Das Projekt "Sub project: Microstructural Properties of gas hydrates from the Mallik well" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, GZG (Geowissenschaftliches Zentrum Göttingen) Abteilung Kristallographie durchgeführt. The Mallik 5L-38 gas hydrate research well was designed as a field experiment to test the physical response of gas hydrate deposit to various advanced production methods. Likewise it was used as a test for various advanced logging methods. There is accumulated evidence that the microstructure of gas hydrates plays an important role in both areas. Using cryo scanning electron microscopy we have revealed in an exploratory study the sub-micron porosity of some of the Mallik gas hydrates which are likely to affect the seismic response as well as the decomposition kinetics. The sub-micron pores are likely to be filled with gas and may be at the origin of the so-called 'blanking effect' with anomalously low seismic reflections. Here we propose a detailed quantitative investigation of the sub-micron structures of Mallik gas hydrates. The goal will be the development a model of sub-micron porous gas hydrates which is suitable for an effective medium modeling. Based on our previous laboratory experiments we also expect some further insight into compositional variations as well as into the presently unknown formation process from accompanying Raman spectroscopy and diffraction studies.
Das Projekt "Teilprojekt G" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Radioökologie und Strahlenschutz durchgeführt. Als Matrizen für Endlagerung radioaktiver Abfälle kommen zur Zeit hauptsächlich Borosilikatgläser zum Einsatz. Seit Jahrzehnten werden allerdings Alternativen diskutiert, zum Beispiel keramische Materialien, die aufgrund ihrer physikalischen und chemischen Eigenschaften als erfolgversprechend gelten. Im Rahmen des vorliegenden Projekts werden sowohl Keramiken (hauptsächlich für kationische Radionuklide) als auch Alternativen für Anionenrückhaltung genauer untersucht werden. Das IRS wird in Zusammenarbeit mit dem IEK6 Apatit und Hydrotalcit auf ihre Eignung zum Einbau von Iod, Cs und Tc aus separierten Abfallströmen untersuchen. Mit I, Tc oder Cs dotierten Apatite und Hydrotalcite werden mittels XRD strukturell charakterisiert. Die Einbauplätze von Iod, Technetium oder Caesium Ionen werden mittels EXAFS an der INE Beamline ANKA (KIT) charakterisiert. Homogenität sowohl von Wirtsphase als auch Einbau der Anionen werden mit REM und TEM untersucht. Weiterhin soll mittels nano-TOF SIMS die Struktur der Elementverteilung überprüft werden. Die Auswirkungen von Strahlenschäden auf die Struktur der eingebauten Radionuklide soll untersucht werden. Insbesondere die Ausbildung von Defekten bzw. Rehomogenisierung und deren Einfluss auf die Radionuklidfreisetzung steht im Zentrum des Interesses. Speziation in Lösung gehender Stoffe aufgrund von Auslaugung erfolgt mittels ESI-MS, CE-ICP MS und EXAFS. Besondere Berücksichtigung finden soll die zu erwartende Mobilität.
Das Projekt "Verwendung des bei der TiO2-Produktion anfallenden Gruensalzes zur Regelung des Erstarrens von Zement" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsinstitut der Zementindustrie durchgeführt. Es war zu pruefen, ob Gruensalz FeSO4.7H2O anstelle von Gips CaSO4.2H2O und Anhydrit CaSO4 als Erstarrungsregler von Zement verwendet werden kann, ohne die Eigenschaften des Zements zu beeintraechtigen. Durch quantitative Roentgenbeugungsanalyse wurden der Reaktionsverlauf von C3A und C3S, durch technische Pruefungen das Erstarren und die Festigkeitsentwicklung und durch Rasterelektronenmikroskopie die Phasenbildung und Gefuegeentwicklung von gruensalzhaltigen Zementen untersucht. Ergebnis: Das zum Regeln des Erstarrens zugesetzte Sulfat kann z.T. als Gruensalz zugegeben werden. Die maximal einsetzbare Menge ist von der Reaktionsfaehigkeit des Zements abhaengig und muss fuer jeden Zement gesondert bestimmt werden. Gruensalz vermindert die Anfangsfestigkeit und steigert die 28-Tage-Festigkeit. Durch Zusatz von Gruensalz zum Zement koennen das in geringen Mengen vorliegende Chromat reduziert und dadurch Hauterkrankungen verhindert werden.
Das Projekt "Sub project: Fabric genesis, strength and physical properties of young Sediments, Ursa and Brazos-Trinity basins, Gulf of Mexico. A follow-up laboratory study of IODP Expedition 308" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR), Forschungsbereich 4 Dynamik des Ozeanbodens: Marine Geodynamik durchgeführt. How do catastrophic submarine mass movements come about, and are sediment consolidation, fabric genesis, and texture development important controlling factors? This is the principal question of the FastSed project proposed here for funding. In an environment which has arguably the fastest finegrained sedimentation on modern Earth, IODP Expedition 308, Gulf of Mexico Hydrogeology, has created a unique and comprehensive data set of sediment petrography, physical properties, and downhole measurements of overpressure. These data serve as foundation for a study of geotechnical properties, microfabric and crystallographic preferred orientation of clays to identify and quantify fabric building mechanisms in muds sedimented by fallout and by submarine mass transport. The analytical techniques employed are triaxial testing and ring shear testing. Reference materials will be studied by scanning electron microscopy and X-ray texture goniometry. It is hoped that FastSed results will make a basic contribution to the assessment of stability problems of sedimented continental slopes. This is especially relevant for areas where current and future exploration for hydrocarbons require major technical installations at the seafloor, such as the Gulf of Mexico or the mid-Norwegian margin.
Das Projekt "HCMEA: HC-Membran basierte MEAs" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Greenerity GmbH durchgeführt. Das Vorhaben zielt auf die Entwicklung einer HC-Membran-basierten Membran-Elektroden-Einheit für Niedrig-Temperatur-Brennstoffzellen Anwendungen, die von der Leistungsdichte und Degradationsstabilität mindestens auf dem gleichen Niveau wie etablierte Perfluorsulfonsäure-basierte MEAs liegt, idealerweise aber noch bessere Eigenschaften aufweist. Am Ende des Vorhabens soll Greenerity ein Produktmuster auf Basis der HC-Membran von TORAY oder ähnlicher auf dem Markt verfügbarer Materialien zur Markteinführung entwickelt haben. Im Fokus liegen dabei vielfältige Themenkomplexe. Zunächst muss ein Konzept entwickelt werden, das alle Anforderungen an die Funktionalität, wie Leistungsfähigkeit und Dauerstabilität, erfüllt. Dabei ist v.a. die Grenzfläche zwischen Membran und Elektroden entscheidend, die aufgrund der neuartigen Chemie der HC-Membran einer Optimierung bedarf. Weiterhin sind aufwendige Versuche zur Materialevaluierung und zum Verständnis der sog. MEA-Architektur geplant. In einem dritten Arbeitspaket müssen geeignete Produktionskonzepte erarbeitet werden, die den veränderten Materialeigenschaften Rechnung tragen und mit geplanten Volumenprozessen kompatibel sind. Weiterhin müssen Anforderungen an die Hardware identifiziert werden, um einen reibungslosen Betrieb der zu entwickelnden Konzepte zu ermöglichen. Die Palette an möglichen Untersuchungen umfasst dabei sog. in-situ Tests, wie die elektrochemische Testung entsprechender Produktmuster sowie beschleunigte Stresstests, bzw. Dauertests. Dabei kommen international anerkannte Testprotokolle zum Einsatz. Des Weiteren finden geeignete ex-situ Methoden wie konfokale Mikroskopie und Rasterelektronenmikroskopie zur Untersuchung von Oberflächen und Grenzflächen Einsatz.
Das Projekt "Teilvorhaben 6: Von der Legierung zum Magneten im Labormaßstab" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Studienbüro Materialwissenschaft, Fachgebiet Funktionale Materialien durchgeführt. Brasilien zählt zu den bedeutendsten Ländern für die globale Rohstoffwirtschaft und verfügt über Selten-Erd (SE)-Reserven von rund 22 Mio. t (ca. 17% der weltweiten Reserven). Zukünftig wird der Bedarf an Seltenen Erden durch den Ausbau grüner Technologien weiter ansteigen bspw. durch Hightech-Produkte, die SE-haltige Magnete benötigen. Basierend auf brasilianischen Rohstoffen deckt das Verbundprojekt REGINA die Wertschöpfungskette von der Trennung der Seltenen Erden bis hin zur Magnetherstellung ab. Der Schwerpunkt soll auf der umwelt- und sozialverträglichen Produktion der SE und Magneten liegen, gepaart mit der Entwicklung tragfähiger Geschäftsmodelle zur wettbewerbsfähigen Vermarktung. Ziel ist die Reduktion der Abhängigkeit von China und die Etablierung einer stabilen langfristigen Rohstoffversorgung. Zu diesem Zweck haben sich die Fraunhofer-Projektgruppe IWKS, TU Darmstadt, RWTH Aachen, TU Clausthal, TH Georg Agricola Bochum, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf und die Industriepartner KME Germany GmbH und GMB Deutsche Magnetwerke GmbH zusammengeschlossen, um in enger Kooperation mit brasilianischen Partnern aus Forschung und Industrie die derzeitigen Herausforderungen der SE-Industrie zu bewältigen. Durch eine umfassende Gefüge- und Strukturanalyse unter Einsatz hochmoderner Rasterelektronenmikroskopie, Elektronstrahl-Rasterdiffraktometrie und Röntgendiffraktometrie soll im Teilvorhaben 6 eine optimierte Legierungszusammensetzung spezifiziert und anschließend mit einem maßgeschneiderten Gefüge erschmolzen werden. Hauptaugenmerk liegt hierbei auf der Optimierung des Erstarrungsverhaltens während des Strip-Castings und der Rascherstarrung. Des Weiteren besteht die Aufgabe, die zu feinen Pulvern weiterverarbeiteten Materialien in einem Sinterprozess zu verdichten und mittels optimierter Glühbedingungen eine Korngrenzendiffusion anzuregen. Am Ende soll ein Didymium-Labormagnet mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften und einem grünen Fußabdruck stehen.
Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Werkstoffkunde durchgeführt. Die Partner GRS, KIT, LUH und BGR arbeiten im Rahmen des Vorhabens zur Implementierung eines Monitoringsystems zur Evaluierung der Korrosionsvorgänge an Behältermaterialien in Bentonit-basierten Endlager-Konzepten (IMKorB) zusammen. In diesem Teil des Vorhabens erfolgen die Arbeiten zur Auswahl von Materialien, welche zum Bau von Endlagerbehältern Verwendung finden können. Die Anforderungen werden hier im Sinne des besten Korrosionsschutzes in Bezug zur Produktionstechnik von dickwandigen, selbstabschirmenden Großbehältern gesetzt, sodass die Materialeigenschaften und Herstellbarkeit realitätsnahe Entscheidungen ermöglichen. Fokussiert wird der Blick auf das Portfolio der Stahl- und Gusseisenwerkstoffe. Anhand dieser Betrachtungen wird der Materialzustand in Bezug auf die Zusammensetzung der Legierung, der Korngröße, der Homogenität und der Gefüge- und Oberflächenstruktur erarbeitet und als Randbedingung für die Entwicklung der Korrosionscoupons erarbeitet, sodass die Korrosionsproben für die Labor- und Untertageuntersuchungen dem Realzustand entsprechen. Damit kann nachfolgend eine Korrelation der Korrosionseigenschaften mit den metallphysikalischen Zuständen und der Produktionstechnik der Behälter erfolgen. Das ausgewählte und hergestellte Material wird hinsichtlich seiner metallphysikalischen Eigenschaften charakterisiert. Mittels modernster Verfahren, wie z.B. Lichtmikroskopie LM, Rasterelektronenmikroskopie REM etc. werden die Oberflächen der Proben topographisch und stofflich charakterisiert. Herstellungsbedingte Anisotropien der Materialstruktur sowie die Oberflächenstruktur, welche durch die Fertigungsverfahren erzeugt werden, stellen eine grundlegende Datenbasis der Behälteroberfläche im Langzeitsicherheitsnachweis dar. Ebenfalls wird die Ergebnisgrundlage zur Diskussion der Korrosionsprozesse an Kanten sowie gekrümmten und rauen Flächen abgebildet, sodass der Geometrieeinfluss auf die grundlegenden Korrosionsprozesse diskutiert werden kann.
Das Projekt "Abscheidung und Haftung von Aerosolpartikeln auf Blaettern und Aufnahme von Schadstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Physik durchgeführt. Die Struktur von Blattoberflaechen, insbesondere das Vorhandensein von Oberflaechenwachs, ist fuer die Ablagerung von Schadstoffen von Bedeutung. Daher wird das Haften und die Abscheidung fester und fluessiger Aerosolpartikel und die Aufnahme gasfoermiger Schadstoffe durch Pflanzen mit verschiedenen Methoden untersucht (Durchstrahlungs- und Rasterelektronenmikroskopie, Roentgenfluoreszenzanalyse). Bei verschiedenen Pflanzen von autobahnnahen Standorten wird die Oberflaechenstruktur der Blaetter untersucht, sowie der Blei- und Bromgehalt bestimmt. Eine Methode zur Trennung oberflaechlich auf den Blaettern abgelagerter und in den Blaettern aufgenommener Stoffe wurde entwickelt.
Das Projekt "Teilvorhaben Z0-2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK), IEK-9: Grundlagen der Elektrochemie durchgeführt. Im AP 'Low-Ir Elektrolyse' wird die Reduzierung des Edelmetallbedarfs in der PEM-Elektrolyse und die Verbesserung der Langzeitstabilität bei geringem Edelmetallgehalt und bei fluktuierenden Betriebsbedingungen untersucht. Ziel sind schnelle und verlässliche Tests von Aktivität und Stabilität der Katalysatorschicht in modellhaften MEA Umgebungen unter Entwicklung und Nutzung eines MEA-ICP-MS Teststandes. Im AP 'H2-Tankstelle' werden optimale Betriebsstrategien für die LOHC-belieferte H2-Tankstelle entwickelt und daraus die besten Anlagenkonfigurationen ermittelt. Insbesondere wird die LOHC-Speichergröße, Dehydrierleistung und Pufferspeicherkapazität für Druckwasserstoff auf möglichst niedrige CAPEX und OPEX optimiert. Im AP 'Glasherstellung' wird die Belieferung der Firma Schott für die Befeuerung von Glasöfen mit Wasserstoff statt mit Methan als Projektszenario betrachtet. Unter Nutzung der Erkenntnisse aus AP 'H2-Tankstelle' wird die H2-Anlieferung und Bereitstellung über LOHC-Systeme konkret ausgelegt und mit alternativen Optionen verglichen. Im AP 'CO2-zu-CO-Elektrolyse bei Temperaturen unterhalb 100 Grad Celsius' wird die Niedertemperatur CO2-Elektrolyse untersucht. Ziel ist die Entwicklung eines tomographischen Analyseansatzes für die Untersuchung von Silberelektroden zur Aufklärung von Strukturänderungen durch Alterung oder Prozessvariationen mittels Rasterelektronenmikroskopie kombiniert mit fokussiertem Ionenstrahl. Im AP 'Hochtemperatur Ko-Elektrolyse' wird die direkte Kopplung der Hochtemperatur Ko-Elektrolyse mit einer Fischer-Tropsch-Synthese untersucht. Die Ziele sind die Identifikation der lebensdauerbegrenzenden Materialveränderungsmechanismen und die Festlegung des Betriebsfensters für die Hochtemperatur Ko-Elektrolyse bei der direkten Kopplung mit dem FT-Reaktor. Das Ziel im AP 'Roadmap' ist die Bewertung des ökologischen Potentials der in P2X untersuchten Technologiepfade und die Bereitstellung von Informationen zur umweltbezogenen Optimierung der Pfade.
Das Projekt "Untersuchung der Carzinogenitaet von kuenstlich erzeugten Mineralfasern im Vergleich zu Asbest" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Aerosolforschung durchgeführt. Objective: To determine the carcinogenic risks through inhalation of man-made mineral fibers in comparison with the risks of asbestos exposure. General Information: The fibers are milled down to inhalable sizes and their distribution examined by scanning electron microscopy. Fibers are dispersed by a vibrating bed aerosol generator for animal exposure in a specially constructed exposure unit. Groups of about 100 rats are exposed to crocidolite, fibrous glass and rock wool. The control group inhales titanium dioxide. After exposure, animals are kept till their natural death. Organs are then examined histo-pathologically for tumours. Additionally, smaller groups of animals are exposed to the fiber aerosol and scarified at different times after the treatment for determination of the number of fibers in lungs.
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