Das Projekt "Sind permeable Sedimente in Küstengebieten Hotspots für die Bildung von nicht-flüchtigem gelöstem organischem Schwefel (DOS) im Meer?" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Institut für Chemie und Biologie des Meeres durchgeführt. Organische Schwefelkomponenten sind abundant in marinen Sedimenten. Diese Verbindungen werden v.a. durch die abiotische Reaktion anorganischer Schwefelverbindungen mit Biomolekülen gebildet. Wegen seiner Bedeutung für globale Stoffkreisläufe, für die Nutzung von Erdöllagerstätten und für die Erhaltung des Paleorecords, gibt es eine Vielzahl von Studien zum Thema. Sehr wenig Aufmerksamkeit wurde allerdings wasserlöslichen Komponenten geschenkt, die beim Prozess der Sulfurisierung entstehen und als gelöster organischer Schwefel (DOS) in die Meere gelangen können. Anhand der wenigen verfügbaren Informationen ist Schwefel vermutlich das dritthäufigste Heteroelement im gelösten organischen Material (DOM) der Meere, nach Sauerstoff und Stickstoff. Einige Schwefelverbindungen, insbesondere Thiole, sind für die Verbreitung von Schadstoffen aber auch essenzieller Spurenstoffe verantwortlich. Wichtige klimarelevante Schwefelverbindungen entstehen aus DOS. Daher spielt der marine DOS-Kreislauf eine Rolle für die Meere und Atmosphäre. Trotz seiner Bedeutung sind die Quellen marinen DOS, seine Umsetzung im Meer und Funktion für Meeresbewohner unbestimmt. Auch ist die molekulare Zusammensetzung von DOS unbekannt. In diesem Projekt werden wir Pionierarbeit in einem neuen Forschungsfeld der marinen Biogeochemie leisten. Wir wollen grundlegende Fragen bzgl. der Bildung und Verteilung von nicht-flüchtigem DOS im Meer beantworten. Unsere wichtigsten Hypothesen:* Bildung von DOS:(1) Sulfatreduzierende Sedimente sind wesentlich für die Bildung von DOS.(2) Reduzierte Schwefelverbindungen (v.a. Thiole) dominieren in Zonen der DOS-Entstehung.(3) DOS wird v.a. über abiotische Sulfurisierung in der Frühdiagenese gebildet.* Transport und Schicksal von DOS im Ozean:(4) DOS wird von sulfat-reduzierenden intertidalen Grundwässern an das Meer abgeben.(5) In der Wassersäule oxidiert DOS schnell (z.B. zu Sulfonsäuren).(6) DOS aus intertidalen Sedimenten ist in oxidierter Form auf den Kontintentalschelfen stabil.Neben dem wissenschaftlichen Ziel der Beantwortung dieser Hypothesen, wird das Projekt drei Promovierenden (eine in Deutschland und zwei in Brasilien) die außergewöhnliche Gelegenheit bieten, ihre Doktorarbeiten im Rahmen eines internationalen Projektes durchzuführen. Wir werden die Stärken beider Partner in Feld- und Laborstudien und Elementar-, Isotopen- und molekularen Analysen kombinieren. Wir werden unterschiedliche Regionen im deutschen Wattenmeer und in brasilianischen Mangroven (Rio de Janeiro and Amazonien) beproben, sowie die benachbarten Schelfmeere. Sulfurisierungsexperimente werden die Feldstudien ergänzen. Zur quantitativen Bestimmung und molekularen Charakterisierung von DOS werden wir neue Ansätze anwenden, die von den beiden Arbeitsgruppen entwickelt wurden. Dabei kommen u.a. ultrahochauflösende Massenspektrometrie (FT-ICR-MS), und andere massenspektrometrischen und chromatographischen Methoden zu Anwendung.
Das Projekt "Kinetik der Reaktionen von Sauerstoffatomen mit Merkaptanen und Aminen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DECHEMA - Deutsche Gesellschaft für Chemisches Apparatewesen, Chemische Technik, Biotechnologie und Umweltschutz e.V. durchgeführt. Die Reaktionen sind wichtige Teilschritte bei der Verbrennung, der photochemischen Smogbildung und Desodorierung von Abgasen mit UV-Licht.
Das Projekt "Entwicklung eines Verfahrens zur Abtrennung von Quecksilber und Silber aus Abwasser von Zahnarztpraxen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Umwelttechnologietransfer durchgeführt. Ziel des Vorhabens war die Entwicklung einer alternativen Technologie zu den bisherigen Verfahren der Reinigung von quecksilberhaltigem Abwasser aus Zahnarztpraxen. Die in einzelnen Praxen untersuchten zahnmedizinischen Abwaesser enthalten trotz Einsatz eines Amalgamabscheiders, der nur zur Abtrennung der Feststoffe aus dem Spuelwasser geeignet ist, bis zu 1 mg/l geloestes Quecksilber und bis zu 0,1 mg/l geloestes Silber. Fuer die Abtrennung der geloesten Schadstoffe aus den zahnaerztlichen Spuelwaessern koennen effektive Hochleistungsfilter auf der Basis von RGS-Polymeren genutzt werden. Aufgrund ihrer Eigenschaften ist es moeglich, die Feststofffiltration mit der Sorption der geloesten Schadstoffe bzw. Wertstoffe zu kombinieren. Entsprechend den thiophilen Eigenschaften des Quecksilbers wurden RGS-Polymere durch den Einbau schwefelhaltiger funktioneller Gruppen modifiziert, um hohe Sorptionskapazitaeten dieser Materialien fuer Quecksilber zu erreichen. Im Ergebnis umfangreicher Untersuchungen wurde eine Modifizierungsmethode vorgeschlagen, wodurch ein moeglichst hoher Anteil der Oberflaeche der austauschfaehigen Mikroglobuli der Polymere erreicht wird und die funktionellen Gruppen dort fixiert werden. Dafuer wurden die Parameter Temperatur, Zeit und Konzentration der Modifizierungsloesung optimiert. RGS-Polymere vom Typ 80, modifiziert mit Thioharnstoff(TH)- bzw. Thiol(SH)-gruppen, weisen maximale Sorptionskapazitaeten fuer Quecksilber bzw. fuer das Schwermetallgemisch Quecksilber, Silber und Zinn im pH-Bereich schwach sauer bis neutral, fuer Temperaturen zwischen 16 und 25 Grad Celsius und Durchflussgeschwindigkeiten bis 933 bv/h auf. Die Regenerierung der Polymere RGS-80(SH) und RGS-80(TH) fuehrt bei Verwendung von 4-6 bv 20 prozentiger Salzsaeure zu einer Rueckgewinnung von ueber 90 Prozent des sorbierten Quecksilbers. Nach anschliessender Behandlung mit Modifizierungsloesung ist ein erneuter Einsatz moeglich. Die Regenerierung der RGS-Filter sollte in einer zentralen Recyclinganlage erfolgen. Fuer die Durchfuehrung der vorgeschlagenen Regenerierungstechnologie wurden von uns Kontakte mit einem geeigneten Partner aufgenommen, der in der Lage ist, diese Arbeiten bei Bedarf durchzufuehren. Durch eine praktische und preiswerte Variante des Einbaus der entwickelten Filteranlage in zahnaerztliche Spuelwasserleitungen konnten die im Labor erhaltenen Ergebnisse unter realen Betriebsbedingungen nachgewiesen werden. Variable Filtergroessen und modulartige Bauweise der Filteranlagen ermoeglichen sowohl den direkten Einbau in zahnaerztliche Behandlungseinheiten als auch die Anpassung in Abwassersammelanlagen von Zahnarztpraxen. Die Filtergroesse kann entsprechend dem konkreten Anwendungsfall dahingehend angepasst werden, dass optimale Standzeiten von ca. 12 Monaten erreicht werden.
Das Projekt "Geruchsaktive Schadstoffe aus Abgasen: Absorption und Oxidation von H2S und Mercaptan in Wasser und waessrigen Loesungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DECHEMA - Deutsche Gesellschaft für Chemisches Apparatewesen, Chemische Technik, Biotechnologie und Umweltschutz e.V. durchgeführt. Entwicklung von Verfahren zur Messung, Begrenzung und Beseitigung geruchsintensiver Stoffe.
Das Projekt "Grundlagen fuer die technische Berechnung von Adsorbern zur Gasreinigung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe, Engler-Bunte-Institut, Bereich Gas, Erdöl und Kohle durchgeführt. Gegenstand der Untersuchung ist die Ermittlung der Adsorptionsgleichgewichte fuer reine Komponenten und relative Adsorbierbarkeit der einzelnen Komponenten fuer Zwei- und Mehrfachkomponentengemische bis 100 bar fuer die im Erdgas vorliegenden Verunreinigungen wie H2S, CO5, CO2 und Mercaptane in Anwesenheit von CH4 und N2. Ausserdem werden Durchbruchskurven der obigen Komponenten in einer Anlage im halbtechnischen Massstab gemessen, um ein Berechnungsverfahren zur Auslegung der Adsorptionsanlagen zu entwickeln.
Das Projekt "Normungsfähige Verfahrensvorschrift zur Bestimmung von Sulfid- und Mercaptan-Schwefel im Abwasser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ECH Elektrochemie Halle GmbH durchgeführt.
Das Projekt "Ein Forschungsbeitrag zum Quecksilber und seinen Verbindungen in der Umwelt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Erdöl- und Erdgasforschung durchgeführt. Elementares Quecksilber sowie seine anorganischen und im besonderen Masse seine organischen Verbindungen nehmen aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften insbesondere hinsichtlich ihrer Toxizitaet einen aussergewoehnlichen Stellenwert bei umweltrelevanten Schadstoffen ein. Kenntnisse ueber die Mobilisierungs- und die Transportmechanismen, d.h. ueber Quellen, Verteilung und Senken des Elements und seiner Verbindungen spielen eine erhebliche Rolle bei der Beurteilung des Eintrags dieser Stoffe in die Umwelt. Von besonderem Interesse ist das daraus entstehende Gefaehrdungspotential fuer Lebewesen, insbesondere aus humantoxikologischer Sicht. Redoxreaktionen von Quecksilber mit Redoxpartnern wie Schwefel oder Diorganyldisulfiden sind bei unseren Arbeiten von besonderem Interesse. Wir konnten z.B. nachweisen, dass beim Erhitzen von elementarem Quecksilber mit Diorganyldisulfiden bereits bei 90 bis 110 Grad C die entsprechenden Diorganylthioquecksilberverbindungen entstehen. Von Interesse ist dabei, dass sich diese Verbindungen z.B. in Thiolen loesen und auf diese Weise mobilisiert, d.h. transportiert werden koennen. Die Stabilitaet der Verbindungen wurde mit Hilfe thermogravimetrischer Methoden untersucht; dabei hat sich gezeigt, dass sich die Verbindungen bei hoeheren Temperaturen (groesser 150 Grad C) unter Bildung von elementarem Quecksilber und dem entsprechenden Diorganyldisulfid wieder zersetzen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung einer SLA-druckbaren Mantelkomponente, Schlichtemedien und eines Kurzfaser-CFK-2K-Harzsystems" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von S u. K Hock GmbH durchgeführt. Ziel des Projektes der S und K Hock GmbH ist die Entwicklung neuartiger Harzsysteme für den 3D-Druck der Mantelfläche sowie des Injektionsmaterials für die Kernkomponente. Bei der Entwicklung der Mantelkomponente werden dabei zwei Wege definiert. Als primärer Ansatz soll eine Mantelkomponente realisiert werden, die eine starke Haftung zum Kernmaterial aufweist. Die Mantelkomponente besitzt damit später eine schützende Wirkung auf das Bauteil. Zum anderen wird auch der Ansatz verfolgt, mittels 3D-Druck eine verlorene Schalung zu drucken, welche nach der Injektion der Carbonfaser-Matrix leicht abgetrennt werden kann. Wenn realisierbar, könnte damit der Faserverbundwerkstoff sowohl mit als auch ohne Mantelkomponente untersucht werden. Als zweites Teilprojekt entwickelt die Fa. Hock neuartige Injektionsharze, mittels derer die Verstärkungswirkung in den additiv gefertigten Verbundbauteilen durch eine nachträgliche Aushärtung erreicht wird. Hierbei ist das Ziel, eine passgenaue Einstellung der rheologischen Eigenschaften sowie eine bestmögliche Anbindung an die Carbon-Kurzfasern und der SLA-gedruckte Außenkomponente des Verbundwerkstoffes zu realisieren. Durch die Modifikation der rheologischen Eigenschaften soll ein möglichst hoher Fasergehalt in der Matrix realisiert werden, wobei weiterhin eine optimale Füllung der Kanäle der Struktur gewährleistet werden muss. Nach der Injektion darf die Orientierung der Kurzfaser, beispielsweise durch Sedimentation, nicht verändert werden, was durch einen Aufbau einer Fließgrenze nach Beendigung des Injektionsprozess möglich ist. Ein weiteres Projektziel des Verbundpartners liegt in der Entwicklung einer Beauftragung in Form einer Schlichte auf die Kurzfasern. Hierbei wird unter voraussichtlicher Nutzung von Lösungsansätzen der Silanchemie, ggf. in Kombination mit Thiolen, eine Rezeptur zum Auftrag der Schlichte auf die Carbon-Kurzfasern mittels Injektion entwickelt.
Das Projekt "Untersuchungen von Schadstoffeintraegen in die Luft aus der Abwasserbehandlung in der chemischen Industrie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ingenieurbüro Dr. Köppke GmbH durchgeführt. Das Abwasser chemischer Betriebe wird im allgemeinen abschliessend zentral behandelt. Hierbei finden die Verfahrensschritte Vorreinigung und biologische Behandlung mit Schlammabtrennung, -aufbereitung und -entsorgung statt. Bei der biologischen Behandlung des Chemieabwassers kommen verschiedene Verfahrensvarianten zur Anwendung, wie mehrstufige Anlagen, geschlossene Anlagen (u.a. Abdeckungen fuer Abluftbehandlung), Hochbecken (Turmreaktoren). Inwieweit und in welchem Masse jedoch bei der Endbehandlung fluechtige Verbindungen (z.B. VOC, CKW, Mercaptane, Ammoniak) oder andere klimarelevante Luftschadstoffe mit der Abluft emittiert werden, ist aufgrund der derzeitigen Datenlage weitgehend unbekannt und es besteht ein dringender Informationsbedarf. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Datenlage zum Verbleib der fluechtigen Schadstoffe (Input, Output-Bilanzen), Stoffcharakterisierung mit Bezug auf Umweltwirkungen zu verbessern. Die Ergebnisse werden bei der Festlegung und Ermittlung des Standes der Technik der Abwasserbehandlung und bei der Auswahl geeigneter Abwasserbehandlungsverfahren beruecksichtigt, um eine Belastungsverschiebung von einem Umweltmedium in ein anderes weitgehend zu vermeiden oder zu verringern. Die Ergebnisse werden kuenftig sowohl bei der Festlegung des Standes der Technik einfliessen als auch fuer die medienuebergreifende Vorgehensweise (national und international) von hoher Bedeutung sein.
Das Projekt "Kombinierte Reformierung von Biogas zur Synthesegas-Erzeugung & Verstromung mittels SOFC-HT-Brennstoffzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zentrum für BrennstoffzellenTechnik GmbH durchgeführt. Im Rahmen des IGF-Projektes 16126 N wurden folgende Ergebnisse erreicht: - Für das Biogas der Abwasserbehandlungsanlage der Zuckerfabrik Uelzen der Nordzucker AG wurde die Konzentration der Komponenten CH4, CO2 und H2S in den Produktionskampagnen 2009/10, 2010/11 und 2011/12 online erfasst. - Biogas-Rohgasproben wurden offline auf weitere Schadstoffe untersucht. Neben H2S wurden geringste Mengen an Mercaptanen detektiert. Ausgeschlossen werden konnten Chlor-, Fluor-, Ammonium- und Siloxanverbindungen. - Zur Biogasreinigung wurde eine H2S-Falle ausgelegt und erprobt. Die geforderte Grenzkonzentration von 1 ppmv H2S am Ausgang der H2S-Falle wurde durchgehend eingehalten. - Nach Screeningtests mit unterschiedlichen Katalysatorformulierungen wurde ein Katalysator identifiziert, der synthetisches Biogas durch kombinierte Trocken- und Dampfreformierung ab einer Temperatur von 550 C bis zum thermodynamischen Gleichgewicht umsetzt. - Die charakteristischen Leistungskurven für den kommerziellen SOFC-Stack MK200 mit synthetischem Biogasreformat wurden aufgenommen. Ein Langzeitversuch über 1.400 Betriebsstunden ergab keine erkennbare Degradation bei Betrieb mit synthetischem Biogasreformat. - Prozesssimulationen des Gesamtsystems bildeten die Grundlage für die Systemauslegung und lieferten zunächst die zu erwartende Zusammensetzung des Biogasreformates. Durch immer höhere Detaillierung der Simulation konnten das Gesamtsystemverhalten abgebildet und Wirkungsgrade präzise vorausgesagt werden. - Ein Reformermodul bestehend aus Brenner-Reformer-Einheit, Überhitzer und Verdampfer wurde ausgelegt und unter Berücksichtigung der Schnittstellen mit dem Gesamtsystem konstruiert. Durch strömungstechnische Simulationen konnte eine homogene Durchmischung der Gase beim Anströmen der Katalysatoren nachgewiesen werden. Das Reformermodul wurde gefertigt und charakterisiert. In allen untersuchten Betriebspunkten wurde ein Brenngas nahe dem thermodynamischen Gleichgewicht für die entsprechende Reformeraustrittstemperatur erreicht. - Für das Gesamtsystem wurde ein RI-Fließbild entwickelt, Zulieferkomponenten, Messtechnik und das Steuerungssystem beschafft sowie die Steuersoftware programmiert. Das System wurde im Labor aufgebaut und zunächst mit synthetischem Biogas in Betrieb genommen. Es konnte eine elektrische Leistung zwischen 900 und 960 Wel bei einem Wirkungsgrad zwischen 41 und 51 Prozent demonstriert werden. - Das System wurde an der Biogasanlage der Zuckerfabrik Uelzen der Nordzucker AG mit realem Biogas betrieben. Einstellbare Parameter wurden zur Erfassung des möglichen Betriebsfensters variatiert. Die erreichte elektrische Leistung lag zwischen 700 und 800 Wel, der Wirkungsgrad betrug zwischen 40 und 53 Prozent. (Text gekürzt)
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