Das Projekt "Sub project: A novel mechanism of electron transfer from microorganisms to insoluble iron phases" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Duisburg-Essen, Institut für Umweltmikrobiologie und Biotechnologie (UMB) durchgeführt. Microbial iron reduction is supposed to be an important respiration process in anoxic aquifers although only poorly investigated in molecular details. Until now, electron transfer from iron-reducing organisms to insoluble ferric oxide phases was explained by three types of electron shuttling: a direct contact between minerals and bacteria, electron transfer via organic redox active electron shuttles such as quinones which are produced and excreted by the microorganisms, and at last humic acids as redox active electron shuttles similar to quinones. In the current project we want to investigate a novel mechanism of electron shuttling by iron colloids. Iron colloids are often found in aquifers where iron reduction is supposed to be a major respiration process. They are highly reactive as compared to solid iron minerals such as ferrihydrite. It will be studied if colloids can serve as an electron acceptor for iron-reducing microorganisms and if they can shuttle the electrons further to ferrihydrite. Furthermore, we will investigate if the microbial reduction process leads to the generation of new iron colloids which would make the electron shuttling via colloids a self-sustaining process where the organisms do not have to invest energy in the production of the shuttle compound. The work on colloids will be supported by experiments to determine the redox potential of solid iron oxides by measuring the biomass growth yield of the organisms and the generated heat as a means for the thermodynamic energy gain.
Das Projekt "Demonstrationsanlage fuer die Braunkohlevergasung nach dem Hochtemperatur-Winkler-Verfahren (HTW) (Phase 1A)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWE Rheinbraun durchgeführt. Objective: Construction of a demonstration plant with a capacity of 1,500 T/D of raw brown coal using the Winkler process at high temperature (1,000 deg. C) and under pressure (10 Bar) and subsequent gas treatment units. L per cent General Information: The HTW process is a gasification process based on the fluidized bed technology developed by Fritz Winkler in 1922. Gasification in the advanced HTW process takes place under pressure at a temperature of up to 1000 deg. C, with oxygen and steam as gasifying agents. The High Temperature Winkler process features: - high mass and energy transfers with a smooth temperature distribution; - low consumption of gasifying agents; - high degree of carbon conversion since gasification takes place in the fluidized bed and in the entrained gasification zone; - suitability for a large variety of feedstocks (lignite, slightly caking hard coal, wood, peat, biomass); - large product range (synthesis gases, reducing gas, hydrogen, low -BTU gas); HTW demonstration plant data: Gasification pressure 10 Bar Gasification temperature approx. 950 deg. C Dry lignite input capacity 30. 5 t/h Synthesis gas output capacity 37000 m3/h Methanol equivalent14 t/h Dry lignite is transported by a belt conveyor from the Berrenrath refining plant to the storage bunker. From the weighing vessels the lignite passes through pressurized lock hoppers and reaches the feeding vessels from where it is supplied by dosing and feeding screws to the fluidized bed. In the gasifier, lignite reacts with oxygen and steam as gasifying agents at a pressure of 10 bar and temperatures of up to 1000 deg. C. Oxygen is fed into the gasifier at different levels. Temperatures in the fluidized bed range from 700 to 800 deg. C. In the entrained gasification zone above, carbon conversion and gas quality are further improved at temperatures reaching 1000 deg. C. The product gas leaves the gasifier at the top. Ash and carbon containing dust particles carried along by the raw gas are removed in a cyclone and recirculated to the fluidized bed. A second cyclone removes the remaining finer dust particles. The hot raw gas is cooled to some 350 deg. C in a waste heat boiler. The heat energy is used to generate medium pressure steam which serves as process steam in the gasifier. The remaining heat is used for saturating the raw gas with steam in a quench cooler. CO-shift conversion is used to obtain the required ratio of hydrogen to carbon monoxide. Subsequently, sulphur compounds and carbon dioxide are almost completely removed in a Rectisol scrubber with methanol acting as a solvent. The sulphur compounds are processed into saleable elementary sulphur. The processed and cleaned synthesis gas is piped to the Union Kraftstoff AG where tests are made on the conversion of lignite derived synthesis gas into methanol. One important future field of application for the HTW process is constituted by low-BTU gas production from lignite for use in combined-cycle power stations.
Das Projekt "Purofer-Verfahren (Direktreduktion von Eisenerzen mit Gas)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Thyssen Stahl durchgeführt. Erzeugung von Eisen ausserhalb des Hochofens mittels Gas und Eisenerzeugung ohne Koks.
Das Projekt "Direkteinblasung von Kohle in das Schlackebad von Elektroreduktionsoefen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Krupp Industrietechnik Duisburg durchgeführt. Objective: The objective of the project is to reduce the energy requirements for the processing of non-ferrous heavy-metal slags by the combined use of a submerged arc furnace and the submerged injection of coal. General information: in terms of quantity, copper and lead are among the most important non-ferrous metals. Most such metals are produced today from sulphide ores/ore concentrates. For a variety of reasons, modern methods of processing these raw materials have a high oxygen requirement at the primary melting stage. As a result of this high oxygen requirement, the primary slags produced have an unacceptably high content of valuable metal, making subsequent metal removal imperative. The use of arc furnaces for slag requires more energy than normal processing but offers the advantage of a higher overall yield in usable metals. Although it is the state of the art, the use of arc furnaces is generally held to be unsatisfactory from a metallurgical point of view, since the speed of the chemical reaction is comparatively low and there are few possibilities of exerting an influence on the metallurgical process. The aim of the proposed work is to reduce the electricity and electrode consumption of the process by injecting coal and oxygen directly into the slag bath.
Das Projekt "Teilvorhaben 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BFI Betriebsforschungsinstitut, VDEh-Institut für Angewandte Forschung GmbH durchgeführt. Die Entkohlung von Stählen mit hohen Chromgehalten im AOD-Konverter (Argon Oxygen Decarburisation) ist mit einer starken Oxidation von Chrom verbunden. Das in der Schlacke befindliche Chromoxid wird durch Silizium reduziert, um das Chrom zurückzugewinnen. Das entstehende Siliziumoxid wird durch Kalk neutralisiert, um seine verschleißende Wirkung auf die Ausmauerung des Konverters zu vermindern. Mit einer optimierten Steuerung der Sauerstoffzufuhr sollen der Chromabbrand minimiert und dadurch der Verbrauch von Sauerstoff, Silizium und Kalk sowie der Anfall von Schlacke gesenkt werden. Die Entkohlungsgeschwindigkeit ist aus dem Durchfluss des Abgases und dessen Gehalten von CO und CO2 kontinuierlich zu berechnen. Auf der Basis eines Modells ist eine dynamische Steuerung zu entwickeln, die in der Endphase des Prozesses die Sauerstoffzufuhr nach dem Bedarf der abnehmenden Entkohlungsgeschwindigkeit vermindert und so den Chromabbrand minimiert. Nach der Erprobung der Steuerung an einem Konverter kommt ihre Anwendung an zwei weiteren Konvertern des Werkspartners in Betracht. Eine weitere Verbreitung des Ergebnisses ist in Zusammenarbeit mit Unternehmen des Anlagenbaus geplant.
Das Projekt "Einfluss von Kalzium und Fluor auf die Eigenschaften von Gamma-Titanaluminden - Auswirkungen eines neuen Herstellungs-/Recyclingverfahrens" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DECHEMA Forschungsinstitut Stiftung bürgerlichen Rechts durchgeführt. Gamma titanium aluminides are high-performance materials that are produced through a complex process chain resulting in significant production costs. In an alternative winning process, titanium oxide together with oxides of other alloying elements and aluminum are reduced to a metal phase by metallothermic reduction. In subsequent deoxidation by an active CaF2 slag titanium aluminides can be obtained directly from the oxide precursors in an economic way. In addition, IME conceives a process for recovering the considerable amount of scrap that accumulates during the conventional process route. The main objectives of the proposed project are to investigate the influence of the inevitable concomitant elements calcium and fluorine on the oxidation behavior and on the mechanical properties of titanium aluminides quantitatively and to analyze the respective mode of action. The mode of action of calcium in titanium aluminides has been almost completely unexplored. In contrast, fluorine has been found to have a very favorable influence on the oxidation resistance in near-surface regions. For the first time in the project fluorine should be examined as an alloying element in titanium aluminides. Therefore a process window must be identified in which calcium and fluorine have a positive effect on the mechanical properties and the oxidation behavior. Major scientific discoveries of considerable practical relevance for this modern class of materials are expected.
Das Projekt "Graphene in LiBZ - Einsatz von Graphenen in der Energietechnik- Lithiumbatterien und Brennstoffzellen -" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften, Max-Planck-Institut für Polymerforschung durchgeführt. Graphene haben das Potenzial, in energietechnischen Anwendungen wie in Li-Ionen-Batterien und Brennstoffzellen in wichtigen Komponenten wesentlich verbesserte Eigenschaften zu ermöglichen. Die aus einem hochgefüllten Polymer-Kohlenstoff-Komposit hergestellten Bipolarplatten sollen optimiert werden. Die Katalysatorschicht in einer PEM-BZ, in der Edelmetall-Nanopartikel auf Graphit als Katalysator verwendet werden, kann ebenfalls von den besonderen Eigenschaften der Graphene profitieren. Eine einfache Möglichkeit die positiven Eigenschaften von Graphenen für die Leistungssteigerung von Li-Ionen-Batterien zu nutzen, ist deren Verwendung als Additiv zur Steigerung der elektrischen Leitfähigkeit in den Elektroden. Am MPI sollen graphenbasierte Kompositmaterialien mit hoher elektrokatalytischer Aktivität entwickelt werden. Die chemische oder thermische Reduktion des Graphenoxids zum Graphen soll die Synthese von Graphen/Metallnanopartikel Kompositverbindungen ermöglichen. Zur Verbesserung der elektrochemischen Leistungsfähigkeit von Metallen und Metalloxiden soll ein Kompositmaterial aufgebaut werden, welches aus dünnen Lagen aus Graphen bzw. Metallen/Metalloxiden besteht. Zur Verbesserung der Anbindung der ionischen Phase (Elektrolyt) an die elektronische Phase (Graphitpartikel mit Katalysator) im Innern einer Brennstoffzelle sollen Moleküle hergestellt werden, die sowohl protonen- als auch elektronenleitend sind.
Das Projekt "Teilprojekt B 3.1: Reduktive Dechlorierung von Chloraromaten mit elektrochemischen Methoden und membrangestuetzten Katalysatoren zur in situ-Behandlung von kontaminierten Grundwaessern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle GmbH, Department Umwelttechnologie durchgeführt. Fuer die reduktive Dechlorierung von aromatischen CKW, insbesonder von PCPs, PCBs und Chlorbenzolen, unter in situ-Bedingungen im Grundwasseraquifer gibt es bisher keine technische Loesung. Die Dechlorierung gelingt glatt mit molekularem Wasserstoff in Gegenwart von Pd-Katalysatoren als Hydrogenolysereaktion gemaess R-Cl+H2 R-H und HCl. Unter Aquiferbedingungen erfolgt an Pd nahezu keine Hydrierung von aromatischen Ringen. Der kritische Punkt ist die meist geringe Standzeit des Katalysators, die durch Vergiftung (v.a. durch Schwefelverbindungen) und Verockerung limitiert ist. Unser Vorhaben zielt auf den Schutz des Katalysators und die Anreicherung von CKW mit Hilfe von duennen, porenfreien Membranen. Die hydrophobe, polymere Umgebung soll Katalysatorgifte von den katalytisch aktiven Pd-Clustern fernhalten, waehrend die Reaktanden weitgehend ungehindert durch die Membran diffundieren koennen. Die Kombination von polymergestuetzten Katalysatoren mit der elektrochemischen in situ-Erzeugung von Wasserstoff soll erprobt werden.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Reduktive Thermolyse von Zuckern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie durchgeführt. Durch reduktive Hydrothermolyse sollen einfache Zucker wie Glucose, Fructose oder Xylose mit einem hohen Anteil chemisch nahezu äquivalenter Hydroxylgruppen in C2-, C3-, C4-, C5- und C6-Polyole mit dem Ziel umgewandelt werden, eine neue Rohstoffbasis für Polyole zur Herstellung von Kunststoffen wie z. B. Polyestern oder Polyurethanen bereitzustellen. Die ausgewählten Zucker zeichnen sich durch eine hohe Anzahl von Hydroxylgruppen neben einer Aldehyd- bzw. Ketogruppe aus. Ziel ist es nun, die Struktur des Kohlenstoffgerüsts und die Hydroxylgruppen zu erhalten und die Aldehyd- bzw. Ketogruppe zu reduzieren. Da bei erhöhten Temperaturen gearbeitet wird, treten wegen des zunehmenden Acidifizierungspotentials des Wassers Kondensationsreaktionen zu Furanen oder Spaltungsreaktionen zu Bruchstücken auf. Durch die Gegenwart des zuvor aus Kohlenmonoxid und Wasser in situ erzeugten Wasserstoffs wird eine Oxidation der gebildeten Reaktionsprodukte verhindert und gleichzeitig eine Reduktion der Carbonylfunktion angestrebt.
Das Projekt "Verfahrenstechnik der Entschwefelung: Untersuchungen zur reduzierenden Rauchgasentschwefelung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Fachbereich 05 Chemie, Institut für Technische Chemie durchgeführt. Zusatz reduzierender Gase zum Rauchgas mit dem Ziel der Umsetzung zu elementarem Schwefel am Kontakt im Festbett oder in der Wirbelschicht bei 150-350 Grad C. unter Normaldruck: Entfernung des Schwefels in trockenen Abscheidern oder durch ein wasserfreies Waschmittel mit niedrigem Dampfdruck. Vorteile: Anstelle von Gips faellt nur 1/10 bis 1/5 der Masse an verwendbarem Schwefel an: Das Rauchgas muss nicht wiederaufgeheizt werden. Problem: Vermeidung der Emission anderer Bestandteile wie Carbonyl-Sulfid oder Schwefelwasserstoff.
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| Bund | 65 |
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