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Untersuchung der katalytischen Prozesse in Elektrolyse- und Synthesereaktionen (im Verbundprojekt: Entwicklung eines tubularen Dampf-Elektrolyseurs mit integrierter Kohlenwasserstoffsynthese)

Im Rahmen der in Deutschland stattfindenden Energiewende werden zur Substituierung fossiler Energieträger zunehmend erneuerbare Energien eingesetzt. Die regelmäßige Verfügbarkeit dieser Energiequellen ist nur bei einem kleinen und kaum erweiterbaren Teil, hauptsächlich der Wasserkraft und der Biomasseverwertung, gegeben. Die Nutzung von Wasserstoff als Energieträger der erneuerbaren Energien (Wasserstoffwirtschaft) erscheint aufgrund hoher Anfangsinvestitionen zur Umrüstung der auf Kohlenwasserstoffen basierenden Energieinfrastruktur sowie der geringen volumetrischen Energiespeicherdichte des Wasserstoffs problematisch. Eine interessante Möglichkeit zur Lösung der Speicherproblematik bei gleichzeitiger Beibehaltung der vorhandenen Infrastruktur besteht in der Herstellung von Methanol aus Kohlendioxid und Elektrolyse-Wasserstoff, der mittels erneuerbarer Energien erzeugt wird. Durch eine stoffliche Nutzung von Kohlendioxid lassen sich in Folge CO2 ?Emissionen mindern, und CO2 wird dadurch in einem Kreislauf genutzt, ohne dass die Atmosphäre durch zusätzliche Emissionen belastet wird. Für die Umsetzung dieses Konzepts müssen geringe Systemkosten bei hohen Wirkungsgraden erreicht werden. Beide Kriterien sprechen für die Nutzung der Hochtemperaturelektrolyse zur Herstellung von Wasserstoff für eine anschließende Kohlenwasserstoffsynthese. Bisher wurden in Hochtemperatur?Elektrolyseuren sauerstoffleitende Elektrolyte verwendet. Das Teilvorhaben der Professur für Technische Thermodynamik innerhalb des Verbundprojektes umfasst die Charakterisierung der eingesetzten Katalysatoren sowie deren Wirkungsweise und die Untersuchung der katalytischen Prozesse mit experimentellen Methoden. Damit soll der Gesamtprozess hinsichtlich der Katalysatoren optimiert werden.

Sensortechnik zur ganzflächig mechanischen Unkrautbekämpfung

Die mechanische Unkrautbekämpfung erhält neue Bedeutung - systembedingt im ökologischen Landbau und außerdem als Alternative zum Einsatz chemischer Mittel. Das Wirkprinzip der Geräte, unter ihnen dominiert der Striegel, beruht weitgehend auf dem Verschütten, auch dem Herausreißen der unerwünschten Pflanzen. In der heranwachsenden Kultur aber wird auch die Nutzpflanze gefährdet. Je nach Wachstumsstadium und Bodenzustand gelingt der Effekt auf das Unkraut und misslingt die Schonung der Nutzpflanze. Die Sorgfalt zur Geräteeinstellung ist - vor allem unter wechselnden Bedingungen - begrenzt. Das gleiche gilt für die Auswahl des jeweils geeigneten Geräts und Arbeitsorgans; also der Zinkenform und -position. Daher soll ein Mess- und Regelsystem konzipiert und erprobt werden: es soll den Effekt des Arbeitswerkzeugs auf Unkraut und Kulturpflanze messtechnisch erfassen, um die Eingriffsintensität den Unterschieden im Boden und Pflanzenbestand anzupassen.

Schmelzreaktor zur Aufarbeitung industrieller Reststoffe mit niedrigem Zinkgehalt

In einer Zinksekundaerhuette werden in einem neu entwickelten Schmelzreaktor zinkarme Reststoffe, vorwiegend aus der Zinkmetallurgie, mit Zinkgehalten kleiner 15 Prozent direkt aufgearbeitet. Fluechtige Metalle, hauptsaechlich Zink und Blei werden hierbei in einem oxidischen Filterstaub stark angereichert und die restlichen Bestandteile zu einer als Baustoff verwendbaren Schlacke verschmolzen. Damit wird erstmals ein grosstechnisches, wirtschaftlich arbeitendes Aufarbeitungsverfahren fuer metallarme Vorstoffe fuer die Verhuettung von Nichteisenmetallen geschaffen. Der Schmelzreaktor besteht aus einer wassergekuehlten, zylindrischen Brennkammer mit vertikaler Achse. Er ist durch ein Uebergangsstueck mit dem Schlackenabsetzherd verbunden. Hohe Temperaturen der Schmelze und das bei der unterstoechiometrischen Verbrennung des eingetragenen Kohlenstoffs gebildete CO bewirken, dass das in der Beschickung befindliche Zink als Zinkdampf in die Gasphase uebergeht. Der Zinkdampf wird mit dem Abgasstrom aus dem Reaktor ausgetragen und gelangt nach dem Absetzherd in die Nachverbrennungskammer. Durch Zugabe einer definierten Luftmenge verbrennen Zinkdampf und CO vollstaendig zu Zinkoxid und Kohlendioxid. Die staubhaltigen Abgase (Oxidanfall ca. 6.000 t/a) des Schmelzreaktors werden mittels Gewebefilter entstaubt. Das abgeschiedene Oxid wird fuer den weiteren Transport abgefuellt. Rd. 3.000 t/a Mischoxid werden direkt in die Muffeloefen der Zinksekundaerhuette eingetragen.

Entwicklung eines Schnellauslaugungsverfahrens zur Beurteilung von industriellen Nebenprodukten und Recycling-Baustoffen für den Einsatz im Straßenbau

Das Auslaugverfahren nach DEV S4 soll durch ein Schnellauslaugverfahren ergänzt werden, mit dem industrielle Nebenprodukte und RC-Baustoffe in ca. 30 Minuten in vergleichbarer Weise eluiert werden können wie nach dem Normverfahren. Das Verfahren soll so weit optimiert werden, dass es zur Eingangskontrolle bei der Anlieferung von Baustoffen zugelassen werden kann. Es sollen verschiedene Ultraschallsysteme erprobt und die Randbedingungen des Verfahrens so variiert werden, dass die Ergebnisse weitgehend denen aus dem modifizierten S4-Verfahren gleichen. Das Verfahren wird an auseinandergesiebten und nach vorgegebener Sieblinie zusammengesetzten Rückstellproben sowie an weiteren praxisrelevanten Baustoffen erprobt. Durch Vergleich mit laufenden praxisgerechten Feldversuchen an RC-Baustoffen können die für Routineanalysen wichtigen Parameter ermittelt werden. Eine Schnelluntersuchung einschließlich der Analyseverfahren soll modellhaft vorgeschlagen werden.

Biologische Behandlung von Bioabfaellen, Restmuell etc.

Auf dem Gebiet der biologischen Behandlung organischer Abfaelle bestehen umfangreiche sowie jahrelange fachliche Erfahrungen und wissenschaftlich fundierte Kenntnisse. Diese umfassen die Verfahren zur Behandlung getrennt gesammelter Bioabtaelle auf aerobem und anaerobem Wege ebenso, wie die mechanisch-biologische Behandlung von Restmuell zur Verbesserung der Ablagerungseigenschaften von Siedlungsabfaellen. Eine schnelle Problemloesung ist auf diesen Gebieten in Form von Planung, Anwendung und Durchfuehrung entsprechender Verfahrens- und Anlagentechnik moeglich. Darueber hinaus kann eine Bewertung vorhandener Anlagentechnik und die Beratung mit dem Ziel der Anlagenoptimierung durchgefuehrt werden. Dies schliesst ebenso die begleitende Analyse mit ein. Hierzu werden wir nicht zuletzt auch durch die vorhandenen wissenschaftlichen Strukturen, Versuchs- und Analysemoeglichkeiten am Fachgebiet Abfallwirtschaft in die Lage versetzt.

Stoff- und Waermefluss bei der Verdunstungstrocknung von organischen Stoffen bei grossen Schichtdicken

Aus Fluessigmist durch Beimengung saugfaehigen Materials gewonnene Feststoffe lassen sich mit Hilfe mikrobieller Umwandlungsprozesse in ein langzeitig lagerfaehiges, umweltfreundliches Produkt gewinnen ('Feststoffverfahren'). Das zur Beimengung erforderliche Material kann aus dem Feststoffverfahren selbst durch Trocknung eines Teils des biologisch stabilisierten, aggregierten Materials gewonnen werden. Hierfuer wird der zeitliche Trocknungsverlauf in grossen Schichten im Hinblick auf ein sicheres, praxisfaehiges, energiesparendes Verfahren nach Vorausberechnung des Stoffaustausches mit Original-Material im Labormassstab untersucht.

Modellhafter Vergleich von Verfahren zur Grauwasseraufbereitung im Versuchspark Hannover-Haegewiesen

GC-MS-Analyse zur Unterstuetzung der Charakterisierung und Reinigung kontaminierter Waesser und Schlaemme

In der Bundesrepublik Deutschland, insbesondere im Umfeld Thueringens gibt es eine Vielzahl von Altlasten, die mit den verschiedenen Verfahren der Bodenreinigung saniert werden koennen. Bei kostenguenstigen Verfahren, wie z.B. der Bodenwaesche, bleiben bestimmte Schadstoffraktionen als hochbelastete Waesser und Schlaemme zurueck. Soweit es bei dem derzeitigen Stand der Technik wirtschaftlich moeglich ist, koennen sie weiter aufbereitet werden. Hier kommen verschiedene Verfahren, u.a. Einsatz von Aktivkohle, Hochleistungsbiologie, Strippen, und die chemische Oxidation zum Einsatz. Zur Entwicklung weiterer Verfahren zu diesem Zweck ist es erforderlich, begleitende Untersuchungen der einzelnen Verfahrensschritte zu taetigen, um somit zur Verfahrensoptimierung beizutragen und neuartigen Verfahren den Weg zur Einsatzfaehigkeit zu ebnen. Das Forschungsprojekt soll das Profil der Fachhochschule Erfurt in der Umweltanalytik erweitern sowie Gelegenheit geben, ein ueber den Durchschnitt hinausreichendes Fachwissen zu etablieren. Es soll insbesondere dem Fachbereich Versorgungstechnik, der den Aufbaustudiengang Umwelttechnik mit beinhaltet, ermoeglichen, Wirtschaftsunternehmen vor allem in Thueringen Kooperationsmoeglichkeiten anzubieten, die diese fuer die Entwicklung geeigneter Erzeugnisse, Verfahren und Anlagen nutzen koennen, um somit ihre Wettbewerbsfaehigkeit zu steigern.

Entwicklung und Erprobung eines neuen emissionsarmen Verfahrens zur Kunstharzimpraegnierung von Bauteilen mit direkter Rueckgewinnung des Impraegnierharzes zwecks Wiedereinsatz

Entwicklung eines oekonomisch-optimierten regionalen Verfahrenstechnologiekonzeptes (RVK) zur Reduktion von Naehrstoffen in Wirtschaftsduenger aus den Schweinehaltungsbetrieben des Landkreises Vechta

Ziel: Erstellung einer Datengrundlage zur schweinekategorie-spezifischen und raeumlich differenzierten Produktion an Menge und Gehalt im Wirtschaftsduenger des Landkreises Vechta, verfahrenstechnologische und oekonomische Analyse, Berechnung und Bewertung des potentiellen Naehrstoffreduktionsvermoegens beim Einsatz vorhandener Guelleaufbereitungstechnologien fuer innerbetrieblichen und/oder regionalen Einsatz, Entwicklung des oekonomisch-optimierten regionalen Verfahrenstechnologiekonzeptes (RVK). Methoden: Auswertung von Landnutzungskarten und landwirtschaftlicher Statistiken, Analyse und Bewertung vorhandener Untersuchungen zur oekonomischen und technologischen Bewertung von Guelleaufbereitungstechnologien, Analyse des Naehrstoffreduktionspotentials vorhandener Guelleaufbereitungsanlagen im innerbetrieblichen und regionalen Einsatz, oekonomische Analyse und Bewertung, oekonomische und technologische Bewertung von Guelletransportkosten und des Vermarktungspotentials von Guelleaufbereitungsprodukten.

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