Projektförderung Das Vorhaben “Umsetzung einer klimaverträglichen Biomasseverwertung” wird im Berliner Programm für Nachhaltige Entwicklung (BENE) gefördert aus Mitteln des Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung und des Landes Berlin (Förderkennzeichen 1161-B5-0). Die aktuelle einfache Kompostierung von Grünabfällen aus Berlin (maßgeblich Straßenlaub der BSR und Mähgut der Grünflächenpflege) weist trotz Nutzen des Kompostes deutliche Emissionen an Treibhausgasen auf, rd. 7.600 Mg CO 2 -Äq. pro Jahr, zudem geht der Energieinhalt dieser Abfälle verloren. In dem vom Berliner Abgeordnetenhaus beschlossenen Abfallwirtschaftskonzept 2020 bis 2030 werden diese Treibhausgas-Emissionen aus der bisherigen Einfachkompostierung angesprochen und zum Fazit geführt: „Die Behandlung von Berliner Grasschnitt- und Laubabfällen in solchen Einfachkompostierungsanlagen ist daher bis Ende 2022 zu beenden.” Auch das Berliner Energie- und Klimaschutzprogramm des Landes Berlin fordert, diese Abfälle vollständig einer höherwertigen Verwertung zuzuführen. In den vorhergehenden Jahren wurden von der Senatsumweltverwaltung verschiedene technische Möglichkeiten dieser höherwertigen Verwertung untersucht. Für die höherwertige, klimaentlastende Verwertung der genannten Grünabfälle wurden die Vergärung, die direkte Verbrennung, die Aufbereitung in Hausmüll-Behandlungsanlagen und die Hydrothermale Karbonisierung (HTC) untersucht. Teils aus verfahrenstechnischen, teils aus Kostengründen konnte sich bislang keines dieser Verfahren durchsetzen. Im vorliegenden Forschungsvorhaben wurde der Weg untersucht, die Grünreste über ein mechanisches Pressverfahren zu Brennstoff aufzubereiten und diesen dann in bestehenden Kraftwerken als Kohleersatz einzusetzen. Dazu wurden in einer bereits bestehenden Aufbereitungsanlage der Firma florafuel AG für Laub und Gras in der Nähe von München große Mengen an Brennstoff produziert und für großtechnische Verbrennungsversuche in Berlin eingesetzt. In dieser Aufbereitung werden die Grünreste zunächst zerkleinert und dann gewaschen, um Inertstoffe und verbrennungsschädliches Chlor und Kalium auszutragen. Danach wird der Faserschlamm mechanisch entwässert, nachfolgend getrocknet und zu Pellets oder Briketts verpresst. Dieser Brennstoff ist in seinen physikalisch/chemischen Eigenschaften regulären Holzbrennstoffen sehr ähnlich. Die Aufbereitung selbst arbeitet nach langjähriger Betriebserfahrung weitgehend sicher. Daher soll in Berlin eine erste Demonstrationsanlage von rd. 12.000 Mg/a Durchsatz errichtet werden. Im Projekt war die sehr wichtige Frage zu klären, ob der erzeugte Brennstoff in bestehenden Berliner Kraftwerken verarbeitbar ist und dabei klimabelastende Kohle ersetzen kann. Dazu wurden in den Kohle-Kraftwerken der BTB, von Vattenfall und im Fernheizwerk Neukölln insgesamt über 150 Mg aufbereiteten Brennstoffs testweise verbrannt, in verschiedenen Feuerungsverfahren (Wanderrost und Wirbelschicht). Die Ergebnisse der Verbrennungs-Großversuche zeigen, dass sich die Grünrest-Brennstoffe zwar nicht allein, aber in Mischung mit anderen Brennstoffen in beiden Feuerungsverfahren gut verbrennen lassen. Das in den Versuchen begleitend aufgezeichnete Emissionsverhalten einer solchen Mischung erwies sich als unproblematisch. Allerdings neigt der Brennstoff bei mehrfachen Umlade- und Abwurfvorgängen zu relevanten Staubentwicklungen. Dies konnte durch die geänderte Brennstoff-Konfektionierung zwar deutlich reduziert werden, bildet aber eine noch weiter zu lösende Aufgabe. Die weitere Prüfung – eben auch über möglichst bald durchzuführende weitere Versuche – als Grundlage einer zugesagten Dauerabnahme der Bio-Brennstoffe wird durch die EVU, gerade auch im Hinblick auf zukünftige Standortkonzepte im Kontext Kohleausstieg fortgesetzt. Die Abnahme des Brennstoffs zunächst aus der Demonstrationsanlage ist die zentrale Voraussetzung für die erzielbare hohe Treibhausgas-Entlastung: Durch die Umlenkung aus der Kompostierung in diese energetische Verwertung kann eine spezifische THG-Reduzierung von rd. -460 kg CO 2 -Äq/Mg erreicht werden. Für die Gesamtmenge von rd. 102.000 Mg/a an Laub und Mähgut wäre damit eine jährliche THG-Entlastung von rd. -47.000 Mg CO 2 -Äq erzielbar. Das ist einerseits im Bereich der Abfallwirtschaft Berlins eine im Vergleich sehr hohe absolute Klima-Entlastung, andererseits liegt der spezifische Preis für die THG-Minderung im Bereich von 40 €/Mg CO 2 -Äq und damit im unteren Bereich alternativer Reduktionsmaßnahmen. Im Verlauf des Projektes ergab sich im Austausch mit dem CarboTip-Projekt (FU Berlin) eine ergänzende vorteilhafte Verwertungsmethode: Aufbereitete Mengen aus Laub und Mähgut werden zur pyrolytischen Erzeugung von Pflanzenkohle (langfristige Bindung des Kohlenstoffes im Boden) und Pyrolysegas als Erdgasersatz verwendet. Der Klimaeffekt ist ähnlich positiv wie beim Ersatz von Kohle im Kraftwerk, die CO 2 -Reduktionskosten sind ähnlich günstig.
Klärschlamm als Phosphorressource Klärschlamm als Energieressource Neben der Anerkennung von Klärschlamm als regenerativem Energieträger rückt Klärschlamm auch hinsichtlich seiner Inhaltsstoffe in den Fokus. Wurde er früher traditionell in der Landwirtschaft oder dem Landschaftsbau meist unvorbehandeltstofflich verwertet, verlieren diese beiden Verwertungspfade vor allem durch mögliche Schadstoffbelastungen mehr und mehr an Akzeptanz. Dies kann auch als einer der Gründe angesehen werden, warum die jetzige Bundesregierung in ihrem Koalitionsvertrag für die 18. Legislaturperiode den Ausstieg aus der direkten landwirtschaftlichen Verwertung von Klärschlamm vereinbart hat. Da im Abwasserpfad und dort insbesondere im Klärschlamm beachtliche Mengen der lebensnotwendigen und durch nichts zu ersetzenden Ressource Phosphor enthalten ist, wird seit gut zehn Jahren in Deutschland bzw. Europa an der Erschließung des Phosphors aus sekundären Quellen gearbeitet. Mittlerweile existieren Pilotanlagen für das Phosphor-Recycling aus Klärschlamm bzw. Klärschlammasche. Eines dieser Verfahren, ursprünglich zur Vermeidung von ungewollten Inkrustrationen spontan ausgefällten Struvits in Rohrleitungen der Schlammbehandlung auf Kläranlagen mit biologischer Phosphorelimination und Faulung entwickelt, wird seit 2011 erfolgreich auf der Kläranlage Waßmannsdorf im Großmaßstab eingesetzt. Pro Jahr werden so ca. 40 Mg Phosphor zurückgewonnen und als Mineraldünger in den Nährstoffkreislauf zurückgeführt. Das von den Berliner Wasserbetrieben entwickelte und patentierte Verfahren wird global von einem Lizenznehmer unter dem Namen AirPrex® vermarktet. Der aus dem Faulturm kommende Faulschlamm wird in einem eigens dafür entwickelten Airlift-Reaktor einer pH-Wertanhebung durch CO 2 -Strippung unterzogen. Das Ausblasen des CO 2 erfolgt über Luft, die von unten in den Reaktor gelangt. Bei einem pH-Wert von ca. 8 und durch Dosierung von Magnesiumsalz (MgCl 2 ) fällt bei ausreichender Konzentration von gelöstem ortho-Phosphat und Ammonium das mineralische Struvit (Magnesiumammoniumphosphat, MgNH 4 PO 4 * 6H 2 O) aus. Was zuvor spontan und unerwünscht in Rohrleitungen passierte, wird nun gezielt und kontrolliert durchgeführt. Die Reaktorgeometrie mit einer zylindrischen Trennwand ermöglicht ein zirkulierendes Fließbett, im mittleren Bereich von unten nach oben, im äußeren Bereich von oben nach unten. Dies ermöglicht das Wachstum der Struvitkristalle bis zu einer bestimmten Größe, so dass sie groß und damit schwer genug werden, um in den konischen Reaktorboden abzusinken und diesen zu verlassen. Nach einem Wäscher wird das Mineral in Containern gesammelt und der Verwertung als Düngemittel zugeführt. Die Zulassung als Düngemittel erfolgte gemäß EU Düngemittelverordnung EC 2003/2003. Diese Art der Phosphorrückgewinnung hat auch noch weitere Vorteile. Durch das Ausfällen des Struvits und dessen Ausschleusung wird die Entwässerbarkeit des Faulschlamms erhöht. Dies wirkt sich positiv als Verringerung des Polymerverbrauchs sowie als Erhöhung der Trockensubstanz im entwässerten Schlamm aus. Somit lassen sich gleichzeitig die Kosten für Betriebsmittel und die Schlammentsorgung senken. Im Zuge der Novelle der Klärschlammverordnung soll dem Ressourcenschutz, insbesondere der Ressource Phosphor Rechnung getragen werden. Es wird erwartet, dass die Novelle ein Phosphorrückgewinnungsgebot für Klärschlämme ab einem bestimmten Phosphorgehalt ausspricht. Je nach Entsorgungsart, sollen weitergehende Anforderungen an die Verwertung der Klärschlämme bzw. Klärschlammaschen geregelt werden. Die folgende Abbildung stellt eine denkbare Option für eine zukünftige Klärschlammentsorgung unter dem Aspekt einer stärkeren Ressourcenschonung im Fall Phosphor dar. Daneben gibt es aber natürlich auch andere Varianten. Welche es letztlich wird, hängt vor allem von politischen Weichenstellungen ab, die heute noch nicht vollumfänglich vorhersehbar sind. Mit dem Ziel der Verbesserung der Energie-und Klimabilanz sowie zur Hebung des Phosphorrecyclingpotentials bei der Entsorgung von Klärschlämmen des Landes Berlins wurde das “Projekt über die Weiterentwicklung des Klima- und Ressourceneffizienzpotentials durch HTC-Behandlung ausgewählter Berliner Klärschlämme” im Umweltentlastungsprogramm II (UEP II) unter der Projektnummer 11443 UEPII/2 durch die Senatsverwaltung für Umwelt, Verkehr und Klimaschutz gefördert, sowie durch die Europäische Union kofinanziert. Klärschlamm eignet sich auf Grund des hohen Anteils an organischen Bestandteilen insbesondere als Ersatzbrennstoff in der Kohle- bzw. Zementindustrie und ist zudem der wichtigste sekundäre Phosphorlieferant. Mit der Erhöhung des Klärschlammtrockensubstanzgehaltes wie z. B. durch Hydrothermale Karbonisierung (HTC) kann die Klärschlammentsorgungsmenge wesentlich reduziert werden bzw. kann der hochentwässerte Klärschlamm wegen seines verbesserten Heizwertes höherwertige Brennstoffe ersetzen. Die Ergebnisse des Forschungsprojektes zeigen die Möglichkeiten und Grenzen der hydrothermalen Karbonisierung (HTC) von entwässertem Klärschlamm bei der Verbesserung der Energie-, Klima- und Umweltbilanz der Klärschlammentsorgung des Landes Berlin auf. Es wurden Klärschlämme von 4 Klärwerken in Laborversuchen sowie in einer Pilotanlage untersucht und Aussagen zur Energie- und Klimabilanz, zu den Phosphor- und Schwermetallgehalten der HTC-Produkte bzw. zur Entwicklung des chemischen Sauerstoffbedarfs (CSB-Wert) abgeleitet.
Häusliche Bioabfälle: Kompostierung und Vergärung am sinnvollsten Bioabfälle aus privaten Haushalten werden in der Regel kompostiert oder vergoren, bevor sie als Dünger oder Bodenverbesserungsmittel verwendet werden. Die ökobilanzielle Untersuchung verschiedener alternativer Verfahren zur Bioabfallbehandlung im Auftrag des UBA zeigt, dass für die Verwertung von Abfällen aus der Biotonne aktuell kein Verfahren so gut abschneidet wie Kompostierung und Vergärung. Die Behandlung und anschließende Verwertung von Bioabfällen findet in Deutschland überwiegend in Kompostierungs- und Vergärungsanlagen statt. Neben diesen konventionellen Verfahren existieren zahlreiche andere, zum Teil neu entwickelte Verfahren zur Behandlung von unterschiedlichen Bioabfallarten. Der Frage nach der Hochwertigkeit dieser Verfahren wurde in dem Forschungsprojekt „Ermittlung von Kriterien für hochwertige anderweitige Verwertungsmöglichkeiten von Bioabfällen“ nachgegangen. Dazu wurden acht potenziell hochwertige Verwertungsverfahren für verschiedene Bioabfälle identifiziert und in Verfahrenssteckbriefen beschrieben. Fünf dieser Verfahren eignen sich für die Verwertung von Abfällen aus der Biotonne: die Hydrothermale Carbonisierung (HTC-Verfahren) die Hydrothermale Verflüssigung (HTV) die Milchsäurefermentation die Aceton-Buthanol-Ethanol-Fermentation (ABE-Fermentation) die Zucht von Soldatenfliegen zur Herstellung von Eiweißfutter. Für holzige Bioabfälle wurde die Pyrolyse zur Herstellung von Biokohle untersucht und für gebrauchte Öle und Fette zwei verschiedene Verfahren zur Herstellung von Biokraftstoffen (Umesterung und HEFA-Verfahren). Die ausgewählten Verfahren wurden, soweit möglich, ökobilanziell bewertet und den klassischen Behandlungsmethoden Kompostierung und Vergärung (in Biogasanlagen) gegenübergestellt. Es zeigte sich, dass keines der untersuchten Verfahren zur Verwertung von Biotonnenabfällen unter den aktuellen Rahmenbedingungen einen vergleichbaren Grad an Hochwertigkeit erreicht wie die klassischen Verwertungsverfahren. Im Gegensatz dazu kann die Herstellung von Biokohle aus holzigen Bioabfällen mittels Pyrolyse hochwertig sein. Voraussetzung ist jedoch, dass die Biokohle stofflich zum Beispiel als Aktivkohle verwertet werden kann. Eine rein energetische Nutzung als Brennstoff ist nicht als hochwertig anzusehen. Die Herstellung von Biokraftstoff aus gebrauchten Ölen und Fetten insbesondere mittels der Umesterung erwies sich als hochwertiges Verfahren. Kompostierung im privaten Garten Ein zweiter Schwerpunkt des Projektes war die fachgerechte Kompostierung von Bioabfällen im eigenen Garten (Eigenkompostierung) und die nachhaltige Nutzung des erzeugten Kompostes. Im Hintergrund steht die Frage, ob und unter welchen Bedingungen sich Bürger*innen von der Biotonne befreien lassen könnten, wenn sie den anfallenden Bioabfall im eigenen Garten verwerten. Ein wichtiges Ergebnis ist hierbei, dass für eine sachgerechte Eigenverwertung der Bioabfälle eine Mindestgartenfläche von 70 m² pro Einwohner*in erforderlich ist. Bei kleineren Gärten könnte es auf Grund der anfallenden Bioabfallmengen zu einer Überdüngung des Gartenbodens und zu einer Auswaschung von Nährstoffen kommen. In diesem Fall wäre eine Entsorgung der Küchenabfälle über die Biotonne der bessere Verwertungsweg.
Wissenschaftliche Untersuchungen zur Genese fruchtbarer, Schwarzerde-artiger Böden im Amazonasgebiet (Terra Preta) lassen auf eine anthropogene Entstehung schließen. Die stoffliche Zusammensetzung der Terra Preta wird auf die aerobe und anaerobe biochemische Umsetzung organischer Siedlungsabfälle zurückgeführt. Der hohe Anteil stabiler Kohlenstoffverbindungen kann der Zugabe von Holzkohlen zugeschrieben werden. Sie werden als wesentliche Ursache für den günstigen Humus-, Nährstoff- und Wasserhaushalt dieser Böden angeführt. Hieraus resultieren Bestrebungen in Deutschland und vielen anderen Ländern, Technologien zur Herstellung und Anwendung organischer Bodenhilfsstoffe (bzw. Bodenverbesserungsmittel) zu entwickeln und in die Praxis einzuführen. So sollen in ähnlicher Weise Böden mit stabilen organischen Verbindungen angereichert und in ihren Bodenfunktionen, insbesondere ihrer Fruchtbarkeit verbessert werden. Anhand zahlreicher Veröffentlichung sollten die Chancen (Stand der technischen Herstellung, Verwendungswege, Wirkung auf Boden und Pflanzen) und Risiken (Gehalte von Schadstoffen, negative Effekte auf Boden und Pflanze, ökonomische Risiken, Gesamtökobilanz) und die rechtlichen Regelungen dargelegt werden.Quelle: http://www.umweltbundesamt.de
Wasserstoff kann zukünftig ein geeignetes Speichermedium sein, um Energie für die Elektromobilität bereitzuhalten. Allerdings ist es nicht ungefährlich, Wasserstoff in Druckbehältern zu speichern. Herkömmliche Gasflaschen stehen unter einem Druck von rund 300 bar. Forscherinnen aus dem Bereich Bioökonomie der Universität Hohenheim in Stuttgart befassen sich mit der Entwicklung von Aktivkohlespeichern, in denen mit nur einem bar große Mengen an Gas gespeichert werden können. Die Aktivkohle wird aus Bambus durch zwei alternative Verfahren hergestellt. Entweder wird der Bambus bei 500 Grad Celsius langsam pyrolysiert oder im wässrigen Milieu bei 250 Grad Celsius mit der hydrothermalen Karbonisierung umgesetzt. Durch eine anschließende Imprägnierung mit Kalilauge und Aktivierung der Partikel bei 600 Grad Celsius entsteht ein aktives Kohlepulver, das entweder im 3D-Drucker oder durch Pressverfahren in aufbereitete Aktivkohle geformt werden kann. Die in der aktiven Kohle enthaltenen Mikroporen sind in der Lage, das bis zu dreifache Gasgewicht zu speichern. Das Verfahren wird mit dem Industriepartner HTCycle weiterentwickelt, da die Speicherung derzeit nur bei minus 196 Grad Celsius funktioniert. Bambus-Aktivkohle kann langfristig einen nachhaltigen Beitrag zur Energiespeicherung und Erzeugung liefern: Kohlenstoff verbleibt in einem geschlossenen Stoffkreislauf und die Menge an benötigten Chemikalien ist überschaubar. Zudem können Bambus-Abfälle anstelle der Kompostierung oder Verbrennung verwertet werden.
Das Projekt "FH-Kooperativ 2-2020: Funktionalisierung und Anwendung von hydrothermal karbonisiertem Lignin als Verstärkerfüllstoff in Kautschuk (FAnLiVe)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Aachen, Institut für Angewandte Polymerchemie durchgeführt. In vielen Gummiprodukten werden verstärkende Füllstoffe zugesetzt, um die Widerstandsfähigkeit des Gummis zu erhöhen. Entscheidend ist eine gute Anbindung der Füllstoffe an den Kautschuk. Je nach Anwendung werden entweder spezielle Industrieruße auf Ölbasis oder Silica auf Sandbasis eingesetzt, pro Jahr mehrere Megatonnen (Marktvolumen ~20 Mrd. $). Ruße weisen eine gute Anbindung auf, da sie wie der Kautschuk aus Kohlenstoff bestehen. Die kautschukabweisende Oberfläche des Silicas muss durch Haftvermittler funktionalisiert werden, bietet dafür aber chemisch reaktive Gruppen an. Derzeit wird intensiv nach alternativen verstärkenden Füllstoffen auf Basis nachwachsender Rohstoffe gesucht. Ein äußerst vielversprechender Ansatz sind braunkohleähnliche Partikel, die durch den Prozess der hydrothermalen Karbonisierung (HTC) entstehen. Dabei wird der sonst Jahrmillionen dauernde Inkohlungsprozess von Biomasse in Reaktoren durch Einwirkung von Druck und Temperatur auf einige Stunden beschleunigt. Dies geschieht durch die exotherme Reaktion der HTC sehr Energieeffizient. HTC-Kohlen auf Ligninbasis werden zurzeit in erste Gummiprodukte eingeführt, weisen aber bisher nur eine schwache Verstärkung auf, was den Anwendungsbereich limitiert. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, die Oberfläche der HTC-Kohlen derart zu modifizieren, dass sie eine verbesserte Anbindung zeigen. Obwohl sie wie der Ruß vorwiegend aus Kohlenstoff bestehen, bieten sie wie Silica reaktive Gruppen an der Oberfläche und damit die Möglichkeit der Funktionalisierung. Bisher ist unklar welche reaktiven Gruppen in welchem Verhältnis vorhanden sind und wie sich diese durch den Herstellungsprozess gezielt einstellen lassen und durch die richtigen Haftvermittler anbinden lassen. Diesen Fragestellungen wird in dem anwendungsorientierten Forschungsprojekt mit den Methoden der Oberflächenchemie und Kautschuktechnologie nachgegangen, um in Zusammenarbeit mit dem Industriepartner das Anwendungsspektrum zu erweitern.
Das Projekt "Teilvorhaben: Nicht-Edelmetall-Katalysatoren auf stickstoffdotierten Kohlenstoffträgern für die Ammoniak-Reformierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. Ziel dieses Projektteils ist die Entwicklung eines leistungsstarken Nicht-Edelmetall-Katalysators, geträgert auf einem stickstoffdotierten Kohlenstoff für die Reformierung von Ammoniak (Rückgewinnung von reinem Wasserstoff). Eine energetisch effiziente NH3-Zersetzungsreaktion ist ein Schlüssel zur Nutzung von NH3 als Wasserstoff (H2)-Speicher/Transportmedium, was nur mit einem hochaktiven/stabilen Katalysator möglich ist. Ein neues Konzept des Katalysatordesigns für die NH3-Zersetzung ist notwendig, um die Leistung eines teuren Edelmetall-Katalysators (Benchmark) zu übertreffen. Das Konzept wird auf dem detaillierten Verständnis der Katalysatoreigenschaften und folglich des katalytischen Verhaltens basieren. Es ist vorteilhaft, die Technik der Hydrothermalen Karbonisierung (HTC) zu nutzen, um ein abstimmbares Katalysatorträgermaterial zu synthetisieren und dadurch die elektronischen und strukturellen Eigenschaften der Metallspezies über die Metall-Träger-Wechselwirkungen zu steuern. Der HTC Bottom-up-Ansatz erlaubt vielfältige Synthesemöglichkeiten und ermöglicht so die spezifischen Einflüsse auf die Metall-Nanopartikel zu untersuchen. Das Abscheideverfahren der Metall-Spezies auf den stickstoffdotierten Kohlenstoff wird entwickelt und optimiert, um einen leistungsstarken Nicht-Edelmetall-Katalysator auf stickstoffdotiertem Kohlenstoff zu synthetisieren. Die entwickelten Katalysatoren werden in einem industriellen Reaktorsystem auf ihre Leistungsfähigkeit getestet, um die Brücke zur Industrie zu schlagen.
Das Projekt "Optimierte Eisen-Biokohle-Komposite zum Abbau von halogenierten Verbindungen in Umweltmedien: Synthese-Strategien und Reaktionsmechanismen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, Department Technische Umweltchemie durchgeführt. Die rasante Urbanisierung und Industrialisierung in den vergangenen Jahrzehnten hat zu einer Vielzahl von Umweltkontaminationen mit halogenierten organischen Verbindungen (HOCs) sowohl in China als auch Europa geführt. Ziel des vorgeschlagenen Projektes ist es, neue Erkenntnisse und ein vertieftes Prozessverständnis für die Synthese von biobasierten nFe(0)/Pd/C-Kompositen und deren Reaktionen mit HOCs in der Grundwasserreinigung zu gewinnen. Dies beinhaltet die Identifizierung von Synthese-optionen für Partikel mit maßgeschneiderten und verbesserten Eigenschaften mithilfe der Hydrothermalen Karbonisierung (HTC). Ein tiefgreifendes mechanistisches Verständnis der beteiligten Prozesse, d.h. Sorption, Reaktion und Transport reaktiver Spezies so-wie Katalyse sowie deren Synergien dient einer zielgerichteten Optimierung der Partikel und der Erkundung ihrer Anwendungsgebiete. Die nFe(0)/Pd/C-Komposite sollen speziell für die in-situ Grundwasserreinigung geeignet sein und verbesserte Eigenschaften insbesondere für solche Anwendungsfälle besitzen, bei denen bekannte Konzepte der in-situ-Sanierung mit Nanopartikeln (Nanoremediation) nicht greifen. Die synergistische Kombination verschiedener Wirkprinzipien erlaubt Multikatalyse-Prozesse sowie die sequentielle Behandlung von verschiedenen Kontaminanten. Zunächst werden verschiedene Optionen für die Einbettung von Metallen in oder auf die Kohlepartikel untersucht, die erhaltenen Produkte detailliert durch physikalisch-chemische Methoden charakterisiert und auf ihre Reaktivität getestet. Danach werden Reaktionen in Batch-Ansätzen für die Aufklärung der zugrundeliegenden Mechanismen, wie das Zusammenspiel von Pd, Kohleoberfläche und Fe-Spezies, der beteiligten Reaktionswege und reaktiven Spezies, durchgeführt. Weiterhin werden Optionen für Multikatalyse und sequentielle Reduktions-/Oxidationsprozesse untersucht. Abschließend werden die entwickelten Materialien und Prozesse im Labor für die Behandlung von Wasser von kontaminierten Standorten in Deutschland und China erprobt. Dieses kooperative Forschungsvorhaben von chinesischen und deutschen Partnern wird zu einem signifikanten Fortschritt in der Sanierungsforschung für industriell kontaminierte Standorte, insbesondere auch in China, führen.
Das Projekt "HTC-Verfahren zur Minimierung des CO2-Ausstoßes auf Kreuzfahrtschiffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Environmental Systems GmbH durchgeführt.
Das Projekt "'Verbesserung der Nachhaltigkeit der Kaffeewertschöpfungskette in Vietnam durch Umwandlung von Nebenprodukten zu kohlenstoffreichem Material mittels hydrothermaler Karbonisierung'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie e.V. durchgeführt. Vietnams nationale Strategie zur Verbesserung der Wettbewerbsfähigkeit der Kaffeeexporte zielt auf die Verbesserung der Produktqualität. Eine vorgeschlagene Maßnahme besteht darin, die Verarbeitungsmethode der Kaffeekirschen zu ändern. Statt der traditionellen Sonnentrocknung bei den Bauern, sollen qualitativ hochwertigere Kaffeebohnen in Verarbeitungsbetrieben durch Nassverarbeitung produziert werden. Diese würde zudem die Landwirte und übrigen Betriebe der Wertschöpfungskette unabhängiger von den Witterungsbedingungen machen. Eine zentralisierte Produktionsweise stellt jedoch durch die große Menge an nassen Nebenprodukten und den steigenden Wasser- und Energieverbrauch neue Herausforderungen. Ziel des Projekts ist es, innovative Lösungen zur Verwertung der Nebenprodukte der Kaffeeverarbeitung zu entwickeln. Im Projekt wird zunächst theoretisch und dann experimentell die Verwendung eines neuen thermochemischen Umwandlungsprozesses, der hydrothermalen Karbonisierung (HTC), untersucht. Damit können feste, nasse Nebenprodukte bei Temperaturen von 180-250 °C in relativ kurzer Zeit (Minuten bis Stunden) in kohlenstoffreiche Materialien (Hydrochars) umgewandelt werden. Diese können zur Erzeugung von Prozesswärme oder Strom verbrannt werden. Da nur wenig über solche Umwandlungen von Nebenprodukten der Kaffeeverarbeitung bekannt ist, wird ein zentrales Forschungsziel darin bestehen, die technische Machbarkeit der Integration von HTC in Nassverarbeitungsanlagen und ihre Abfall- und Abwasserbehandlungsanlagen nachzuweisen. Im Projekt werden Verfahrenskombinationen mit HTC entwickelt und in ihren Auswirkungen auf Ressourcennutzung und Umweltemissionen bewertet. Darüber hinaus stärkt das Projekt durch die Entwicklung eines Kooperationsrahmens die wissenschaftliche Zusammenarbeit zwischen Deutschland und Vietnam, so dass innovative Lösungen zur Verbesserung der Nachhaltigkeit in der Kaffee-Wertschöpfungskette implementiert werden können.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 100 |
| Land | 2 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 97 |
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| License | Count |
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