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Physikalische Stabilisierung der organischen Substanz durch Entstehung hydrophober Grenzflächen auf Aggregaten und Primärpartikeln

Das Projekt "Physikalische Stabilisierung der organischen Substanz durch Entstehung hydrophober Grenzflächen auf Aggregaten und Primärpartikeln" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Hannover, Institut für Bodenkunde.Die Literatur der letzten Jahre weist immer stärker darauf hin, dass Böden mit Benetzungshemmungen weiter als bisher angenommen weltweit verbreitet sind. Bereits geringe Anteile von organischer Substanz (SOM) können dabei in erheblicher Weise die Benetzbarkeit von Aggregaten oder Primärpartikeln von gut benetzbaren Oberflächen bis hin zu extremer Wasserabweisung verändern. Allgemein wird angenommen, dass Hydrophobie über mehrere Mechanismen die Abbaubarkeit von organischer Substanz und damit deren Stabilität beeinflussen kann. Daher kann der Grad der Hydrophobie als ein Indikatior der biologischer Abbaubarkeit von SOM verwendet werden. Weiterhin haben Benetzungshemmungen einen erheblichen Einfluß auf physikalische Prozesse in Böden. Extreme Benetzungshemmung führt häufig zu starkem Oberflächenabfluß und Erosion oder zu schnellem Auswaschen oberflächlich eingetragener Stoffe aus der Wurzelzone. Kenntnisse über das Benetzungsverhalten von Böden sind ebenfalls dann von Bedeutung, wenn generell das gleichzeitige Auftreten sehr feuchter und sehr trockener Zonen im Boden analysiert werden soll. Entsprechende Feuchtegradienten führen zu einem sehr unterschiedlichen physikalisch-chemischen Milieu in den entsprechenden Feuchte- und Trockenzonen, die wahrscheinlich erheblichen Einfluß auf die mikrobiellen Prozesse im Boden haben. Das Vorhaben beeinhaltet drei wesentliche Ziele: Erstens soll die Benetzbarkeit von Aggregatoberflächen und von Primarpartikeln der Böden des Schwerpunktprogramms bestimmt werden. Mittels Messung des Kontaktwinkels, der Oberflächenenergien und der Oberflächenladung soll eine möglichst vollständige Kennzeichnung erfolgen. In einem zweiten Abschnitt sollen Untersuchungen der Bodenlösung erfolgen. Es ist beabsichtigt, die Oberflächenspannung zu messen sowie den Einfluß der Bodenlösung auf die Grenzflächeneigenschaften von Bodenpartikeln und Modelloberflächen, etwa Quarzglasoberflächen, zu erfassen. Schließlich sollen die Ergebnisse zu den Oberflächeneigenschaften gemeinsam mit den Resultaten anderer Projektteilnehmer kombiniert oder ergänzt werden

Skalenübergreifendes Smoothed Particle Hydrodynamics Modell für Strömungs- und Transportprozesse in ungesättigten geklüftet-porösen Medien

Das Projekt "Skalenübergreifendes Smoothed Particle Hydrodynamics Modell für Strömungs- und Transportprozesse in ungesättigten geklüftet-porösen Medien" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Georg-August-Universität Göttingen, Geowissenschaftliches Zentrum, Abteilung Angewandte Geologie.Das Ziel dieses Antrags ist die Entwicklung eines partikel-basierenden skalenübergreifenden Modells zur Simulation von Strömung und Transport in ungesättigten Klüften und angrenzender poröser Matrix. Die Beschreibung von Strömung- und Transportprozessen in ungesättigten geklüftet-porösen Medien stellt immer noch große Herausforderungen an die Wissenschaft, ist jedoch in vielen Anwendungsbereichen von großer Bedeutung wie z.B. im Zusammenhang mit der Quantifizierung der Infiltration durch mächtige ungesättigte Felsmaterialien (Endlagerforschung), mit der Prognose der Grundwasserneubildung durch geklüftete Festgesteine und Aquifervulnerabilität. Strömungs- und Transportprozesse in ungesättigten geklüfteten Grundwasserleitern werden häufig durch ihre heterogene Geometrie und hohen Kontraste in den hydraulischen Eigenschaften dominiert. Strömungen in ungesättigten Klüften sind aufgrund des komplexen Zusammenspiels von Gravitations-, Trägheitseffekten, Kapillarkräften, Oberflächenspannung, Benetzungsdynamiken und der hochvariablen Kluftgeometrie schwer zu prognostizieren. Laborexperimente und numerische Modelle sind häufig eine der wenigen Möglichkeiten die höchst nichtlinearen Strömungsprozesse und den Effekt der Wechselwirkung an komplexen Mehrphasengrenzflächen innerhalb der Klüfte zu erfassen. Insbesondere starke Deformationen der Grenzflächen können mit grid-basierenden Modellen nur unter hohem Aufwand umgesetzt werden. Eine einfachere Methode zur Simulation bieten jedoch partikel-basierte Methoden. Freie Oberflächen und Phasengrenzen bewegen sich hierbei mit den Partikeln, so dass keine komplexen front-tracking Algorithmen notwendig sind.In der Regel sind Kluftsysteme in eine poröse Matrix eingebettet, die in Modellierungsansätzen explizit erfasst werden muss. Die Kluft-Matrix Grenzfläche bildet somit eine wesentliche Schnittstelle zwischen der porösen Matrix, die als Hauptspeicher wirkt, und den Klüften, welche die dominierende hydraulische Verbindung durch die ungesättigte Zone bilden. Um die Verknüpfung dieser beiden Komponenten auf Prozessebene simulieren zu können sind skalenübergreifende Modellansätze notwendig. Im Rahmen des hier beantragten Vorhabens soll ein skalenübergreifendes Smoothed Particle Hydrodynamics Modell entwickelt werden. Die ungesättigte Strömung und der Transport innerhalb der porösen Matrix soll durch klassische Ansätze (Richards) abgebildet und mit den hochdynamischen Strömungs- und Transportprozessen (z.B. adsorbierte Filme, Tropfen, Rinnsäle) auf den Kluftoberflächen gekoppelt werden. Das Modell wird in ein einzigen numerisches Framework eingebunden, so dass Kopplungsmethoden vereinfacht und unterschiedliche Lösungsalgorithmen vermieden werden. Das Modell wird durch numerische Experimente und Laborexperimente validiert und eingesetzt um Effekte komplexer ungesättigter Kluftströmung auf Befeuchtungs- und Transportdynamiken an der Kluft-Matrix-Grenzfläche quantitativ und physikalisch basiert beschreiben zu können.

Vergasungsprozesse mit integrierter Überschussstromeinbindung zur flexiblen Stromerzeugung und Herstellung synthetischer Energieträger aus Reststoffen, Teilvorhaben: Thermochemie und -physik (TCP)

Das Projekt "Vergasungsprozesse mit integrierter Überschussstromeinbindung zur flexiblen Stromerzeugung und Herstellung synthetischer Energieträger aus Reststoffen, Teilvorhaben: Thermochemie und -physik (TCP)" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie. Es wird/wurde ausgeführt durch: GTT Gesellschaft für Technische Thermochemie und -physik mbH.

ERA CoBioTech Call 1: BestBiosurf - Biotechnologische Entwicklung und Herstellung von ökologisch verträglichen Biotensiden

Das Projekt "ERA CoBioTech Call 1: BestBiosurf - Biotechnologische Entwicklung und Herstellung von ökologisch verträglichen Biotensiden" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt. Es wird/wurde ausgeführt durch: Eberhard Karls Universität Tübingen, Pharmazeutisches Institut - Pharmazeutische Biologie.Mikrobielle Biotenside sind als amphiphile oberflächenaktive niedermolekulare Sekundärmetabolite von Bakterien definiert. Genau wie ihre synthetischen Gegenstücke setzen Sie die Oberflächenspannung in ähnlicher Effektivität herab und können daher als waschaktive Substanz (Detergentien), Emulgatoren, Benetzungs- und Dispergiermittel eingesetzt werden. Im Vergleich mit den chemisch synthetisierten Tensiden liegt der große Vorteil von Biotensiden darin, dass diese aus einer nachwachsenden Quelle gewonnen werden kann, weniger toxisch und zudem bioabbaubar sind. Daher eignen sich Biotenside insbesondere zur Anwendung in der Kosmetik, Medizin, Landwirtschaft, Lebensmittelverfahrenstechnik und der Umweltsanierung (insbesondere nach Ölkatastrophen). Bisher stehen noch die niedrigen Ausbeuten und den damit verbundenen hohen Herstellungskosten von Biotensiden einer weiteren Verbreitung und Anwendung im Wege. Daher ist es das zentrale Ziel des BestBiosurf-Projekts einen wirtschaftlichen und umweltfreundlichen Zugang zu neuartigen Biotensiden zu gewährleisten. Als Mikrobielle Herstellungsplattform wird das Bakterium Bacillus subtilis verwendet, welches unter Einsatz modernster Methoden (Bioinformatik, synthetische Biologie und Metabolic Engineering) so umprogrammiert wird, dass es in hoher Ausbeute neuartige Lipopeptid-basierte Biotenside herstellen kann. Für eine ausgeglichene Ökobilanz sollen als Medien u.a. Nebenprodukte der Bioethanol-Industrie verwendet werden. Die Hauptaufgabe von Projektpartner 4 (EKUT - Prof. Gross/Co-PI PD Dr. Gust) ist hierbei, den genetischen Bauplan für die neuartigen Lipopeptide ausgehend vom Surfactin-Gencluster zu entwerfen, mittels synthetischer Biologie herzustellen und diesen dann in Bacillus-Hochleistungsstämme einzubringen.

Die Identifizierung, die Charakterisierung und die Produktentwicklung von neuen mikrobiellen Tensiden als Biosurfactants für die kommerzielle Anwendung

Das Projekt "Die Identifizierung, die Charakterisierung und die Produktentwicklung von neuen mikrobiellen Tensiden als Biosurfactants für die kommerzielle Anwendung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Hohenheim, Institut für Lebensmittelwissenschaft und Biotechnologie (150), Fachgebiet Bioverfahrenstechnik (150k).

Teilprojekt 2^KMU-innovativ14: Biokon: Biogene Polymerkondensate für den Einsatz in der Grundwassersanierung und im Trinkwasserschutz^Teilprojekt 3, Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 2^KMU-innovativ14: Biokon: Biogene Polymerkondensate für den Einsatz in der Grundwassersanierung und im Trinkwasserschutz^Teilprojekt 3, Teilprojekt 1" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt. Es wird/wurde ausgeführt durch: Sensatec GmbH.Bisher ist es der Umwelttechnikbranche nicht gelungen, effiziente Umweltsanierungsverfahren zur Elimination der persistenten PFC zu entwickeln. Neben der Eliminierung der PFC stellen die LCKW weiterhin eine Umweltgefährdung dar. Insbesondere bei vorliegender Phase sind die herkömmlichen Sanierungstechniken in ihrer Wirkung begrenzt. Mittels des Einsatzes von Polymerkondensaten kann die Oberflächenspannung des Wassers herabgesenkt werden, so dass die Stoffe einfacher in die fluide Phase überführt werden können. Bislang stehen keine geeigneten Monitoringstrategien und Prognosetools zur Erfassung der Wirkung und Ausbreitung der Kondensate zur Verfügung. Für die Entfernung von LCKW und PFC sollen Biopolymerkondensate eingesetzt werden, welche aufgrund ihrer strukturellen Besonderheiten große Vorteile für die gewünschte Mobilisierung und Adsorption auch von in der ungesättigten Zone (z.B. Ackerböden) befindlichen Schadstoffen aufweisen. Aufgrund der Struktur resultiert eine Vielzahl an möglichen Wechselwirkungen mit gelösten Stoffen. Im Rahmen der anlagentechnischen Entwicklung des Projektes ist sowohl der Bau und Einsatz einer Mobilisationstechnik für CKW und PFC aus Bodenmaterialien, dem Monitoring inkl. modellhafter Darstellung als auch der Aufbereitungstechnik für PFC-haltiges Grundwasser projektiert. AP 1: Materialauswahl und Weiterentwicklung AP 2: Aufbau und Betrieb einstufige Pilotanlage (Phase 1: Mobilisation), Weiterentwicklung AP 3: Anpassung der identifizierten Verfahrenstechnik an Praxisanforderungen und Funktionalitätstests AP 4: Aufbau und Betrieb zweistufigen Pilotanlage (Phase 2: Mobilisation und Aufbereitung / Rückgewinnung), Abschluss und Dokumentation

KMU-innovativ14: Biokon: Biogene Polymerkondensate für den Einsatz in der Grundwassersanierung und im Trinkwasserschutz^Teilprojekt 3, Teilprojekt 2

Das Projekt "KMU-innovativ14: Biokon: Biogene Polymerkondensate für den Einsatz in der Grundwassersanierung und im Trinkwasserschutz^Teilprojekt 3, Teilprojekt 2" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt. Es wird/wurde ausgeführt durch: GEOlogik Wilbers & Oeder GmbH.Bisher ist es der Umwelttechnikbranche nicht gelungen, effiziente Umweltsanierungsverfahren zur Elimination der persistenten PFC zu entwickeln. Neben der Eliminierung der PFC stellen die LCKW weiterhin eine Umweltgefährdung dar. Insbesondere bei vorliegender Phase sind die herkömmlichen Sanierungstechniken in ihrer Wirkung begrenzt. Mittels des Einsatzes von Polymerkondensaten kann die Oberflächenspannung des Wassers herabgesenkt werden, so dass die Stoffe einfacher in die fluide Phase überführt werden können. Bislang stehen keine geeigneten Monitoringstrategien und Prognosetools zur Erfassung der Wirkung und Ausbreitung der Kondensate zur Verfügung. Für die Entfernung von LCKW und PFC sollen Biopolymerkondensate eingesetzt werden, welche aufgrund ihrer strukturellen Besonderheiten große Vorteile für die gewünschte Mobilisierung und Adsorption auch von in der ungesättigten Zone (z.B. Ackerböden) befindlichen Schadstoffen aufweisen. Aufgrund der Struktur resultiert eine Vielzahl an möglichen Wechselwirkungen mit gelösten Stoffen. Im Rahmen der anlagentechnischen Entwicklung des Projektes ist sowohl der Bau und Einsatz einer Mobilisationstechnik für CKW und PFC aus Bodenmaterialien, dem Monitoring inkl. modellhafter Darstellung als auch der Aufbereitungstechnik für PFC-haltiges Grundwasser projektiert. Folgende Arbeitspakete (AP) sind definiert: AP 1: Materialauswahl und Weiterentwicklung AP 2: Aufbau und Betrieb einer einstufigen Pilotanlage (Phase 1: Mobilisation), Weiterentwicklung AP 3: Anpassung der identifizierten Verfahrenstechnik an Praxisanforderungen und Funktionalitätstests AP 4: Aufbau und Betrieb einer zweistufigen Pilotanlage (Phase 2: Mobilisation und Aufbereitung / Rückgewinnung), Abschluss und Dokumentation

KMU-innovativ14: Biokon: Biogene Polymerkondensate für den Einsatz in der Grundwassersanierung und im Trinkwasserschutz, Teilprojekt 3

Das Projekt "KMU-innovativ14: Biokon: Biogene Polymerkondensate für den Einsatz in der Grundwassersanierung und im Trinkwasserschutz, Teilprojekt 3" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Berlin, Fakultät III - Prozesswissenschaften, Institut für Prozess- und Verfahrenstechnik, Fachgebiet Anlagen- und Sicherheitstechnik.Bisher ist es der Umwelttechnikbranche nicht gelungen, effiziente Umweltsanierungsverfahren zur Elimination der persistenten PFC zu entwickeln. Neben der Eliminierung der PFC stellen die LCKW weiterhin eine Umweltgefährdung dar. Insbesondere bei vorliegender Phase sind die herkömmlichen Sanierungstechniken in ihrer Wirkung begrenzt. Mittels des Einsatzes von Polymerkondensaten kann die Oberflächenspannung des Wassers herabgesenkt werden, so dass die Stoffe einfacher in die fluide Phase überführt werden können. Bislang stehen keine geeigneten Monitoringstrategien und Prognosetools zur Erfassung der Wirkung und Ausbreitung der Kondensate zur Verfügung. Für die Entfernung von LCKW und PFC sollen Biopolymerkondensate eingesetzt werden, welche aufgrund ihrer strukturellen Besonderheiten große Vorteile für die gewünschte Mobilisierung und Adsorption auch von in der ungesättigten Zone (z.B. Ackerböden) befindlichen Schadstoffen aufweisen. Aufgrund der Struktur resultiert eine Vielzahl an möglichen Wechselwirkungen mit gelösten Stoffen. Im Rahmen der anlagentechnischen Entwicklung des Projektes ist sowohl der Bau und Einsatz einer Mobilisationstechnik für CKW und PFC aus Bodenmaterialien, dem Monitoring inkl. modellhafter Darstellung als auch der Aufbereitungstechnik für PFC-haltiges Grundwasser projektiert. AP 1: Materialauswahl und Weiterentwicklung AP 2: Aufbau und Betrieb einstufige Pilotanlage (Phase 1: Mobilisation), Weiterentwicklung AP 3: Anpassung der identifizierten Verfahrenstechnik an Praxisanforderungen und Funktionalitätstests AP 4: Aufbau und Betrieb zweistufigen Pilotanlage (Phase 2: Mobilisation und Aufbereitung / Rückgewinnung), Abschluss und Dokumentation

FLUIDSTRUC, Process and Machine Technology for Stucturing of Design Surfaces by Laser Remelting

Das Projekt "FLUIDSTRUC, Process and Machine Technology for Stucturing of Design Surfaces by Laser Remelting" wird/wurde gefördert durch: VolkswagenStiftung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik.The surface of a part or product strongly influences its properties and functions like abrasion resistance, haptics as well as the visual impression. Therefore many plastic parts have structured surfaces like leather textures on car dashboards. Usually these structures are integrated in the injection mould by photochemical etching being a time consuming and expensive process. Further-more large amounts of acids are used, and therefore it is not an environment-friendly process. A totally new approach to structuring metallic surfaces with laser radiation is structuring by remelting. in this process no material is removed but reallocated while molten. The innovation of structuring by remelting is the totally new active principle (remelting) in comparison to the conventional structuring by photochemical etching or the structuring by laser ablation (removal). The surface structure and the micro roughness result from a laser controlled self-organisation of the melt Pool due to surface tension. The project FluidStruc aims to investigate fundamentals of this new manufacturing process and to utilise the special benefits of the new active principle for industrial manufacturing. The task of Fraunhofer IWM is to investigate the microstructural and performance characteristics of these surfaces.

Longlife BF: Steigerung der Energieeffizienz beim Hochofenbetrieb durch Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit mittels neuartiger Longlife-Blasformen, Longlife BF: Steigerung der Energieeffizienz beim Hochofenbetrieb durch Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit mittels neuartiger Longlife-Blasformen

Das Projekt "Longlife BF: Steigerung der Energieeffizienz beim Hochofenbetrieb durch Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit mittels neuartiger Longlife-Blasformen, Longlife BF: Steigerung der Energieeffizienz beim Hochofenbetrieb durch Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit mittels neuartiger Longlife-Blasformen" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Dresden, Institut für Botanik, Professur für Botanik.Ziel ist die Entwicklung langzeitstabiler Blasformoberflächen mit verbessertem Schutz gegen Korrosion und Durchbrennen. Dazu werden von Pflanzen und Tieren bekannte Oberflächenstrukturen als Vorbild und Anregung herangezogen, um biomimetische antiadhäsive Oberflächen zu erzeugen, auf denen flüssiges Eisen aber auch im Hochofen entstehende andere Schmelzen weniger stark oder gar nicht haften. Basierend auf biologischen Vorbildern werden deren Oberflächeneigenschaften zunächst im Modell an die im Hochofen herrschenden Bedingungen angepasst, wobei alle relevanten Parameter (wie z.B. Oberflächenspannungen, Viskosität des flüssigen Eisens, Kontaktwinkel von Eisen auf Kupfer, Temperatur oder der Einfluss bestimmter Strukturen) erfasst und in ein Modell übertragen werden müssen. Auf Basis des Modells werden dann Oberflächenstrukturen für die Blasformen vorgeschlagen, die sowohl in Laborversuchen durch geeignete Testverfahren aber letztendlich auch im realen Einsatz auf Tauglichkeit untersucht werden. Dieser Prozess wird iterativ mehrmals durchlaufen und soll sukzessive zur Optimierung der Blasformen führen.

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