Die organische Bodensubstanz (OBS) steuert maßgeblich die Ökosystemleistungen von Böden. Die Untersuchung der Gehalte, Vorräte und Qualität von organischem Kohlenstoff (Corg) in Böden und von Bodenparametern, die zur OBS-Stabilisierung beitragen, ist daher fundamental und Aufgabe z.B. der Bodendauerbeobachtung. Spektroskopische Methoden, v.a. Verfahren im Bereich der sichtbaren Wellenlängen (Vis), des Nahen Infrarot (NIR) und des Mittleren Infrarot (MIR), bieten sich als Alternative zu chemischen Verfahren der Bodenanalyse an. Vorteile der Bodenspektroskopie sind die schnelle Durchführbarkeit und Reproduzierbarkeit von Messungen, ein geringer Aufwand in der Probenaufbereitung und die Abschätzung mehrerer Zielgrößen in einer Messung. So resultieren v.a. bei großen Probenzahlen Kostenvorteile, nicht zuletzt durch die Möglichkeit digitale Archive anzulegen. Ziel dieser Studie war es, die Eignung spektroskopischer Verfahren im Vergleich zu labor-analytischen Methoden zu testen. Parallel zu einer ausführlichen Literaturstudie wurden in einer Gelände- und Laborstudie Oberböden unterschiedlichen Stoffbestands (150 Acker- und 50 Grünlandstandorte) in vier Teilgebieten unterschiedlicher geologischer Ausgangssubstrate der Bodenbildung untersucht. Corg-Gehalte und OBS-Fraktionen unterschiedlicher Stabilität wurden mittels Spektroskopie sehr gut erfasst; z.B. lag die Detektionsschwelle auf der Feldskala mit kombinierten VisNIR-MIR- Geländemessungen bei 0,15 - 0,29% Corg. Insbesondere mit MIR-Daten oder auch kombinierten VisNIR-MIR-Daten wurden insgesamt - auch im Gelände auf der Regionalskala - die besten Ergebnisse erzielt. Die Bestimmung langfristiger Trends der Entwicklung des Corg-Gehaltes erscheint somit möglich. Die direkte Schätzung der Corg-Vorräte fiel deutlich ungenauer aus. Heterogene Stoffverteilungen wurden auf der Feldskala gut erfasst. Die dafür entwickelten Schätzmodelle konnten auch auf Basis externer Spektralbibliotheken erfolgreich kalibriert werden. Der Einsatz der Bodenspektroskopie synergistisch zu den 'klassischen' laboranalytischen Methoden kann empfohlen werden, insbesondere die Anwendung der MIR-Spektroskopie und die Auswertung der spektroskopischen Daten setzen jedoch Expertenwissen voraus. Es werden Handlungsempfehlungen für die Nutzung spektroskopischer Methoden zum zeitlich und räumlich hochaufgelösten, langfristigen Monitoring (bzw. zur Dauerbeobachtung) relevanter Bodenkenngrößen gegeben. Quelle: Forschungsbericht
Das Projekt "IBÖ-04: OLOEL - Grüne Olefine aus Pflanzenölen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Silicatforschung (ISC), Projektgruppe für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie (IWKS) durchgeführt. Das eingereichte Projekt verfolgt das Ziel, einen alternativen, nachhaltigen Weg zur Herstellung wichtiger Grundchemikalien der industriellen Chemie auf der Basis von biogenen Rohstoffen zu erschließen. Leichte Olefine wie Ethen und Propen zählen mengenmäßig zu den herausragenden Basischemikalien, die in komplexen Wertschöpfungsketten zu unverzichtbaren Massenprodukten unseres Alltags verarbeitet werden. Im hier vorgestellten Projekt ist geplant, die bislang ausschließlich erdölbasierte Gewinnung von Ethen und Propen durch einen vollkommen neuen Ansatz des katalytischen Crackens von Pflanzenölen und tierischen Fetten oder ihres chemischen Bausteins Glycerin zu ersetzen. Dabei sollen Bioabfälle als Ausgangsmaterial für die Gassynthese eingesetzt und Versuche zur Optimierung der verschiedenen Katalysatoren durchgeführt werden. Die Ergebnisse werden anhand von Gaschromatographie, thermogravimetrische Analyse sowie Licht - und Elektronenmikroskopie bewertet. Ein Upscaling der Prozesse und das kommerzielle Potential des Vorhabens werden geprüft.
Das Projekt "CarboLifeCycle - Materialeigenschaften, Freisetzung und Verhalten in der Umwelt von CNT-Materialien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Umwelt & Energie, Technik & Analytik e.V. durchgeführt. 1. Vorhabenziel CarboLifeCycle stellt einen innovativen Beitrag zur Erforschung der anwendungsbezogenen Sicherheit von CNT dar, indem deren Einbindung in Komposite und eine mögliche Freisetzung bei Verwendung und Entsorgung dieser Materialien untersucht wird. Das Hauptziel des Projekts ist der Beitrag wichtiger Aspekte für eine spätere Life Cycle Analyse. Dabei sind die Ziele des Teilprojekts die Bestimmung des Einflusses von CNT und CNT-Kompositen auf die Ergebnisse der EC/OC-Analytik, die Bestimmung der Mobilität von CNT in verschiedenen bodenähnlichen Substraten und die Bestimmung der Kompositdegradation bei thermogravimetrischer Analyse im Hinblick auf CNT-Freisetzungen. 2. Arbeitsplanung IUTA ist in folgenden Unterarbeitspaketen eingebunden: AP 2.1.3 Verhalten von CNT und CNT-Kompositen bei der thermischen Analyse auf elementare und organische Kohlenstoffgehalte, AP 2.1.5 Transport von CNT in verschiedenen Modell-Bodenarten, AP 2.2.1.3 Thermische Kompositdegradation bei thermogravimetrischer Analyse im Hinblick auf CNT-Freisetzung und AP 2.2.3 Arbeitsplatzmessungen bei der Verwendung und Entsorgung von CNT-haltigen Kompositen.
Das Projekt "CarboLifeCycle - Materialeigenschaften, Freisetzung und Verhalten in der Umwelt von CNT-Materialien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayer Technology Services GmbH durchgeführt. 1. Vorhabenziel CarboLifeCycle stellt einen innovativen Beitrag zur Erforschung der anwendungsbezogenen Sicherheit von CNT dar, in dem deren Einbindung in Komposite und die Freisetzung bei Verwendung und Entsorgung dieser Materialien untersucht wird. Damit ist das Hauptziel des Projekts, wichtige Aspekte für eine spätere Life Cycle Analyse beizutragen, klar abgegrenzt vom Projekt CarboSafe und behandelt neue, relevante Forschungsaspekte. 2. Arbeitsplanung BTS ist an den folgenden Teilprojekten federführend beteiligt: AP 2.1.1 Kompositdegradation durch Bewitterung. AP 2.2 Charakterisierung degradierter Kompositoberflächen. Weiterhin ist BTS an folgenden AP beteiligt: AP 1.1 Auswahl und Charakterisierung zu compoundierender CNT-Ausgangsmaterialien, AP 1.4 Herstellung von 14C-CNT-haltigen Komposit, AP 2.1.3 Thermische Kompositdegradation bei thermogravimetrischer Analyse im Hinblick auf CNT-Freisetzung, AP 2.3 Arbeitsplatzmessungen bei der Verwendung und Entsorgung von CNT-haltigen Kompositen, AP 2.4 Sicherheit von CNT-haltigen Produkten in Langzeit-Ökotoxizitätstests
Das Projekt "Heissentchlorierung/Heissentschwefelung von reduzierenden Gasen mit Absorbern auf Kalkbasis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Clausthal, Institut für Allgemeine Metallurgie durchgeführt. Waehrend der Kohlevergasung in modernen GuD-Kraftwerken (Betreiben von Gasturbinen mit Kohlegas und Nutzung der anfallenden Waerme zur Dampferzeugung und zum Betreiben von Dampfturbinen) entstehen Chlorwasserstoff (HC2) und Schwefelwasserstoff (H2S). Da diese Gase sowohl umweltschaedigend als auch korrosiv sind, muessen sie aus dem Kohlegas entfernt werden. Im Gegensatz zu den konventionellen Nassgasreinigungen kann das Gas trocken bei moeglichst hohen Temperaturen gereinigt werden. Energieverluste infolge des Abkuehlens und Wiederaufheizens koennen vermieden und so der Wirkungsgrad um einige Prozentpunkte erhoeht werden. Zudem entfaellt die Aufbereitung der anfallenden Abwaesser bei der Nassgasreinigung. Die Entwicklung derartiger Verfahren ist Gegenstand dieses Projektes.
Das Projekt "Unterscheidung von geogenem und pedogenem Kohlenstoff auf forstlich genutzten Kippenboeden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt, Department für Ökologie, Lehrstuhl für Bodenkunde durchgeführt. In Kippenboeden der Niederlausitz kam es zu einer Vermischung unterschiedlicher Arten organischer Substanz (rezente Pflanzenreste und Huminstoffe, Braunkohle). Ziele: - Beschreibung und Quantifizierung des Beitrags der Braunkohle zur organischen Substanz. - Unterscheidung der verschiedenen Kohlenstoffquellen durch Methodenkombination; - Eigenschaften der org. Substanz. Erste Ergebnisse: 4 Kohlenstoffquellen in den Kippenboeden. Zusaetzlicher C-Eintrag durch Aschemelioration und Flugstaeube; Struktur der org. Substanz wird bestimmt von Braunkohle; im oberen Bodenbereich auch Beteiligung rezenter Stoffgruppen.
Das Projekt "Entwicklung von Untersuchungsverfahren und Pruefvorrichtungen zur Charakterisierung der Korrosionseigenschaften neuer Hochleistungswerkstoffe bei Temperaturen von mindestens 1500 Grad C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Cesiwid Elektrowärme durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Bereitstellung von Werkstoffproben unterschiedlicher Gefuegezusammensetzung sowie die Entwicklung von Ofenkomponenten aus verbesserten HT-Werkstoffen fuer den Bau von Pruefapparaturen mit deren Hilfe die Oxidations- und Korrosionsbestaendigkeit von Hochleistungswerkstoffen bei Temperaturen oberhalb 1500 Grad Celsius gemessen werden kann. Die zu verwendenden Werkstoffe und Komponenten bestehen aus poroesem rekristallisiertem Siliziumkarbid (RSiC), poroesem RSiC mit einer noch zu entwickelnden hochtemperaturbestaendigen Beschichtung und dicht gesintertem Molybdaendisilizid (MoSi2). Die Entwicklung von HT-bestaendigen Schichten ist bei den UA Plasma AG (Kasachstan) und Podolskogneupor AG (Russland) vorgesehen. Die benoetigten HT-Pruefanlagen werden von dem franzoesischen Ofenbauer Aet Meylan konstruiert und gebaut. Die Entwicklung der Pruefverfahren, basierend auf thermogravimetrischen und mechanischen Messungen, werden von der Dechema Frankfurt und dem Institut fuer Festkoerperphysik der Universitaet Wien durchgefuehrt.
Das Projekt "Protonen- und ligandeninduzierte Verwitterung definierter Minerale sowie Charakterisierung der entstehenden Transformationsprodukte mittels Röntgendiffraktometrie und Transmissionselektronenmikroskopie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Institut für Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz (INRES), Bereich Bodenwissenschaften, Allgemeine Bodenkunde und Bodenökologie durchgeführt. Das wesentliche Ziel des Forschungsvorhabens ist es, den Einfluß unterschiedlicher anorganischer und organischer Säuren sowie Komplexbildner auf die Verwitterung von Schichtsilicaten differierender chemischer Zusammensetzung zu untersuchen. Minerale aus der Gruppe der Chlorite werden in Batchgefäßen mit wichtigen Bestandteilen saurer Depositionen (Schwefelsäure, Salpetersäure, Salzsäure) sowie wichtigen organischen Abbau- und Stoffwechselprodukte in Böden (Mono-, Di- sowie aliphatischen und aromatischen Hydroxocarbonsäuren) versetzt und über definierte Zeiträume geschüttelt. Die Messung der in Abhängigkeit von der Zeit freigesetzten Mineralbausteine (u.a. Si, Al, Mg, Fe) erlaubt Rückschlüsse über die Prozesse der protonen- und ligandeninduzierten Mineralverwitterung. Mittels Röntgendiffraktometrie (RDA) und Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) sowie energiedispersiver Röntgenanalysen (EDX) ist eine detaillierte Charakterisierung der Ausgangsminerale sowie der Verwitterungs- bzw. Transformationsprodukte nach Versuchsende möglich. Die Quantifizierung von Fe2+ und Fe3+ sowie die Charakterisierung der Ligandenumgebung des Eisens erfolgt mittels Mössbauer-Spektroskopie. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit zur Thermogravimetrie (TGA) und Differentialthermoanalyse (DTA), Protonen- und ligandeninduzierte Veränderungen der Mineralstruktur sowie der Mineraloberfläche können mit Hilfe dieser Methoden sehr genau beschrieben werden. Die Kombination der gewählten Laborversuche und Analysenmethoden liefert damit einen Beitrag zum Verständnis anthropogener und natürlicher Umwelteinflüsse auf die Mechanismen der Mineralverwitterung in Böden.
Das Projekt "Alterungsprüfmethoden, Diffusionshemmung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V. durchgeführt. Eine zuverlässige Aussage zur Alterung von Kunststoffmantelrohren ist essentiell für Fernwärmenetzbetreiber, wobei bisher der Einfluss von Oxidation und Lastwechsel vollständig vernachlässigt wird. Das Projekt 'Qualitätssicherung für zukünftige Kunststoffmantelrohrsysteme in der Fernwärmeversorgung' hat zum Ziel, Messmethoden zu entwickeln, die eine bessere Vorhersage der Alterung gestatten und Maßnahmen zu untersuchen, die zu einer Verringerung der Alterungsgeschwindigkeit beitragen. Das Gesamtprojekt ist dabei in insgesamt 5 Teilthemen untergliedert, wobei der Schwerpunkt am IPF in (1) 'Zeitraffende Alterungsprüfmethoden' und (2) 'Diffusionshemmung im Schaumsystem' liegen wird. 1) Durch Auswertung von TGA-Analysen nach Flynn Wall Ozawa nach thermischer Beanspruchung bei erhöhten Manteltemperaturen von KMR sollen Korrelationen aus mechanischem Versagen und Alterungszuständen ermittelt werden, die eine Lebensdauerabschätzung ermöglichen. In 2) sollen Schichtmineralien in das Schaumsystem integriert werden, so dass durch Vereinzelung der Schichten eine Diffusionshemmung entsteht. Die Schichtmineralien werden mit geeigneten Polyolkomponenten comodifiziert und anschließend zu Modellen verarbeitet. Durch die in (1) gewonnen Erkenntnisse und unter zu Hilfenahme von üblichen Analysen für Nanocomposites (SAXS, TEM, Rheologie) werden die Schäume bewertet und hinsichtlich der thermo-oxidativen Beständigkeit optimiert, um schließlich in Demonstratoren die Wirksamkeit der Barriere zu zeigen.
Das Projekt "Teilprojekt: Grundlagenuntersuchungen und Modellierungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. Das Gesamtziel des Verbundprojektes COSSAC ist die Entwicklung und der Funktionsnachweis einer neuartigen wärmegetriebenen Adsorptionsanlage zur Kälteerzeugung und/oder zum Pumpen von Wärme. Gegenstand des Teilprojektes sind zum einen grundsätzliche Überlegungen zu vorteilhaften Einsatzmöglichkeiten des Stoffpaars Aktivkohle/Methanol gegenüber z.B. Zeolith/Wasser-Systemen in verschiedenen Anwendungen sowie eine breitere und tiefergehende Materialcharakterisierung und -bewertung im Hinblick auf die verschiedenen Anwendungen zur effizienten Wärme- und Kältebereitstellung. Durch diese breiter angelegte Untersuchung soll das Optimierungspotential auf der Materialseite im Sinne einer Vorlaufforschung ausgelotet werden, deren Ergebnisse zwar nicht in die erste Prototypentwicklung, aber in spätere Weiterentwicklungen solcher Geräte einfließen können. Neben der Materialcharakterisierung und -bewertung verschiedener Adsorbentien mittels Thermogravimetrie und BET-Oberflächenanalyse stellt die Modellierung von Adsorptionssystemen mit diesem Stoffpaar die zweite wissenschaftliche Hauptaufgabe im Teilprojekt des ISE dar. Hierzu werden einfache (Kennlinien-) Modelle von Sorptionswärmepumpen und -kältemaschinen erstellt.
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