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Teilprojekt 5

Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Umwelt & Energie, Technik & Analytik e.V. durchgeführt. Das Projekt hat drei Schwerpunkte 1) Die Bewertung und der Vergleich von Analyseverfahren für Submikrometer-Plastikpartikel (teilw. inkl. adsorbierter Spurenstoffe) an definierten Referenzpartikeln im Labor, in Laborkläranlagen und in Umweltproben. 2) Bewertung der Auswirkungen der Partikel auf aquatische Umwelt und menschliche Gesundheit. 3) Problemwahrnehmungen und Bewältigungsstrategien in Bezug auf Submikropartikel in der Umwelt in Gesellschaft und Politik sowie Einbindung der Ergebnisse in Rechtssetzungsprozesse. In AP 1 erfolgt zunächst die Festlegung der benötigten Referenzpartikel (Größe, Material, Markierung). Die unterschiedlichen Partikel werden aus Makroplastik durch Kryomahlen mit anschließender Größenfraktionierung hergestellt. Uniformität und Größenverteilung werden durch mikroskopische Untersuchungen sichergestellt. Verfügbare Referenzmaterialien werden mit den selbst hergestellten Materialien verglichen. Aufbauend auf den etablierten manuellen und halbautomatischen Probenahmemethoden werden diese in AP 2 so weiterentwickelt, dass eine Detektion von kleineren Partikeln nach automatisierter Probenahme ermöglicht wird. Voruntersuchungen erfolgen zunächst im Labor mit synthetischen Wässern. Dazu werden Suspensionen mit verschieden großen Plastikpartikeln und Plastikarten hergestellt und charakterisiert. Hiermit soll auch die Eignung der dynamischen und elektrophoretischen Lichtstreuung untersucht werden. Mikroplastikmenge und -identität werden mittels Pyrolyse GC-MS bestimmt. Die finale Validierung der entwickelten Probenahme und Messmethoden erfolgt mit realen Umweltproben. Eintragspfade und Verbleib von Submikropartikeln in verschiedenen Umgebungen und Prozessen werden in AP 4 untersucht. Das in AP2 entwickelte Probenahmesystem wird dabei evaluiert und mit klassischen Probenahmesystemen verglichen. Abschließend erfolgt mit den anderen Partnern eine Bewertung der unterschiedlichen Behandlungsstufen im labor- und großtechnischen Maßstab.

Aufschluss von Schlacke zur Herstellung von Titandioxid-Pigmenten unter Rueckfuehrung von Duennsaeure aus der Hydrolyse

Das Projekt "Aufschluss von Schlacke zur Herstellung von Titandioxid-Pigmenten unter Rueckfuehrung von Duennsaeure aus der Hydrolyse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Sachtleben Chemie GmbH durchgeführt. Es wird ein 2-stufiges Verfahren zum Aufschluss von Sorelschlacke untersucht. Dabei soll in der 1. Stufe rueckgefuehrte Duennsaeure - gegebenenfalls nach Vorkonzentrierung - eingesetzt werden. Der Rueckstand aus dieser Aufschlussphase soll in Anlehnung an den konventionellen Aufschluss mit Frischsaeure aufgeschlossen werden, wobei auch hier die Moeglichkeit eines Einsatzes von Duennsaeure geprueft werden soll. In Laborversuchen sollen die guenstigsten Aufschlussbedingungen fuer beide Verfahrensstufen untersucht werden. Hierbei soll der Aufschluss so gefuehrt werden, dass aus beiden Prozessstufen TiOSO4-Loesungen resultieren, die gemeinsam nach der z.Z. praktizierten Standard-Hydrolyse verarbeitet werden koennen. Zunaechst sind nur Versuche im Labormassstab vorgesehen.

Aufschluss von Schlacke zur Herstellung von Titandioxidpigmenten unter Rueckfuehrung von Duennsaeure aus der Hydrolyse

Das Projekt "Aufschluss von Schlacke zur Herstellung von Titandioxidpigmenten unter Rueckfuehrung von Duennsaeure aus der Hydrolyse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Sachtleben Chemie GmbH durchgeführt. Es wird ein 2-stufiges Verfahren zum Aufschluss von Sorelschlacke untersucht. Dabei sollen in der 1. Stufe rueckgefuehrte Duennsaeure - gegebenfalls nach Vorkonzentrierung - eingesetzt werden. Der Rueckstand aus dieser Aufschlussstufe soll in Anlehnung an den konventionellen Aufschluss mit Frischsaeure aufgeschlossen werden, wobei auch hier die Moeglichkeit eines Einsatzes von Duennsaeure geprueft werden soll. In Laborversuchen sollen die guenstigen Aufschlussbedingungen fuer beide Verfahrensstufen untersucht werden. Hierbei soll der Aufschluss so gefuehrt werden, dass aus beiden Prozessstufen TiOSO4-Loesungen resultieren, die gemeinsam nach der z.Z. praktizierten Standard-Hydrolyse verarbeitet werden koennen. Zunaechst sind nur Versuche im Labormassstab vorgesehen.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Mainz, Institut für Physikalische Chemie durchgeführt. ETOS strebt die Etablierung eines interdisziplinären Innovationsnetzwerkes für die Elektrifizierung technisch relevanter Synthesen zur Herstellung von organischen Wertstoffen und Chemikalien an (Power-to-Chemicals). Die Elektrosynthese komplexer organischer Chemikalien ist bisher eine Nischentechnologie, wird jedoch durch die voranschreitende Energie- und Rohstoffwende und die durch den Klimawandel notwendige Defossilierung und erweiterte Nutzung elektrischer Energie (Sektorenkopplung zur Elektrifizierung der Chemikalienproduktion) zu einer Schlüsseltechnologie für die Chemieindustrie. Die direkte Nutzung von Strom als Reagenz ist besonders attraktiv, da es keine direkten Reagenzabfälle erzeugt, milde Synthesebedingungen erlaubt und inhärent sicher ist. Entscheidende Schlüsselergebnisse aus der Wissenschaft sind das elektrosynthetische Screening und Kapillarspaltzellen zur energieeffizienten Umsetzung, die zu kürzeren Synthesewegen und dem Ersatz von umweltschädlichen Verfahren, gefährlichen Reagenzien sowie kritikalen, fossilen Ressourcen führen. Für eine großskalige, disruptive Einführung der Elektrosynthese in der chemischen Industrie benötigt das Feld eine Revolutionierung hin zu modernen und kompetitiven Prozessen und Produktionsanlagen, wie Anfang des 20. Jahrhunderts die chemische Industrie. ETOS wird die erste große Technologieplattform sein, die sich mit dem Transfer organischer, elektrochemischer Synthesen vom Labor- in den industriellen Maßstab beschäftigt und Lösungsvorschläge und Schlüsseltechnologien, u.a. neue Systeme für KI-basierte Screening- und Elektrosyntheseverfahren und die technische Konzeption modular anpassbarer Kapillarspaltreaktoren für verschiedene Größenskalen, für nachhaltige, robuste und zukunftsfähige Prozesse und Produkte generieren wird. Zu den akademischen Partnern zählen federführend die JGU Mainz und das Karlsruher Institut für Technologie.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Angewandte Materialien - Elektrochemische Technologien durchgeführt. ETOS strebt die Etablierung eines interdisziplinären Innovationsnetzwerkes für die Elektrifizierung technisch relevanter Synthesen zur Herstellung von organischen Wertstoffen und Chemikalien an (Powerto-Chemicals). Die Elektrosynthese komplexer organischer Chemikalien ist bisher eine Nischentechnologie, wird jedoch durch die voranschreitende Energie- und Rohstoffwende und die durch den Klimawandel notwendige Defossilierung und erweiterte Nutzung elektrischer Energie (Sektorenkopplung zur Elektrifizierung der Chemikalienproduktion) zu einer Schlüsseltechnologie für die Chemieindustrie. Die direkte Nutzung von Strom als Reagenz ist besonders attraktiv, da es keine direkten Reagenzabfälle erzeugt, milde Synthesebedingungen erlaubt und inhärent sicher ist. Entscheidende Schlüsselergebnisse aus der Wissenschaft sind das elektrosynthetische Screening und Kapillarspaltzellen zur energieeffizienten Umsetzung, die zu kürzeren Synthesewegen und dem Ersatz von umweltschädlichen Verfahren, gefährlichen Reagenzien sowie kritikalen, fossilen Ressourcen führen. Für eine großskalige, disruptive Einführung der Elektrosynthese in der chemischen Industrie benötigt das Feld eine Revolutionierung hin zu modernen und kompetitiven Prozessen und Produktionsanlagen, wie Anfang des 20. Jahrhunderts die chemische Industrie. ETOS wird die erste große Technologieplattform sein, die sich mit dem Transfer organischer, elektrochemischer Synthesen vom Labor- in den industriellen Maßstab beschäftigt und Lösungsvorschläge und Schlüsseltechnologien, u.a. neue Systeme für KI-basierte Screening- und Elektrosyntheseverfahren und die technische Konzeption modular anpassbarer Kapillarspaltreaktoren für verschiedene Größenskalen, für nachhaltige, robuste und zukunftsfähige Prozesse und Produkte generieren wird. Zu den akademischen Partnern zählen federführend die JGU Mainz und das Karlsruher Institut für Technologie.

Verfahren zur Entfernung von Cadmium aus Saeuren insbesondere aus technischen Phosphorsaeuren

Das Projekt "Verfahren zur Entfernung von Cadmium aus Saeuren insbesondere aus technischen Phosphorsaeuren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Chemische Fabrik Budenheim KG durchgeführt. Die chemische Fabrik Budenheim ist auf eine neue Moeglichkeit zur gezielten Entfernung von Cadmium aus technischen Phosphorsaeuren gestossen. Die bisher gewonnenen Erkenntnisse sind vielversprechend und stellen einen Weg fuer die Reduzierung der Cadmiumgehalte in Phosphatduengemitteln dar. Das Vorhaben hat die Zielsetzungen: 1. Erweiterung der Forschungsarbeiten, um festzustellen, auf welche anderer Bereiche sich das Verfahrenskonzept anwenden laesst, 2. das Verfahren von dem Labormassstab zum Pilotanlagenmassstab hin weiterzuentwickeln. 3. Eine Pilotanlage zu erstellen, zu betreiben und zu optimieren. 4. Ein Verfahren zu entwickeln, um das abgetrennte Cadmium in einen deponiesicheren Zustand zu bringen oder eine wirtschaftliche Verwendungsmoeglichkeit zu finden.

Bindung von Fluor und Chlor aus Wirbelschichtfeuerungsabgasen an Kalk-Wirbelschichtasche-Mischungen

Das Projekt "Bindung von Fluor und Chlor aus Wirbelschichtfeuerungsabgasen an Kalk-Wirbelschichtasche-Mischungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bergbau-Forschung, Forschungsinstitut des Steinkohlenbergbauvereins durchgeführt. Die bekannten Vorteile der Wirbelschichtfeuerung, insbesondere ihre Umweltfreundlichkeit in bezug auf ihre niedrige NOx- und SO2-Emission sollen ergaenzt werden durch Reduktion der Fluor- und Chlor-Emission. Fluor und Chlor koennen im Wirbelschichtfeuerraum nicht in erforderlichen Mengen gebunden werden und sollen in den kuehleren nachgeschalteten Apparateteilen an Wirbelschicht-Asche und -Staub gebunden werden, ohne das Verfahren zusaetzlich merklich zu belasten. Dazu sollen die optimalen Temperatur-Verweilzeit- und Konzentrationsbedingungen und die optimalen Koernungen und Einsatzmaterialien zunaechst im Labormassstab ermittelt werden.

Teilprojekt 2: Herstellung und Optimierung des Zementklinkers

Das Projekt "Teilprojekt 2: Herstellung und Optimierung des Zementklinkers" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IBU - tec advanced materials AG durchgeführt. Einen maßgeblichen Anteil an den gesamten anthropogenen CO2-Emissionen hat mit ca. 20% der Sektor Industrie, wobei ca. 5% auf die Zementindustrie entfallen. Letztgenannte Emissionen haben ihre Ursache zum einen im prozessbedingten Verbrauch von Brennstoffen und Energie (ca. 40%), vor allem aber im Einsatz von primärem Kalkstein bei der Herstellung des Zementklinkers (ca. 60%). Ein Material, das bisher als Rohmehlkomponente und potentiellem Ersatz für primären Kalkstein kaum Beachtung fand, ist der hydratisierte, erhärtete Zementstein in Altbeton, sogenannter RCP (Recycled Concrete Paste). Das Verbundvorhaben K4 hat sich zum Ziel gesetzt, diesen Rohstoff zur Herstellung kalkarmer belitischer Klinker und darauf basierender Zemente nutzbar zu machen. Die hierbei erzielten Minderungen der CO2-Emissionen wären beachtlich und würden zusätzlich zur Primärressourceneinsparung einen substantiellen Beitrag der Zementindustrie zur direkten Vermeidung von CO2 (Carbon Direct Avoidance) liefern. Es ist weiterhin zentrales Anliegen von K4, durch optimierte Betontechnologie das hohe CO2-Aufnahmepotential dieser bereits CO2-armen belitischen Zemente bei der groß-industriellen Herstellung von karbonatisierungsgehärteten Betonsteinprodukten maximal auszunutzen. Somit würde die Verwendung von RCP als Kalksteinsubstitut nicht nur dazu beitragen die CO2-Emissionen bei der Klinkerherstellung zu verringern, sondern als karbonatisierungsaffine Zementkomponente auch noch dazu, das emittierte CO2 als thermodynamisch stabiles Kalziumkarbonat dauerhaft einzubinden. Durch seine Weiterentwicklung aus dem Labor- in den großtechnischen Maßstab legt K4 den technologischen Grundstein für eine Umsetzung des Konzepts in marktreife Lösungen mit signifikant gesteigerter Produktivitätsrate.

Teilprojekt 5: Umsetzung im Industriellen Maßstab

Das Projekt "Teilprojekt 5: Umsetzung im Industriellen Maßstab" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Lithonplus GmbH & Co. KG durchgeführt. Einen maßgeblichen Anteil an den gesamten anthropogenen CO2-Emissionen hat mit ca. 20% der Sektor Industrie, wobei ca. 5% auf die Zementindustrie entfallen. Letztgenannte Emissionen haben ihre Ursache zum einen im prozessbedingten Verbrauch von Brennstoffen und Energie (ca. 40%), vor allem aber im Einsatz von primärem Kalkstein bei der Herstellung des Zementklinkers (ca. 60%). Ein Material, das bisher als Rohmehlkomponente und potentiellem Ersatz für primären Kalkstein kaum Beachtung fand, ist der hydratisierte, erhärtete Zementstein in Altbeton, sogenannter RCP (Recycled Concrete Paste). Das Verbundvorhaben K4 hat sich zum Ziel gesetzt, diesen Rohstoff zur Herstellung kalkarmer belitischer Klinker und darauf basierender Zemente nutzbar zu machen. Die hierbei erzielten Minderungen der CO2-Emissionen wären beachtlich und würden zusätzlich zur Primärressourceneinsparung einen substantiellen Beitrag der Zementindustrie zur direkten Vermeidung von CO2 (Carbon Direct Avoidance) liefern. Es ist weiterhin zentrales Anliegen von K4, durch optimierte Betontechnologie das hohe CO2-Aufnahmepotential dieser bereits CO2-armen belitischen Zemente bei der groß-industriellen Herstellung von karbonatisierungsgehärteten Betonsteinprodukten maximal auszunutzen. Somit würde die Verwendung von RCP als Kalksteinsubstitut nicht nur dazu beitragen die CO2-Emissionen bei der Klinkerherstellung zu verringern, sondern als karbonatisierungsaffine Zementkomponente auch noch dazu, das emittierte CO2 als thermodynamisch stabiles Kalziumkarbonat dauerhaft einzubinden. Durch seine Weiterentwicklung aus dem Labor- in den großtechnischen Maßstab legt K4 den technologischen Grundstein für eine Umsetzung des Konzepts in marktreife Lösungen mit signifikant gesteigerter Produktivitätsrate.

Ozonid-Verfahren zur Behandlung kontaminierter Boeden

Das Projekt "Ozonid-Verfahren zur Behandlung kontaminierter Boeden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Koller und Sohn durchgeführt. In einem Kooperationsprojekt mit dem Institut fuer Technische Chemie, Universitaet Hannover wird die Anwendung von Ozon beim Abbau polyaromatischer Kohlenwasserstoffe in Boeden untersucht. Im Vordergrund steht dabei die praxisorientierte Anwendung. Die Arbeit an dem Projekt laesst sich dabei in drei Hauptgruppen unterteilen: Zunaechst werden die optimalen Betriebsparameter fuer die Ozonbehandlung bestimmt. Dazu werden Versuche in verschiedenen Massstaeben, angefangen vom Labormassstab bis zum Pilotmassstab, durchgefuehrt, um die fuer einen Abbau noetigen Ozonmengen in Abhaengigkeit der Bodenparameter wie z.B. Wassergehalt, Korngroessenverteilung und Gehalt an organischen natuerlichen Bodeninhaltsstoffen bestimmen zu koennen. Des weiteren wird der Abbauweg untersucht, indem die Abbauprodukte analysiert und mit Hilfe von Biotests deren Toxizitaet bestimmt wird um die Freisetzung gefaehrlicher Substanzen nach einer Rueckverfuellung des behandelten Materials zu verhindern. Ein weiterer vielversprechender Ansatz liegt in der Kombination des chemischen Sanierungsverfahrens mit mikrobiologischen Verfahren, bei der der kontaminierte Boden zuerst mit Ozon voroxidiert und anschliessend mikrobiologisch nachbehandelt wird. Durch die Ozonbehandlung werden die Schadstoffe anoxidiert und so einem mikrobiellen Abbau leichter zugaenglich gemacht. Auf diese Weise sollen die zur Behandlung des kontaminierten Materials benoetigten Ozonmengen in einem wirtschaftlichen Rahmen gehalten und der mikrobiologische Abbau durch die erhoehte Verfuegbarkeit der Schadstoffe erheblich beschleunigt werden.

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