Das Projekt "Hot gas-cleaning" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DMT-Gesellschaft für Forschung und Prüfung mbH durchgeführt. General Information: Descriptions of the individual parts of the project are given below. Removal of trace elements in hot gas cleaning systems (CSIC). Study of the capture of trace elements by a range of different sorbents - mainly metal mixed oxides, clay materials and alkaline-earth carbonates but also some alumina and siliceous materials - in two laboratory scale reactors (a fixed bed and a fluidised bed) at temperatures between 550 and 750 degree C. Different compositions of the simulated coal gas stream will also be tested. Different sorbents, temperatures and stream gas composition will be studied during each of three periods of six months in each of the three years of the programme. Hot H2S Removal by using waste products as solvents (TGI). Testing of red mud (a residue from aluminium manufacture) and electric arc furnace dust (a residue from steel making) as sorbents for hot dry desulphurisation of coat derived fuel gas. These materials have been chosen as containing potential sorbents including calcium, iron, zinc and manganese oxides. Tests will be carried out in a laboratory-scale pressurised reactor. Use of carbon materials and membranes for hot gas clean up (DMT). Study of the potential use of carbon materials for removing trace metals and sulphur compounds from hot gasification gases (also potentially the separation of light gases such as hydrogen), taking advantage of the stability of carbon at high temperature and in corrosive atmospheres. A bed of carbon (or, where appropriate, another material) alone or in combination with a carbon filtering membrane installed in a laboratory gas circuit will be used: - to study the effect on composition of passing gas from a gasifier through a bed of activated carbon or a carbon molecular sieve at various temperatures, pressures and flow rates. - to repeat the studies as above with a filtering membrane made from carbon added. - to study the combination of sorption/filtration and catalytically active materials (i.e. using catalysts for the CO shift and for hydrogenation). The use of other compounds such as zeolitic membranes or granular beds will also be considered and the advantages of using combined gas clean up systems will be reviewed in the light of the data obtained. Development of improved stable catalysts and trace elements capture for hot gas cleaning in advanced power generation (CRE Group). Studies will be carried out on existing equipment to improve and assess catalysts based on iron oxide on silica and titania with mixed metal oxides to remove ammonia, hydrogen cyanide, hydrogen chloride, arsine, hydrogen sulphide and carbonyl sulphide. Selected catalysts will be tested at pressures up to 20 bar and temperatures in the range 500 - 800 degree C using simulated atmospheres. ... Prime Contractor: Deutsche Montan Technologie, Gesellschaft für Forschung und Prüfung mbH (DMT); Essen; Germany.
Das Projekt "ZIB - Zink-Ionen Batterien als ökonomische und ökologische Alternative für Großspeicher" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DECHEMA Forschungsinstitut Stiftung bürgerlichen Rechts durchgeführt. Die Hauptaufgabe des DECHEMA-Forschungsinstituts (DFI) im ZIB-Projekt besteht in der Herstellung von manganoxidbasiertem-Kathodenpulver für die Hochenergie Zink-Ionen-Batterien (ZIB) für die stationäre Stromspeicherung. Das Manganoxid d-MnO2, ein Schichtoxid, soll für die Interkalation von Zn-Ionen entwickelt und unter wirtschaftlichen und umweltrelevanten Gesichtspunkten hergestellt werden. Im nächsten Schritt wird das Material hinsichtlich physikalischer und elektrochemischer Eigenschaften sowie Aktivität/Langzeitstabilität unter Halb- bzw. Vollzellenbedingungen charakterisiert. Als Vorläuferbatterie wird zunächst eine prismatische ZIB-Zelle mit einer Anode und zwei Mangan-Kathoden entwickelt. Weiterhin werden in enger Zusammenarbeit mit der Fa. Hoppecke prismatische (9 x 7,5 cm) ZIB-Zellen mit jeweils 11 Kathoden und 10 Anoden und einer Kapazität von 1 Ah gebaut, die vor Projektende zu einem 6V/10Ah-Demonstrator zusammengeschlossen werden. Als weitere Herausforderungen gilt es zum einen den sogenannten shape change der Zinkelektrode zu minimieren bzw. die Zinkabscheidung nachhaltig homogen zu gestalten und zum anderen die Wasserzersetzung vor allem beim Laden zu beschränken bzw. die in-situ Wasserrekombination zu begünstigen. Parallel dazu werden am DFI zylindrische ZIB-Zellen vom Typ 26650 gebaut, die am DFI und bei der Fa. Sonnen getestet werden sollen.
Das Projekt "ZIB - Zink-Ionen Batterien als ökonomische und ökologische Alternative für Großspeicher" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Institut für Technische Thermodynamik durchgeführt. Es soll ein Lithium-freies Metall-Ionen System entwickelt werden, das für stationäre Speicher kosteneffizient eingesetzt werden kann. Speziell geht es darum, die Zink-Ionen Batterie-(ZIB) Technologie vom Labormaßstab in den industriellen Maßstab zu bringen. Um das Projektziel zu erreichen ist es notwendig, die Erkenntnisse aus der Laborentwicklung mit dem Know-how zum Zelldesign und Battery Management System zu kombinieren. Auch die materialspezifischen Herausforderungen mit Zink als Anodenmaterial (Wasserstoff-Bildung), Berliner Blau-Derivaten oder gedopte Manganoxide als Kathodenmaterial im Zusammenhang mit wässrigen oder ionischen Flüssigkeiten (IL-) basierte Elektrolyte werden durch die Projektpartner in 'ZIB' hervorragend adressiert und kombiniert. Entlang der Wertschöpfungskette ausgehend von den Materialien über Elektrodenherstellung, Zelldesign und Modellierung, Zell- und Modulbau sind die jeweiligen Akteure involviert. Am DLR werden begleitend zu den experimentellen Arbeiten Modelle erstellt und Simulationen durchgeführt. Ziel ist die Optimierung der Batteriezellen aufbauend auf einem besseren Verständnis von Elektrolyten und Grenzflächeneigenschaften.
Das Projekt "SO 106 - ATESEPP: Geochemisch-oekologische Bewertung von in-situ-Versuchen zum Stoffkreislauf von Schwermetallen in der Tiefsee (GECOMET)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin, Fachbereich Geowissenschaften, Institut für Geologie, Geophysik und Geoinformatik, Fachrichtung Rohstoff- und Umweltgeologie durchgeführt. Das Projekt GECOMET befasst sich im Rahmen des Forschungsverbundes TUSCH (Tiefsee-Umweltschutz) mit der Frage moeglicher Veraenderungen im chemischen Milieu am Meeresboden bei zukuenftigen technischen Aktivitaeten in der Tiefsee. Insbesondere geht es um Freisetzung und Bindung von Schwermetallen. Aufbauend auf frueheren Laborergebnissen waren auf der Forschungsfahrt SO106 im Peru-Becken in-situ-Stoerexperimente am Meeresboden vorgesehen. Aufgrund technischer Probleme mussten die Versuche verschoben und auf Laborversuche an Bord zurueckgegriffen werden. Es wurden Freisetzungen von Naehrstoffen u.a. Metallen aus dem Sedimentporenwasser und die Zunahme mikrobieller Aktivitaet beobachtet. In weiteren Untersuchungen wurden Porenwasser- und Sedimentanalysen, sequentielle Laugungsversuche, Sorptionsversuche und Diffusionsversuche eingesetzt, um das Verhalten der Schwermetalle im Oberflaechensediment zu dokumentieren. Als Resultat kann festgehalten werden, dass die Dicke der oxischen manganoxidreichen Oberflaechenschicht und die Tiefe der Stoerung entscheidende Kriterien fuer die Freisetzung bzw. Bindung von Schwermetallen sind.
Das Projekt "Catalyst development for selective conversion of syngas to mainly aromatic hydrocarbons" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Fakultät für Chemie, Lehrstuhl für Technische Chemie (LTC) durchgeführt. Objective: Development and characterization of zeolite-modified fischer-tropsch catalysts with a high selectivity for aromatic hydrocarbons under conditions similar to fischer-tropsch synthesis. General information: formation of aromatic hydrocarbons via zeolite modified ft catalysts is well known, but the selectivity is low (ca 30 percent). Higher selectivities were achieved only when zeolites were combined with catalysts for methanol synthesis, but then pressures and temperatures similar to those usually applied in methanol synthesis were required. The present project aims at applying conditions similar to ft synthesis. Modified fe/mn and fe/v-oxide catalysts combined with zsm-5-type-zeolites of high silica to alumina ratio will be used, 1.- as composite catalysts (micro-mixed on molecular scale), 2.- as mechanically mixed catalysts (macro-mixed material), and 3.- the two catalysts distributed on two different catalytic reactors (dual bed operation). The composite catalysts will be tested catalytically and characterized by their physico-chemical surface properties before, during and after catalytic reaction. These informations are expected to serve as a feed-back in design and optimization of catalysts. Achievements: A high pressure apparatus has been developed for synthesis gas experiments. The whole apparatus is controlled by a minicomputer, to be able to work at constant carbon monoxide conversion or at constant space velocity. For surface analysis an Auger electron spectroscopy (AES), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), ion scattering spectrometry (ISS) apparatus has been additionally equipped with a reaction chamber to conduct in situ synthesis gas experiments. The pressure dependence of selectivity and activity of an iron manganese oxide catalyst has been investigated. A maximum in activity is observed at a synthesis gas pressure of 1.5 MPa. The surface concentration, as determined by XPS and ISS of the catalysts is strongly altered by pre-treatment conditions and the addition of copper or potassium. The following catalytic systems were developed, tested in the Fischer Tropsch (FT) reaction and characterized by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), transmission electron microscopy (TEM) and carbon monoxide (CO) chemisorption: iron/manganese oxides impregnated with cobalt, copper, lead, rhodium and potassium respectively; cobalt/manganese oxide catalysts with different compositions to maximise the formation of olefinic products; rhodium/silicon dioxide catalysts doped with rare earth compounds and thorium dioxide to maximise the formation of oxygenates; mixtures of the previous catalysts with pentasil zeolites to form aromatic hydrocarbons. 2 modes of operation were tested: a single bed reactor with a mechanical mixture of the components and a dual operation with the FT component and the zeolite respectively in separate reactors. ... Prime Contractor: Ruhr Universität Bochum, Technische Chemie, Fakultät für Chemie; Bochum; Germany.
Das Projekt "Lösungs- und Austauschprozesse in der ungesättigten Bodenwasserzone und Auswirkungen auf das Grundwasser der gesättigten Zone" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe (TH), Institut für Petrographie und Geochemie durchgeführt. Die ungesaettigte Bodenwasserzone hat fuer die Qualitaet des Grundwassers eine wichtige Bedeutung. Das Niederschlagswasser nimmt auf der Sickerstrecke Stoffe aus Boden und Untergrund auf, deren Konzentrationen durch Adsorption, Kationenaustausch, Kopraezipitation und durch Loesungsprozesse beeinflusst wird. Es wurde untersucht, ob anorganische Schadstoffe aus dem Boden geloest und, ueber die Bodenloesung, ins Grundwasser transportiert werden oder ob sie im Profil fixiert werden. Zu diesem Zweck wurden neuen Tiefenprofile kontaminierter und unkontaminierter Standorte in Baden-Wuerttemberg untersucht. Die Elementgehalte im Feststoff, sowie in der durch Zentrifugation gewonnenen Bodenloesung wurden analysiert. Aus diesen Daten wurden Faktoren ermittelt, die entlang eines Tiefenprofils zur Anreicherung anorganischer Schadstoffe im Feststoff bzw. in der Bodenloesung fuehren. Beregnungsversuche an Bodensaeulen zeigten, dass organische Verbindungen, Eisen- und Manganoxide und Karbonate den Transport von Schadstoffen ins Grundwasser verhindern koennen. Durch sauren Regen und den dadurch bedingten Abbau dieser Stoffe kann es aber zu einer Gefaehrdung des Grundwassers kommen.
Das Projekt "Von der Geburt bis zum Wachstum von metastabilen Metalloxiden in Ionischen Flüssigkeiten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Anorganische Chemie (ACI) durchgeführt. Es ist in der Chemie allgemein bekannt, dass die Energie von Übergangzuständen durch das umgebende Lösungsmittel beeinflusst werden kann und man so auch auf den Reaktionsverlauf einwirken kann. In den Materialwissenschaften können nanodimensionierte Keime als solche Übergangszustände angesehen werden, die für die Steuerung der Partikelform oder von alternativen Kristallstrukturen eingesetzt werden. In beiden Fällen ist man sehr oft an thermodynamisch weniger begünstigten, d. h. metastabilen Produkten interessiert, im vorliegenden Fall also ungewöhnlichen Formen oder Polymorphen. Neben der Kristallstruktur bedingt auch die Form eines Partikels seine Eigenschaften, da diese mit der Art und Häufigkeiten bestimmter, zu Netzebenen korrespondierender Oberflächen korreliert. Um die genannten, metastabilen Produkte erhalten zu können, ist es notwendig die festen Phasen durch kinetisch kontrollierte Reaktionswege generieren zu können. Die Hauptaufgabe des Projektes besteht in der Untersuchung der Effekte von hochpolaren, aber nicht-wässrigen Lösungsmittelumgebungen (Ionische Flüssigkeiten) auf die Bildung von metastabilen Partikelzuständen: Formen, welche von der thermodynamisch stabilsten Form (Wulff-Form) abweichen, und die Ausbildung von polymorphen Kristallstrukturen. Wir werden die genannten, kinetisch-kontrollierten Bedingungen durch die Kombination von Molekülchemie mit Materialsynthese und verfeinerten in situ-Untersuchungen realisieren. Es werden von uns hochreaktive Organometallprecursoren eingesetzt werden, um wichtige Metalloxide mit Halbleitercharakter z. B. Zinkoxid (ZnO) oder Manganoxide (MnxOy) herzustellen. Eine besondere Herausforderung stellt die Synthese von neuartigen Precursoren dar, die in einem Molekül widerstrebende Gruppen enthalten (z. B. oxidierend und reduzierend). Dadurch soll die Bildung von Partikeln bereits bei sehr niedrigen Temperaturen, nahe Raumtemperatur oder darunter, oder sogar durch nicht-konventionelle Trigger wie Licht initiiert werden. Wir werden eine fundierte Wissensbasis nicht nur dadurch erarbeiten, dass die erhaltenen Produkte genauestens untersucht werden, sondern auch dadurch, dass umfangreiche Röntgen-Streuuntersuchungen (Klein- und Weitwinkel) in einem in situ-Modus durchgeführt werden. Hier kommt der Vorteil der genannten Übergangsmetalloxide zum Tragen, da diese eine höhere Elektronendichte im Vergleich zu den organischen, ionischen Flüssigkeiten aufweisen und somit Streuuntersuchungen mit hoher tempospatialer Auflösung ermöglicht werden. Wir werden somit die sehr frühen Abschnitte der Bildung der Partikel beobachten, um der Frage nachzugehen, an welchem Punkt die Festlegung von Partikelform und Kristallstruktur geschieht.
Das Projekt "ZIB - Zink-Ionen Batterien als ökonomische und ökologische Alternative für Großspeicher" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Clausthal, Institut für Elektrochemie durchgeführt. Zinkionen-Akkumulatoren erfahren aktuell international steigende Aufmerksamkeit. Die Restriktionen der Lithium-Ionen-Technologie (Rohstoffsituation, Energiedichte, Brennbarkeit) erfordern neue Konzepte, bei denen intrinsisch sichere Akkumulatoren mit Materialien entwickelt werden, die keinem Engpass unterliegen und idealerweise nachhaltig und umweltfreundlich sind. Zink lässt sich aus Mischungen biologisch abbaubarer ionischer Flüssigkeiten mit Wasser dendritenfrei und ohne Wasserstoffentwicklung abscheiden, und als Kathodenmaterial kommen reichlich verfügbare Materialien wie Preußisch Blau Analoge, Manganoxide, Vanadiumoxide oder auch kohlenstoffbasierte Polymere in Frage. In diesem Teilvorhaben werden grundlegende Untersuchungen zur Elektrochemie von Zink in den neuartigen Flüssigkeiten durchgeführt, das Verhalten der Kathodenmaterialien untersucht und letztlich in Knopfzellen verschiedene Materialkombinationen zyklisiert.
Das Projekt "Kernprojekt B 3: Rolle des Redoxmilieus für die Aufbereitungswirkung der Uferfiltration" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz, Fachgebiet Wasserreinhaltung durchgeführt. Im Rahmen des Projektes B3 wurde der Einfluss des Redoxmilieus auf die Reinigungsleistung des Untergrunds bei der Trinkwasseraufbereitung untersucht. Der Schwerpunkt der Arbeiten bezog sich dabei auf den Einfluss von verschiedenen Mangan(hydr)oxiden die in der Literatur als mögliche Oxidationsmittel im Untergrund diskutiert werden. Neben den Eisen(hydr)oxiden sind sie die wichtigsten Metall(hydr)oxide des Bodens (maximaler Anteil: 0 2 ppm) und mit ihren hohen Redoxpotentialen interessante Komponenten. Die Versuche mit Mangan(hydr)oxiden, die in Batchreaktoren und in Festbettfiltern durchgeführt wurden konzentrierten sich zum Einen auf verschiedene Wässer (Trinkwasser, Oberflächenwasser, vorgereinigtes Abwasser) sowie einzelne organische Substanzen aus dem Bereich der phenolischen und Carbonsäurearomaten, die im Molekülgerüst der Huminstoffe vorkommen. Zusätzlich wurden die Spurensubstanzen Iopromid, Sulfamethoxazol und drei verschiedene Naphthlindisulfonsäuren auf ihre Abbaubarkeit mit Mangandioxid getestet. Alle Versuche wurden bei unterschiedlichen pH-Milieus und Redoxbedingungen bestritten auch der Einfluss der Temperatur wurde untersucht. Als wichtigste Ergebnisse lassen sich eine recht deutlich vorhandene Reaktivität der Manganoxide mit phenolischen Komponenten sowie eine nur geringe Oxidierbarkeit von carbonsäurehaltigen Aromaten hervorheben, die Umwandlung von Huminstoffbestandteilen in kleinere Kompartimente ist insgesamt gering, aber dennoch vorhanden. Dabei spielt die Oberflächenbeschaffenheit der Mangan(hydr)oxide eine entscheidende Rolle. Bei den untersuchten Spurenstoffen konnten keinerlei Oxidationsprodukte gefunden werden.
Das Projekt "Verringerung der Bioverfuegbarkeit von Schwermetallen in kontaminierten Boeden durch Zugabe von Eisenoxiden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Niedersächsisches Landesamt für Bodenforschung durchgeführt. Eine Dekontamination von schwermetallbelasteten Boeden ist unter den derzeitigen technischen Voraussetzungen mit angemessenem Aufwand nicht moeglich. Deshalb bleibt fuer derartige Standorte nur der Weg ueber die Verringerung der Schwermetallmobilitaet. In Labor- und Gefaessversuchen konnte nachgewiesen werden, dass neben einer PH-Anhebung durch die Zufuhr von Eisen- oder Manganoxiden die Mobilitaet (Desorption, Pflanzenaufnahme) weiter gesenkt werden kann. Die bisherigen Ergebnisse sollen durch mehrjaehrige Feldversuche an kontaminierten Standorten bestaetigt werden. Weitere Eisen- und/oder manganhaltige Stoffe (Faellungsschlaemme, Eisenstaeube) werden in Labor- und Gefaessversuchen auf ihre Wirkungsmechanismen und ihre Verwendbarkeit zur Schwermetallimmobilisierung getestet werden. Im Vordergrund der Untersuchungen soll die Wirksamkeit und die Nachhaltigkeit dieser Immobilisierungsform stehen.