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Hot gas-cleaning

Das Projekt "Hot gas-cleaning" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DMT-Gesellschaft für Forschung und Prüfung mbH durchgeführt. General Information: Descriptions of the individual parts of the project are given below. Removal of trace elements in hot gas cleaning systems (CSIC). Study of the capture of trace elements by a range of different sorbents - mainly metal mixed oxides, clay materials and alkaline-earth carbonates but also some alumina and siliceous materials - in two laboratory scale reactors (a fixed bed and a fluidised bed) at temperatures between 550 and 750 degree C. Different compositions of the simulated coal gas stream will also be tested. Different sorbents, temperatures and stream gas composition will be studied during each of three periods of six months in each of the three years of the programme. Hot H2S Removal by using waste products as solvents (TGI). Testing of red mud (a residue from aluminium manufacture) and electric arc furnace dust (a residue from steel making) as sorbents for hot dry desulphurisation of coat derived fuel gas. These materials have been chosen as containing potential sorbents including calcium, iron, zinc and manganese oxides. Tests will be carried out in a laboratory-scale pressurised reactor. Use of carbon materials and membranes for hot gas clean up (DMT). Study of the potential use of carbon materials for removing trace metals and sulphur compounds from hot gasification gases (also potentially the separation of light gases such as hydrogen), taking advantage of the stability of carbon at high temperature and in corrosive atmospheres. A bed of carbon (or, where appropriate, another material) alone or in combination with a carbon filtering membrane installed in a laboratory gas circuit will be used: - to study the effect on composition of passing gas from a gasifier through a bed of activated carbon or a carbon molecular sieve at various temperatures, pressures and flow rates. - to repeat the studies as above with a filtering membrane made from carbon added. - to study the combination of sorption/filtration and catalytically active materials (i.e. using catalysts for the CO shift and for hydrogenation). The use of other compounds such as zeolitic membranes or granular beds will also be considered and the advantages of using combined gas clean up systems will be reviewed in the light of the data obtained. Development of improved stable catalysts and trace elements capture for hot gas cleaning in advanced power generation (CRE Group). Studies will be carried out on existing equipment to improve and assess catalysts based on iron oxide on silica and titania with mixed metal oxides to remove ammonia, hydrogen cyanide, hydrogen chloride, arsine, hydrogen sulphide and carbonyl sulphide. Selected catalysts will be tested at pressures up to 20 bar and temperatures in the range 500 - 800 degree C using simulated atmospheres. ... Prime Contractor: Deutsche Montan Technologie, Gesellschaft für Forschung und Prüfung mbH (DMT); Essen; Germany.

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.

Wasser- und Stoffdynamik in Agrar-Oekosystemen. Teilprojekt C6: Austauschisothermen von Na+, K+, NH4+, Ca(xp=2+), Mg(xp=2+)

Das Projekt "Wasser- und Stoffdynamik in Agrar-Oekosystemen. Teilprojekt C6: Austauschisothermen von Na+, K+, NH4+, Ca(xp=2+), Mg(xp=2+)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Braunschweig, Sonderforschungsbereich Wasser- und Stoffdynamik in Agrar-Ökosystemen durchgeführt. Teilprojekt C6 befasst sich mit Ionenaustauschkinetik einiger ausgewaehlter, reiner Tonminerale als eine Funktion von Parikelgroesse, Porenwassergeschwindigkeit und Temperatur. Die erhaltenen Datensaetze sollen auf Experimente mit geschuetteten Bodensaeulen und ungestoerten Bodensaeulen angewandt werden. Ziel ist es, Durchbruchskurven unter solchen Fluss- und Temperaturbedingungen zu simulieren, unter denen fuer die meisten Austauschstellen im Boden keine Zustaende lokalen Gleichgewichts mehr angenommen werden koennen.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hessische Industriemüll, Bereich Altlastensanierung (ASG) durchgeführt. Die Untersuchungen an 2,4,6-Trinitrotoluol(TNT)-kontaminierten Boeden zeigten, dass mikrobielle Verfahren wie Bioreaktor- oder in-situ-Verfahren prinzipiell zur Sanierung solcher Boeden geeignet sind. Die mikrobiologische Standortcharakterisierung zeigte, dass die vorhandene Mikroflora in der Lage ist, TNT zu transformieren. Da eine Mineralisierung in Gegenwart von Boden nicht erreicht werden kann, besteht fuer beide Verfahren die einzige Moeglichkeit, TNT zu eliminieren, in einer Humifizierung, d.h. einem kovalenten Einbau in die Huminstoffmatrix. Fuer die Humifizierung ist die Aktivitaet von Mikroorganismen notwendig; nach Reduktion von TNT zu 2,4-Diamino-6-Nitrotoluol kann dieses z.B. mittels des Enzyms Peroxidase eingebaut werden. So gebundene Metabolite sind auch unter drastischen Umweltbedingungen nicht freisetzbar. Ob ein bakterieller Abbau der Huminstoffe eine laengerfristige Freisetzung verursacht, konnte nicht geklaert werden. Eine Bindung von TNT und dessen Metaboliten an Tonminerale spielt bei den Sanierungsverfahren nur insofern eine Rolle, als sie Sanierungsdauer und erreichbare Sanierungsziele beeinflusst (Reste des TNT bleiben anscheinend irreversibel gebunden). Eine Simulation der in-situ-Sanierung in Saeulenversuchen und in-situ-Box-Modellen zeigte, dass eine Aktivierung der Mikroorganismen (Zufuehrung von C- und N-Quellen) die Elution der Schadstoffe drastisch verringert und die Humifizierung foerdert. Das in-situ-Verfahren wurde so weit entwickelt, dass eine Uebertragung in den Pilotmassstab ratsam erscheint.Im zweiten Teil der Untersuchungen wurde ein zweistufiges anaerobes/aerobes Bioreaktorverfahren zur Behandlung von Bodensuspensionen entwickelt, bei dem TNT teilweise bis Triaminotoluol (TAT) reduziert wird, welches irreversibel an die Bodenmatrix bindet und unter aeroben Bedingungen polymerisiert. Daneben laufen wahrscheinlich die gleichen Reaktionen ab wie beim in-situ-Verfahren.

Teilprojekt 11

Das Projekt "Teilprojekt 11" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Xylem Services GmbH durchgeführt. Charakterisierung, Kommunikation und Minimierung von Risiken durch neue Schadstoffe und Krankheitserreger im Wasserkreislauf (TransRisk) Im AP 4 besteht die Hauptaufgabe von ITT in der Optimierung der Verfahrenskonzepte für die Kombination der Ozonung mit biologischen Prozessen. Im Pilotmaßstab wird eine Ozonungsstufe, die für diese Versuche neu konzipiert wird, mit verschiedenen biologischen Prozessstufen getestet. Dazu zählt die Kreislaufführung mit biologischen Stufen wie Belebtschlammbiologie mit klassischer Nachklärung sowie Belebtschlammbiologie mit Membranen (MBR). Ziel hier ist die optimierte Dosierung von Ozon zur Teiloxidation der unerwünschten Schadstoffe und Krankheitserreger und anschließender biologischer Weiterbehandlung. So kann die Ozondosis minimiert werden und eventuell entstehende Nebenprodukte der Oxidation können biologisch weiter abgebaut werden. Weiterhin sollen auch mögliche positive Effekte auf den Betrieb der Membran im MBR (verbesserte Spülrate, Flux-Rate) getestet werden. Neben der Kreislaufführung sollen auch die Abläufe der biologischen Stufe mit Ozon behandelt werden und die Kombination mit nachfolgenden biologisch aktiven Filterstufen (A-Kohle, Blähton) optimiert werden. Die Innovation ist in einer neuartigen Kombination von Biologie und Ozonung zu sehen, wobei ITT die Bedingungen der Ozonung einstellt und derart optimiert, dass die Risiken durch Schadstoffe und Krankheitserreger minimiert werden.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK), IEK-6: Nukleare Entsorgung und Reaktorsicherheit durchgeführt. Das interdisziplinäre Vorhaben 'iCross' bündelt F+E Expertisen in der Helmholtz Gemeinschaft zu den Themen Nuklear-, Geo-, Biowissenschaften sowie Umweltsimulationen in einem forschungsbereichsübergreifenden Projekt. Dabei werden bislang nicht vollständig verstandene Prozesse von der molekularen Ebene bis zur regionalen Skala untersucht, bewertet und beschrieben. Ziel ist es, gezielt Laborexperimente zu planen und durchzuführen, Parameter abzuleiten, und relevante Abläufe skalenübergreifend mit fortgeschrittenen Simulationsmethoden zu beschreiben ('Upscaling'). Die Validierung der Simulationen erfolgt experimentell, teils in Untertagelabors (URL). Schwerpunkt der Arbeiten in URLs liegt auf Mt. Terri (Tonstein), wo derzeit mit starker deutscher Beteiligung ein neuer Experimentaltunnel entsteht. Weitere Beteiligungen an Experimenten im Grimsel Felslabor (Kristallingestein) sind vorgesehen. Die Arbeiten konzentrieren sich damit auf Wirtsgesteine, die in der Vergangenheit nicht im Fokus der deutschen Endlagerforschung standen. Das Vorhaben gliedert sich in Arbeitspakete: AP 1: Laborexperimente; AP 2: Feldexperimente in URLs; AP 3: Simulation. In AP 3 ist u.a. vorgesehen, Visualisierungswerkzeuge zu entwickeln und zu nutzen, um komplexe Vorgänge anschaulich darzustellen und damit auch der interessierten Öffentlichkeit zugänglich und begreiflich zu machen. Innerhalb des Vorhabens sind intensive Interaktionen zwischen den jeweiligen Arbeitsgruppen erforderlich. In einem weiteren AP erfolgt die Abstimmungen zwischen den APs. Ein weiterer Fokus liegt auf der Einbindung und Vernetzung junger Wissenschaftler/innen. Das hier beantragte Projekt ist als Teilprojekt zu verstehen und fokussiert primär auf geowissenschaftliche Fragestellungen im Fernfeld eines Endlagers. Ein zweites Teilprojekt, das sich auch mit Nahfeldprozessen befasst wird von der Helmholtz Gemeinschaft gefördert. Beide Projektteile werden inhaltlich und personell sehr stark verknüpft sein.

Verhalten von mineralischen Dichtungen bei Frost-Tau-Wechsel

Das Projekt "Verhalten von mineralischen Dichtungen bei Frost-Tau-Wechsel" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Wasserbau durchgeführt. Bei der Freilegung von Tondichtungen wurde festgestellt, dass das Dichtungsmaterial teilweise nicht mehr in seiner ursprünglich homogenen Grundstruktur vorhanden, sondern stark aufgeweicht und im Gefüge zerstört war. Eine mögliche Ursache hierfür ist in der Beanspruchung durch Frost-Tau-Wechsel zu suchen, obwohl Naturtondichtungen nach bisherigen Erfahrungen als frostsicher gelten. Es musste daher das Materialverhalten bei Frost-Tau-Wechseln näher untersucht werden. Der Auftrag zur Durchführung der erforderlichen Arbeiten wurde an Prof. Schulz bei der Universität der Bundeswehr in München vergeben, da dort eine für die Untersuchungen unabdingbare Klimakammer vorhanden war. Durch Modelluntersuchungen war es möglich, die besondere Gefährdung der Dichtung unmittelbar unter einer Eisdecke nachzuweisen. Ursache hierfür sind beidseitig zum oberflächennahen Bereich der Dichtung fallende Temperaturgradienten, bedingt durch Wärmebrückeneffekte infolge unterschiedlicher thermischer Eigenschaften der mineralischen Dichtung, des Eises und des ungefrorenen Wassers während der Frostphase. Die Versuche zeigten auch, dass bei ungünstigen Randbedingungen (keine oder unzureichende Abdeckung der Dichtung im Bauzustand) in dem beschriebenen Bereich irreversible Schäden erfolgen, die visuell als aufgeschwommene Blätterteigstruktur zu erkennen sind. Es konnte gezeigt werden, dass die Gefügeänderung durch die Deckwerksauflast behindert und die Standsicherheit der Dichtung positiv beeinflusst werden kann. Nur durch Auflast alleine sind diese Schäden jedoch nicht mehr vollständig rückgängig zu machen, sie erfordern mechanische Arbeit. Die Gefährdung der mineralischen Dichtung im Wasserwechsel bzw. Überwasserbereich durch Schrumpfrisse während der Frostung konnte dagegen relativiert werden. Diese Störungen waren nur auf oberflächennahe Bereiche beschränkt, sodass bei üblichen Dichtungsstärken von mindestens 20 cm die Grundfunktion der Dichtwirkung erhalten bleibt. Die beobachteten Risse bildeten sich bei Wiederbenetzung durch Schwellen während des Tauvorgangs zu einem gewissen Grad wieder zurück. Die Durchlässigkeit verringert sich demzufolge wieder deutlich und vor allem auch dauerhaft, da sich die Schrumpfrisse auch während einer erneuten Frostung nicht mehr so stark wie nach der Erstbelastung ausbilden. Mit Datum vom 12. Juni 2003 wurde der Endbericht zum Forschungsvorhaben durch die Universität der Bundeswehr München vorgelegt. Ein Ergänzungsbericht mit Datum vom 1. Dezember 2003 beinhaltet die Ergebnisse zusätzlicher Untersuchungen an weiteren Dichtungstonen unterschiedlicher Plastizität. Die grundsätzliche Abhängigkeit der beobachteten Material- und Gefügeveränderungen von der Plastizität konnte bestätigt werden. In 2007 wurde ein zusammenfassender Bericht erstellt.

Bleibindung in Boeden

Das Projekt "Bleibindung in Boeden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Institut für Bodenkunde und Waldernährungslehre durchgeführt. Untersuchung von Bleibindung an Bodenbestandteilen Humus/Tonminerale/Oxide und Abhaengigkeit von Variablen, z.B. pH-Wert.

THM-Ton: Untersuchung der THM-Prozesse im Nahfeld von Endlagern in Tonformationen

Das Projekt "THM-Ton: Untersuchung der THM-Prozesse im Nahfeld von Endlagern in Tonformationen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH - Fachbereich Endlagersicherheitsforschung durchgeführt. Zur Bewertung der Langzeitsicherheit von Endlagern müssen die THM-Eigenschaften des Wirtgesteins und des Versatzes genau bekannt und die gekoppelten THM-Prozesse im Nahbereich vorhersagbar sein. Das Programm umfasst die Untersuchung der mechanisch-hydraulischen Auswirkungen einer Tunnelauffahrung im Mt. Terri URL auf das umgebende Tonsteingebirge (mit NAGRA, BGR und ANDRA), die Untersuchung des Langzeitverformungsverhaltens (Kriechen) des Tons in situ und Laboruntersuchungen an Callovo-Oxford- und Opalinuston zum Langzeitverformungsverhalten, zu Quelldruck- und -verformung, Verheilung und thermischer Schädigung, sowie Untersuchungen am Auffahrungsrückstand aus Bure, der als Versatz genutzt werden soll. Diese Versuche werden teilweise im Rahmen des 'Bure-Hauptprojekts'/ EU-Projekts 'TIMODAZ' durchgeführt und sollen ab 2008, wenn das 'Bure-Hauptprojekt' ausläuft, im Rahmen des beantragten Vorhabens weitergeführt werden. Das Vorhaben hat die Weiterentwicklung des Wissens zum THM-Verhalten von Tonstein, insbesondere im Nahfeld eines HAW-Endlagers, zum Ziel.

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.

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