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PRELUDE, Teilvorhaben: Elektrolysezellen- und Membranentwicklung für die Prozess- und Meerwasser-Elektrolyse unter Betrachtung der Gesamtprozesswirtschaftlichkeit

Mit Phasenwechselmaterialien getränktes Vollholz als latenter Wärmespeicher für Gebäude, Teilvorhaben 2: Anwendungsentwicklung

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.

Mit Phasenwechselmaterialien getränktes Vollholz als latenter Wärmespeicher für Gebäude, Teilvorhaben 1: Verfahrensentwicklung

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.

Upgrade für Hölzer Upgrade für Hölzer

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.

RePhoR - Projekt R-Rhenania (Konzeptphase): Modifiziertes Rhenania Phosphat aus Klärschlammaschen für Bayern

Rauchgasentschwefelung mit Sodaloesung und zentrale Regenerierung der Produkte

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.

Analyse der Verschmutzung des Niederschlages und des Niederschlagsabflusses von staedtischen Strassen - im BMFT-Verbundprojekt 'Niederschlagsbedingte Schmutzbelastung der Gewaesser'

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.

Wasserstoff-Diffusionselektroden als Anoden fuer technische Elektrolyse-Verfahren

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.

Schliessen sekundaermetallurgischer Stoffkreislaeufe durch Membranverfahren. Membrananwendungstechnik und Faellverhalten

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.

NaS-Batterien, Teilvorhaben: Sicherheitsaspekte beim Einsatz der NaS-Hochenergiebatterie

ABB baut die NaS-Hochenergiebatterie zZ in einer Musterfertigung mit einer Rate von etwa 1 Stueck pro Woche. Der Schwerpunkt des Vorhabens ist die Sicherheitserprobung und die fuer den Batteriebetrieb erforderliche Peripherie, die beide anwendungsbezogen in das Vorhaben eingeschlossen sind. Hierbei werden die Batterien durch bewusste Fehlbedienung und Ueberlastung zum Zwecke des Sicherheitsnachweises extremen Betriebsbedingungen ausgesetzt.

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