Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SEBA Hydrometrie GmbH & Co. KG durchgeführt. Bisherige Konzepte zur Bestimmung des Phosphatgehalts in Gewässern oder Abwässern nutzen eine standardisierte kolorimetrische bzw. nasschemische Methode. Unter Zugabe von Molybdat (meist Ammoniummolybdat) und anschließender Umsetzung des hierbei gebildeten Phosphomolybdatkomplexes bildet sich durch starke Reduktionsmittel wie Ascorbinsäure oder Hydrazin eine blaue Lösung (810 nm, 'Molybdänblau'), deren Farbintensität sich je nach Konzentration des vorhandenen, in Lösung befindlichen Phosphats intensiviert. Dieser Nachweis besitzt jedoch den gravierenden Nachteil, dass die jeweiligen notwendigen Reagenzien mitgeführt und zum richtigen Zeitpunkt im richtigen Maße zugegeben werden müssen, um überhaupt eine korrekte Bestimmung zu ermöglichen. Die im Zuge dieser Arbeit entwickelte Methode ermöglicht es erstmalig in einem kompakten Sensorsystem komplett auf externe Zugabe von Reagenzien zu verzichten. Stattdessen werden alle notwendigen Substanzen mithilfe elektrochemischer Methoden bereitgestellt. Der Fokus des Projekts liegt auf der Entwicklung eines hochsensitiven, selektiven und Reagenzien freien elektrochemischen Sensors, zur Quantifizierung des vorzüglich in Abwässern vorhandenen Phosphats. Dabei soll eine wesentlich geringere Baugröße von circa 15-20 cm (inklusive Elektronik und Auswertelogik) gegenüber den wesentlich größeren kommerziell verfügbaren, nasschemischen Detektionssystemen erreicht werden. Als zweites großes Ziel, neben der Entwicklung des Phosphatsensors, ist die Entwicklung einer Multiparametersonde in der der zu entwickelnde Sensor mit eingebunden werden soll. Im Rahmen der Sonden-Entwicklung ist es geplant ein 'SMART-Sensor' Konzept umzusetzen. So ist es geplant, diese Sonde zusätzlich mit weiteren Sensoren wie zum Beispiel Temperaturfühler, pH-Meter oder auch Leitfähigkeitssensor flexibel auszurüsten. Die autark arbeitende Sonde soll alle Messwerte automatisch übermitteln.
Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gebrüder Heyl Analysentechnik GmbH & Co KG durchgeführt. Bisherige Konzepte zur Bestimmung des Phosphatgehalts in Gewässern oder Abwässern nutzen eine standardisierte kolorimetrische bzw. nasschemische Methode. Unter Zugabe von Molybdat (meist Ammoniummolybdat) und anschließender Umsetzung des hierbei gebildeten Phosphomolybdatkomplexes bildet sich durch starke Reduktionsmittel wie Ascorbinsäure oder Hydrazin eine blaue Lösung (810 nm, 'Molybdänblau'), deren Farbintensität sich je nach Konzentration des vorhandenen, in Lösung befindlichen Phosphats intensiviert. Dieser Nachweis besitzt jedoch den gravierenden Nachteil, dass die jeweiligen notwendigen Reagenzien mitgeführt und zum richtigen Zeitpunkt im richtigen Maße zugegeben werden müssen, um überhaupt eine korrekte Bestimmung zu ermöglichen. Die im Zuge dieser Arbeit entwickelte Methode ermöglicht es erstmalig in einem kompakten Sensorsystem komplett auf externe Zugabe von Reagenzien zu verzichten. Stattdessen werden alle notwendigen Substanzen mithilfe elektrochemischer Methoden bereitgestellt. Der Fokus des Projekts liegt auf der Entwicklung eines hochsensitiven, selektiven und Reagenzien freien elektrochemischen Sensors, zur Quantifizierung des vorzüglich in Abwässern vorhandenen Phosphats. Dabei soll eine wesentlich geringere Baugröße von circa 15-20 cm (inklusive Elektronik und Auswertelogik) gegenüber den wesentlich größeren kommerziell verfügbaren, nasschemischen Detektionssystemen erreicht werden. Als zweites großes Ziel, neben der Entwicklung des Phosphatsensors, ist die Entwicklung einer Multiparametersonde in der der zu entwickelnde Sensor mit eingebunden werden soll. Im Rahmen der Sonden-Entwicklung ist es geplant ein 'SMART-Sensor' Konzept umzusetzen. So ist es geplant, diese Sonde zusätzlich mit weiteren Sensoren wie zum Beispiel Temperaturfühler, pH-Meter oder auch Leitfähigkeitssensor flexibel auszurüsten. Die autark arbeitende Sonde soll alle Messwerte automatisch übermitteln.
Das Projekt "Metabolisierung von 1,2-Dimethylhydrazin in Leber- und Darmzellen von Meerschweinchen, Ratte und Mensch" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Tübingen, Institut für Toxikologie durchgeführt.
Das Projekt "NOFIDA - Schaffung eines Kraftstoffs mit geringem NO2-Ausstoß und hohem Biogenitätsgehalt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für angewandte Wissenschaften Fachhochschule Coburg, Technologietransferzentrum Automotive (TAC) durchgeführt. Bei der dieselmotorischen Verbrennung kommt es zu gegenläufigen Effekten bei Stickoxid- und Partikelemissionen. Das sogenannte Diesel-Dilemma besagt, dass hohe Verbrennungstemperaturen zwar niedrige Partikelemissionen verursachen, die Bildung von thermischem NOx durch die hohen Temperaturen allerdings begünstigt wird. Verbrennt man den Kraftstoff dagegen bei niedrigen Temperaturen, bilden sich wenig Stickoxide, wohingegen die Partikelemissionen stark ansteigen. Die Bildung der Stickoxide wird über den Zeldovich-Mechanismus beschrieben. In diesen Mechanismus kann durch Zugabe von stickstoffhaltigen Additiven zum Kraftstoff eingegriffen werden. Mittels Zugabe von Hydrazid-Gruppen, welche während der Verbrennung zu Hydrazin und schließlich zum reduzierenden NH2 zerfallen, kann eine Stickoxidreduktion von bis zu 45Prozent bei Biodiesel erreicht werden. Um die jeweiligen Carbonsäurehydrazide im Kraftstoff zu lösen, benötigt man Lösungsvermittler. Diese dürfen keinen negativen Einfluss auf die Stickoxidemissionen haben und sollten nach Möglichkeit den biogenen Anteil im Kraftstoff erhöhen. Ziel dieses Projekt ist es, Kraftstoffadditive und Lösungsvermittler zu entwickeln, die den biogenen Anteil im Kraftstoff erhöhen und eine Reduzierung der Stickoxidemissionen bewirken.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung und Optimierung von Hydrazin-Festphase und Analyseverfahren zur Bestimmung von ZEN in pflanzlichen Ölen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Abteilung 1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien, Fachbereich 1.7 - Lebensmittelanalytik durchgeführt. Ziel des Verbundprojektes ist die Entwicklung, Optimierung und Validierung eines normungsfähigen HPLC-Fluoreszenz (FLD) Verfahrens zur quantitativen Analyse von Zearalenon (ZEN) in pflanzlichen Ölen. Ziel des Teilvorhabens (BAM) ist die Entwicklung und Optimierung des HPLC-FLD basierten Analyseverfahren. Kernziel der wiss.-techn. Verfahrensentwicklung ist die Etablierung einer robusten, anwenderfreundlichen Festphasenkartusche (SPE) zur Extraktion und zum clean-up. Als Festphase soll ein für ZEN selektives Hydrazin-funktionalisiertes Polymerharz zum Einsatz kommen, das für diesen Zweck konzipiert, hergestellt und optimiert wird. Arbeitsplanung: Zur Erreichung der Ziele des Teilvorhabens A sind drei Arbeitspakete vorgesehen, die sich mit der (AP 1) Entwicklung eines Hydrazin-funktionalisierten Polymerharzes, (AP 2) mit der entsprechenden SPE-Kartuschen-Entwicklung sowie (AP 3) mit der chem.-analyt. Verfahrensentwicklung beschäftigten. AP 1 bildet die Grundlage der weiteren Arbeiten und wird zusammen mit einem Spezialisten für Festphasen-Entwicklungen (Unterauftrag) durchgeführt. Mit den in AP 2 herzustellenden SPE-Prototypen (500 Stück) werden sowohl die Verfahrensentwicklungen (AP 3) als auch die Validierungsversuche (AP 4 und 5) durchgeführt. Das für Teilvorhaben A abschließende AP 3 beinhaltet chem.-analyt. Verfahrensoptimierungen hinsichtlich Extraktion, clean-up und instrumenteller Analyse. Ergebnisverwertung: Die angestrebte Ergebnisverwertung des Verbundprojektes ist es, das validierte Analyseverfahren als Normentwurf beim DIN mit Ziel dem einzureichen, dieses auch in die europäische Normung zu überführen. In Teilvorhaben A wird eine wissenschaftliche Verwertung sowie ein wiss./wirt. Anschluss angestrebt. Wissenschaftliche Verwertung insbesondere durch Publikation der Ergebnisse in Fachjournalen, den wiss./wirt. Anschluss durch Kooperation mit KMU zur Überführung der SPE-Prototypen zu marktfähigen Produkten.
Das Projekt "SOWARLA: Solare Wasserreinigungsanlage für das DLR Zentrum Lampoldshausen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Technische Thermodynamik, Abteilung Solarforschung (TT-SF) durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Abwasser, das aufgrund spezieller Kontaminationen biologisch nicht geklärt werden kann, bedarf häufig einer chemisch-physikalischen Vorbehandlung. Die hierbei angewendeten Verfahren können erhebliche Mengen an Energie und Chemikalien erfordern und technisch relativ aufwändig sein. Eine solar betriebene photokatalytische Reinigung würde eine Ressourcen schonende Vorbehandlung ermöglichen. Um dies zu erreichen, soll eine praxistaugliche Solartechnik am Beispiel einer Abwasserbehandlungsaufgabe des DLR entwickelt werden. Das DLR unterhält am Standort Lampoldshausen Teststände für Raumfahrtantriebe. Die im Betrieb anfallenden Abwässer enthalten u. a. Hydrazinderivate und Cyanide. Vor der Einleitung des Wassers in den natürlichen Kreislauf werden die Schadstoffe bisher mit einem photolytischen Verfahren entfernt. Hierzu werden leistungsstarke UV-Vis-Lichtquellen in Kombination mit Oxidationsmitteln eingesetzt. Im Zuge von drei Projektphasen soll die photolytische Behandlung durch das solare photokatalytische Verfahren ersetzt werden, um elektrische Energie und Chemikalien weitgehend einzusparen. Das hier dargestellte Projekt umfasst die erste Phase. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden: Im Zuge der ersten Projektphase soll ein Solarreaktor in Form eines leicht installierbaren Moduls für die photochemische Wasserbehandlung entwickelt werden. Hierzu werden Reaktorkonzepte zunächst im Labormaßstab entwickelt und mittels photochemischer Reaktionen unter Einsatz künstlicher Lichtquellen bewertet. Danach soll die Konstruktion von Prototypen und anhand des photokatalytischen Abbaus von Cyanid mittels Sonnenlicht die Bewertung erfolgen. Mögliche Einflüsse auf die Katalysatoraktivität durch im Wasser enthaltene Salze wurden in Laborversuchen ermittelt und das Abbauverhalten von Cyanid, Hydrazin und Nitrit untersucht. Fazit: In dem ersten Teilprojekt â€ÌSOWARLA 1 wurden Prototypen für einen solaren Kapillarreceiver-Reaktor und einen Rohrreceiver-Reaktor erstellt. Die technische Machbarkeit wurde für beide Konzepte demonstriert. Für den neuen Rohrreceiver-Reaktor ohne Spiegel wurden bei der Anwendung auf die Halbleiterphotokatalyse mit Titandioxid vergleichbar gute oder auch bessere Abbauleistungen erzielt als mit der bereits verfügbaren solaren Rohreaktortechnik mit CPC-Spiegeln. Die prinzipiell breite Anwendbarkeit der Halbleiterphotokatalyse zur Eliminierung oxidierbarer Stoffe ist bekannt und auf die geringe Selektivität und das große Oxidationspotenzial zurückzuführen. Die Elimination von Cyanid, Nitrit und Hydrazinderivaten bis unter die einzuhaltenden Ausleitegrenzwerte wurde in Gegenwart der wichtigsten Nebenbestandteile sowie in dotierten Brauchwasserproben nachgewiesen.
Das Projekt "Modellhafte Evaluierung der Auswirkungen einer Hydrazinbehandlung bei umweltgeschädigten stark verbräunten Glasfenstern am Beispiel der mittelalterlichen Fensterpartien im Kloster Marienstern/Sachsen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Berlin-Brandenburgische Akademie der Wissenschaften durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: An vier Objekten wurden im Zeitraum von 1981 bis 1991 Aufhellungen von stark verbräunten mittelalterlichen Glasmalereien mit Hilfe einer chemischen Behandlungsmethode vorgenommen. Die Auswirkungen der dabei ablaufenden Prozesse können teilweise erst nach Jahren zuverlässig beurteilt werden. Insbesondere ist der eventuelle Wiederverbräunungseffekt nach mehrjähriger Exposition in situ von Interesse, aber auch die langfristigen Einflüsse der Behandlung auf das Erscheinungsbild spielen eine Rolle. Beides wird in den Untersuchungen, die in einer Zusammenarbeit zwischen Naturwissenschaftlern, Kunsthistorikern und Restauratoren durchgeführt werden, auch im Hinblick auf noch zu ergänzende Konservierungsschritte und auf eine grundlegende Beurteilung der Behandlungsmethode (das sogenannte 'Hydrazinverfahren') zu ermitteln sein. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden: Die für die Untersuchungen auszuwählenden Testfelder werden bei Ortsterminen gemeinsam von Gutachtern, Restauratoren und Naturwissenschaftlern festgelegt. Einzelne Glassegmente werden für Untersuchungen aus den Testfeldern ausgebleit. Die Untersuchungen erstrecken sich auf die wesentlichen Glassorten, deren Aufhellung dokumentarisch belegt ist. Hierzu gehören neben fotografischen Aufnahmen auch Lichttransmissionsmessungen, die vor und nach der Hydrazinbehandlung an Testsegmenten durchgeführt wurden. Zur Charakterisierung des Transmissionsverhaltens werden wiederum eine einfache Lichtdurchgangsmessung durchgeführt und zusätzlich die Spektren im sichtbaren Bereich erfasst. Die in den Oberflächenschichten der Gläser sowie in den Malschichten erfolgten Veränderungen im Verlauf der zehn bis fast zwanzig Jahre nach der Hydrazinbehandlung werden mit elektronenmikroskopischen, röntgendiffraktometrischen und infrarotspektroskopischen Messungen erfasst und ausgewertet. Vor allem ist aus den morphologischen Befunden der Gelschichten auf den Glasoberflächen eine Beurteilung unterschiedlicher Konservierungsverfahren vorzunehmen. Sowohl der Ausbau und Wiedereinbau der Testfelder als auch das Ausbleien und Wiedereinbleien der Glassegmente werden von den Glaswerkstätten Lehmann durchgeführt. Dabei werden die Aktionen so organisiert, dass die Fachrestauratoren die Termine für ihre Untersuchungen nutzen können. An nachgeschmolzenen und künstlich im Klimaschrank verbräunten Modellgläsern werden die Konservierungsvarianten auf Langzeitwirksamkeit getestet. Aus den Untersuchungsergebnissen und dem Gesamteindruck einer eingehenden gutachterlichen Betrachtung der Testscheiben werden Empfehlungen für die weitere Anwendung oder gegebenenfalls Nichtverwendung der Hydrazinmethode abgeleitet. Fazit: In jedem Fall ist vor einer unkritischen, nicht von ausreichenden naturwissenschaftlich-technischen Vor- und Begleituntersuchungen flankierten Anwendung eindringlich zu warnen. ...
Das Projekt "Identifizierung ausgewählter Arzneimittel und ihrer Umweltmetabolite im Wasserkreislauf und ihre Bewertung aus gesundheitlicher, siedlungs- und trinkwasserhygienischer Sicht" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universitätsklinikum Freiburg durchgeführt. A) Wirkstoffe in Humanarzneimitteln und ihre Metabolite sind eine sehr heterogene Gruppe zumeist synthetischer Chemikalien. Wegen der Art ihrer nach Gebrauch kaum vermeidbaren Metabolisierung und bestimmungsgemäßen Entsorgung besitzen sie ein hohes Gewässerverschmutzungs-Potenzial. Bisherige Ansätze zur Bewertung der jetzigen und künftigen Belastung des Menschen mit Arzneimittelresten auf dem Trinkwasserpfad sind in toxikologischer, analytischer und umweltchemischer Hinsicht unvollständig. Über das Vorkommen gesundheitlich kritischer Umweltmetabolite in den Gewässern einschließlich solchen, die der Trinkwassergewinnung dienen, ist bisher kaum etwas bekannt. Als kritische Metabolite kommen z.B. Nitrosamine, Hydrazinderivate, aromatische Amine, Nitroverbindungen und bestimmte Heterocyclen in Betracht. Die Entfernung solcher zumeist sehr gut löslicher Strukturen aus dem Roh-/Trinkwasser wäre schwierig. B) Handlungsbedarf: Zur Problemeingrenzung müssen gesundheitlich kritische Metabolite, die aus Arzneimitteln in der Umwelt entstehen könnten, strukturell eingegrenzt, in vitro erzeugt und identifiziert sowie ihr Vorkommen in der Umwelt untersucht und quantifiziert werden. Eintragspfade und Bildungswege/mechanismen sind aufzuklären, um das per Trinkwasser durch diese Stoffe für die menschliche Gesundheit anteilig verursachte Risiko schätzen zu können. Ausmaß, Herkunft und Höhe des Risikos werden die Grundlage für eventuell notwendige trinkwasserhygienische Maßnahmen und regulatorisch-toxikologische Bewertungen abgeben. C) Ziel: Die vorliegenden vereinzelten Daten zum Vorkommen von Arzneimittel-Umweltmetaboliten in Gewässern werden struktur- und ortsbezogen verdichtet und durch in vitro-Abbautests modellhaft ergänzt. Das Hauptaugenmerk ist auf Vorläuferverbindungen (sek. Amine, substituierte Hydrazine) zu legen, aus denen direkt karzinogene (wie Nitrosamine) oder anderweitig hochtoxische (z.B. immuntoxische) Umweltmetabolite entstehen könnten.
Das Projekt "Sicherung, Konservierung und Restaurierung historischer Glasmalereien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Außenstelle Berlin-Adlershof durchgeführt. Die Forschungsaufgabe hat das Ziel, zwei gravierende Schadensformen zu untersuchen, die bei der restauratorischen Behandlung mittelalterlicher Glasmalereien bisher nicht oder sehr unbefriedigend beherrschbar sind: Die harten Korrosionsproduktbelaege an der Scheibenaussenseite (Wetterstein) und die oft noch staerker lichtabsorbierenden Mangan-Verbraeunungen der Gelschichten. Beide Phaenomene fuehren zu Transparenzverlusten der Glasbilder, die deren Lesbarkeit oft voellig verhindern. Sowohl die Abloesung des Wettersteins als auch die Hydrazinbehandlung von Verbraeunungen muessen so vorsichtig erfolgen, dass die das Glas schuetzenden Gelschichten erhalten bleiben. Eine Aufgabe des beantragten Projektes ist das erarbeiten entsprechender Verfahren. Dabei soll parallel an Modellglaesern und Originalglaesern gearbeitet werden. Der Arbeitsplan sieht ferner Untersuchungen zu einem neuen Konservierungskonzept vor, das auf dem Prinzip einer Stabilisierung der schuetzenden Gelschichten basiert. Auf Grund der dringlichen Fragestellungen in der Restaurierungspraxis werden die Untersuchungen parallel dazu an Originaltestfeldern verschiedener Objekte (u.a. Mariendom Erfurt, Klosterneuendorf) fortgesetzt. Ergebnisse sollen in Handlungsvorschriften fuer die Werkstaetten einmuenden. Im Rahmen der insgesamt praxisorientierten Arbeiten wird eine grundlegende Klaerung des Zusammenhangs zwischen Glaszusammensetzung und Gelschicht sowie Korrosionsschichtcharakteristik angestrebt. Auf der Basis dieser Ergebnisse sollten sich neue Erkenntnisse ueber die Korrosionsmechanismen gewinnen lassen. Dazu bedarf es entsprechender Messungen an einer grossen Anzahl von Originalglaesern.
Das Projekt "Teilvorhaben: Erarbeitung geeigneter industrieller Herstellungsverfahren für höchstreine Stickstoffverbindungen zum Einsatz in der MOVPE hocheffizienter Mehrfachsolarzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Dockweiler Chemicals GmbH durchgeführt. Die Dockweiler Chemicals erarbeitet geeignete industrielle Herstellungsverfahren für Hydrazine (N-Prekursoren) und deren Aufreinigung hinsichtlich der Zerlegungs- und Reinheitsanforderungen in der Niedertemperatur-Gasphasen-Epitaxie zur Abscheidung stickstoffhaltiger Schichten. In vorangegangenen Projekten wurden in der Literatur beschriebene Syntheseverfahren auf deren Tauglichkeit zur Herstellung höchstreiner Hydrazine untersucht und Kleinchargen produziert. Bislang stellt jedoch die Aufreinigung dieser Verbindungen (gerade in Bezug auf Sauerstoff) eine extrem hohe Herausforderung dar und die derzeit erreichte Materialqualität bedarf noch der substantiellen Verbesserung, um den Anforderungen der Bauelemente zu genügen. Im vorliegenden Projekt soll zunächst ein Verständnis für die möglichen Quellen der Verunreinigung erarbeitet werden, um dann zielgerichtete Aufreinigungsprozesse anzuwenden. Im weiteren Verlauf sind dann diese Prozesse upzuscalen, um die für die Produktion benötigten Mengen zur Verfügung stellen zu können. Nach Auswahl des technisch und ökonomisch sinnvollsten Verfahrens zur Aufreinigung werden die Zielsubstanzen in Kleinchargen produziert. In mehreren iterativen Schritten sollen potentielle Verunreinigungen, die mit üblichen Analyseverfahren nicht mehr detektiert werden können, über Epitaxiemethoden nachgewiesen und bestimmt werden. Geeignete Aufreinigungsmethoden sollen entwickelt und gemäß der geforderten Materialreinheiten optimiert werden.
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