebedingungen überprüft. Die Hypothese 2 wird durch Freilandmessungen an verschiedenen Standorten überprüft. Ziele des Vorhabens sind: (Z1) Modelle zu entwickeln, die die Quantifizierung des Einflusses der Bodenstruktur auf den PP-Effekt ermöglichen, (Z2) den Effekt der Oberflächenrauigkeit auf Luftdruckschwankungen zu quantifizieren, (Z3) Schwellenwerte zu definieren, die die Bestimmung von Standorten mit ausgeprägtem PP-Effekt ermöglichen, (Z4) Faktoren für die Berücksichtigung des PP-Effekts für Kammermessungen zu entwickeln, (Z5) Faktoren für die Berücksichtigung des PP-Effekts für die Gradienten Methode zu entwickeln, (Z6) den Einfluss des PP-Effekts auf die Methanaufnahme von Böden in Mittelgebirgswäldern zu bestimmen. Ein besseres Verständnis des bisher nur unzureichend untersuchten PP-Effekts wird wesentlich dazu beitragen, die Verlässlichkeit und Präzision von Messungen von Bodengasflüssen zu steigern, die die Grundlage für weitergehende Forschung darstellen.

Verfahren und Vorrichtung zum Entlacken und zum Entfernen von Schichten von Flaechen unter Verwendung von mit Eispartikeln versetztem Hochdruckwasser

Sicherheit in unterirdischen städtischen Verkehrsbereichen bei Einsatz neuer Energieträger (SUVEREN), Teilvorhaben: Erforschung der Hochdruckwassernebel-Technologie zur Bekämpfung von Bränden in Verbindung mit New Energy Carriers

Motivation: Um Ressourcen zu schonen und CO2-Emissionen zu reduzieren, werden seit einiger Zeit alternative Fahrzeugantriebe entwickelt und verwendet. Viele PKW-Hersteller bieten eine breite Palette von Fahrzeugen an, die rein elektrisch, hybrid, d. h. in Kombination von Verbrennungsmotor und Elektroantrieb, oder gasgetrieben fahren. Obwohl die Anzahl neu zugelassener Hybrid- und Elektroautos stark angestiegen ist, gibt es bislang kaum belastbare Untersuchungen, wie sich die neuen Energieträger, z. B. im Fall von Bränden, verhalten. Ziele und Vorgehen: Das Projekt SUVEREN erforscht physikalische Phänomene, die im Zusammenhang mit dem Einsatz neuer Energieträger in unterirdischen Verkehrsbereichen auftreten können. Dazu wird u. a. das Brandverhalten von Batterien und Gasdruckbehältern sowie von in Fahrzeugen verbauten Verbundmaterialien untersucht. Wichtige Forschungsinhalte sind die Interaktion zwischen Rauchgasen und Löschmitteln sowie Möglichkeiten der Bekämpfung von z. B. Batteriebränden durch Sprinkler oder Wassernebellöschanlagen. In die Risikoanalyse werden die speziellen räumlichen Gegebenheiten in urbanen unterirdischen Räumen, wie Tiefgaragen und Tunneln, einbezogen. Innovationen und Perspektiven: Mit dem verstärkten Einsatz neuer Energieträger in unterirdischen Räumen wird im Hinblick auf die öffentliche Sicherheit Neuland betreten. Im Vorhaben wird daher ein Sicherheitskonzept zum Umgang mit diesen Energieträgern erarbeitet, das u.a. die Gestaltung von Brandbekämpfungsanlagen, Löschmitteln, Flucht- und Rettungswegen sowie Maßnahmen für Einsatzkräfte beinhaltet. Es ist vorgesehen, die Ergebnisse in nationale und europäische Normen und Regelwerke einfließen zu lassen.

WavE - Re-Salt: Recycling von industriellen salzhaltigen Prozesswässern, Teilprojekt 1

Das Gesamtziel des Projektes ist, eine am Beispiel der bei Covestro aus der Kunststoffherstellung anfallenden NaCl-haltigen Prozesswässer angepasste und maßgeschneiderte Recyclinglösung zu entwickeln und zu testen. Hierzu soll eine Verbund-Pilotanlage bestehend aus Aufreinigung und Konzentration am Standort Uerdingen (DE) gebaut und erprobt werden, um Langzeiterfahrungen zu sammeln. Die Anlage wird mit realen Prozesswässern gefahren, welche eine schwankende Zusammensetzung und einen variablen Gehalt an unterschiedlichen Verunreinigungen enthalten. Daraus sollen ein realistisches Bild zum Kosten-Nutzen-Verhältnis des Prozesses sowie eine Bewertung der Nachhaltigkeit entstehen. In AP 1 werden analytische Methoden entwickelt, um in hoch salzhaltigen Prozessabwässern organische Verunreinigungen sowohl qualitativ als auch quantitativ nachzuweisen. In AP 2 werden Verfahren zur Entfernung spezifischer organischen Verunreinigungen erarbeitet. Es werden dabei in AP 2.1 Aktivkohlen chemisch modifiziert, sodass die Adsorptionskapazität insbesondere für polare Verunreinigungen erhöht wird. Die Adsorptionskräfte der modifizierten Kohlen soll in AP 2.2 durch elektrochemische Polarisation weiter gesteigert werden. Parallel dazu werden in AP 3 Verfahren zur Aufkonzentrierung der salzhaltigen Prozesswässer entwickelt. Dabei werden Konzentrierungsverfahren in AP 3.1 mittels Hochdruck-Umkehrosmose (HPRO) und in AP 3.2 mittels Membrandestillation (MD) an Prozesswässern der Kunststoffindustrie angepasst. Die Ergebnisse aus AP 1-3 werden in AP 4 einfließen, um den Bau, die Integration und Demonstration einer zweiteiligen Testanlage bestehend aus Aufreinigung und Konzentrierung zu ermöglichen. Die wirtschaftliche, ökologische und energetische Betrachtung des Gesamtverfahrens erfolgt in AP 5.

CO2Plus - OptiMeOH - Optimierte Prozesskette zur ressourceneffizienten Methanolsynthese, Teilvorhaben 4: Ökobilanz

Das Ziel des Verbundprojekts 'Optimierte Prozesskette zur ressourceneffizienten Methanolsynthese' ist die Entwicklung einer innovativen Prozesskette zur Synthese der C1-Basischemikalie Methanol bei Verzicht auf fossile Rohstoffe oder ausschließlich unter Verwendung von zwangsweise anfallenden Nebenprodukten. Die Ökobilanz soll hierbei unterstützen in dem sie über den gesamten Lebenszyklus Material-, Energie- und Emissionsflüsse erfasst um diese in die Optimierungsschritte einfließen lassen zu können. Weiterhin werden basierend hierauf THG Bilanzen erstellt, die mögliche Einsparungen und Hebelwirkungen darstellen können. Im AP 1 wird ein mathematisches Modell zur Beschreibung der Druckfermentation verwendet werden, um diese für die geplante Prozesskette zu optimieren und wesentliche Auslegungsdaten zu erhalten. AP 2 betrachtet die Reformierung vom Gas aus der Druckfermentation zu einem Synthesegas, welches die Eingangsbedingungen in die Methanolsynthese erfüllt, in einem neuartigen Wabenreaktor. Im AP 3 werden die Gasaufbereitungsprozesse für die jeweiligen betrachteten Standorte modelliert, ausgelegt und projektiert. Im AP 4 werden die Kinetik der Methanolsynthese im Dreiphasensystem und die Hydrodynamik eines Blasensäulenreaktors zur Methanolsynthese untersucht, um eine Auslegung eines Dreiphasenreaktors zur Methanolsynthese zu ermöglichen. Im AP 5 wird das Gesamtsystem analysiert, bewertet und optimiert, was im Rahmen einer Machbarkeitsstudie zur Einbindung und Integration der Technologie in die Energie- und Produktionssysteme von zwei unterschiedlichen industriellen Standorten erfolgt. In AP 6 wird die Wirtschaftlichkeit von dieser neuartigen Prozesskette ermittelt und die Wettbewerbsfähigkeit gegenüber den 'Power to X'-Technologien evaluiert.

ERIS - Vergleich innovativer Methoden zur effektiven Reduktion der Insektenbelastung im Stall, Teilprojekt 4

Projektziele sind die Erfassung der Abundanz und der wesentlichen Bruthabitate von veterinärmedizinisch relevanten Insekten (Muscidae, Ceratopogonidae) in und im Umfeld von Rinderställen, Vergleich und Optimierung innovativer Bekämpfungsmethoden zur effektiven Reduktion der Insektenbelastung im Stall sowie die Bilanzierung der relativen Bedeutung unterschiedlicher Substrate im Stall und im Hofbereich als Bruthabitate. So ist die Bedeutung der auf verschiedene Habitate ausgerichteten Maßnahmen erkennbar: gezielte Reinigung der Spaltenböden, mechanische Störung von Liegeflächen und Eliminierung der Emergenz aus Mistlagerstätten. Ebenfalls eingesetzt werden Schlupfwespen und Güllefliegen zur Bekämpfung der Musciden. Dies wird verglichen mit einer Insektizidbehandlung von Ställen. Der Erfolg wird über die Abundanz der Insekten im Stall überprüft. Die Analysen münden in zielgruppenadressierte Konzepte zu Methodenoptimierungen. Arbeitspaket 5.3.1. Auswirkungen gezielter Spaltbodenreinigung auf die Entwicklung und das Auftreten von Ceratopogoniden und Musciden (M13, M14): Die Reinigung erfolgt mit Hilfe eines Spaltenreinigungsverfahrens der Firma Westermann. Untersucht wird, ob nach mechanischer Vorreinigung und gleichzeitiger Hochdruckreinigung ein ausreichender Störeffekt vorliegt. Arbeitspaket 5.3.2. Auswirkungen gezielter mechanischer Störung im Bereich der Liegeflächen auf die Entwicklung und das Auftreten von Ceratopogoniden und Musciden (M15, M16): Dieses Stör-Konzept geht von der Annahme aus, dass eine Fräswalze im Bereich der Liegeflächen von Milchkühen ('Mistmatratzen') die Entwicklung der Insekten mindestens bei hoher Störintensität reduziert. Die Überprüfung der Effekte erfolgt hierbei durch die Arbeitsgruppe von Prof. Kiel.

KMU-innovativ - Klimaschutz: Entwicklung eines vielstofffähigen Treibstoffdirekteinspritzsystems für großvolumige stationäre Verbrennungsmotoren zur Stromerzeugung, Teilvorhaben 2: Direkteinspritzventilentwicklung

Integrierter Umweltschutz in der Textilindustrie, Teilvorhaben 1: Reduzierung der Umweltbelastung durch Minimierung des Schlichtemittelbedarfs bei der Verarbeitung von Filamentgarnen

KMU-Innovativ - Baukleines Hochdruck-Massenspektrometer zur schnellen und sicheren Spreng- und Gefahrstoffdetektion (HiP-MS), Teilvorhaben: Grundlegende Untersuchung zur Realisierbarkeit des Messprinzips und Aufbau eines baukleinen Demonstrators

Ziel des Vorhabens ist es, grundlegende Untersuchungen zur Realisierung eines Hochdruck-Massenspektrometers durchzuführen, mit dem toxische Industriechemikalien und Explosivstoffe vor Ort innerhalb von Sekunden detektiert werden können. Zusammen mit der Leibniz Universität Hannover soll ein Flugzeitspektrometer erforscht werden, welches in einem Druckbereich betrieben wird, welcher zwischen dem eines klassischen Flugzeitspektrometers (ToF-MS), d.h. Hochvakuum, und eines Ionenmobilitätsspektrometers (IMS), d.h. Umgebungsdruck, liegt. Das Hochdruck-Massenspektrometer (HiP-MS) soll zur Aufrechterhaltung des Unterdruckes nur mit einer einfachen Vorpumpe ausgestattet werden, sodass das Gerät auch mobil eingesetzt werden kann. In diesem Teilvorhaben werden u.a. Untersuchungen zur Realisierbarkeit des Probenahmesystems und des Unterdrucksystems durchgeführt. Elektronische Schaltkreise werden entworfen und realisiert, sowie der mobile Demonstrator aufgebaut. Zusammen mit potentiellen Endanwendern wird der Demonstrator getestet und charakterisiert.

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