Ein großer Teil der in Gebäuden benötigten Energie muss für Heizung oder Kühlung aufgewendet werden, um unbehagliche Raumtemperaturen zu verhindern. Dabei ist im Sommer insbesondere bei mehrgeschossigen Geschäftsgebäuden häufig Kühlung notwendig, während im Winter geheizt werden muss. Während Möglichkeiten einer wirtschaftlichen Energieeinsparung durch Dämmung der Gebäude weitgehend ausgereizt zu sein scheinen, besteht hinsichtlich der Speicherung von Wärmeenergie immer noch ein erhebliches Verbesserungspotential. Als effektive Möglichkeit der Speicherung von Wärmeenergie sind sogenannte Phasenwechselmaterialien (PCM) bekannt, bei denen für den Übergang von der festen in die flüssige Phase Energie zur Lösung der chemischen Bindungen benötigt wird. In diesem Phasenübergangsbereich nehmen derartige Materialien erhebliche Wärmeenergie auf, ohne dass sich die Temperatur wesentlich erhöht. Beispiele für Phasenwechselmaterialien sind u.a. Paraffine und spezielle Salze (z.B. Natriumsulfat/Glaubersalz). Das Ziel des Forschungsvorhabens ist Holz durch Tränkung mit einem PCM zu einem multifunktionalen Baumaterial aufzuwerten, das folgende Eigenschaften aufweist: - Große latente Wärmespeicherfähigkeit - Hohe Dauerhaftigkeit - Geringe Herstellungskosten - Hohe Tragfähigkeit - Gesundheitliche Unbedenklichkeit - Langzeitiger CO2-Speicher Mit PCM getränktes Vollholz (PCM-WOOD) ist eine neue Materialkombination, die bisher weder praktisch genutzt, noch systematisch untersucht wurde. Multifunktionale Tragelemente aus PCM-WOOD wären in der Lage neben der Wärmespeicherung und Temperaturpufferung innerhalb eines Gebäudes auch statische Aufgaben zu übernehmen. Anwendungen wären z.B. Decken und Wände aus Brettstapel- oder Brettsperrholz. In einem ersten Schritt können nichttragende Ausbauelemente wie Fußböden und Wandverkleidungen aber auch Möbel, die die Wärmespeicherung und Temperaturpufferung als zusätzliche Funktion erhalten, als vermarktungsfähige Produkte entwickelt werden.
Ein großer Teil der in Gebäuden benötigten Energie muss für Heizung oder Kühlung aufgewendet werden, um unbehagliche Raumtemperaturen zu verhindern. Dabei ist im Sommer insbesondere bei mehrgeschossigen Geschäftsgebäuden häufig Kühlung notwendig, während im Winter geheizt werden muss. Während Möglichkeiten einer wirtschaftlichen Energieeinsparung durch Dämmung der Gebäude weitgehend ausgereizt zu sein scheinen, besteht hinsichtlich der Speicherung von Wärmeenergie immer noch ein erhebliches Verbesserungspotential. Als effektive Möglichkeit der Speicherung von Wärmeenergie sind sogenannte Phasenwechselmaterialien (PCM) bekannt, bei denen für den Übergang von der festen in die flüssige Phase Energie zur Lösung der chemischen Bindungen benötigt wird. In diesem Phasenübergangsbereich nehmen derartige Materialien erhebliche Wärmeenergie auf, ohne dass sich die Temperatur wesentlich erhöht. Beispiele für Phasenwechselmaterialien sind u.a. Paraffine und spezielle Salze (z.B. Natriumsulfat/Glaubersalz). Das Ziel des Forschungsvorhabens ist Holz durch Tränkung mit einem PCM zu einem multifunktionalen Baumaterial aufzuwerten, das folgende Eigenschaften aufweist: - Große latente Wärmespeicherfähigkeit - Hohe Dauerhaftigkeit - Geringe Herstellungskosten - Hohe Tragfähigkeit - Gesundheitliche Unbedenklichkeit - Langzeitiger CO2-Speicher Mit PCM getränktes Vollholz (PCM-WOOD) ist eine neue Materialkombination, die bisher weder praktisch genutzt, noch systematisch untersucht wurde. Multifunktionale Tragelemente aus PCM-WOOD wären in der Lage neben der Wärmespeicherung und Temperaturpufferung innerhalb eines Gebäudes auch statische Aufgaben zu übernehmen. Anwendungen wären z.B. Decken und Wände aus Brettstapel- oder Brettsperrholz. In einem ersten Schritt können nichttragende Ausbauelemente wie Fußböden und Wandverkleidungen aber auch Möbel, die die Wärmespeicherung und Temperaturpufferung als zusätzliche Funktion erhalten, als vermarktungsfähige Produkte entwickelt werden.
In den USA wurde eine neue Methode entwickelt, welche Nägel und Messer nicht nur schärfer, robuster und widerstandsfähiger macht, sondern sich auch als umweltfreundlicher und kostengünstiger in der Herstellung erweist. Die Forscher*innen konnten mit einem einfachem Verfahren Holz bis zu 23-mal härter machen als zuvor, indem sie zwei Prozessschritte verfolgen: zu anfangs wird mit einer chemischen Behandlung ein Teil des Lignins und Hemicellulose entfernt, was dazu führt, dass das Holz weich und leicht schwammig wird. Die Holzblöcke werden hierfür in eine wässrige Lösung mit Natriumhydroxid (NaOH; 5% Gewichtsanteil)) und Natriumsulfit (Na2SO3; 2,5%) gelegt, bis sich die Poren vollgesogen haben. Im darauffolgenden Schritt wird das Wasser im Holz entfernt durch das Einwirken von Druck und Hitze. Hierfür wird die Lösung bei 100 Grad für mehrere Stunden zum Kochen gebracht. Anschließend wird das Holz abgespült und getrocknet um Anschluss mit Mineralölen versiegelt damit es hydrophob wird. Das Verfahren hat am Beispiel mit Lindenholz bewiesen, dass die Schärfe und Härte eines Messers erreicht werden konnte.
In den naechsten Jahren koennen wir erwarten, dass verhaeltnismaessig viele Kraftwerke gebaut werden, die nur im Spitzen- und Mittellastbetrieb arbeiten. Fuer die mit Sicherheit geforderten Rauchgasentschwefelungsanlagen sind hohe Investitionen erforderlich, wodurch in Anbetracht der niedrigen Auslastung besonders hohe Kapitalkosten anfallen. Im Verhaeltnis zu diesen Kapitalkosten sind die Betriebsmittelkosten gering. Es waere besser, die Rauchgasreinigung mit moeglichst geringem Investitionsaufwand ggf. aber hoeheren Betriebsmittelkosten durchzufuehren und die Regenerierung der Entschwefelungsprodukte zu zentralisieren. Es wird vorgeschlagen, die Entschwefelung in einem Spruehturm mit Sodaloesung vorzunehmen und das entstehende Natriumsulfitpulver zentral nach Oxidation ueber das Solvay-Verfahren zu Soda und Gips umzusetzen.
Unsere Untersuchungen befassen sich mit dem Transport und dem chemischen Verhalten von oekotoxikologisch relevanten organischen Substanzen und Spurenmetallen bei Regenabfluessen von staedtischen Strassen. Der Schwerpunkt der Messungen erfolgt in Bayreuth, eine Ausdehnung auf Dresden ist vorgesehen. Dabei gewinnen wir Daten ueber den Eintrag der genannten Spurenstoffe in die Kanalisation an west- und ostdeutschen Fallbeispielen und zusaetzliche Informationen ueber die Belastungssituation in Ost- und Westdeutschland. Zur Erfassung und Beprobung des Strassenabflusses wurde ein automatisches Probenahmesystem entwickelt. Mit hoher zeitlicher Aufloesung werden Niederschlagsdaten (Intensitaet, elektrolytische Leitfaehigkeit) aufgezeichnet. Die Beprobung des Wassers erfolgt rechnergesteuert nach den jeweiligen Erfordernissen. Parallel zur Beprobung des Strassenabflusses werden Regenproben genommen. Der Schwerpunkt der organischen Analyse liegt auf den Stoffgruppen der polychlorierten Biphenyle (PCB), der polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffe (PAH) und der Nitrophenole. Es werden ausserdem die Summenparameter geloester organischer Kohlenstoffe (DOC), organische Halogenide (AOX) und Gluehverlust gemessen. Die untersuchten anorganischen Stoffgruppen sind einige Hauptionen (Natrium, Calcium, Chlorid, Sulfat, Hydrogencarbonat) und Schwermetalle (Blei, Cadmium, Kupfer, Zink, Nickel, Eisen). Darueber hinaus werden auch die Schwebgehalte bestimmt. Die geloesten und partikulaeren Anteile wurden bei allen Stoffen, bei denen dies sinnvoll ist, getrennt untersucht. Gesonderte Untersuchungen befassen sich mit Strassenstaeuben und Schlammtopfsedimenten.
Die Sauerstoffentwicklung an der Anode vieler technischer Elektrolyse-Verfahren fuehrt zu hohem Energieverbrauch sowie haeufig zu Nebenreaktionen und zur Korrosion der Anode. Eine energiesparende Alternative sind Wasserstoff-Verzehranoden. Es sollen Wasserstoff-Verzehranoden fuer den Einsatz in technischen Elektrolyse-Verfahren entwickelt und unter praxisnahen Bedingungen erprobt und optimiert werden. In der Forschungsstelle II wurden unterschiedliche Elektroden hergestellt und in der Forschungsstelle I fuer Dauerversuche in schwefelsaurer Loesung eingesetzt. Elektroden mit Platin-Katalysator und Silber- oder beschichteten Titan-Netzen erreichten bei 2,6 kA/m2 eine Laufzeit von ueber drei Monaten bei einem Potential unter +500 mV gegen NHE. Die erwartete Energieeinsparung und die Vermeidung unerwuenschter Oxidationen konnte damit nachgewiesen werden. Elektrolyse-Anlagen zur Aufarbeitung z. B. von Chemie- oder Galvanik-Abwaessern sind insbesondere fuer kleine und mittlere Unternehmen, die nicht ueber zentrale Entsorgungsanlagen verfuegen, von Bedeutung. Elektrolyse-Verfahren fuer den Umweltschutz, die bisher an der Bildung schaedlicher Oxidationsprodukte oder der Zerstoerung konventioneller Anoden gescheitert sind, erscheinen nun realisierbar. Wasserstoff-Verzehranoden lassen anstelle sauerstoff-entwickelnder Anoden eine Einsparung an elektrischer Energie von 40 Prozent und mehr erwarten.
Gesamtziel des Vorhabens ist die Entwicklung von dezentralen Verfahren zum Schliessen von Stoffkreislaeufen bei metallurgischen Recyclinganlagen. Betrachtet wird eine Technologie zur Aufbereitung von Bleiakkumulatoren. Es waren Verfahren zu entwickeln, durch die aus Prozessnebenstroemen freie Saeuren und Neutralsalze abgetrennt werden, um sie dann einer Verwendung zufuehren zu koennen. Betrachtet wurden die Waschwasserstroeme einer HCl- und SO2-Gaswaesche und die Anreicherung von Natriumsulfatloesungen. Als Verfahren kamen bevorzugt zum Einsatz die Mikrofiltration und der Ionenaustausch zur Vorreinigung, die Elektrodialyse sowie thermische Verfahren zur Aufkonzentrierung und Kristallisation. Gegenwaertig laeuft der Einfahrbetrieb der grosstechnischen Anlagen.
Zur Reduzierung problematischer Abwasserinhaltsstoffe in Form biologisch schwer abbaubarer organischer Schadstoffe wurde die elektrochemische Oxidation als prozessintegriertes Verfahren weiterentwickelt. Hierzu wurde der Einfluss einer Zugabe zusaetzlicher Oxidationsmittel auf die Abbauleistung in Elektrolysezellen untersucht. Der Anwendungsbereich des Verfahrens erstreckt sich ueber saemtliche Abwaesser mit oxidierbaren Inhaltsstoffen aus der Metallver- und -bearbeitung, der Oberflaechenveredelung, aber auch z.B. aus der nassen Gasreinigung. In systematischen Untersuchungen zum erzielbaren Raum-Zeit-Umsatz und zum energetischen Umsatz wurden die besten Abbauergebnisse mit einer Festbettzelle (Graphitelektrode) und einer Plattenzelle (Mischoxidelektrode) erzielt. Es wurde erwartet, dass es bei der Zugabe aktivierbarer Oxidationsmittel durch den elektrischen Strom zur Bildung sehr reaktiver Radikale kommt, die zusaetzlich zum elektrochemischen Abbau eine weitergehende Oxidation hervorrufen. In der Festbettelektrolysezelle fuehrt der Zusatz von Natriumperoxodisulfat zu einer deutlichen Beschleunigung des Schadstoffabbaus. Die Zudosierung von Wasserstoffperoxid zeigt dagegen nur einen geringen zusaetzlichen Effekt, da der elektrochemische Schadstoffabbau durch Nebenreaktionen gehemmt wird. Die Nebenreaktionen koennen durch Verwendung des Zelltyps mit Mischoxidelektroden zurueckgedraengt werden. Insbesondere in Gegenwart von Metallionen, die in den meisten Abwaessern der Metallver- und -bearbeitung auftreten, wird eine Erhoehung des Raum-Zeit-Umsatzes um den Faktor 5-15 gegenueber dem einfachen elektrochemischen Abbau festgestellt. Auf dieser Basis wurde ein Verfahrenskonzept zum Wechselbetrieb von Elektrolysezellen entwickelt. Die Zugabe von Wasserstoffperoxid in die Elektrolysezelle erlaubt sehr hohe Raum-Zeit-Umsaetze und ermoeglicht eine produktionsintegrierte und wirtschaftliche Behandlung von Abwasser und Prozesswasser. Die aeusserst positiven Ergebnisse zeigen die sehr gute Eignung radikalischer Oxidationsmechanismen zur Beseitigung organischer Schadstoffe aus betrieblichen Prozess- und Abwasserteilstroemen.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 28 |
| Land | 1 |
| Weitere | 1 |
| Wissenschaft | 9 |
| Zivilgesellschaft | 2 |
| Type | Count |
|---|---|
| Chemische Verbindung | 3 |
| Förderprogramm | 18 |
| Gesetzestext | 7 |
| Text | 1 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 11 |
| Offen | 18 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 29 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 28 |
| Webseite | 1 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 15 |
| Lebewesen und Lebensräume | 14 |
| Luft | 10 |
| Mensch und Umwelt | 29 |
| Wasser | 15 |
| Weitere | 22 |