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.
Im Forschungsprojekt IntenKS werden sowohl Möglichkeiten zur stofflichen wie auch zur energetischen Verwertung von Klärschlamm im Zielland China erforscht. Die Etablierung angepasster, verfahrenstechnischer Lösungen bietet erhebliches Potenzial zur Verbesserung der Entsorgungssituation, da ein Großteil des Klärschlamms bisher unstabilisiert deponiert wird. Dazu werden die thermischen Verfahren der Thermodruckhydrolyse (TDH) und der Hydrothermalen Carbonisierung (HTC) und deren Auswirkungen auf die anaerobe Stabilisierung, Prozesswasserbehandlung und Reststoffverwertung untersucht. Die unvermeidbare Bildung refraktärer, organischer Verbindungen wird bewertet und ein integriertes Konzept zum Management anfallender Reststoffe unter Berücksichtigung der Rahmenbedingungen des Ziellandes China entwickelt und validiert. Ziel ist, neben der Erarbeitung eines ökonomisch sowie ökologisch nachhaltigen Konzepts zur verbesserten Schlamm- und Reststoffbehandlung, die Implementierung der erzielten Ergebnisse im chinesischen Markt und im Richtlinienwerk chinesischer Institutionen.
Im Forschungsprojekt IntenKS werden sowohl Möglichkeiten zur stofflichen wie auch zur energetischen Verwertung von Klärschlamm im Zielland China erforscht. Die Etablierung angepasster, verfahrenstechnischer Lösungen bietet erhebliches Potenzial zur Verbesserung der Entsorgungssituation, da ein Großteil des Klärschlamms bisher unstabilisiert deponiert wird. Dazu werden die thermischen Verfahren der Thermodruckhydrolyse (TDH) und der Hydrothermalen Carbonisierung (HTC) und deren Auswirkungen auf die anaerobe Stabilisierung, Prozesswasserbehandlung und Reststoffverwertung untersucht. Die unvermeidbare Bildung refraktärer, organischer Verbindungen wird bewertet und ein integriertes Konzept zum Management anfallender Reststoffe unter Berücksichtigung der Rahmenbedingungen des Ziellandes China entwickelt und validiert. Ziel ist, neben der Erarbeitung eines ökonomisch sowie ökologisch nachhaltigen Konzepts zur verbesserten Schlamm- und Reststoffbehandlung, die Implementierung der erzielten Ergebnisse im chinesischen Markt und im Richtlinienwerk chinesischer Institutionen.
In dem Vorhaben soll die genehmigungsrechtliche Zulassung des Einsatzes technisch modifizierter Biomasse aus land- + forstwirtschaftlichen Reststoffen (MoBiFuels), die mit Hilfe von drei innovativen Verfahren (Waschprozess, Torrefizierung, hydrothermale Karbonisierung) vorbehandelt wurden, an Bestands- und Neuanlagen unterschiedlicher Leistungsklassen geprüft und im Einzelfall getestet werden. Parallel dazu erfolgt, wie für die Zulassung einer kleinen Biomasseanlage (kleiner als 100 kW) zum Einsatz eines MoBiFuels erforderlich, die Beantragung eines einjährigen Messprogrammes. Aus den Erfahrungen mit den Genehmigungsbehörden sowie der systematischen Analyse des aktuellen Rechts- und Wissensstandes erfolgt die Abschätzung des Markt- + Normierungspotenzials von modifizierten biogenen Festbrennstoffen ohne chemische Verunreinigung mit wässriger o. thermischer Vorbehandlung.
Aktuell startet an der HAWK das Forschungsprojekt 'Prozessketten zur Herstellung und Nutzung von Pflanzenkohlen' mit vergleichenden Untersuchungen und Bilanzierungen von Prozessketten zur Herstellung von Pflanzenkohlen mittels Pyrolyse und hydrothermaler Carbonisierung (HTC). Das Forschungsprojekt ist ein Teilprojekt des Verbundvorhabens 'Fachhochschulforschung als Motor regionaler Entwicklung' und wird durch die Volkswagen Stiftung gefördert. Gegenstand der Betrachtung sind neben verschiedenen Herstellungsverfahren die Nutzungspfade der aus den unterschiedlichsten Inputsubstraten erzeugten Kohlen, Öle und Gase sowie die Betrachtung der bei der HTC anfallenden Abwässer. Am Fachgebiet NEUTec wurden im Rahmen einiger Projekte ('EU-INTERREG: Biochar - Climate Saving Soils'; EFRE: HTC in Niedersachsen') bereits erste Pflanzenkohle-Prozessketten ökobilanziell abgebildet. Diese werden nun um weitere Verfahren und Anwendungen ergänzt und an den aktuellen Stand der Technik angepasst, so dass für alle gängigen Verfahren und Nutzungspfade Lebenszyklusdaten (Life Cycle Inventories (LCI)) und die daraus resultierend Modelle zur Verfügung stehen. Diese Modelle bilden die Grundlager zur Modellierung, Bilanzierung und Optimierung der abgebildeten Herstellungsverfahren und Prozessketten. Auf Basis der entstandenen Ökobilanzen (Life Cycle Assessments (LCA)) können Aussagen über die Effizienz und Nachhaltigkeit der unterschiedlichen Verfahren und Anwendungen getroffen werden. Dies betrifft nicht nur den Vergleich der Verfahren untereinander, sondern auch die Konkurrenz zu anderen Prozessen der energetischer Biomassenutzung oder der nachhaltiger Landwirtschaft.
Aufgrund der Pflicht zur getrennten Sammlung von Bioabfällen aus Privathaushalten (§ 11 Abs. 1 KrWG) ist mit einem deutlichen Anstieg der Mengen dieser Bioabfälle zu rechnen (Biotonne und Gartenabfälle ca. 3 - 4 Mio. t/a). Mit dem 2016 vergebenen FuE-Vorhaben 'Hochwertige Verwertung von Bioabfällen im Anlagenbestand' (FKZ 3715343140) wird die hochwertige bodenbezogene stoffliche Verwertung der Bioabfälle nach Vergärung und/oder Kompostierung unter Berücksichtigung des Anlagenbestands untersucht. Mittlerweile sind Entwicklungen und Tendenzen ersichtlich, wonach Bioabfälle auch anderen stofflichen und energetischen Verwertungen zugeführt werden können (z. B. Biodiesel/Biokraftstoff, Biokohle - Terra Preta, HTC usw.). Daher sollen mit einem weiteren FuE-Vorhaben Kriterien ermittelt werden, die anderweitige stoffliche und energetische hochwertige Verwertungen von Bioabfällen beschreiben. Dabei sollen neben den bereits heute erprobte Verfahren/Techniken auch solche Verwertungsmöglichkeiten betrachtet werden, bei denen die Einsetzbarkeit erst in absehbarer Zeit zu erwarten ist. Hieraus sollen Anforderungen abgeleitet werden, die an eine hochwertige Verwertung von Bioabfällen zu stellen sind, und unter Berücksichtigung der §§ 6 - 8 KrWG und möglicher Mehrfachnutzungen (energetisch-stofflich, stofflich-energetisch, energetisch-energetisch) eine Rangfolge der umweltverträglichen Verwertungen auf Grundlage ökobilanzieller Bewertungen erstellt werden. Dem soll zu Vergleichszwecken eine nach dem Stand der Technik besonders hochwertige Verwertung von nicht getrennt gesammelten Bioabfällen aus Privathaushalten (Verwertung zusammen mit Restabfall) gegenüber gestellt werden, zudem sind die Verfahren den klassischen Bioabfallverwertungsverfahren (Kompostierung, Vergärung) sowie der Eigenkompostierung gegenüberzustellen. Zu den vorgeschlagenen Anforderungen sowie den Maßnahmen zur Umsetzung ist eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung durchzuführen.
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| Zivilgesellschaft | 7 |
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| Förderprogramm | 82 |
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