The projects goal is to examine the Mobility and transformation behaviour of emitted palladium from automobile exhaust catalysts into the environment. To achieve this, I will examine the influence of commonly present organic complexing agents like citric acid, amino acid (L-Methionin) and ethylenediamine tetra acetic acid (EDTA), as well as inorganic anion species (Cl-, NO3-, SO42- und PO43-), on the chemical behaviour and transformation of metallic palladium (Pd-Mohr) and PdO into more soluble species. The analytical experiments will be conducted over different time periods (1, 10, 20, 30, 40, 50 and 60 days), involving different concentrations of the various complexing agents under examination (0.001, 0.01 and 0.1 M). The results will help clarify the extent to which Pd Mobility is influenced by time and the presence of various complexing agents at different concentrations. In addition, surface analyses of isolated particles using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) will be used to examine the influence of organic compounds and inorganic anion species, on the transformation of metallic palladium and PdO. The proposed study will significantly help to shed light on questions related to the environmental transformation of Pd into more toxic species following emission in car exhausts, a poorly understood process to date.
1. Der bei der Papiererzeugung seit 1974 von 48 auf 16 l/kg Produkt verringerte mittlere Frischwassereinsatz und die Zunahme der mit dem Altpapier eingetragenen Stoerstofffracht fuehrte zu einer Aufkonzentrierung von geloesten und kolloidalen Substanzen im Kreislaufwasser. Durch angepasste Kreislaufschaltungen kann die erhoehte Belastung des Kreislaufwassers vermieden werden, um eine geregelte Produktion und eine entsprechende Produktqualitaet zu gewaehrleisten. Bisher sind jedoch kaum allgemeine Regeln erkennbar, die eine verbesserte Kreislaufschaltung bei einer bestimmten Produktgruppe auszeichnen. 2. Ziel des Vorhabens war die Aufstellung allgemeiner Regeln zur Bewertung von Kreislaufschaltungen am Beispiel altpapierverarbeitender Papierfabriken und die Erarbeitung von Massnahmen zur Reduzierung der Kreislaufbelastung und damit zur Verringerung von Produktionsstoerungen. 3. Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurden Untersuchungen in 8 Papierfabriken mit integrierter Altpapierstofferzeugung durchgefuehrt und umfassende Daten zur Belastung und Schaltung der Wasserkreislaeufe ermittelt. Es wurde eine Vorgehensweise zur systematischen Bestandsaufnahme von Wasserkreislaeufen erarbeitet. Die untersuchten Systeme unterscheiden sich nicht nur in der Hoehe der Belastung des Kreislaufwassers, sondern auch in der Struktur der Kreislaeufe stark voneinander. Die bekannten Kennzahlen (z.B. K1) deuten auf ein meist beachtliches Optimierungspotential hin. Zur Praezisierung des Optimierungspotential wurde ein neuer Kennwert (K2) entwickelt. Mit den Kennwerten K1 und K2 kann die Ist-Situation bewertet sowie der Erfolg von Optimierungsmassnahmen in Wasserkreislaeufen definiert und kontrolliert werden. Die Kennwerte stellen ein einfaches und leicht zu handhabendes Werkzeug zur Optimierung der Wasserkreislaeufe dar. 4. Fuer jede Papierfabrik wurden Optimierungsvorschlaege erarbeitet, die Reduzierungen der spezifischen Frischwassermengen um bis zu 50 Prozent bzw. die Verringerung der Belastungen (CSB) an den Papiermaschinen um bis zu 80 Prozent ermoeglichen. Mit diesen und einer Reihe weiteren Massnahmen zur Optimierung der Wasserkreislaeufe koennen Produktionskosten von bis zu 55 DM/t eingespart werden.
Im Rahmen eines internationalen Programms der International Union of Biological Sciences (IUBS) wurde die Universitaet Osnabrueck damit beauftragt, aufgrund ihrer Vorarbeiten sogenannte Element-Konzentrations-Kataster fuer unterschiedliche Oekosysteme und Oekosystemkompartimente aufzustellen. Hierunter versteht man eine chemisch-analytische Totalcharakterisierung von Systemen aufgrund ihrer elementaren Zusammensetzung. Die Forderung nach einer vollstaendigen Analytik auf oekosystemarer Ebene macht die Entwicklung repraesentativer Probenahmeprogramme fuer Pflanzen, Tiere, Boeden, Wasser und Luft notwendig. Besondere Schwierigkeiten liegen aber auch in der Waschung, Trocknung und kontaminationsfreien Homogenisierung grosser Probenmengen. Hohe Anforderungen werden an die Methoden der instrumentellen Analytik gestellt, durch deren Einsatz insbesondere auch solche Elemente untersucht werden koennen, denen in der Vergangenheit wenig Aufmerksamkeit geschenkt wurde (z.B. den Lanthaniden und den Platinmetallen). Unsere Untersuchungen sollen einen Beitrag zum besseren Verstaendnis der Verteilung, Aufnahme und Toxizitaet eines Grossteils der Elemente des periodischen Systems liefern. Hierzu ist eine enge Zusammenarbeit zwischen Analytikern und Oekologen auf nationaler und internationaler Ebene notwendig.
Dieser Bericht beschreibt die Gehalte und zeitliche Entwicklungen der persistenten und mobilen Substanz Trifluoracetat (TFA), dem Anion der Trifluoressigsäure, in archivierten pflanzlichen Proben der Umweltprobenbank des Bundes. Die erhobenen Zeitreihen der TFA-Gehalte umfassen den Zeitraum von 1989 bis 2020. Der Bericht beschreibt zudem die analytische Methode zur Quantifizierung von TFA in den untersuchten pflanzlichen Matrices und gibt Angaben zur Methodenperformance. Die TFA-Gehalte untersuchter Blatt- und Nadelproben bewegten sich überwiegend im zwei- bis dreistelligen ÎÌg/kg-Bereich (bezogen auf das Trockengewicht). Proben unterschiedlicher Standorte derselben Baumart lagen jeweils in einem ähnlichen Konzentrationsbereich. Die höchsten TFA-Gehalte (bis zu ca. 1000 ÎÌg/kg Trockengewicht) wurde in Proben der Pyramidenpappel gefunden. Für beide Standorte der Pyramidenpappel und für drei der vier untersuchten Standorte der Rotbuche konnte ein statistisch signifikanter Anstieg der TFA-Gehalte innerhalb des Untersuchungszeitraums festgestellt werden. Die Ergebnisse der Nadelproben deuten ebenfalls auf einen Anstieg der TFA-Gehalte hin, wenngleich für diese, aufgrund der geringen Anzahl von Proben, keine statistische Trendbetrachtung möglich war.
Ziel des Projektes war die Überprüfung und Verbesserung der NO2-Immissionsmodellierung auf Basis der Emissionen aus HBEFA 4.1 im Nahbereich von Straßen. Dafür sollte eine detail lierte Modellierung für eine Straße mit einer guten Datenlage insbesondere hinsichtlich der Verkehrsstärken und der Zusammensetzung der Fahrzeugkategorien angefertigt werden. Auf Basis dieser Daten sollten die Emissionen mit HEFA 4.1 berechnet und die Immissionen mit einem detaillierten Strömungsmodell abgeleitet werden. Bei der Immissionsmodellierung war insbesondere auch auf die Umwandlung von NO zu NO2 einzugehen und Empfehlungen für eine bessere Beschreibung dieser Prozesse in Ausbreitungsmodellen abzugeben. Die Modellierungen mit dem vereinfachten Chemiemodell im Projekt haben ergeben, dass für das Untersuchungsgebiet in Potsdam die in HBEFA 4.1 angegebenen NO2-Emissionsfaktoren dort zu halbieren sind. Vor der Anwendung dieses Verfahrens sollte eine Auswertung des gemessenen Verhältnisses der NOx- zu NO2-Zusatzbelastungen bei niedrigen O3-Konzentrationen erfolgen und die Anwendung des Verfahrens damit oder durch Nutzung vergleichbarer Verfahren geprüft und begründet werden. Weitere Empfehlungen betreffen die Emissionsminderung bei Diesel-PKW nach Software-Update und eine mögliche Einführung weiterer Verkehrssituationen in HBEFA 4.1. Die Ergebnisse sind insbesondere für Behörden und Gutachten relevant, die regelmäßig im Rahmen der Luftreinhalteplanung NO2-Immissionsmodellierungen durchführen.
Die Untersuchung von biologischen Chelatbildner (Metallophore) soll es ermöglichen effiziente und ökologische Alternativen für die Solventextraktion bereitzustellen. Hierzu sollen Bakterien auf Metallophorproduktion untersucht werden. Potente Vertreter sollen zur Produktion eingesetzt und an diesen Beispielen die Regulation untersucht werden. Damit soll die Raum-Zeit-Ausbeute an Metallophoren erhöht und eine spätere Anwendung ermöglicht werden. Die Charakterisierung von Metallophoren hinsichtlich Affinität, Substratspektrum sowie Stabilität wird durchzuführen sein. Zudem sollen chemische Analoga hergestellt und ebenso charakterisiert werden. Mittels Synthese sollen ausgewählte Vertreter modifiziert werden, um eine effiziente Extraktion von Metallen aus komplexen Lösungen zu erlauben. Am Ende sollen Metallophore für eine Solventextraktion von Gallium und Kobalt (oder andere strategische Elemente) bereitstehen. Das Vorhaben ist in 14 Arbeitspakete unterteilt und soll in 2 Phasen (3 + 2 Jahre) abgearbeitet werden. In der ersten Phase gilt es Methoden zu etablieren: Kultivierung von Mikroorganismen und Produktion von Metallophoren, Reinigung mittels Chromatographie (FPLC), Synthese chemischer Analoga und Modifikationsvarianten von biologischen Metallophoren, Bioanalyse der Produkte (Stopped-Flow Spektroskopie, NMR, usw.). Mit Hilfe von genetischen Methoden (Genomik, Transkriptomik, Gensynthese und Expression) sollen Gencluster annotiert und deren Funktion sowie Regulation untersucht werden. Dies und die Selektionsexperimente sollen es ermöglichen Produktionsstämme für die Bildung von Metallophoren zu generieren. Diese Ergebnisse gilt es zu verifizieren und in der zweiten Phase in die Gewinnung (Up Scaling) von Metallophoren und deren Anwendung zu überführen. Patentierung und Publikation ist während des gesamten Vorhabens beabsichtigt.
Das Teilprojekt hat die Schließung von Prozesskreisläufen in der chemischen Industrie durch Aufbereitung salzhaltiger Prozessabwässer sowie die effizienten Entfernung organischer Verunreinigungen mittels elektrochemischer Wirbelbett-Reaktoren zum Ziel. In vielen industriellen Synthesen fallen erhebliche Mengen an Abwässer an, deren Salzkonzentrationen jedoch so gering sind, dass eine Rückführung als Eduktstrom z.B. in eine Chloralkali-Elektrolyse nicht möglich ist. Zudem enthalten die Abwässer häufig organische Verunreinigungen, die vor einer Abgabe abgetrennt werden müssen. Die zu lösenden Aufgaben bestehen demnach in der Entfernung von organischen Verunreinigungen und/oder in der Wiedergewinnung des Salzes. Für die Bewältigung der Aufgaben sind elektrochemische Verfahren geeignet. Sowohl die Aufkonzentrierung des Salzes, als auch die Beseitigung organischer Verunreinigungen ist durch elektrochemisch kontrollierte Adsorption an Kohlenstoff-Elektroden möglich. In diesem Teilvorhaben sollen zunächst reale Prozessabwässer aus Evonik eigenen Produktionen charakterisiert werden, um den Partnern eine zielgerichtete Erforschung der Wirbelbett-Elektroden zu ermöglichen. Bereits während der Untersuchung der Zellen im Labor soll die Effizienz der Abwasserreinigung in ETI eigenen Umgebungen überprüft werden. Damit kann ETI das Know-how auf dem Gebiet der Prozesstechnik über die gesamte Forschung der Reaktoren im Sinne eines 'kontinuierlichen Verbesserungsprozesses' erarbeiten und den Partnern auf Bedarf hin zur Verfügung stellen. Ein wesentlicher Milestone im Projekt ist die funktionale und ökonomische Evaluation der Abwasserbehandlung mittels elektrochemischer Wirbelbettreaktoren.
Im geplanten Projekt wird eine nachhaltige und wirtschaftliche Wasserrecyclingtechnologie auf Basis der Membranfiltration und Dipolinduktions-Technik für gewerbliche Wäschereien entwickelt, wobei der Prozess über analytische Methoden überwacht werden soll. Ziel dabei ist die Rückgewinnung von Prozesswasser und Waschmittelinhaltsstoffen, ohne Scaling- oder Foulingeffekte zu verursachen. Dadurch sollen Chemikalien-, Wasser- und Energieverbräuche reduziert werden, ohne die Qualität des Waschprozesses zu beeinflussen. Zusammen mit den Projektpartnern wird dazu insbesondere das komplexe Wechselspiel zwischen Rohwasser, Waschmittelinhaltsstoffen, Membranen und den Prozessparametern (Temperatur, Konzentration, Recyclingquote, ...) untersucht. In dem Vorhaben ist Atec für die Entwicklung, Modifizierung und Integration der Membrantechnologie in laufende Prozesse der gewerblichen Wäscherei verantwortlich. Alle Optimierungsaufgaben, die sich mit der Filtrationsanlage beschäftigen, werden ebenfalls von Atec übernommen.
Ziel des Vorhabens ist die Wiedergewinnung von Prozesswässern mit hohen Neutralsalzfrachten aus industriellen Synthesen, z.B. der Polycarbonat-Herstellung. Außerdem soll das in den Abwässern enthaltenen NaCl als Rohstoff in die NaCl-Elektrolyse (Chlor-Alkali-Elektrolyse) rückgeführt werden. Die Weiterverwertung des anfallenden Wassers und des Salzes würden zur Verbesserung der zwischenbetrieblichen und allgemeinen Ressourceneffizienz, Vermeidung von Stoffeinträgen in den natürlichen Wasserkreislauf und Verminderung des Primärwasserbedarfes führen. Die entscheidenden Hürden auf dem Weg zur Kreislaufführung sind die in den Prozesswässern enthaltenen organischen Verunreinigungen, die durch die Produktionsprozesse eingetragen wurden, und die für die Elektrolyse zu geringe NaCl-Konzentration in den Prozesswässern. Entsprechend hat das Verbundprojekt die Reinigung und Aufkonzentrierung der Prozesswässer zum Ziel. Das Teilvorhaben befasst sich mit der Entwicklung eines kontinuierlichen Adsorptiv-Verfahren auf Basis der elektrochemischen Polarisation von Aktivkohle. Dabei werden die Adsorption und Desorption durch Einstellen entsprechender Potenziale an Kohlenstoff-Adsorbern gesteuert (Elektrosorption). Die Vorteile der Elektrosorption mit Aktivkohle-Elektroden im Vergleich zur konventionellen Adsorption an Aktivkohle sind: - beschleunigte Adsorption organischer Verbindungen; - Elektrosorption ist auch für Verbindungen möglich, die auf Aktivkohle nur sehr schlecht adsorbieren; - höhere Adsorptionskapazitäten, die kleinere Module ermöglichen; - längere Standzeiten durch elektrochemische Regenerierung der Aktivkohle. In diesem Teilvorhaben soll dieses neue elektrochemisches Verfahren untersucht werden, mit dem organische Verunreinigungen aus dem Prozesswasser entfernt werden können. Dabei sollen grundlegende Prinzipien der Elektrosorption untersucht, das Design eines Reaktors konzipiert und geeignete Prozessparameter bestimmt werden.
Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines metallurgischen Verfahrens, mit dessen Hilfe es gelingt die entstehenden Bi-haltigen Schäume aus dem Kroll-Betterton-Prozess weiter an Bismut anzureichern und dann zu einem Reinbismuth zu raffinieren, ohne die gegenwärtig gebräuchlichen, aus ökologischer Sicht bedenklichen, Verfahren zu verwenden. Die Neuartigkeit des Vorhabens basiert auf einer innovativen Kombination verschiedener Raffinationsschritte: Zentrifugieren, partielle Oxidation und fraktionierte Kristallisation. Ein derart gestaltetes Verfahren macht die Nutzung ökologisch fragwürdiger Verfahren redundant und unterbindet die Erzeugung kritischer Kuppelprodukte. Gleichzeitig soll das auf diesem Wege gewonnene Bismut dem in den bestehenden Verfahrenswegen entstehenden Produkt qualitativ ebenbürtig sein. Nach der thermochemischen Modellierung der Gleichgewichtsreaktionen und den Grundlagenversuchen im Labormaßstab werden die Basisparameter des Prozesses festgelegt und ein statistisch abgesicherter Versuchsplan ausgearbeitet. Anhand dieser Ergebnisse wird die Bismutanreicherung im Schaum sowie die Endraffination im Labormaßstab untersucht. Nach Erprobung der Zentrifugationstechnik im Technikumsmaßstab wird aufbauend auf sämtlichen Ergebnissen die Skalierung und Übertragbarkeit in den Pilotmaßstab vorgenommen sowie eine Pilotanlage errichtet und erprobt. Es erfolgt eine kontinuierliche Produktbewertung und abschließend die Bewertung des Prozesses hinsichtlich Ressourcen-, Umwelt- und Energieefizienz und die Wirtschaftlichkeit und Übertragbarkeit.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 79 |
| Europa | 1 |
| Land | 17 |
| Wissenschaft | 16 |
| Zivilgesellschaft | 3 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 59 |
| unbekannt | 20 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 4 |
| Offen | 74 |
| Unbekannt | 1 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 61 |
| Englisch | 29 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 29 |
| Webseite | 50 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 51 |
| Lebewesen und Lebensräume | 59 |
| Luft | 39 |
| Mensch und Umwelt | 79 |
| Wasser | 40 |
| Weitere | 79 |