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Conversion of Low Grade Heat to Power through closed loop Reverse Electro-Dialysis (RED-Heat-to-Power)

Das Projekt "Conversion of Low Grade Heat to Power through closed loop Reverse Electro-Dialysis (RED-Heat-to-Power)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von WIP, Wirtschaft und Infrastruktur GmbH & Co Planungs-KG durchgeführt. The concept is based on the generation of electricity from salinity gradient using Reverse Electrodialysis with artificial saline solutions operating in a closed-loop. The original salinity gradient is regenerated by a separation step that uses heat at 40 - 100 C. The regenerated solutions can be stored at very low costs and the stack can react within seconds, providing flexibility to the power system. It is a quiet technology operating under normal pressures and temperatures imposing no risks. The industrial partners ensures the MRL will be kept aligned with the advances in TRL. The overall objective is to prove this revolutionary concept, develop the necessary materials, components and know-how for bringing it to the level of a lab prototype generating electricity from low-grade heat at higher efficiencies and lower costs than ever achieved to date. Specific objectives: Select the most suitable technologies for the regeneration process and the combinations of salts and solvents that can maximise the system performance. Create new knowledge for developing: membranes for the selected solutions; membrane manufacturing concepts that can be scaled-up for high volume and low-cost production; efficient stacks suitable for this application; energy efficient regeneration processes. Implement and validate a process simulation tool to analyse the performance under different configurations and operating conditions. Evaluate and improve the performance of the overall system through tests on a lab-prototype, identifying potential up-scaling and operational issues (System efficiencies reaching 15% and power densities of 25 W/m2 of cell pair). Define a development roadmap, taking into account environmental, social and regulatory issues, leading to levelised cost of electricity below 0.03 Euro/kWh by 2025 to 2030. Involve target group representatives to the Advisory Board and communicate the key results in order to initiate a dialogue and facilitate the engagement of key actors.

Phase 2

Das Projekt "Phase 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH - Fachbereich Endlagersicherheitsforschung durchgeführt. Anhydrit- und Salztonschichten sind Bestandteile der Normalabfolge des Salinars und unterliegen in der Betriebs- und Nachbetriebsphase eines Endlagers gebirgsmechanischen Beanspruchungen. In den steiferen und festeren Anhydrit- und Salztonschichten kommt es zu Belastungserhöhungen durch Spannungsumlagerungen. Es muss hier mit Klüften gerechnet werden und infolgedessen mit Zutritten von Laugen und Wässern. Das Vorhaben soll als Gemeinschaftsprojekt mit dem Institut für Gebirgsmechanik, Leipzig im Salzbergwerk Bernburg weitergeführt werden. Da in dieser Grube Steinsalz gewonnen wird und Anhydrit in Form von Klippenstrukturen aufgeschlossen ist, bestehen sehr günstige Bedingungen, den Anhydrit unter dem Einfluss großräumiger Gebirgsspannungsänderungen zu untersuchen. Die für die Untersuchungen notwendige Instrumentierung ist bereits im vorhergehenden Projekt erfolgt. Mit den Messungen wurde Mitte 2000 begonnen. Schwerpunkte sind die quantitative Beschreibung der induzierten Seismizität (Rissbildung und -fortpflanzung), der Einfluss des Spannungsfeldes auf die Risspermeabilität sowie de Modellierung der mechanischen und hydraulischen Vorgänge.

Chemischer Status von C14

Das Projekt "Chemischer Status von C14" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens AG durchgeführt. Beim Kontakt einer gesaettigten NaCl-Loesung mit LWR-Brennstabhuellrohren kommt es bei 200 Grad zur Aufloesung des Zircaloymaterials. Es ist das Ausmass der Mobilisierung des im Huellrohr vorhandenenen C14 sowie dessen chemische Form nach dem Auslaugungsprozess zu ermitteln. Dafuer sind seperate, jeweils drei Monate andauernde Auslaugversuche vorgesehen, die vorzugsweise mit gesaettigter Natriumchlorid-Loesung bei 200 Grad (notwendig fuer beschleunigte Huellrohrkorrosion) und unter dem Gleichgewichtsdampfdruck von 15 at mit geringem Ueberdruck durchgefuehrt werden: -Versuche mit DRW- bzw. SWR-Zircaloy-Huellrohr, -Versuche mit DWR- bzw. SWR-Zircaloy-Huellrohr in Gegenwart von Beton/Zement. C14 soll in der Gasphase, in der Auslaugloesung und im Bodenkoerper - soweit wie moeglich verbindungsspezifisch - erfasst werden.

Neues Verfahren zur Verminderung des Wasserverbrauchs und der Umweltverschmutzung beim Gerben von Leder

Das Projekt "Neues Verfahren zur Verminderung des Wasserverbrauchs und der Umweltverschmutzung beim Gerben von Leder" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von KELA Spezialmaschinen durchgeführt. New environmental models based on sustainable growth and a concern for the environment impose changes in water consumption. Our priority objective in the proposal is to design a new process that will enable water consumption to tall at least 25 percent with respect to current processes. Leather quality should not suffer any kind of decrease in quality as a result of the implementation of the process. As secondary objectives, we aim to decrease salt consumption in hide preserving methods in at least 15 percent. Also, pollution generated will be diminished as a result. To achieve the objectives presented in this project we will develop a process ranging from hide preservation to tanning. We will optimise the relation between water savings and leather quality in each operation. To do so, we will consider the final destination of the leather being manufactured.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von K-UTEC AG Salt Technologies durchgeführt. Derzeit fallen jährlich mehr als 2,5 Mio. m3 salinarer Sickerwässern aus Rückstandshalden in Deutschland an. Zu deren Entsorgung stehen derzeit lediglich die Salzlast-gesteuerte Einleitung in Gewässer und die Flutung von geeigneten Gruben oder Gaskavernen zur Verfügung. Etablierte Aufbereitungsmethoden wie die Umkehrosmose oder die Eindampfung scheiden aus technischen bzw. ökonomischen Gründen aus. Die Membrandestillation (MD) ist eine relativ neue Technologie zur Aufkonzentrierung von Lösungen, welche auch für hochkonzentrierte Salzlösungen geeignet ist. Die Möglichkeit niederkalorische Wärmequellen zu verwenden und zu erwartende, niedrige Investitionskosten sind vielversprechende Aspekte für die Aufbereitung von Haldensickerwässern. Allerdings steht die Entwicklung eines an die Anforderungen angepassten geeigneten Verfahrens einschließlich geeigneter Vakuum-MD (VMD) Module noch aus. Dies gilt sowohl für die bereits eher etablierten Polymermembranen als auch für Neuentwicklungen keramischer Membranen, die weitgehend noch höhere chemische, thermische und mechanische Stabilitäten bieten. Im Projekt soll durch Kombination der Verfahren VMD und Kristallisation ein optimierter Gesamtprozess entwickelt und vor Ort im Pilotmaßstab demonstriert werden. Anschließend soll das Verfahren einer technisch-ökonomischen Bewertung unterzogen werden. Um dies zu erreichen ist eine Weiterentwicklung der Technologie der Membrandestillation notwendig. Das Projekt soll von 5 Partnern mit unterschiedlichen Arbeitsschwerpunkten durchgeführt werden. An der Forschungseinrichtung IKTS werden keramische MD-Membranen weiterentwickelt und charakterisiert. Darauf aufbauend wird ein an verschiedene Anwendungsfälle angepasstes Verfahren mit Membrandestillation und gesteuerter Kristallisation von Salzen entwickelt um salzfreies Wasser, Salze und eine konzentrierte Lösungen zu erhalten. Die Prozessausgänge sollen vorrangig verwertet, und damit die Salzfracht in Vorfluter reduziert werden.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Dresden-Roßendorf e.V., Institut für Ressourcenökologie durchgeführt. Bisher ist es nicht gelungen, alle relevanten expandierten Daten zum Langzeitverhalten von Bentoniten (B) im Kontakt zu Lösungen unter Endlagerbedingungen mit einem einheitlich abgesicherten Modell zu erklären. Dies liegt an den Vorgehensweisen der Arbeitsgruppen, und an der komplexen Analytik. Es sollen milieuabhängige Lösungs- und mikrostrukturelle Alterationsprozesse und deren Auswirkungen auf die hydromechanischen Eigenschaften kompaktierter B unter vergleichbaren Randbedingungen ermittelt werden. - Chem. und min. Analysen von 15 B - Dialyse der B für definierten einheitliche Startbedingungen für die nachfolgenden Reaktionen mit zwei Formationslösungen - Herstellung einer NaCl-CaSO4-gesättigten Lösungen und einer Opalinustonporenlösungen - Kompaktion der B und Bestimmung der Ausgangswerte von Quelldruck und Permeabilität - Batchversuche in Glasampullen mit 200 g B bei 25°C, 90°C und 120°C, Schüttelung mit 400 mL Formationslösungen über 12 und 24 Monate - Öffnen der Glasampullen, Abtrennen der Lösungen. und Dialysierung der reagierten B - Kompaktion der reagierten und dialysierten B und erneute Best. von Quelldruck und Permeabilität. - Chem. Analytik von dialysierten Feststoffen und Reaktionslösungen aus den Glasampullen nach Ende Reaktionszeit - Versuche zur Untersuchung des Einflusses mikrobieller Effekte auf die Alteration von B durch Reduktion von Fe(III) zu Fe(II) bei 25°C, 60°C und 90°C - Entwicklung einer quantenmechanisch unterstützten Modellvorstellung zur Tonmineralumwandlung in B - Zusammenfassung und Berichterstattung.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von K+S AG durchgeführt. Derzeit fallen Derzeit fallen jährlich mehr als 2,5 Mio. mN salinarer Sickerwässern aus Rückstandshalden in Deutschland an. Zu deren Entsorgung stehen derzeit lediglich die Salzlast-gesteuerte Einleitung in Gewässer und die Flutung von geeigneten Gruben oder Gaskavernen zur Verfügung. Etablierte Aufbereitungsmethoden wie die Umkehrosmose oder die Eindampfung scheiden aus technischen bzw. ökonomischen Gründen aus. Die Membrandestillation (MD) ist eine relativ neue Technologie zur Aufkonzentrierung von Lösungen, welche auch für hochkonzentrierte Salzlösungen geeignet ist. Die Möglichkeit niederkalorische Wärmequellen zu verwenden und zu erwartende, niedrige Investitionskosten sind vielversprechende Aspekte für die Aufbereitung von Haldensickerwässern Ziel dieses F&E-Vorhabens für K+S ist es, ein Aufbereitungsverfahren zur Wasser- und Salzgewinnung aus salzbeladenen Haldensickerwässern auf der Basis eines gekoppelten Verfahrens bestehend aus Wasserentzug durch Membrandestillation und anschließender Kristallisation als Alternative zur klassischen Eindampfung und Kristallisation zu entwickeln. Vor diesem Hintergrund stellt sich die Frage, ob durch alternative Verfahren, wie der Membrandestillation, eine effiziente Entsalzung von Haldensickerwässern im industriellen Maßstab erreicht und die dabei gewonnen Salze und das Wasser einer weiteren Verwertung oder Nutzung zugeführt werden kann. In HaSiMem sollen daher die Potenziale Membrandestillation in Verbindung mit anschließender Kristallisation systematisch untersucht und mögliche aussichtsreiche Einsatzbereiche ermittelt werden.. Hauptzielsetzung des Teilprojektes der K+S ist die Bewertung des Verfahrens der Membrandestillation im Vergleich zur klassischen Eindampfung, um eine fundierte Entscheidungsgrundlage für die Implementierung von Aufbereitungsanlagen für Haldensickerwässer im industriellen Maßstab zu erhalten. Hierfür plant K+S, das Verfahren der Membrandestillation zu validieren und für einen Anwendungsfall a (Text abgebrochen)

Energy saving in the manufacture of ethanol with simultaneous reduction of pollution

Das Projekt "Energy saving in the manufacture of ethanol with simultaneous reduction of pollution" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hans-Egon Frangmeier durchgeführt. Objective: The aim of the project is to include two innovative unit operations in an ethanol from biomass total system plant so as first to reduce the energy demand of the plant which becomes more energy self sufficient and, secondly, to improve its economics. The two unit operations are the pervaporation of the dilute ethanol-containing fractions originating from the distillation unit and the electrophoresis of the effluent from the biogas digesters treating the spent liquor after distillation. The yearly expected energy saving is slightly below 3 GWh for a production of about 8 x 1000 hl ethanol and the treatment of about 28 x 1000 m3 effluent. The payback is 3.5 years on average for the two innovative unit operations, by comparison with a similar total system plant without the two improved unit operations. General Information: The pervaporation process uses synthetic membranes to separate water from a dilute ethanol-containing solution in order to concentrate the ethanol in the latter. The membrane consists of an inactive porous backing-layer and an active pore-free layer, a few micrometre tick, consisting of cross-linked and specially treated polyvinylalcohol. The electrophoresis plant consists of a semi permeable filter which separates two chambers. The lower chamber contains a moving brine (NaCl) solution and the positive electrode. The upper chamber (floating on top of the brine) contains the effluent to be treated and the negative electrode. The pervaporation unit is linked with the distillation treating the dilute plant ethanol-containing mash originating from the fermentation plant and the electrophoresis unit is linked to treat the effluent from methane digesters treating anaerobically the spent liquor from the distillation unit before final disposal. The dilute ethanol-containing stream is heated and introduced in a fractionation distillation tower. Anhydrous ethanol is removed at one particular height of the tower. High ethanol-containing condensates are recycled. Low ethanol-containing condensates pass through the pervaporation plant before being recycled. Energy and mass balances as well as pressures and temperatures will be continuously monitored for the pervaporator as a function of quantitative and qualitative changes in membrane modules. Achievements: The project had to be abandoned in 1992 for two main reasons: - the permit for building the digester next to the factory was not granted by the Municipality and no agreement had been reached so far concerning another site. Consequently, it was no possible to implement the electrophoresis unit; - there was a lack of techno-economic success prospect for the pervaporation step. 2 pervaporation units of different makes were tested. None of them were able to reach the initial specifications, i.e. 2,000 l/d ethanol at 99.8 vol per cent on a stable basis. One of the 2 units succeeded in reaching the specified concentration. However, with the time, the flow rate and concentration were

Teilprojekt H

Das Projekt "Teilprojekt H" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Physikalisch-Chemisches Institut durchgeführt. Eine belastbare Langzeitsicherheitsanalyse für ein tiefengeologisches Endlager für hochradioaktive Abfälle erfordert die Kenntnis der Wechselwirkungsprozesse, welche einen möglichen Transport von langlebigen Radionukliden zur Folge haben. Neben den natürlich vorkommenden Wirtsgesteinen spielt auch die geotechnische Barriere eine wichtige Rolle. Zement-basierte Materialien finden dabei ein breites Anwendungsgebiet. Die Arbeiten dieses Teilprojektes beschäftigen sich mit dem Einfluss diverser Plasticizer und Superplasticizer auf die Löslichkeit und die Komplexierung von trivalenten Actiniden. Der Fokus liegt auf Untersuchungen in salinaren Lösungen bis zu einer Ionenstärke von 3 mol/kg unter zementrelevanten pH-Bedingungen. Diese Daten sollen in bestehende Datenbasen einfließen. Das Projekt liefert somit einen entscheidenden Beitrag für eine thermodynamisch fundierte Sicherheitsanalyse zur Langzeitsicherheit eines nuklearen Endlagers. Die folgenden Arbeitspakete werden bearbeitet: AP1: Einfluss von organischen Zementadditiven auf den Quellterm von trivalenten Actiniden; AP2: Komplexierung von trivalenten Actiniden mit organischen Zementadditiven; AP3: Weiterentwicklung von spektroskopischen Methoden zur Anwendung auf salinare Systeme unter zementrelevanten Bedingungen.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH - Bereich Endlagerung durchgeführt. Die hohe chemische Komplexität uranhaltiger Lösungen im salinaren Milieu erfordert komplementäre Ansätze zur Analyse der Uranspeziation, die im vorliegenden Projekt EDUKEM vorangebracht werden sollen. Uran bildet sowohl im reduzierenden als auch im oxidierenden Milieu eine Vielzahl von Komplexen, welche oft gleichzeitig und in stark unterschiedlichen Konzentrationen in Lösung vorliegen. Zudem ist für die thermodynamische Beschreibung der Chemie in hochsalinaren Lösungen die Kenntnis ionenspezifischer Wechselwirkungsparameter (Pitzer-Parameter) zwingend erforderlich, um durch die Berechnung von Aktivitätskoeffizienten eine zuverlässige Einschätzung von Ionenstärkeeffekten auf die Löslichkeit und Speziation zu ermöglichen. Die Bestimmung von Pitzer-Parametern mit klassischen Methoden, d.h. auf Basis von Löslichkeitsexperimenten und spektroskopischen Untersuchungen, soll im Rahmen von EDUKEM durch alternative elektrochemische Herangehensweisen unterstützt werden. Die Entwicklung neuartiger komplementärer Messmethoden soll zum Abbau von Ungewissheiten und Konservativitäten bei der Berechnung der Speziation und Löslichkeitsgrenzen von Uran(IV/VI) in hochsalinaren Lösungen führen. Mit neu entwickelten elektrochemischen und spektroskopischen Methoden soll die Kenntnis der Speziation von Uran in hochsalinaren Lösungen über weite Bereiche verbessert werden. Parallel hierzu werden erfolgreich etablierte spektroskopische Analysen und Löslichkeitsmessungen durchgeführt, sodass sowohl ein integrales Bild der untersuchten Systeme abgeleitet werden kann, als auch neu entwickelte Methoden validiert werden können. Dies gilt vor allem für das für endlagerrelevante Bedingungen besonders wichtige U(IV)-System, für das die Datenlage immer noch unzureichend ist, aber auch für das unter nicht-reduzierenden Bedingungen relevante U(VI)-System.

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