Das Projekt "Possibilities for Heavy Metal Retrieval from Heavily Polluted Fly Ash from Biomass Heating Stations with Thermal and Biochemical Treatment" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Graz, Institut für Grundlagen der Verfahrenstechnik und Anlagentechnik durchgeführt. This work has the aim to develop suitable technologies for processes able to recover heavy metals from contaminated fly-ashes and to evaluate their potential as well as the ecological and the economic side-constraints. The one topic of this project is to utilize the heavy metals concentrated in filter fly-ashes by separating them following the principles of heavy metal sublimation / condensation that will be gained from the project mentioned above. The biochemical part of the project investigates the potential of biochemical heavy metal separation from fly-ashes by dissolving them in organic acids. In a second step these dissolved heavy metals will be taken up by special bacteria strains that are able to upgrade them extra- or intracellular. These experiments will be carried out in collaboration with the Institute for Biotechnology at the Technical University of Graz.
Das Projekt "Teilvorhaben: Vermessung und Bewertung vereisender Verdampfer" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. Die Nutzung von Abwärme zur Erzeugung von Kälte ist im Gebäudebereich, im industriellen Bereich und insbesondere auch im tertiären Sektor eine Möglichkeit, die Energieeffizienz zu steigern und Treibhausgasemissionen zu verringern. Das Kältemittel Wasser ist aufgrund seiner sehr hohen Verdampfungsenthalpie, seiner Umweltfreundlichkeit (nicht toxisch, nicht brennbar, GWP=0) sowie der breiten Verfügbarkeit ein sehr attraktives Arbeitsmittel für Kältemaschinen und Wärmepumpen. Das Vorhaben SubKon hat die Entwicklung eines Verdampfers zum Ziel, der Adsorptionsmodule in zyklischer Betriebsweise für den sicheren Betrieb mit Wasser bis -10 Grad Celsius ertüchtigt, um damit einen breiteren Anwendungsbereich in den o.g. Sektoren zu erschließen. Diese Bauform ist konstruktiv sehr robust, erfordert aber angepasste Betriebsweisen für einen effizienten Betrieb. Der technische Lösungsansatz des Vorhabens SubKon adressiert daher die folgenden Punkte: - Entwicklung und Bewertung von Wärmeübertragern, an deren Oberfläche sowohl Kondensation/ Vereisung als auch Sublimation betriebssicher realisierbar sind - Wissenschaftliches Verständnis von Vereisungs- und Sublimationsvorgängen auf stark vergrößerten Oberflächen - Integration von Bauteilen in die Modulebene, Absicherung der Langzeitstabilität, Betriebssicherheit bei einfrierendem Verdampfer - Evaluation innovativer Modulkonzepte (Resorption, Folienmodul)
Das Projekt "Teilvorhaben: Adsorptionsmodul-Entwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fahrenheit GmbH - Entwicklung und Produktion durchgeführt. Die Nutzung von Abwärme zur Erzeugung von Kälte ist im Gebäudebereich, im industriellen Bereich und insbesondere auch im tertiären Sektor potentiell eine Möglichkeit, die Energieeffizienz zu steigern und Treibhausgasemissionen zu verringern. Das Kältemittel Wasser ist aufgrund seiner sehr hohen Verdampfungsenthalpie, seiner Umweltfreundlichkeit (nicht toxisch, nicht brennbar, GWP=0) sowie der breiten und günstigen Verfügbarkeit ein sehr attraktives Arbeitsmittel für Kältemaschinen und Wärmepumpen und wird überwiegend in Sorptionsprozessen eingesetzt. Das Vorhaben SubKon hat die Entwicklung eines Verdampfers zum Ziel, der Adsorptionsmodule in zyklischer Betriebsweise für den sicheren Betrieb mit Wasser bis -10 Grad Celsius ertüchtigt, um damit einen breiteren Anwendungsbereich in den o.g. Sektoren zu erschließen. Diese Bauform ist konstruktiv sehr robust, erfordert aber angepasste Betriebsweisen für einen effizienten Betrieb. Der technische Lösungsansatz des Vorhabens SubKon adressiert daher die folgenden Punkte: - Entwicklung und Bewertung von Wärmeübertragern, an deren Oberfläche sowohl Kondensation/ Vereisung als auch Sublimation betriebssicher realisierbar sind - Wissenschaftliches Verständnis von Vereisungs- und Sublimationsvorgängen auf stark vergrößerten Oberflächen - Integration von Bauteilen in die Modulebene, Absicherung der Langzeitstabilität, Betriebssicherheit bei einfrierendem Verdampfer - Evaluation innovativer Modulkonzepte (Resorption, Folienmodul)
Das Projekt "Verbesserung von Schneemodellierung durch den Einsatz von Fernerkundung auf Einzugsgebietsmaßstab" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Thüringer Landesamt für Umwelt, Bergbau und Naturschutz durchgeführt. Schneeakkumulation, Metamorphose und Schneeschmelze sind wichtig Glieder der Wasserbilanz in (Mittel-)Gebirgseinzugsgebieten während des Winters und im Frühjahr. Je nach klimatologischen und geografischen Bedingungen kann die Niederschlagssumme von mehreren Tagen, Wochen oder sogar Monaten als Schnee gespeichert werden. Derartige Schneedecken können sehr rasch abschmelzen und durch die Freisetzung von großen Wassermengen in einer verhältnismäßig kurzen Zeit zu großen Schäden führen. Für wasserwirtschaftliche Fragestellungen ist es daher von großer Bedeutung die Wassermenge, die als Schnee in einen Einzugsgebiet gespeichert ist möglichst gut abschätzen zu können. Solche Abschätzungen sind aber aus verschiedenen Gründen schwierig. Zuallererst ist in höheren, schwer zugänglichen Lagen die Wettermessnetzdichte oft geringer als in mittleren oder niedrigen Lagen. Wenn Niederschlag als Schnee gefallen ist, ist er weiteren Prozessen, wie z.B. Windverdriftung, Verdichtung, Sublimation und Schmelze ausgesetzt, die damit Auswirkungen auf die Verteilung, die Ausdehnung und das Wasseräquivalent von Schneedecken haben. Abschätzungen von Ausdehnung und Wassergehalt werden sehr oft modellgestützt vorgenommen, wobei Informationen über Lufttemperatur und Niederschlag zwingend erforderliche Eingangsgrößen darstellen. Die Modellierungsansätze für raum-zeitliche Schneeabschätzungen reichen von simplen Black-Box-Ansätzen, über prozess-orientierte Modelle bis hin zu anspruchsvollen physikalisch basierten Modellen. Leider haben alle Modellansätze gemeinsam, dass sie kalibriert und validiert werden müssen um ihre Einsatzfähigkeit und ihre Robustheit unter Beweis zu stellen. Da Bodenmessungen von Schneedecken und ihren physikalischen Ausprägungen sehr aufwändig sind, stehen sie wenn überhaupt nur sehr begrenzt zur Verfügung. Aus diesem Grund kann die Ableitung von Schneeinformationen aus Fernerkundungsdaten als vielversprechender Ansatz betrachtet werden.
Das Projekt "Hybrid-Fluid für C02-Sublimations-Kältekreislauf" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Luft- und Kältetechnik gemeinnützige Gesellschaft mbH durchgeführt. Ziel ist die Auswahl/Synthese und Qualifizierung eines neuen kältetechnischen Fluids für den kombinierten Einsatz sowohl als Schmiermittel zur Verdichterschmierung als auch als Wärmeträgerfluid in einem C02-Sublimator. Ein solches Hybrid-Fluid ist die Voraussetzung für die Umsetzung eines umweltfreundlichen geschlossenen Niedrig-GWP-Sublimations-Kältekreislaufs als Ersatz für bisherige Kaltdampf-Kältekreisläufe mit Hoch-GWP-Kältemitteln für den Temperaturbereich bis -80 Grad Celsius.
Das Projekt "Untersuchung des Potentials des 17O-excess im Schnee und in Eisbohrkernen zur Eingrenzung sekundärer Alterationsprozesse und des Sublimationsverlustes." wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität zu Köln, Institut für Geologie und Mineralogie durchgeführt. Die Budgetierung von Wasserressourcen aus montanen Gletschergebieten der mittlere und niederen Breiten und die Rekonstruktion paläoklimatischer Veränderungen aus Eisbohrkernen dieser Regionen mithilfe stabiler Isotopenverhältnisse des Wassers (D/H, 18O/16O) ist aufgrund der komplexen Effekte sekundärer Alterationsprozesse stark limitiert. Verlust durch Sublimation nach der Ablagerung ist wohl der am besten beschriebene, zur Veränderung der Isotopenverhältnisse beitragende Prozess. Die isotopische Veränderung durch Sublimation und anderer Sekundärprozesse, wie wiederholtes Schmelzen und Gefrieren, sind im konventionellen Isotopensystem des H und O nur schwer zu korrigieren, da die Isotopenfraktionierung auch durch Temperaturschwankungen beeinflusst wird. Der aus dem Drei-Isotopensystems des Sauerstoffs (16O-17O-18O) abgeleitete 17O-Exzess Parameter - ähnlich dem von deltaD und delta18O abgeleiteten d-Exzess Parameter - ist jedoch nahezu unbeeinflusst durch Temperaturschwankungen innerhalb des üblichen Rahmens an der Erdoberfläche. Dieser Umstand ermöglicht es, kinetisch gesteuerten Isotopenaustausch zu identifizieren, wie zum Beispiel bei der Verdunstung, ohne temperaturabhängige Gleichgewichtsfraktionierung berücksichtigen zu müssen. In dem hier vorgestellten Vorhaben möchten wir die die Fraktionierungsfaktoren im Drei-Isotopensystem des Sauerstoffs und die Entwicklung des 17O-Exzess Parameters während der Sublimation, sowie bei sich wiederholendem Schmelzen und Gefrieren zunächst in sorgfältig konzipierten Laborexperimenten bestimmen. Im Anschluss möchten wir die Anwendungsmöglichkeiten des 17O-Exzess zur Quantifizierung der sekundären Alteration von Eis und Schnee in der natürlichen Umwelt im Hochgebirge an der Forschungsstation Schneefernerhaus in den Deutschen Alpen erproben. Komplementär dazu sollen über das Jahr in regelmäßigen Abständen Schneeproben gesammelt und analysiert werden. Zum Schluss möchten wir die rezenten Eisschichten aus dem gut datierten, holozänen Eisprofil der Scarisoara Eishöhle, Rumänien, untersuchen, um mithilfe des 17O-Exzess die sekundäre, isotopische Veränderung durch wiederholtes Schmelzen und Gefrieren zu quantifizieren, die derzeit eine klimatische Interpretation der konventionellen Wasserisotopendaten verhindern.
Das Projekt "Teilvorhaben: Papierfabrik Louisenthal GmbH" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Papierfabrik Louisenthal GmbH durchgeführt. In diesem Projekt sollen neuartige transparente Elektrode basierend auf sehr feinen, mit dem bloßen Auge nicht sichtbaren Metallnetzwerken etabliert werden. Die Metallnetzwerke sollen auf ihre optische Transmission und elektrische Leitfähigkeit eingehend charakterisiert werden und für klein- und großflächige Bauelemente (in erster Linie organische Solarzellen) optimiert werden. Außerdem soll die Performance des Metallnetzwerks in Verbindung mit Graphen zu einer hybriden Elektrode weiter gesteigert werden. Die optimierten Metallnetzwerke sollen als transparente Vorder- und Rückelektroden beginnend mit kleinen Flächen bis hin großen Flächen (größer als 10 cm2) in semitransparenten organischen/hybriden Solarzellen zum Einsatz kommen. Speziell für diese semitransparenten Solarzellen sollen auch geeignete photoaktive Materialien (organisch & hybrid) entwickelt werden. Außerdem soll die Anwendung der Metallnetzwerke auch für thermochrome und elektrochrome Bauelemente, bspw. für smart Windows, getestet werden. WP 1 Materialauswahl und Eignungstests für großflächige Metallnetzwerk-basierte transparente Elektroden (Realisierung durch Sublimation und Nasschemie) CeNS und UBT 1-24 WP 2 Herstellung von großflächigen hybriden transparenten Elektroden auf Basis von Metallnetzwerken in Verbindung mit Graphen TATA Steel und CeNS 1-24 WP 3 Optimierung von semitransparenten organisch/hybriden photoaktiven Materialien in Verbindung mit hybriden TCEs UBT und CeNS 6-30 WP 4 Herstellung großflächiger transparenter Elektroden (größer als 10 cm2) mittels Drucktechniken PL und UBT 6-30 WP 5 Herstellung und Optimierung von semi-transparenten Solarzellen mit hybriden TCEs UBT, CeNS und PL 12-32 WP 6 Auf dem Weg zu Integration in smart Windows und anderer Anwendungen CeNS , TATA Steel, UBT und PL 24-36.
Das Projekt "Teilvorhaben: Universität Bayreuth" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Lehrstuhl Makromolekulare Chemie I durchgeführt. In diesem Projekt sollen neuartige transparente Elektrode basierend auf sehr feinen, mit dem bloßen Auge nicht sichtbaren Metallnetzwerken etabliert werden. Die Metallnetzwerke sollen auf ihre optische Transmission und elektrische Leitfähigkeit eingehend charakterisiert werden und für klein- und großflächige Bauelemente (in erster Linie organische Solarzellen) optimiert werden. Außerdem soll die Performance des Metallnetzwerks in Verbindung mit Graphen zu einer hybriden Elektrode weiter gesteigert werden. Die optimierten Metallnetzwerke sollen als transparente Vorder- und Rückelektroden beginnend mit kleinen Flächen bis hin großen Flächen (größer als 10 cm2) in semitransparenten organischen / hybriden Solarzellen zum Einsatz kommen. Speziell für diese semitransparenten Solarzellen sollen auch geeignete photoaktive Materialien (organisch & hybrid) entwickelt werden. Außerdem soll die Anwendung der Metallnetzwerke auch für thermochromische und elektrochromische Bauelemente, bspw. für smart Windows, getestet werden. WP 1: Materialauswahl und Eignungstests für großflächige Metallnetzwerk-basierte transparente Elektroden (Realisierung durch Sublimation und Nasschemie) - CeNS und UBT: 1-24M WP 2: Herstellung von großflächigen hybriden transparenten Elektroden auf Basis von Metallnetzwerken in Verbindung mit Graphen - TATA Steel und CeNS: 1-24M WP 3: Optimierung von semitransparenten organisch/hybriden photoaktiven Materialien in Verbindung mit hybriden TCEs-UBT und CENS: 6-30 WP 4: Herstellung großflächiger transparenter Elektroden (größer als 10 cm2) mittels Drucktechniken-PL und UBT: 6-30 WP 5: Herstellung und Optimierung von semi-transparenten Solarzellen mit hybriden TCEs-UBT, CeNS und PL: 12-32 WP 6: Auf dem Weg zu Integration in smart Windows und anderer Anwendungen-CeNS , TATA Steel, UBT und PL: 24-36.
Das Projekt "Teilvorhaben: Erforschung von hoch effizienten rot-grün Absorbern der zweiten Generation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Ulm, Institut für Organische Chemie II und Neue Materialien durchgeführt. Ziel und Innovation dieses Teilvorhabens ist die Synthese, Charakterisierung und Anwendung neuer, technologisch relevanter organischer Halbleiter und Farbstoffe, die stark im rot-grünen Bereich absorbieren und optimal auf die Blau- und Rotabsorber der Heliatek angepasst sind. Damit sollten sich in aus Hochvakuum abgeschiedenen Einzel- und Multischicht-Solarzellen weiter verbesserte Energieeffizienzen mit größer als 8% bzw. größer als 12% erzielen lassen. Diese starken rot-grün Absorber basieren auf dem an der Universität Ulm in langjähriger Zusammenarbeit mit der Heliatek und dem Institut für angewandte Photophysik in Dresden entwickelten Materialkonzept der Akzeptor-substituierten Oligothiophene (ADA-Oligothiophene). Im derzeit noch laufenden BMBF-Verbundvorhaben LOTsE wurden in enger Kooperation mit der Heliatek auf Basis des neuen Strukturkonzepts der S,N-Heteroacene weiter verbesserte ADA-Oligothiophene der zweiten Generation entwickelt, die sich sofort als technologisch relevant herausgestellt haben. In diesem Teilvorhaben sollen nun die S,N-Heteroacene durch systematische strukturelle Änderungen weiter vor allem für die Verwendung in Tripelzellen optimiert und der technologischen Anwendung noch näher gebracht werden. Ziel innerhalb dieses Arbeitspaketes ist es nun, die neue Leitstruktur der S,N-Heteroacene systematisch so zu verändern und fein abzustimmen, dass die in diesem Arbeitspaket geplanten Serien neuer Derivate zu produktrelevanten Fortschritten bezüglich des Wirkungsgrads und der Langzeitstabilität von Einzel- und Mehrfachzellen beitragen und gleichzeitig unzersetzt, rückstandsfrei und bei möglichst niedrigen Temperaturen sublimieren und vakuumprozessierbar sind. Dies sind sehr hohe Anforderungen an die organischen Halbleiter, und wir wollen deshalb sehr systematisch und in kleinen Schritten die Strukturen ändern und sie jeweils in ca. 200 mg-Mengen Heliatek zur Testung zur Verfügung stellen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Materialreinigung und -kontrolle innerhalb der Kleinstserienproduktion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von CreaPhys GmbH durchgeführt. Die Herausforderung dieses Teilvorhabens ist zum Einen die Aufreinigung der für die Kleinstserienproduktion benötigten Mengen an hochreinen organischen Materialien und zum Anderen der Aufbau einer Kontrolle der Reinheit und des vollständigen Materialverhaltens entlang der Prozesskette. Ziel ist es u. a. Ansatzpunkte für ein späteres Qualitätsmanagement zu finden sowie bei kritischem Materialverhalten Lösungswege für eine modifizierte Prozessgestaltung zu erarbeiten, damit eine wirtschaftliche Produktion ermöglicht wird. Zu Beginn des Projektes sollen Mustermaterialien in der Kleinanlage sublimiert und komplette Analyse der Prozessschritte durchgeführt werden, welche das entsprechende Material durchläuft. Weiterhin soll die Substanz verwendet werden um neue Analysemethoden auf deren Anwendbarkeit zu testen. Um später interne Reinheitsanalysen über Bauelementstrukturen durchführen zu können, soll im Rahmen des Projektes parallel dazu die Erweiterung einer bestehenden Präparationsanlage erfolgen. Nach Erhalt der ersten Charge neuer Absorbermaterialien wird zunächst eine HPLC-Analysemethode entwickelt um diese zu analysieren. Parallel dazu soll die Anwendbarkeit weiterer Analysemethoden geprüft und daraus bei Eignung zumindest eine weitere entwickelt werden. Mit den ersten Mengen an neuen Absorbern soll das Verhalten während des Sublimationsprozesses in der Kleinanlage überprüft werden. Daraufhin erfolgt eine erste Optimierung der Sublimationsparameter im Rahmen weiterer Reinigungs- und Analyseschritte. Die jeweils erhaltenen sublimierten Materialien werden anschließend für die Analyse von Prozessschritten verwendet. Darüber hinaus erfolgt die Bestimmung der Korrelation zwischen Reinheit der Materialien und den Leistungsdaten des letztlich hergestellten Bauteils. Dies soll über die Analyse mit dem bis dahin aufgebauten APAC-System erfolgen. Sobald größere Chargen der neuen Absorbermaterialien verfügbar sind, soll die Aufskalierung des Reinigungsprozesses erfolgen.
