Das Projekt "Teilvorhaben 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH - Fachbereich Endlagersicherheitsforschung durchgeführt. In diesem Vorhaben wird eine neue Methodik zur Berücksichtigung der Sorption in den langzeitsicherheitsanalytischen Transportcode r3t implementiert und exemplarisch für den Radionuklidtransport im Deckgebirge eines Endlagers im Salz erprobt. Die bisher in Transportcodes als Konstante oder Funktion von Agenzien gehandhabten Kd-Werte werden durch so genannte smart Kd -Werte ersetzt, die auf Basis mechanistischer Modelle in geochemischen Speziationscodes berechnet werden. Die Verwendung dieser smart Kd -Werte hat den Vorteil, dass der Einfluss veränderter geochemischer Bedingungen auf die Verteilungskoeffizienten direkt ermittelt wird. Mit der geplanten Weiterentwicklung von r3t wird ein Instrumentarium zur Verfügung stehen, mit dem der Radionuklidtransport realitätsnäher beschrieben werden kann.
Das Projekt "Teilvorhaben: Herstellung und Charakterisierung metallischer Trägerstrukturen für Adsorptionsmaterialien in chemischen Wärmepumpen und Wärmespeichern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung, Institutsteil Dresden durchgeführt. Die Nutzung von chemischen oder Sorptionswärmepumpen ist bislang eine kaum verwendete Möglichkeit, fossile Energieträger durch Umweltwärme oder Niedertemperaturabwärme zu substituieren. Kernprobleme in der Anwendung sind momentan die Gewährleistung eines ausreichenden Wärme- und Stofftransportes sowie die Vermeidung von Agglomerationen der Arbeitsmedien. Ziel des Forschungsvorhabens ist daher die Entwicklung neuer Arbeitsstoffe für chemische Wärmepumpen auf Basis poröser Metallstrukturen, die mit Metallsalzen als reaktives Arbeitsmedium beladen werden. Das Teilprojekt am Fraunhofer IFAM Dresden beschäftigt sich vor allem mit der Auslegung, Auswahl und Herstellung der porösen metallischen Trägerstrukturen sowie der wärme- und strömungstechnischen Charakterisierung der Metall-Metallsalz-Verbünde. Die Metallstrukturen werden dabei pulver- bzw. schmelzmetallurgisch hergestellt. Die Trägerstrukturen werden charakterisiert und optimiert, sodass eine gezielte Nutzung der Metall-Metallsalz-Verbünde in Wärmepumpensystemen ermöglicht wird. Einen wesentlichen Bestandteil bilden dabei Simulationen zum Verständnis der auftretenden physikalischen Effekte. Nach Festlegung der Spezifikationen für die untersuchten Materialien (AP 1) durch alle Projektpartner werden Vorversuche an flachen Material- und Strukturproben durchgeführt, die das IFAM-DD herstellt und geometrisch sowie thermisch und strömungstechnisch charakterisiert (AP 2). Die Bestimmung der Sorptionsisothermen der einzelnen Hydratstufen der Salze (AP 3) dient als Basis für spätere Auslegungsrechnungen. Hauptarbeitspunkt des Projektes ist die Synthese und Charakterisierung der Trägerstrukturen (AP 4) sowie die Analyse der Verbünde (AP 6) von verschiedenen Metallen und Salzen. Diese Ergebnisse werden zur iterativen Optimierung der Metallsalzsynthese und der Trägerstrukturen verwendet. Abschließend wird das Zusammenspiel der Komponenten an einem Versuchsmuster demonstriert.
Das Projekt "Methodenbausteine Bodenschutz - Regionalisierung des Schwermetallverlagerungspotentials fuer die Boeden Sachsen: hier Kartenblatt Freiberg" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Fachbereich 09 Agrarwissenschaften, Ökotrophologie und Umweltmanagement, Institut für Landeskultur durchgeführt. Ermittlung des Schwermetallrueckhaltevermoegens der Leitbodenformen des Kartenblattes L 5146 Blatt Freiberg (BK50) und Ableitung diesbezueglicher Karten des gleichen Massstabes unter Beruecksichtigung der klimatischen Gegebenheiten. Fuer die Schwermetalle Blei und Cadmium sowie fuer das Halbmetall Arsen sollen die Retardation in den Boeden des Kartenblattes L5146 sowie die Verlagerungsgeschwindigkeit experimentell ermittelt, digital und regionalisiert verarbeitet und kartographisch dargestellt werden. Die Regionalisierung dieser Bodeneigenschaften (Bodenfunktion 'Ausgleichskoerper im Stoffkreislauf') bildet im Sinne des vorsorgenden Boden- und Gewaesserschutzes eine Grundlage u.a. fuer die Gefahrenabschaetzung bei der Verwertung organischer Siedlungsabfaelle (z.B. Kompost und Klaerschlamm) auf und in Boeden. In diesem Zusammenhang sollten aus den Ergebnissen Empfehlungen hinsichtlich der Ausweisung von Bodenbelastungsgebieten und Bewirtschaftung abgeleitet werden koennen. Kurzdarstellung der Ergebnisse: 40 Profile (bzw. 159 Horizont- und Schichtproben) der Boeden des Kartenblattes Freiberg wurden auf die Kennwerte Ton-, Schluff-, Sand-, Skelettgehalt, pH-Wert, Organische Substanz, Trockenrohdichte laborativ untersucht. Anschliessend wurde der Schwermetallstatus der Boeden ueber Koenigswasseraufschluss, EDTA-Extrakt sowie Calcium-Nitrat-Extrakt festgestellt. Die Sorptionseigenschaften wurden ueber Batch-Versuche und Sorptionsisothermie mit unterschiedlichen Konzentrationsstufen ermittelt. In die gemessenen Sorptionsgleichgewichtskonzentrationen der Bodenloesung und der Festphase wurde die FREUNDLICH-Isotherme gelegt, daraus wurden die FREUNDLICH-Gleichung, die Pedotransferfunktionen sowie die Retardationsfaktoren und die Verlagerungsgeschwindigkeit fuer Schwermetalle berechnet.
Das Projekt "Untersuchung des Zusammenhangs zwischen der Struktur von organischen Chemikalien und deren Sorption an biogeochemischen Oberflächen durch Kombination makroskopischer, spektroskopischer und kalorimetrischer Methoden mit molekularer Modellierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Ökologie, Fachgebiet Bodenkunde durchgeführt. Physicochemical and steric properties of organic chemicals on the one hand and physicochemical surface properties and structural properties of the sorbent on the other hand determine sorptive interactions at biogeochemical interfaces. In order to gain a mechanistic understanding of these interactions we want to combine macroscopic, micro-calorimetric, and spectroscopic methods with molecular modeling. We hypothesise that sorption and distribution of a polar organic chemical at biogeochemical interfaces is either determined by the molecules hydrophobic R-groups ( R-determined ) or its functional groups ( F-determined ). To test our hypothesis we will study sorption of bisphenol A and fenhexamid (R-determined chemicals), and bentazon and naproxen (F-determined chemicals) in pure systems of minerals (kaolinite, illite, gibbsite, and quartz), in model substances for biofilms (polygalacturonic acid and dextran), in combined systems of mineral phases with organic layers, and in topsoils and subsoils. Interpretation and modelling of sorption isotherms and sorption kinetics derived from batch experiments together with results from diffusion experiments with polysugars of variable crosslinking will provide macroscopic insight into sorptive interactions. Information regarding the thermodynamics of sorption will by derived from micro-calorimetry. Spectroscopic (ATR FTIR, NMR) measurements deliver information on molecular interactions and structure. Since all experimental approaches only allow the observation of overall effects, chemical ab initio modeling of interactions of single molecules of organic chemicals with mineral surfaces and organic coatings will allow us to assess the relative importance of R-groups and functional groups for sorption to biogeochemical interfaces.