Deux aspects principaux: 1. Etude de l'oxydation des composes volatils et des gaz produits par la decharge, particulierement le methane et l'hydrogene, dans la terre de couverture et dans d'eventuels biofiltres. 2. Etude des phenomenes associes au retour de conditions aerobies a la peripherie d'une decharge: thermogenese, compostage et oxydation du methane. (FRA)
Ziel des übergeordneten Teilprojektes ist die Entwicklung einer Membran für die Brennstoffzelle. Diese Membran soll einerseits die Brennstoffzelle so weit befeuchten, dass eine optimale Funktion sichergestellt ist. Zum anderen soll die Membran dazu dienen, das Verbrennungsprodukt Wasser aus dem Abgasstrom zu entfernen. Für diesen Zweck soll eine Trennschicht auf der Membran entwickelt werden, die für Wasser durchlässig, für Gase wie Sauerstoff jedoch dicht ist. Die Trennschicht soll außerdem unter den Betriebsbedingungen der Brennstoffzelle stabil sein. Am Institut für Grenzflächenverfahrenstechnik und Plasmatechnologie IGVP der Universität Stuttgart soll eine geeignete Trennschicht auf Basis von vernetzten, wasseraufnehmenden Polymeren (Hydrogelen) entwickelt werden. Die Entwicklungsschritte umfassen die Auswahl und Synthese der Hydrogel-Bestandteile, ihre passende Mischung (Formulierung) sowie die Charakterisierung der Hydrogele bezüglich ihrer Wassertransport- und Stabilitätseigenschaften.
Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung eines Verfahrens zur stofflichen Nutzung von Lignin aus Ablaugen der Sulfat-und Sulfitzellstoffproduktion als Hydrogel. Um das Ziel des Vorhabens zu erreichen, werden verschiedene Arbeitspakete definiert. AP 1 Die Lignine werden über Fällung aus den Ablaugen separiert und mittels Membranfiltrationsanlag gereinigt. AP 2 Es werden nasschemische (Bestimmung funktioneller Gruppen), spektroskopische (IR, NMR) chromatographische Methoden (GPC, Pyrolyse GC/MS) sowie die Elementaranalyse eingesetzt, um die Lignine in ihrer strukturellen Zusammensetzung zu charakterisieren. AP 3 Kenntnisse zur Löslichkeit des Lignins im Reaktionsmedium sind Voraussetzung für eine effektive Umsetzung. AP 4 Der Einfluss einer physikalischen oder chemischen Vorbehandlung auf die Lignine wird untersucht, wobei sowohl die reaktiven Oberflächen als auch die Anzahl an funktionellen Gruppen erhöht werden soll. Für die Vernetzung werden verschiedene physikalische und chemische Vernetzungsmethoden eingesetzt. AP 5 Die mechanische Stabilität der Hydrogele erfolgt mittels rheomechanischer Untersuchungen. AP 6 Zur Bestimmung der Wasserspeicherkapazitäten werden sowohl die freie Quellkapazität als auch die Zyklenstabilität der Quellung untersucht. AP 7 Hierbei stehen die Korrelationen zwischen der chemischen Struktur und den makroskopischen Eigenschaften der Hydrogele im Vordergrund. Diese Korrelation führt letztlich zur einer Steuerung der Eigenschaften durch die Wahl der Ausgangsstoffe und Reaktionsbedingungen. AP 8 Es werden verschiedene Anwendungsmöglichkeiten getestet. Zunächst wird die Verwendung als Bodenwasserspeicher in Zusammenarbeit mit einem Industriepartner in Pflanzversuchen untersucht. Mit einem weiteren Industriepartner wird der Einsatz als Abbindeverzögerer in Baustoffen getestet. Ferner werden die adsorptiven Eigenschaften der Hydrogele gegenüber Schwermetallen und toxischen organischen Substanzen geprüft.
Primaerenergie-Wasserkraftnutzung der Gletscher-Schmelzwasser mit geeigneten Sammel-Leitungen, Wasserfassungen und Speicherungen, Kraftwerk-Nutzkonzeption entspr. der oertlichen Besonderheiten der Morphologie. Eisarbeiten der Sammelkanalbauten und Entwicklung geeigneter Maschinen und Komponenten der Verfahrenskette bis zum Energietraeger-Produkt Wasserstoff und LH2 zum Transport in die Schweiz; auch als Flugzeug-Treibstoff verwendbar. Prioritaetsziel: Ausraeumen der Luftverschmutzung im JET-Luftraum, Verhinderung der Schaumstoffwolken als Alternativloesung (bisher ungeloestes Problem).
Photooxidantien spielen eine Rolle bei der Oxidation von Schwefeldioxid etc. Sie werden photochemisch gebildet, wobei in atmosphaerischen Wassern Eisen- und Kupferverbindungen katalytisch wirken.
In verschiedenen Laendern steigt die Nitratkonzentration im Grundwasser ueber die maximale erlaubte Konzentration. In der ersten Untersuchungsstufe wurden drei Denitrifikationsmethoden mittels entspr. Pilotanlagen studiert: Die biologische mit autotrophen Denitrifikanten, die physikochemische unter Anwendung von Austauschharzen und die physikalische mittels Umkehrosmose. Nur die biologische Denitrifikation erlaubt eine Zerstoerung der Nitrate bis zum Stickstoff. Neue technische Vorrichtungen machen die Eintragung des notwendigen Wasserstoffes in das zu behandelnde Wasser moeglich: Die anaeroben, autotrophen Mikroorganismen erzeugen durch Oxidation von molekularem Wasserstoff die fuer sie notwendige Chemoenergie. Der fuer diese Oxidation erforderliche Sauerstoff wird unter Ausschluss des Luftsauerstoffs aus den Nitraten und Nitriten gewonnen. In der zweiten Untersuchungsstufe wird die Denitrifikation des Grundwassers im Boden geprueft. Wasserstoffhaltiges Wasser wird ins Grundwasser geleitet, womit die natuerliche Denitrifikation unterstuetzt wird.
Im Rahmen des Kooperationsprojektes sollen neue, mit Hydrogel-Schutzschichten ausgestattete Membranen für die Ultrafiltration und Nanofiltration bzw. Umkehrosmose entwickelt werden, die in Prozessen für Abwasserbehandlung ein deutlich verringertes Biofouling aufweisen. Methoden zur Herstellung dünner auf der Membranoberfläche gepfropfter Hydrogelschichten sollten entwickelt werden. UF Membraneigenschaften, welche der Basis formen, sollten so optimiert werden dass diese Hydrogelschichten einfacher angebracht werden können. Im Kooperationsverband sollen diese Eigenschaften erst definiert werden. Nach erfolgreiche Beschichtung werden die Membranen ausführlich charakterisiert um fest stellen zu können ob diese Membranen tatsächlich Eigenschaften besitzen die Vorteilhaft sind in Abwasserbehandlung. Einige der beste Kandidaten werden dann mittels Pilotanlageversuchen langfristig getestet.
Im Rahmen des Kooperationsprojektes sollen neue, mit Hydrogel-Schutzschichten ausgestattete Membranen für die Ultrafiltration und Nanofiltration bzw. Umkehrosmose entwickelt werden, die in Prozessen für Abwasserbehandlung ein deutlich verringertes Biofouling aufweisen. Der Fokus dieses Teilprojektes liegt auf Antifouling-Membranen für die Ultrafiltration (UF). Im Rahmen des Verbundprojektes fokussieren die eigenen Arbeiten auf die Synthese, Variation und Auswahl von geeigneten Hydrogelen mit zwitterionischen oder amphoteren Eigenschaften, die Synthese und Charakterisierung von neuen Makroinitiatoren zur Verankerung von Hydrogelschichten auf Oberflächen, die Funktionalisierung von UF-Membranen mit Hilfe der neuen Makroinitiatoren, die Optimierung der Funktionalisierung und den Transfer auf industriell relevante Kapillar-UF-Membranen, die Charakterisierung der dabei erhaltenen neuen AntiFouling-UF-Membranen, den Transfer der Beschichtung auf andere Membrantypen (NF, RO), detaillierte Foulinguntersuchungen, und Untersuchungen zum UpScaling der neuen Funktionalisierung unter Bedingungen der industrielle
Das Hauptziel des Vorhabens ist die Herstellung und Untersuchung der Eigenschaften von wasserquellbaren Gelen auf der Basis von polymerisierbaren Zuckerderivaten. Durch Copolymerisation mit Acrylsaeure konnten stark quellbare Gele mit guten Applikationseigenschaften erhalten werden. Ein wichtiges Ziel dieser Untersuchungen ist die Herstellung bioabbaubarer Hydrogele. Da diese Verbindungen als Superabsorber in Windeln etc. in grossen Mengen anfallen, waere eine Kompostierung z.B. von grossem Interesse. Die bisherigen Abbauversuche haben noch kein eindeutiges Bild ergeben. Weitere Untersuchungen sollen noch durchgefuehrt werden.
Im Rahmen des laufenden BMBF-Vorhabens 'Entwicklung von Polymersystemen fuer thermotrope Schichten' sind thermotrope, nicht-mechanische Abschattungssysteme entwickelt worden, die durch thermisch ausgeloeste Schaltvorgaenge eine Abschaltung in Fenstern und transparenten Waermedaemmverbundsystemen bewirken. Die Schaltung erfolgt a) durch thermotrope Hydrogele fuer den Fensterbereich und b) durch thermotrope Polymerblends, die jeweils unter Aenderung der Morphologie bei Einwirkung von Waermestrahlung reagieren und deren Verhalten thermoreversibel ist. Die gewonnenen Erkenntnisse werden genutzt, polymere thermotrope Systeme hinsichtlich ihres Einsatzpotentials und Anwenderverhaltens zu verbessern. Dabei werden sowohl die optischen Eigenschaften wie Schalthub und Winkelverteilung des Streulichts, die Schalttemperatur und der Schalttemperaturbereich fuer die verschiedenen Anwendungsbereiche optimiert. Gleichzeitig muss die Langzeitstabilitaet der Materialien und der Gesamtsysteme durch beschleunigte Alterungsversuche sichergestellt werden.
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