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s/pzt/Pt/gi

Freisetzungspotential, Mobilität und Umwandlungsprozesse von Spurenelementen, PFAS und weiteren organischen Schadstoffen in Spülfeldern

Veranlassung Baggergut das aufgrund erhöhter Nährstoffkonzentrationen für eine Umlagerung in der Ostsee nicht geeignet ist, wird häufig auf Spülfeldern im Küstenbereich abgelagert, um anschließend verwertet zu werden. Gelegentlich kann das Überschreiten von Grenzwerten des Arsens (As) im Eluat dazu führen, dass das Ausleiten des Überstandwassers seitens der zuständigen Landesbehörden nicht genehmigt wird, wodurch das Abtrocknen des Sediments, und somit der wichtigste Prozess der As-Retention, verlangsamt wird. Die Aussagekraft der Eluattests zur Abschätzung der Metall(oid)-Freisetzung aus den Spülfeldsedimenten ist sehr begrenzt, da die an Organik reichen, anaeroben Sedimente der Ostsee nach dem Aufbringen auf ein Spülfeld zeitlichen Änderungen von z.B. Temperatur- und Redoxbedingungen unterliegen. Darüber hinaus ist damit zur rechnen, dass diese Situation klimawandelbedingt durch ein häufigeres Auftreten von Trockenheitsereignissen weiter erschwert wird, da es zu einer Verstärkung vertikaler pH- und Redox-Gradienten und einer beschleunigten Mobilisierung von Cadmium, Nickel oder Zink unter oxischen Bedingungen als Folgewirkung der Sulfid-Oxidation kommt. Es besteht ein hoher Bedarf die Möglichkeiten der Verwertung von Spülfeldsedimenten zu verbessern und die Kapazitäten der Spülfelder für zukünftig anfallendes Baggergut zu erhalten. Kenntnisse über die Zusammenhänge der Metall(oid)mobilität mit zeitlich dynamischen Sedimenteigenschaften können hierzu einen wichtigen Beitrag liefern. Darüber hinaus soll in diesem Projekt untersucht werden inwieweit Unterschiede je nach Alter und Herkunft der Spülfeldsedimente bei der Transformation von PFAS-Vorläufersubstanzen hin zu Perfluorcarbonsäuren bestehen. Dies ist für Spülfeldsedimente der Ostsee bisher nicht bekannt. Grundsätzlich ist davon auszugehen, dass relevante Grenzwerte nicht überschritten werden, da auch andere ubiquitäre Schadstoffe gewöhnlich in unterdurchschnittlichen Mengen auftreten. Vor dem Hintergrund ihrer guten Wasserlöslichkeit sind vertiefte Kenntnisse zur Bildung der Perfluorcarbonsäuren allerdings von hoher Bedeutung. Eine Optimierung der Verwertungsmöglichkeiten des Baggerguts der Ostsee-Spülfelder liefert auch für Wasserstraßen- und Schifffahrtsämter (WSA) der Binnenbereiche eine wichtige theoretische Arbeitsgrundlage. Dies betrifft einerseits die Handhabung des Baggerguts aus WSA-Talsperren, in denen ebenfalls schadstoffarmes, nährstoffreiches und stark organikhaltiges Baggergut anfällt, und welches somit im Beräumungsfall einer Problematik ähnlich den Ostsee-Spülfeldsedimenten unterliegt. Andererseits befinden sich im norddeutschen Raum zahlreiche WSA-Spülfelder deren Betrieb innerhalb der letzten Dekade eingestellt oder stark zurückgefahren wurde. Hier könnten die Projektergebnisse als Orientierung dienen, wenn eine Reaktivierung dieser Spülfelder gewünscht wird. Ziele - Erfassung des Einflusses verschiedener Bearbeitungstechniken auf die Mobilität anorganischer und organischer Schadstoffe in aufgespültem Baggergut - Erarbeitung detaillierter Kenntnisse zur Mobilität verschiedener Arsenspezies und weiterer Metall(oid)e, zu den dabei relevanten mikrobiologischen Prozessen sowie zu Möglichkeiten der Reduzierung der Arsenfreisetzung - Untersuchung des Freisetzungsverhaltens perfluorierter Verbindungen (PFAS) im Kontext des Reifungsprozesses von Baggergut sowie in Abhängigkeit des fluvialen Sedimenttransports - Ableitung und Anwendung geeigneter Remediationstechniken zur Behandlung von anoxischem Überstandwasser.

Item characteristics of marine litter at the seafloor of the Baltic Sea

Plastic litter items (LI) at the seafloor of the Baltic Sea comprises different polymers. 40 LI were collected within fishery catches by bottom trawling during three cruises in 2020 and 2021 and analysed for their polymer types using attenuated total reflection-Fourier transform infrared (ATR-FTIR) spectroscopy, performed on a Spotlight 400 FTIR Imaging System (PerkinElmer Inc., Waltham, USA). The resulting spectra were compared against reference spectra databases. Just LI spectra showing correlation factors above 0.90 compared to the reference spectra were included in the evaluation. Polymer type of plastic LI under investigation could be attributed to six different polymer groups: Polyethylene (PE), polyamide (PA), polypropylene (PP), polyvinylchloride (PVC), polyester (PES) and polyethylene terephthalate (PET). PE was the most frequently identified polymer representing 59% of all plastic items under investigation - followed by PA (17%), PP (12%), PVC (7%) and PES (3%).

Gruppenlayer: Klimaanalyse - Tagsituation (15:00 Uhr)

In der Klimaanalyse NRW wird die klimatische Situation flächendeckend in NRW erfasst, dargestellt sowie die (thermisch) belasteten Siedlungsräume (=Wirkräume) identifiziert und von entsprechenden Ausgleichsflächen abgegrenzt und bewertet. Die Klimaanalyse wurde in Anlehnung an VDI-Richtlinie 3787, Blatt 1 durchgeführt. Die Karte zeigt die Bewertung der thermischen Belastung der Siedlungsfläche sowie der Grün- und Freiflächen anhand der Physiologisch Äquivalenten Temperatur (PET) für eine sommerliche Wetterlage um 15 Uhr nachmittags. Als meteorologische Eingangsdaten wurde ein für NRW typischer Sommertag (u. a. mit einer Temperatur von 20 °C um 21 Uhr) angenommen sowie die Flächennutzung, der Versiegelungsgrad und die Bebauung zugrunde gelegt. Die PET ist ein thermischer Index, der verschiedene Einflussfaktoren auf das thermische Empfinden zusammenfasst. Die Karte wurde durch eine Simulation mit dem Modell FITNAH im 100 m × 100 m Raster erstellt und auf ATKIS-Baublöcke übertragen.

Klimaanalysekarten 2022 (Umweltatlas)

Die Klimaanalysekarten sind Ergebnis einer durchgeführten gesamtstätischen Klimamodellierung im Land Berlin. Sie bilden den stadtklimatischen Ist-Zustand an einem durchschnittlichen autochthonen Sommertag ab. Die Klimaanalysekarten umfassen neben verschiedenen klimatischen Parametern, bestehend aus (1) dem bodennahen Windfeld und Kaltluftvolumenstromdichte, (2) die Luft- und (3) Oberflächentemperatur, (4) die nächtliche Abkühlung, sondern auch zwei thermische Bewertungsindizes, bestehend aus (5) dem PET und (6) dem UTCI. Die Zusammenfassung der Erkenntnisse aus der Klimaanalyse erfolgt in der (7) Klimaanalysekarte. Die Klimaanalysekarte ermöglicht es, die einzelnen Bereiche der Stadt nach ihren unterschiedlichen klimatischen Funktionen, d.h. ihrer Wirkung auf andere Räume, abzugrenzen. Die Karten der Klimaanalyse werden teilweise in einer Rasterdarstellung mit einer hohen räumlichen Auflösung von 10 m x 10 m sowie aggregiert auf etwa 25.000 Block- und Blockteilflächen angeboten.

Physiological Äquivalenten Temperatur (PET) Krefeld

Mit Hilfe dieser Daten wird die wahrgenommene thermische Belastung sichtbar. Somit wird nicht nur deutlich „Wie heiß ist es?“, sondern „Wie belastend fühlt sich das Klima an?“. Es wird ersichtlich welche Orte sich für ein angenehmes thermisches Klima z.B. zum Erholen und Pause machen, eignen. Das Modell zur Berechnung der Physiological Äquivalenten Temperatur (Physiological Equivalent Temperature, PET) ist ein umfassendes Konzept zur Bewertung der thermischen Umgebung im Freien und beschreibt näherungsweise die gefühlte Temperatur. Es berücksichtigt wichtige meteorologische Einflussfaktoren wie Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit und Strahlung, um den thermischen Komfort für den menschlichen Körper realistisch abzubilden. Die PET repräsentiert eine Temperatur, die den Wärmehaushalt des menschlichen Körpers in einer typischen Innenraumumgebung bei gleichbleibender Körperkern- und Hauttemperatur wiedergibt. Auf diese Weise bietet das Konzept eine intuitive Möglichkeit, die komplexen thermischen Bedingungen im Freien mit den eigenen Erfahrungen im Innenbereich zu vergleichen und verständlich einzuordnen. In den vorliegenden Karten mit PET-Werten für einen typischen Hitzetag werden die thermischen Bedingungen zu verschiedenen Tageszeiten (6 Uhr, 12 Uhr, 16 Uhr, 18 Uhr) anschaulich dargestellt. Die PET-Werte werden in Grad Celsius angezeigt. Es ist zu beachten, dass PET-Berechnungen Näherungswerte sind. Aufgrund der Komplexität der thermischen Umweltbedingungen und der individuellen Unterschiede im Wärmeempfinden kann es in der Realität zu Abweichungen kommen.

Waldbauliche Informationen des Landesbetriebes Forst Brandenburg (WMS)

Mit diesem Dienst werden waldbauliche Informationen wie die Bestandeszustandstypen des Landesbetriebes Forst Brandenburg veröffentlicht.

Recyclingatlas

Recycling Atlas der Bundesrepublik Deutschland. Die Karte der Metall-Recycling-Standorte der Bundesrepublik Deutschland wird von der Deutschen Rohstoffagentur in der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe veröffentlicht. Sie zeigt die Standorte von Metall-Recycling-Betriebsstandorten für die Metalle Aluminium, Blei, Edelmetalle, Eisen/Stahl, Kupfer, Magnesium, Multi-Metall (Standorte, die komplexe Metallsysteme recyceln), Multi-Metall-Batterie (Standorte, die Metalle aus der Verwertung von komplexen Batteriesystemen recyceln), Nickel, Refraktärmetalle, Zink, Zinn und Quecksilber. Zusätzlich können Informationen wie Standortkapazitäten und Recycling-Input-Rates abgefragt werden.

Remanufacturing von PEM-Brennstoffzellenstacks für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft, Teilvorhaben: Optische Inspektion von Bipolarplatten

Brennstoffzellensysteme werden erst wirtschaftlich und ökologisch nachhaltig, wenn eine Kreislaufwirtschaft um das Produkt aufgebaut wird. Denn (Primär-)Platin, das Teil der MEA ist, hat einen erheblichen Anteil am CO2-Fußabdruck und den Kosten eines Brennstoffzellenstacks. Außerdem haben Brennstoffzellensysteme eine hohe Wertschöpfung, die am Ende des ersten Produktlebenszyklus so weit wie möglich erhalten bleiben sollte. Brennstoffzellekomponenten, insbesondere die MEA, weisen nach einer gewissen Betriebszeit chemische Degradationserscheinungen auf und können nicht unmittelbar weiterverwendet werden. Sobald ein Brennstoffzellenstack an sein Lebensende gelangt oder aufgrund eines Defekts frühzeitig ausfällt, muss sein Zustand beurteilt werden. Daraus muss abgeleitet werden, ob eine Reparatur des Stacks in Form eines Austauschs degradierter Zellen möglich ist. Falls nicht, muss der Brennstoffzellenstack demontiert, entsprechend befundet und ggf. Einzelkomponenten wiederaufbereitet werden, um der Anforderung eines möglichst hohen Wertschöpfungserhalts gerecht zu werden. Komponenten, die aufgrund irreversibler Degradationserscheinungen nicht mehr aufbereitet werden können, müssen im Sinne der Nachhaltigkeit möglichst sortenrein einem Recycling zugeführt werden. Unter Berücksichtigung der erwarteten Stückzahlen müssen daher bereits jetzt Konzepte für die automatisierte Zustandsbeurteilung und Demontage von Brennstoffzellenstacks, mit dem Ziel einer Kreislaufwirtschaft, entwickelt werden, um langfristig zum Erfolg der Technologie beizutragen. ISRA untersucht im Teilvorhaben in AP3 Inline-Messtechniken zur Erkennung von Korrosion, Deformation und Anhaftung von Dichtungsresten bei demontierten Bipolarplatten. In AP4 wird ISRA versuchen, mit Hilfe von Methoden der Produktionsanalyse bei der Untersuchung der Korrelationen der Parameter für den Aufbau eines vereinfachten Alterungsmodells mitzuwirken. In AP5 werden die Ergebnisse aus AP3 in einen Demonstrator überführt.

Remanufacturing von PEM-Brennstoffzellenstacks für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft, Teilvorhaben: Forschung und Technologietransfer

Brennstoffzellensysteme werden erst wirtschaftlich und ökologisch nachhaltig, wenn eine Kreislaufwirtschaft um das Produkt aufgebaut wird. Dies liegt zum einen darin begründet, dass (Primär-)Platin, das Teil der MEA ist, einen erheblichen Anteil am CO2-Fußabdruck und den Kosten eines Brennstoffzellenstacks hat und zum anderen, dass Brennstoffzellensysteme eine hohe Wertschöpfung haben, welche am Ende des ersten Produktlebenszyklus so weit wie möglich erhalten bleiben sollte. Da verschiedene Komponenten der Brennstoffzelle, insbesondere die MEA, nach einer gewissen Betriebszeit chemische Degradationserscheinungen aufweisen, ist eine unmittelbare Weiterverwendung ausgeschlossen. Sobald ein Brennstoffzellenstack an sein Lebensende gelangt oder aufgrund eines Defekts frühzeitig ausfällt, bedarf es einer Zustandsbeurteilung des Stacks. Daraus muss abgeleitet werden, ob eine Reparatur des Stacks in Form eines Austauschs degradierter Zellen möglich ist. Falls dies nicht mehr möglich ist, bedarf es der Demontage des Brennstoffzellenstacks sowie einer entsprechenden Befundung und ggf. Wiederaufbereitung der Einzelkomponenten, um der Anforderung eines hohen Wertschöpfungserhalts gerecht zu werden. Komponenten, die aufgrund irreversibler Degradationserscheinungen nicht mehr aufbereitet werden können, müssen möglichst sortenrein einem Recycling zugeführt werden. Unter Berücksichtigung der erwarteten Stückzahlen müssen daher bereits jetzt Konzepte für die automatisierte Zustandsbeurteilung und Demontage von Brennstoffzellenstacks, mit dem Ziel einer Kreislaufwirtschaft, entwickelt werden, um langfristig zum Erfolg der Technologie beizutragen. Der Fokus des wbks liegt einem Demonstrator für die automatisierte Demontage unter Berücksichtigung der genannten Herausforderungen. Der Demonstrator bildet Aspekte der Handhabung und Qualitätssicherung ab und ist für verschiedene Stackdesigns befähigt.

Ein bio-elektrochemischer Sensorarray zur Detektion von Perfluoralkylsäuren (Deutsch-Israelische Wassertechnologie-Kooperation)

Veranlassung Es fehlen schnelle und vor allem feldtaugliche Methoden zur Detektion von PFAS in der Umwelt, um so zeitnah Maßnahmen zur Minderung von PFAS-Kontaminationen durchzuführen oder den Erfolg von Minderungsmaßnahmen zu beurteilen. Entsprechende Methoden können ebenso helfen, die Prozesssteuerung einer Abwasserbehandlung zur Entfernung von PFAS z. B. durch eine Aktivkohlebehandlung zu optimieren. Das Projekt PFASense hat sich zum Ziel gesetzt, eine solche Methode zu entwickeln. Hierzu werden Elektroden hergestellt, die a) entweder für eine spezifische Detektion perflourierter Verbindungen oberflächenmodifiziert sind und b) biologische Effekte, die durch perflourierte Verbindungen hervorgerufen werden können, mit mikrobiellen Bioreportern elektrochemisch erfassen. Mit den individuellen Signalen der einzelnen Elektroden wird eine KI trainiert und auf diese Weise ein Sensor-Array zur sensitiven Detektion der großen Stoffgruppe der perfluorierten Verbindungen in Umweltproben entwickelt. Ziele - a. Design und Herstellung von molekular geprägten Membranen zur Anreicherung spezifischer PFAS. - b. Design und Herstellung elektrochemischer, bakterieller Biosensoren zur Detektion biologischer Effekte, die durch PFAS hervorgerufen werden. - c. Design und Herstellung elektrochemischer, hefebasierter Biosensoren zur Detektion einer Veränderung der Thyroid-Signalkaskade durch PFAS. - d. Design und Herstellung eines intelligenten elektrochemischen Sensors für die direkte chemische Detektion von PFAS mittels KI-gestützter Datenauswertung. - e. Konstruktion eines mikrofluiden multi-Sensor-Arrays unter Nutzung der in a. bis d. entwickelten Komponenten. - f. Validierung und Eignungstestung des entwickelten Sensor-Arrays mittels Einzelsubstanzen, Substanzmischungen sowie dotierten und undotierten Realproben mit einem Fokus auf industriellen Abwässern. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung einer innovativen technologischen Lösung für die folgende Fragestellung: Wie kann man zeitnah Informationen über die Qualität von z. B. Abwässern erhalten, ohne auf verzögert zur Verfügung stehende, analytische Informationen aus einem Labor angewiesen zu sein? Dieser Bedarf an zeitnahen Informationen für eine Bewertung von Abwasser und Wasserproben kann perspektivisch mittels eines bio-elektrochemischen Sensorarrays gedeckt werden, der im Rahmen des Projekts für den Nachweis von Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS) entwickelt wird. PFAS werden in zahlreichen Produkten verwendet, darunter wässrige filmbildende Schäume für die Brandbekämpfung, antihaftbeschichtetes Kochgeschirr, Lebensmittelverpackungen, wasserabweisende Stoffe, medizinische Geräte, Kunststoffe und Lederprodukte. PFAS werden jedoch mit verschiedenen, toxikologisch relevanten Effekten in Verbindung gebracht, wie mit veränderten Immun- und Schilddrüsenfunktionen, Leber- und Nierenerkrankungen, Lipid- und Insulinstörungen, Fortpflanzungs- und Entwicklungsstörungen oder auch der Krebsentstehung. Als unmittelbare Folge dieser Gesundheitsrisiken hat die Europäische Kommission einen Vorschlag zur Überarbeitung der Liste der prioritären Stoffe in Oberflächengewässern angenommen, unter denen 24 Verbindungen zur Gruppe der PFAS gehören.

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