Das Projekt "Photokatalytischer Abbau von Cyanotoxinen und Pathogenen in Trinkwasser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Solarenergieforschung GmbH durchgeführt. Objective/Problems to be solved: Water is becoming an increasingly scarce resource throughout the world and furthermore, many of these limited supplies have become nutrient enriched, supporting the growth of toxic cyanobacteria. These organisms produce extremely toxic naturally occurring compounds that frequently cause the death of both wild and domestic animals via ingestion of contaminated water. The death of patients undergoing dialysis has also been reported as a result of water used in their treatment being contaminated with the cyanotoxin microcystin-LR. In recognition of the potential risk to human health posed by cyanotoxins the World Health Organisation has now established a maximum limit of 1 Ag l-1 of microcystin-LR in drinking water. Cyanotoxins are very stable and traditional water treatment processes will not destroy them. There is also growing concern over contamination of water by pathogenic bacteria including E. coli O157 that has been associated with a number of high profile health incidents. The proposed revised Drinking Water Directive 98/83/EC will characterise high priority water pollutants. Toxin-producing algae have been specifically highlighted as a potential key hazardous pollutant. It has been identified that work needs to be carried out in developing expertise on these species and how to deal with them in drinking water. The new directive will also include a requirement to verify the efficiency of disinfection. This research proposal includes the development of such a device on the water treatment unit: The European Commission Task Force on Environment-Water identified 10 priority areas (so called 'action lines') for EU collaborative research and development in the area of freshwater. Action line 3 specifically highlights toxin-producing algae as a potential key hazardous pollutant and identified that work needs to be carried out developing expertise on these species and how to deal with them in drinking water. It also specifically mentions inadequate treatment of drinking water as being a potential problem. Action line 4 details the requirement to develop water treatment technologies for, among other things, the disinfection of drinking water. Photocatalytic oxidation is an advanced water treatment sub-technology specifically identified as an area where research should be concentrated. Scientific objectives and approach: The problems of contamination of drinking water by cyanotoxins and E. coli will be investigated using semiconductor photocatalysis. The objective of this project is to develop a method primarily for dealing with cyanotoxins in drinking water. In addition the destruction of the pathogenic micro-organism, E. coli, will also be investigated. A novel biosensor will be developed for the on-line detection of cyanotoxins in water... Prime Contractor: The Robert Gordon Unversity, School of Mechanical and Offshore Engineering; Aberdeen/Scotland.
Das Projekt "Photokatalytische Erzeugung von O2 (1delta) zum Betrieb eines Fulleren-Sauerstoff-Jod-Lasers" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Duisburg, Fachbereich 7 Maschinenbau, Institut für Verbrennung und Gasdynamik durchgeführt. Beim Uebergang vom elektronisch angeregten 2P1/2- zum 2P3/2-Zustand von Jodatomen laesst sich in einem optischen Resonator Laseremission Beim Uebergang vom elektronisch angeregten 2P1/2- zum 2P3/2-Zustand von Jodatomen laesst sich in einem optischen Resonator Laseremission bei der Wellenlaenge I = 1,315 mm erreichen. Die Besetzungsinversion kann z.B. durch Stoesse zwischen Jodatomen und angeregten Sauerstoffmolekuelen erzeugt werden. Fuer die Erzeugung angeregter Sauerstoffmolekuele stehen verschiedene Methoden zur Verfuegung, die alle einer kommerziellen Nutzung des Laser entgegenstehen. Den aus C5- und C6-Ringen aufgebauten Fullerenen wird dagegen in der Literatur eine photokatalytische Aktivitaet zugeschrieben, die auf besonders effektive Weise zu dem im Sauerstoff-Jod-Laser benoetigten Anregungszustand des Sauerstoffmolekuels fuehren soll. Darauf gruendet sich die dem hier bearbeiteten Projekt zugrundeliegende Idee, den fuer den Sauerstoff-Jod-Laser erforderlichen Anregungszustand O2(1D) mit Hilfe von Fullerenen zu erzeugen. Im vorliegenden Projekt wurden zwei sich stark unterscheidende Generatorkonzepte experimentell geprueft, denen die heterogene photokatalytische Reaktion von Sauerstoff mit auf Substrat gebundenen Fullerenen und die homogene photokatalytische Reaktion zwischen Fullerendampf und Sauerstoff zugrunde liegen. Die Erwartungen konnten jedoch in keiner Weise erfuellt werden. Eine wesentliche Erkenntnis des Projektes ist, dass die photokatalytische Erzeugung von O2(1D) an substratgebundenen Schichten ineffektiv ist. Die Ursache fuer die geringe O2(1D)-Produktion ist moeglicherweise auf einer Bedeckung der aktiven Oberflaeche mit Absorbaten zurueckzufuehren. Dass solche Bedeckungen existieren, konnte mit Hilfe der Verbrennungsanalyse von quarzgebundenen Fullerenschichten nachgewiesen werden. Es kann jedoch nicht ausgeschlossen werden, dass zusaetzlich eine durch die Bindungskraefte der Schicht verursachte energetische Verschiebung des angeregten Fullerentripletts eine Rolle spielt. Freie Fullerene (C60) reagierten nach der Sublimation in der erwarteten Weise. Stosswellenexperimente zeigten, dass in Gemischen aus Sauerstoff und Fullerendampf unter Lichteinwirkung O2(1D) entsteht. Dies konnte indirekt auch in Sauerstoff-C60-Jod-Systemen nachgewiesen werden, bevor die Fullerene in der heissen Umgebung verbrennen. Wegen der hohen Sublimationstemperatur von 600 Grad Celsius und der bei hohen Temperaturen eingeschraenkten Effektivitaet des gesamten Anregungsprozesses ist eine technische Anwendung jedoch kaum moeglich.
Das Projekt "EUREKA-Projekt: EUROTRAC (EU 7) - Teilvorhaben: Photokatalyse der Luftchemie durch Seesalz-Aerosole (HALIPP)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Aerosolforschung durchgeführt. In einer Aerosol-Smogkammer wird der Einfluss salzhaltiger Aerosole auf die Chemie der Troposphaere experimentell untersucht. In der ersten Foerderperiode wurden zwei Mechanismen entdeckt, nach denen Vorlaeufer von Chloratomen und feuchtem NACL-Aersosol entstehen: Umwandlung von gasfoermigen N2O5 zu CINO2 (1) und Oxidation von Cl durch O3 zu Cl2 bzw. HOCl 2) nunmehr werden die Einfluesse der wichtigsten anionischen und kationischen Bestandteile des Meerwassers: Sulfat, Nitrat, Magnesium, Calzium und Kalium sowie von Feuchte und Licht untersucht und von Modellrechnungen begleitet. Zusaetzlich werden Experimente mit natuerlichem Meerwasseraerosol durchgefuehrt, um zu ueberpruefen, ob andere mengenmaessig noch geringere Komponenten im Meerwasser, die im kuenstlichen Meerwasseraersol nicht vorkommen (z.B. mineralische Feststoffe und Huminstoffe) zusaetzliche Effekte verursachen.
Das Projekt "Untersuchung des Abbauverhaltens atmosphärischer Spurenstoffe insbesondere leichtflüchtiger organischer Verbindungen (VOCs), durch TiO2-dotierte Gebäudefarben (Photosan)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wuppertal, Fachgruppe Chemie und Biologie, Arbeitsgruppe Physikalische und Theoretische Chemie durchgeführt. Die Verschmutzung der Luft durch eine Vielzahl organischer Spurenstoffe (VOCs) und Stickoxide (NOx=NO+NO2) ist noch immer eines der Hauptprobleme für eine Verbesserung der Luftqualität in Ballungsgebieten. Organische Spurenstoffe stammen zu einem großen Teil aus biogenen Quellen, werden aber unter anderem auch durch den Straßenverkehr und die Verwendung von Lösemitteln in die Atmosphäre eingetragen. Neben einer weiteren Reduktion der Emissionen aus dem Fahrzeugverkehr z. B. durch eine Änderung der Motorkonzepte bzw. durch eine entsprechende Änderung der Abgasnachbereitung, wird bereits seit geraumer Zeit die Möglichkeit diskutiert, atmosphärische Spurenstoffe in der Luft photokatalytisch an Oberflächen, die mit TiO2 dotiert wurden, zu reduzieren. Beim photokatalytischen Abbau von VOCs an TiO2-haltigen Oberflächen wird neben der Bildung von CO2 und H2O, die Bildung von partiell oxigenierten Produkten wie Aldehyden und Ketonen beobachtet. Diese Produkte sind zum Teil giftig bzw. gesundheitsschädlich; sie entstehen allerdings auch bei dem OH-initiierten Abbau von VOCs in der Atmosphäre. Für die Anwendung im Außenbereich wie z. B. bei photoaktiven Dispersionsfarben ist daher der Einsatz vermutlich unproblematisch. Wahrscheinlich findet nur ein schnellerer VOC-Abbau als beim 'normalen' Abbau in der Atmosphäre statt. Hingegen würde beim Einsatz photokatalytischer Dispersionsfarben in Innenräumen unter Umständen eine zusätzliche VOC Belastung resultieren. Im Rahmen des Projektes werden in einem Flussreaktor unter simulierten atmosphärischen Bedingungen mit Hilfe geeigneter TiO2-dotierter Modelloberflächen das VOC-Reduktionspotential einer nachgestellten Gebäudeoberfläche untersucht und eine erste Bilanzierung der Umwandlung durchgeführt.
Das Projekt "TiO2-beschichtete Glasschäume für die Abwasserreinigung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Magdeburg, Institut für Chemie (ICH) durchgeführt. TiO2-Nanopartikel stellen effiziente photoaktive Katalysatoren für die Zersetzung von organischen Schadstoffen dar. Die Fixierung der Partikel auf einem zellularen (porösen), lichtdurchlässigen Festkörper könnte den technischen Einsatz dieser Materialien wesentlich vereinfachen und die Effizienz erheblich steigern. Hierzu werden polymerabgleitete keramische Schäume entwickelt, denen Glas als Füllstoff zugesetzt wird. Über die Variation der Ausgangsstoffe und der Prozessbedingungen können Struktur und Eigenschaften der Schaumkomposite in weiten Bereichen beeinflusst werden.
Das Projekt "Verwendung von Monolithen zur Photokatalytischen Entgiftung organisch belasteter Abgasstroeme im Technikumsmassstab" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Solare Energietechnik durchgeführt. Das Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung der technischen Grundlagen fuer den solar-photokatalytischen Abbau von organischen Substanzen, z.B. Loesungsmitteln, in Abgasen. Dieses Verfahren scheint besonders fuer gering belastete Gasstroeme geeignet, bei denen herkoemmliche Verfahren an Grenzen stossen. Moegliche Einsatzgebiete liegen in Anlagen mit geringen Abgasmengen und Einzelanlagen. Mit Hilfe von platindotiertem TiO2 ist es moeglich, VOC's thermo- und photokatalytisch abzubauen. Ohne Verwendung weiterer Hilfstoffe werden die Schadstoffe bei maessigen Temperaturen zu CO2, Wasser und anorganischen Saeuren umgesetzt. Dazu durchstroemt das verunreinigte Gas einen monolithischen Wabenkoerper, dessen Basis auf einem Tonmineral und TiO2, dem Photokatalysator, besteht und der mit Platin impraegniert wird. Der Monolith befindet sich in einem Rohrreaktor, der vorne durch eine Ouarzglasscheibe verschlossen wird. Durch diese tritt die konzentrierte Sonnenstrahlung ein und sorgt fuer eine Aktivierung des Halbleitermaterials und eine Erwaermung der Struktur. Beide Effekte ueberlagern sich und fuehren innerhalb weniger Sekunden zum Abbau des Schadstoffs. Bisher wurde Toluol untersucht, Xylol und Trichlorethylen sollen folgen.
Das Projekt "Teilprojekt 10: Differenzierte Beschichtungsmethoden und Wirksamkeitsüberprüfungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie durchgeführt. In dem Vorhaben werden antimikrobiell wirksame Oberflächen entwickelt, die den Einsatz biozider oder chemisch-synthetischer Substanzen vermeiden bzw. minimieren. Das IST entwickelt plasmaunterstützte Magnetronsputterprozesse zur Beschichtung langlebiger Produkte und der Optimierung der Prozessparameter zur Abscheidung hochwirksamer kristalliner TiO2-basierter Dünnschichten auf Glas- und Kunststoffsubstraten. Begleitend hierzu wird eine Messtechnik auf Basis der Fluoreszenzanalyse weiterentwickelt. Das ICT beschäftigt sich mit der Möglichkeit der direkten Ausrüstung von Kunststoffen mit photokatalytischer Aktivität im Bulk - insbesondere zur kostengünstigen Herstellung von kürzerlebigen Produkten - und mit der Beschichtung von Formteilen mit aktiven Schichten im Lackierprozess sowie der Optimierung der Haftung der Schichten auf den verschiedenen Substraten. Das IGB führt mikrobiologische Bewertungen an photokatalytischen Oberflächen durch. Dazu werden bestehende Methoden an die Fragestellung (z.B. verschiedene Oberflächen, unterschiedliche Anwendungen) angepasst. Darüber hinaus wird ein Testsystem entwickelt, das eine ortsauflösende Bewertung ermöglicht.
Das Projekt "Untersuchung und Vergleich von Photokatalysereaktoren fuer die Wasserbehandlung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Clausthal, Institut für Thermische Verfahrenstechnik durchgeführt. In diesem Forschungsvorhaben sollen zwei Reaktortypen, ein Duennfilm-Festbettreaktor und ein Acrylglas-Stegdoppelplattenreaktor, fuer die photokatalytische Wasserbehandlung eingesetzt und optimiert werden. Der Duennfilm-Festbettreaktor arbeitet mit fixiertem und der Stegdoppelreaktor mit suspendiertem Katalysator. nach der hydrodynamischen Untersuchung und Optimierung beider Systeme sollen die Sedimentationseigenschaften verschiedener Titandioxidkatalysatoren ermittelt werden. Basierend auf diesen Untersuchungen soll die Oxidationsfaehigkeit beider Systeme zunaechst mit Dichloressigsaeure und anschliessend mit zwei realen Abwaessern aus der Textilindustrie untersucht und verglichen werden. Abschliessend sollen Einsatzmoeglichkeiten der photokatalytischen Wasserbehandlung mit fixierten und suspendierten Systemen aufgezeigt werden. Parallele Untersuchungen unter solaren Bedingungen durch die Arbeitsgruppe von Dr. A. Ghrabi, Institut National de Recherche Scientifique et Technique, Tunis, Tunesien, gewaehrleistet die Ueberarbeitung und Vervollstaendigung der Ergebnisse fuer die solare Anwendung. Eine Kooperation mit Dr. D. Bahnemann, Institut fuer Solarenergieforschung Hannover, stellt den Kontakt zur Katalysatorentwicklung und Qualitaetssicherung im Bereich der Photokatalyse sicher.
Das Projekt "Photochemische Behandlung von Prozessabwaessern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Solarenergieforschung GmbH durchgeführt. Photochemische Behandlung der bei einem Verfahren zur Behandlung von Boeden aus dem Bereich der ehemaligen Sprengstoffabrik 'Tanne' bei Clausthal-Zellerfeld anfallenden mit Nitro- und Aminoaromaten belasteten Prozesswaessern. Diese Prozesswaesser sollen durch kombinierte biologisch/chemische Verfahren oder durch chemisch-oxidative Verfahren behandelt werden. Insbesondere sollen anaerobe und aerobe biologische Verfahren, die Photooxidation mit Wasserstoffperoxid, die Photooxidation mit Ozon, die Photokatalyse mit Titandioxid sowie die Kombination der genannten photochemischen Verfahren mit einer biologischen Vorbehandlung des Wassers untersucht werden. Ziel der Untersuchung ist es, fuer die geplanten Pilotversuche auf dem Gelaende der ehemaligen Sprengstoffabrik 'Tanne' ein Verfahren oder eine Verfahrenskombination zu entwickeln, das eine hoehere Effizienz bezueglich der Schadstoffdestruktion und -rueckhaltung als die Aktivkohlebehandlung aufweist.
Das Projekt "Teilvorhaben: Grundlagenuntersuchungen zum Verhalten von Nanopartikeln unter dem Einfluss von UV-Strahlung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SusTech Darmstadt GmbH & Co. KG durchgeführt. Das Ziel von SusTech Darmstadt im Gesamtkonzept des Verbundprojekts Nanocure ist die Erforschung der Wechselwirkung modifizierter halbleitender Nanopartikel mit Acrylat-Matrices unter dem Einfluss von UV-Strahlung. Zunächst wird in einem Screening-Verfahren eine breite Palette modifizierter Nanopartikel synthetisiert und die Eigenschaften untersucht. Eine Auswahl dieser Partikel wird auf Basis dieser Ergebnisse und der Ergebnisse der Verbundpartner, einer weiteren Optimierung hinsichtlich der photokatalytischen Effektivität und der Dispergierbarkeit in den Zielmatrices unterzogen. In einem weiteren Schritt werden Eigenschaften wie die Aushärtungskinetik oder die Eigenschaften der mit diesen Photoinitiatoren ausgehärteten Schichten (Härte, optische Eigenschaften, Kratzfestigkeit ...) erforscht. Parallel werden umfangreiche Recherchen durchgeführt, um eine schnelle Reaktion auf neue Arbeitsergebnisse anderer Arbeitsgruppen sicherzustellen. Die Verwertung der Ergebnisse erfolgt durch Lizenzierung der Patente. Daneben ist es denkbar, ein Spin-Off zu gründen, dessen Aufgabe es wäre, die neuen Photoinitiatoren zu produzieren und zu vermarkten.
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| Bund | 18 |
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