Die Ergebnisse eines vorangegangenen DFG-Projektes lieferten Hinweise darauf, dass die verstärkte Abgabe von Citrat und Protonen unter P-Mangelbedingungen auf einer erhöhten Akkumulation von Citronensäure im Wurzelgewebe beruht. Diese verstärkte Citratakkumulation ist einerseits die Folge einer erhöhten Biosyntheserate, beruht andererseits aber wahrscheinlich auch auf einem durch P-Limitierung der Atmungskette verminderten Citratumsatz im Citratcyklus. Zur Prüfung dieser Hypothese sollen P-Mangel induzierte Veränderungen der am Citratumsatz beteiligten Stoffwechselwege untersucht werden, um so Hinweise auf die an der Regulation beteiligten Schlüsselreaktionen zu erhalten. Im einzelnen sind Messungen der Wurzelatmung, des Pools an Adeninnukleotiden, des Redoxstatus (NADH/NAD-Verhältnis), 14C markierter Intermediärprodukte des Citratstoffwechsels und der an den Umsetzungen beteiligten Enzymaktivitäten, sowie Untersuchungen zur Citratakkumulation nach gezielter Applikation von Respirationshemmstoffen (KCN, SHAM) geplant. Die Wirksamkeit verschiedener Anionenkanalinhibitoren lieferte erste Hinweise, dass die Citratabgabe durch einen Anionenkanal im Plasmalemma erfolgt. Nach Isolierung von Protoplasten aus dem Proteoidwurzelgewebe soll über Patch-Clamp Messungen versucht werden, die Beteiligung eines Anionenkanals direkt nachzuweisen.
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Motivation Bis 2045 will Deutschland erreichen, dass die Bilanzen der Industrie und damit auch die der Glasindustrie klimaneutral auszuweisen sind. Die Glasindustrie in Deutschland stößt z.Zt. etwa 5,4 Mio. t CO2 bei einer Jahresproduktion von 7,4 Mio. t Glas aus. Der Anteil der eingesetzten Menge an natürlichen und synthetischen Rohstoffen im Massenglasbereich Behälter- und Fensterglas mit einer Jahresproduktion von 6 Mio. t Glas beträgt hier 3,3 Mio. t Rohstoffe ohne Scherben. Von diesen 3,3 Mio. t gelangen ca. 20% als CO2 (0,66 Mio. t) in die Atmosphäre, da ein Teil der Rohstoffe karbonatische Natur besitzen. Im Rahmen dieses Projektes wird versucht, den Ausstoß von klimaschädlichem CO2 aus diesen Rohstoffen (Karbonate) in der Glasindustrie zu verringern. Das soll durch den Einsatz von oxydischen oder hydroxydischen Rohstoffen als Ersatzrohstoff für karbonatische Rohstoffe sowie durch den Einsatz von Fein-Scherben erreicht werden. Im Rahmen dieses Projektes soll die technologische Einsetzbarkeit von alternativen Rohstoffen mittels Engineerings und Laboruntersuchungen bewertet und die Hindernisse für ihren Einsatz in der Glasindustrie beseitigt werden. Ziel des Projektes Die Hauptziele des Projektes in Bezug auf die Behälter- und Flachglasindustrie sind: a) Vermeidung der Anbackung beim Einsatz von oxydischen oder hydroxydischen Rohstoffen als Ersatzrohstoff für karbonatische Rohstoffe. b) Bewertung des Einflusses von Branntkalk / Löschkalk und Natriumhydroxid unter Berücksichtigung unterschiedlicher Scherbengehalte auf das Schmelzverhalten zur Klärung der Intensivierungsmöglichkeiten der Glasherstellung durch diese alternativen Rohstoffe und der damit verbundenen Möglichkeiten zur Reduzierung der Primärschaumproblematik beim Einsatz von Feinscherben.
Die H.C. Starck Tungsten GmbH produziert aus Recyclingmaterialien und Erzen hochleistungsfähige Wolfram-Pulver und Wolfram-Verbindungen für den Maschinen- und Werkzeugbau, die Automobil- und Energieindustrie, die Luftfahrt sowie die Chemische Industrie. Das Unternehmen beschäftigt weltweit 550 Mitarbeiter. Ein wichtiges Produkt der Wolframchemie ist Ammoniummetawolframat (AMW), welches u.a. als Vorstoff für Industriekatalysatoren verwendet wird. Bisher wurde dieser Stoff über ein energieintensives mehrstufiges Aufbereitungsverfahren produziert. Dabei wurden mehrere Verdampfer zum Wasserentzug bzw. zur Aufkonzentrierung der AMW-Lösung verwendet. Darüber hinaus musste die AMW-Lösung mehrmals im Kreis gefahren werden, um die gewünschte Konzentration zu erreichen. Die Umkehrosmosetechnologie wurde nach dem bisherigen Stand der Technik vorrangig im Bereich der Trinkwasseraufbereitung, der Behandlung von nitrathaltigen Abwässern in der chemischen Industrie sowie zur Meerwasserentsalzung eingesetzt. Ziel des Projektes war die energieeffiziente Herstellung von Ammoniummetawolframat (AMW) aus wolframhaltigen Schrotten durch den erstmaligen Einsatz der Hochdruckumkehrosmose zur Aufkonzentrierung von AMW. Dabei sollte der Verdampfungsprozess durch eine energieeffiziente Umkehrosmoseanlage mit Arbeitsdrücken von über 100 bar substituiert werden. Die Hauptinnovation des Projektes besteht darin, dass die Hochdruckumkehrosmose erstmalig nicht nur auf einfache anorganische Salze in wässriger Lösung angewendet wird, sondern auf Isopolyionen bildende Metallate, bei denen zum Teil sehr komplizierte Gleichgewichte zwischen verschiedenen Spezies bestehen, die durch möglicherweise auftretende selektive Ionenpermeabilitäten der Membran nicht gestört werden dürfen. Kern der Anlage sind zwei parallel geschaltete Druckrohre, von denen jedes mit maximal drei Membranwickelmodulen bestückt werden kann. Diese werden über eine Kreislaufpumpe von ihrer Stirnseite her mit mehreren Kubikmetern pro Stunde auf der Konzentratseite durchströmt. Diesem Kreislauf wird über eine vorgeschaltete Vordruckpumpe und eine Hochdruckpumpe Feedlösung geringerer Konzentration zugeführt. Die Membranen haben sich auch im Langzeitbetrieb als stabil erwiesen, was die wirtschaftliche Nutzung dieser Technologie erst ermöglicht. Im Vergleich zum herkömmlichen Verdampfungsverfahren konnte durch die Hochdruckumkehrosmose eine Energieeinsparung von über 97 Prozent erzielt werden. Bei einer jährlichen Produktionsmenge von 1.000 Tonnen AMW entspricht das einer Einsparung von 5600 Megawattstunden Energie und damit ca. 1.021 Tonnen CO 2 -Äquivalente bzw. ca. 1.023 Kilogramm CO 2 -Äquivalente pro Tonne AMW. Da die H.C. Starck Tungsten GmbH ausschließlich Strom aus erneuerbaren Quellen bezieht, beträgt die CO 2 -Einsparung 100 Prozent. Zusätzlich zur Energieeinsparung wurde auch der Verbrauch an Natronlauge (50-prozentige NaOH) um ca. 39 Tonnen pro Jahr gesenkt. Die Emissionen an Neutralsalz (Na 2 SO 4 ) über das behandelte Abwasser konnten so um etwa 35 Tonnen pro Jahr reduziert werden. Das Vorhaben hat einen sehr guten Modellcharakter und ist prinzipiell auch auf andere Anwendungen zur Aufkonzentrierung von Metallaten oder auf andere komplizierte chemische Systeme übertragbar. Branche: Chemische und pharmazeutische Erzeugnisse, Gummi- und Kunststoffwaren Umweltbereich: Klimaschutz Fördernehmer: H.C. Starck Tungsten GmbH Bundesland: Niedersachsen Laufzeit: 2018 - 2020 Status: Abgeschlossen
Die Fa. Zott SE & Co. KG, Bäumenheimer Straße 25, 86690 Mertingen, Fl.-Nr. 1321 Gemarkung Mertingen, betreibt eine Anlage zur Verarbeitung von Milch (Molkerei), eine Ammoniakkälteanlage sowie ein Heizkraftwerk mit mehreren Dampfkesseln in der Bäumenheimer Straße 25, 86690 Mertingen (Werk 2). Diese Anlagen wurden gem. den immissionsschutzrechtlichen Vorschriften genehmigt. Die Fa. plant nunmehr die Errichtung und den Betrieb einer Anlage zum Lagern von Salpetersäure, Phosphorsäure und Natronlauge (Konzentrattanklager) um den sog. Bauteil 5. Dafür soll die bestehende CIP-Anlage (Cleaning-in-Place-Anlage) für die Reinigung von Behältern um 4 Behälter erweitert und eingehaust werden. Die neu errichteten Behälter sollen die folgenden Stoffe aufnehmen und lagern: Natronlauge (NaOH) 1 x 43 m³ Volumen (ca. 65 Tonnen), Salpetersäure (HNO3) 2 x 20 m³ Volumen (ca. 52 Tonnen) AZ Säure (Gemisch Phosphors. und Alkohole) 1 x 20 m³ Volumen (ca. 26 Tonnen). Das bestehende Tanklager für Salpeter- und AZ-Säure bzw. Natronlauge stellte bisher noch keine BImSchG-Anlage entsprechend der 4. BImSchV dar. Die Anlage ist nunmehr der Ziffer Nr. 9.3 des Anhangs 1 der 4. BImSchV i.V.m. Spalte 4 des Anhangs 2 - Stoffliste zuzuordnen. Zudem ist eine Allgemeine Vorprüfung zur Umweltverträglichkeit § 9 Abs. 4 i.V.m. § 7 Abs. 2 und Nr. 9.3.2 der Anlage 1 des Gesetzes über die Umweltverträglichkeitsprüfung, erforderlich.
Thema: Das Gesamtprojekt thematisiert die energetische Nutzung von Geflügelmist und Stroh auf Basis der Biogaserzeugung. Neben der energetischen Bilanz (inkl. Logistik) wird vor allem das stoffliche Potenzial der entstehenden Gärreste (Dünger und Brennstoff) berücksichtigt bzw. erschlossen. Ziel: Zielsetzung ist zum einen der Nachweis der Praxistauglichkeit von strohbasierten Energiepellets in einer großtechnischen BGA und zum anderen die weitere Verbesserung der Energiebilanz bei der gezielten Aufbereitung von Gärresten zu Wertstoffen und Prozesswasser. Weiterhin soll neben der Erzeugung von Düngeprodukten ein Brennstoff aus Gärresten erzeugt werden, welcher hinsichtlich seiner Verbrennungseigenschaften für eine direkte Nutzung in Heizkesseln geeignet ist. Zur weiteren Verbesserung der thermischen Gärrestnutzung wird die Verbrennungsstrecke in praktisch relevanten Heizkesseln hinsichtlich der Emissionsminimierung optimiert. Am Ende des Projektes stehen Auslegungsparameter für die gesamte Verfahrenskette für eine großtechnische Umsetzung zur Verfügung. Maßnahmen: Durch ATS wird ein Demonstrationsversuch zur Herstellung von ca. 250 t Biogaspellets konzipiert und die notwendigen organisatorischen und sicherheitstechnischen Maßnahmen realisiert. Weiterhin übernimmt ATS zum einen die Herstellung größerer Mengen Pellets aus separierten, getrockneten sowie optional konditionierten Gärresten. Zum anderen befasst sich ATS mit der Möglichkeit, ein Düngepellet oder -granulat aus der Zusammenführung von Verbrennungsaschen und den Konzentratströmen der Gärresteindampfung herzustellen. Schwerpunkte: Pelletierung Stroh inkl. Zugabe von NaOH (großtechnisch) - Pelletierung Gärreste - Pelletierung Asche + Eindampferkonzentrat.
2. Behandlung von Speise- und Kesselwasser Zur Verbesserung der Speise- und Kesselwasserqualität ist eine chemische Konditionierung erforderlich. Hierbei müssen Bedingungen eingehalten werden, unter denen Korrosion bereits in denjenigen Systemen weitgehend unterbunden wird, die dem Dampferzeuger vorgeschaltet sind. Die Konditionierung muss unter Beachtung der nachfolgenden Hinweise demnach so erfolgen, z. B. durch Chemikaliendosierung vor Niederdruckvorwärmern, dass der Gehalt an Korrosionsprodukten im Speisewasser vor Kesseleintritt so gering wie möglich ist. Bei allen in Frage kommenden Fahrweisen ist die Einhaltung des in den Tafeln angegebenen pH -Bereiches im Speise- bzw. Kesselwasser notwendig. Die obere Begrenzung des pH-Wertes kann zusätzlich durch Anlagenteile bestimmt werden, die außerhalb des Gültigkeitsbereiches dieses Kapitels liegen und die aus anderen metallischen Werkstoffen als Stahl, z. B. aus Kupfer- oder Aluminiumwerkstoffen, gefertigt sind. 2.1 Konditionierung mit Alkalisierungsmitteln (alkalische Fahrweise) 2.1.1 Betrieb mit salzfreiem Speisewasser Der pH-Wert im Speisewasser soll > 9 sein. Er darf bei Durchlaufkesseln nur mit flüchtigen Alkalisierungsmitteln, z. B. mit Ammoniak, eingestellt werden, die gleichzeitig eine Alkalisierung des Kondensates bewirken. Im Speisewasser von Umlaufkesseln ist ebenfalls ein pH-Wert > 9 einzustellen; der pH-Wert des Kesselwassers soll druckstufenabhängig bei 10,0 ± 0,2 bzw. 9,5 ± 0,2 liegen. Diese Bedingung ist durch Einstellung des pH-Wertes > 9 mit flüchtigen Alkalisierungsmitteln im Speisewasser jedoch nicht erreichbar, sondern sie kann nur durch zusätzliche Dosierung fester Alkalisierungsmittel - z. B. Natriumhydroxid, Trinatriumphosphat - in das Speisewasser hinter der Abnahme des Einspritzwassers für Dampfkühler oder in das Kesselwasser erfüllt werden. Die kombinierte Anwendung flüchtiger und fester Alkalisierungsmittel ist das empfohlene Konditionierungsverfahren für Speise- und Kesselwasser von Umlauf- und Großwasserraumkesseln. Wegen unvermeidbarer Anreicherungsvorgänge bei Großwasserraumkesseln kann bei Dosierung von Natrium- oder Kaliumhydroxid infolge hoher lokaler Laugekonzentration Spannungsrisskorrosion auftreten. Deshalb wird als festes Alkalisierungsmittel für Großwasserraumkessel Trinatriumphosphat empfohlen. Die pH-Wert-Grenzen können allein durch entsprechende Dosierung gehalten werden, ohne dass die Absalzrate beeinflusst wird. Die Anwendung fester Alkalisierungsmittel erlaubt erhöhte Leitfähigkeit des Kesselwassers. Bei Erhaltung extrem niedriger Kesselwasser-Leitfähigkeiten ist die Konditionierung ausschließlich mit flüchtigen Alkalisierungsmitteln möglich, obwohl die angegebenen pH-Werte im Kesselwasser dann nicht erreicht werden. 2.1.2 Betrieb mit salzhaltigem Speisewasser Der für das Speisewasser erforderliche pH-Wert > 9 muss, wenn er nicht bereits vom Zusatzwasser her vorgegeben ist, durch Dosierung von Alkalisierungsmitteln eingestellt werden. Im Allgemeinen sind hierzu feste Alkalisierungsmittel notwendig; sofern der Verwendungszweck des Dampfes es zulässt, werden im Hinblick auf eine Alkalisierung im Kondensatbereich zusätzlich flüchtige Alkalisierungsmittel, z. B. Ammoniak, empfohlen. Im Kesselwasser ist eine Mindestalkalität entsprechend einem pH-Wert 9,5 einzuhalten, die über die Speisewasser-Alkalität beeinflussbar ist. Andererseits darf zwecks Verhütung von Laugeanreicherung und Schutzschichtzerstörung sowie Unterdrückung des Kesselwasserschäumens ein maximaler pH-Wert nicht überschritten werden. Die zulässige Höchstgrenze ist umso niedriger anzusetzen, je höher der Betriebsüberdruck ist. Bewirkt das durch Zersetzung von Hydrogencarbonaten aus enthärtetem oder teilentsalztem Zusatzwasser entstehende Natriumhydroxid eine unzulässig hohe Kesselwasseralkalität, so ist die Einhaltung bzw. das Unterschreiten der oberen pH-Wert-Begrenzung durch Absetzen von Kesselwasser sicherzustellen. Durch lokal unvermeidbare Anreicherungsvorgänge in Großwasserraum-Dampferzeugern kann bei Verwendung salzarmen Speisewassers durch eine zu hohe Konzentration an Natriumhydroxid im Kesselwasser, bevorzugt im Einwalzbereich von Rauchrohren, alkaliinduzierte Spannungsrisskorrosion auftreten. Um dieser Gefahr entgegenzuwirken, ist die genannte Mindestkonzentration an Phosphat im Kesselwasser einzuhalten und der zulässige pH-Bereich eingeschränkt. 2.2 Konditionierung mit Oxidationsmitteln (neutrale Fahrweise) Die Konditionierung mit Sauerstoff oder Wasserstoffperoxid ist bei Durchlaufkesseln in Verbindung mit dem für diese Kesselbauart erforderlichen salzfreien Speisewasser anwendbar. Die Dosierung von Oxidationsmitteln ermöglicht unter diesen Voraussetzungen den Verzicht auf eine Alkalisierung des Speisewassers. Der pH-Wert des Speisewassers soll > 6,5 sein. Diese Bedingung ist erfüllt, wenn die Leitfähigkeit des Speisewassers vor und hinter Probenahme-Kationenaustauscher gleich ist und derjenigen von salzfreiem Speisewasser entspricht. Die Dosierung des Oxidationsmittels muss so erfolgen, dass bei Sauerstoffkonzentrationen zwischen 0,050 und 0,25 mg/l die Korrosionsproduktkonzentration im Speisewasser vor Kesseleintritt das Minimum erreicht. 2.3 Konditionierung mit Alkalisierungs- und Oxidationsmitteln (kombinierte Fahrweise) Die kombinierte Dosierung von Ammoniak und Sauerstoff als Konditionierungsmittel ist bei Durchlaufkesseln in Verbindung mit dem für diese Kesselbauart erforderlichen salzfreien Speisewasser anwendbar. Bei gleichwertigem Korrosionsschutz für Stahl wie bei alternativen Fahrweisen bietet die kombinierte Konditionierung verbesserten Korrosionsschutz für Kupferwerkstoffe in Anlagenteilen außerhalb des Dampferzeugers. Die Einstellung des pH-Wertes zwischen 8,0 und 9,0 im Speisewasser mit Ammoniak gewährleistet noch keinen hinreichenden Korrosionsschutz für Stahl. Deshalb wird die Sauerstoffkonzentration zwischen 0,03 und 0,15 mg/l so bemessen, dass die Korrosionsproduktkonzentration im Speisewasser vor Kesseleintritt das Minimum erreicht. Stand: 14. März 2018
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