Das Projekt "Verbesserung des biologischen Abbaus an mit leichten NAPLs verunreinigten Standorten vor Ort: Beseitigung von Einschraenkungen mit extensiven Massnahmen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt, Department für Ökologie, Lehrstuhl für Bodenkunde durchgeführt. Ail EU-countries face the problem of soils and aquifers contaminated with hydrocarbons lighter than water (called LNAPLs: Light Non Aqueous Phase Liquids). The light hydrocarbon spills accumulate at the phreatic water table in the form of free (liquid) product. The contaminated sites are partly industrial plants (tar production, oil refinement), partly small enterprises (metal rectification, dry cleaning), but sometimes also due to massive bombing of industrial plants during world war II. Such LNAPLs hydrocarbons are usually volatile but relatively insoluble in water. Nevertheless, even at small concentrations they pose a risk to the consumability of water. Among others, major (toxic) components are light oil, gasoline/kerosene, PAHs, phenols, BTEX, and chlorinated hydrocarbons. Different forces act on the LNAPLs and determine their fate in the soil environment: Organic phase transport; Evaporation to the gas phase; Dissolution in the water phase; Sorption to the solid phase; Degradation by microorganisms and enzymes. The specific problem arising from an oil phase floating on top of (unconfined) groundwater aquifers is the distribution of the oil phase in the groundwater fluctuation zone. This leads to vertical lubrication of the hydrocarbon phase, resulting in a drastic increase of the oil covered surface (oil-film formation) in the zone of water table fluctuation. This oil film not only is the source of a number of different contaminants but also changes almost all structural and functional properties of the aquifer. The light hydrocarbons are generally (bio)degradable under aerobic conditions. Nevertheless, spills formed during the massive bombing of industrial plants during WWII, which may involve polluted areas of tens of km2, have been persistent against degradation until now. This suggests that the conditions at the contaminated layers are unfavourable for degradation. The main objectives for the project group are I) to assess how large spills of LNAPLs behave in the subsurface strata in physical, chemical and biological respect, II) to assess which conditions are favourable for extensive in situ biodegradation; III) to investigate whether such favourable conditions can be created at actually contaminated sites with labour - and cost effective remediation strategies, i e natural attenuation, as intensive in situ biomediation may not be achievable in view of the large areas and many sites involved; IV) to quantify the release rate of the 'subsurface' contaminant source to the surroundings during extensive remediation, because of the hazard of further spreading of the contamination during the time span needed for degradation. The project will focus on light NAPL with major emphasis on natural attenuation or intrinsic bioremediation. The proposed research provides basic understanding of processes involved in extensive and passive remediation and gives guidelines to identify which combination of site parameters are likely to ...
Das Projekt "Organochlorverbindungen in Haus- und Wildschweinen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Fleischforschung, Institut für Chemie und Physik durchgeführt. Technische Organochlorverbindungen und solche mit insektizider Wirkung sind in der Bundesrepublik Deutschland wegen ihres gesundheitsgefaehrdenden Potentials und ihrer Persistenz in der Umwelt in ihrer Anwendung und Herstellung meistens verboten. Sie koennen aber wegen dieser Persistenz heute noch in nahezu allen Nahrungsmitteln nachgewiesen werden. Im Tier reichern sie sich vorwiegend im Fettgewebe an. Anhand von Transportmodellen fuer luftgetragene Schadstoffe kann man ableiten, dass Waldoekosysteme als sehr effektive Filter fuer diese meist schwebstaubgetragenen unerwuenschten Stoffe wirken. Diese Staeube fallen dann mit den Nadeln und dem Laub in die Streu und reichern sich nach deren Zersetzung letzten Endes aufgrund ihrer Wasserunloeslichkeit in den Humusschichten der Waldboeden an. Tiere, die sich wenigstens zum Teil aus diesen Schichten ernaehren und das sind z.B. Wildschweine sollten daher sehr viel hoehere Gehalte an diesen unerwuenschten Stoffen in ihrem Fettgewebe aufweisen als andere Tiere. Zu Vergleichszwecken sollen die Organochlorverbindungsgehalte im Fettgewebe von Hausschweinen untersucht werden, die aufgrund ihrer Stallaufzucht keine Moeglichkeit zum Wuehlen hatten. Untersucht werden zusaetzlich Waldbodenprofile und Streuverteilungen, die diese Arbeiten ergaenzen, bei denen auch klimatische und topographische Faktoren beruecksichtigt werden sollen. Ziel ist es einerseits die Schadstoffverteilung - Waldoekosystem zu kontrollieren, andererseits vergleichende Aussagen zu Organochlorbelastung von Haus- und Wildschweinen fuer die Gesetzgebung zum Gesundheitsschutz zu bekommen.
Das Projekt "Funktionale Stärkeprodukte für die biobasierte Beschichtung von Verpackungen aus Papier und Karton" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung durchgeführt. Ziel des Projekts ist die Entwicklung von neuen filmbildenden Stärkedispersionen zur Anwendung als Barriereschichten auf Verpackungsmaterialien aus Papier bzw. Karton. Dazu werden verschiedene neue wasserunlösliche und amphiphile Stärkederivate entwickelt, die zu thermoplastischen Dispersionen mit hohem Feststoffgehalt weiterverarbeitet werden. In dieser kolloidalen Form sollen die Stärkederivate wie synthetische Latices mit bestehenden Beschichtungstechnologien verarbeitet werden können. Die gewünschten Barriereeigenschaften, beispielsweise gegen Wasserdampf, Sauerstoff oder Öle und Fett, sollen über eine auf die jeweiligen Anforderungen maßgeschneiderte Funktionalisierung eingestellt werden. Unter Variation der Stärkeart und der Modifizierung werden verschiedene Produkte hergestellt. Da der Einfluss der molekularen Struktur der Stärkederivate auf die Barrierewirkung noch nicht bekannt ist, werden unter Berücksichtigung der Verarbeitbarkeit und des Filmbildungsvermögens in einem Schwerpunkt des Forschungsvorhabens die Zusammenhänge erarbeitet. Innerhalb des Projekts sollen neue funktionale Stärkederivate mit verschiedenen Substituenten und Substitutionsgraden hergestellt werden. Die Verarbeitung dieser biobasierten Produkte in Dispersionen unter Zuhilfenahme synthetischer Polymere und Hilfsstoffe stellt einen weiteren Arbeitsschwerpunkt dar. Alle Synthese- und Formulierungsschritte werden von einer umfassenden molekularen Charakterisierung sowie der präzisen Beschreibung der Dispersions- und Filmbildungseigenschaften begleitet. Geeignete Produkte können dann auf ihre Barriereeigenschaften getestet und ggf. im größeren Maßstab hergestellt werden. Die Anwendbarkeit der Produkte soll schließlich über mechanische Anwendungstests an beschichteten Kartonen und Faltschachteln bewertet werden.
Das Projekt "Entwicklung einer Methodik zur Pruefung von in Wasser schwerloeslichen Substanzen auf biologische Abbaubarkeit und Eliminierbarkeit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Henkel KGaA durchgeführt. Vor- und Rahmenbedingungen fuer die Abbaubarkeitspruefung von in Wasser schwerloeslichen Substanzen, wie Bestimmung der Loeslichkeit, Bezugsgroessen, Hilfsemulgatoren, Probeneinbringung und Impfung, wurden untersucht. Bestehende Tests, wie der Mueller-Tittizer Test, der Geschlossene Flaschentest, der Sturm-Test und der Blok-Test, wurden auf ihre Eignung fuer den hier diskutierten Zweck untersucht. Ein modifizierter Blok-Test erwies sich fuer Routinepruefungen als am besten geeignet.
Das Projekt "Identifizierung PCDD/PCDF-mobilisierender Verbindungen in Wurzelexsudaten von Zucchini (Fortsetzung)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Fakultät III Agrarwissenschaften I, Institut für Pflanzenernährung durchgeführt. Aeusserst geringe Wasserloeslichkeit und sehr hohe Affinitaet zu organischer Substanz im Boden sind bei PCDD/PCDF die wesentlichen limitierenden Faktoren durch ein Aufnahme durch Pflanzenwurzeln. Trotzdem sind Zucchini in der Lage, diese Verbindungen mit ihren Wurzeln aufzunehmen und in die Sprosse zu verlagern. Es konnte von uns nachgewiesen werden, dass dieses unerwartete Verhalten auf Substanzen in den Wurzelexsudaten von Zucchini zurueckzufuehren ist, die eine Mobilisierung der im Boden fest an organische Substanzen gebundene PCDD/PCDF ermoeglichen und gleichzeitig, vermutlich durch eine Bindung der PCDD/PCDF, diese extrem hydrophoben Verbindungen in eine wasserloesliche, also pflanzenverfuegbare Form ueberfuehren. Im vorgeschlagenen Forschungsprogramm sollen die fuer die Mobilisierung verantwortlichen Verbindungen in den Wurzelexsudaten von Zucchini chemisch naeher charakterisiert werden. Hierzu werden Wurzelexsudate von Zucchini und zum Vergleich von Tomate mit nachgewiesenen geringerem Transfer durch verschiedene Methoden fraktioniert und die erhaltenen Fraktionen jeweils auf ihre Faehigkeit untersucht, PCCD/PCDF zu binden und in eine wasserloesliche Form zu ueberfuehren. Als Fernziel sollen die in Wurzelexsudaten identifizierten Dioxin-bindenden Verbindungen auf ihre Eignung getestet werden, den biologischen Abbau von PCDD/PCDF in Boeden zu beschleunigen. Ergebnisse: Ein Transfer Boden-Pflanze von polychlorierten Dibenzo-p-dioxinen und Dibenzofuranen (PCDD/PCDF) spielt nur bei im Boden wachsenden Speicherorganen wie Moehrenwurzeln und Kartoffelknollen eine Rolle, wobei der Transfer auch bei diesen Pflanzenorganen weitgehend auf die Schalen beschraenkt bleibt. Die PCDD/PCDF-Belastungen von Sprossorganen (Blaetter, Fruechte, Samen) stehen in keiner Beziehung zu den PCDD/PCDF-Konzentrationen der Boeden und sind selbst bei sehr hohen Bodenbelastungen auf atmogene PCDD/PCDF-Eintraege zurueckzufuehren. Eine Ausnahme bilden hierbei nur Zucchini und Kuerbis, deren PCDD/PCDF-Belastungen ein bis zwei Groessenordnungen ueber den Konzentrationen in allen untersuchten Sprossorganen anderer Pflanzenarten liegen. Fuer Zucchini konnte indirekt eine Aufnahme von PCDD/PCDF ueber die Wurzeln und eine Verlagerung in den Spross nachgewiesen werden. Ziel des Vorhabens war es, am Beispiel von Zucchini zu untersuchen, ob die Aufnahme der extrem hydrophoben, im Boden fest an organische Substanz gebundenen PCDD/PCDF durch 'Dioxin-mobilisierende' Eigenschaften der Wurzelexsudate ermoeglicht wird. Hierzu wurden Zucchiniwurzelexsudate als Extraktionsmittel fuer einen hoch PCDD/PCDF-kontaminierten Boden eingesetzt und mit der Extraktionsleistung der Wurzelexsudate von Tomaten (eine Pflanzenart mit nachgewiesenen sehr geringem PCDD/PCDF-Transfer) und H2O verglichen. ...
Das Projekt "Fachkonzept zur Neugestaltung des Informationssystemes Chemikaliensicherheit (ICSneu)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Software- und Systemtechnik (ISST) - Institutsteil Berlin durchgeführt. Die Datenbank ICS (Informationssystem Chemikaliensicherheit) ist die zentrale Vollzugsdatenbank des Umweltbundesamtes. In ihr sind umfangreiche Faktendaten enthalten, die die Grundlage für die Stoffbewertung in den Vollzügen REACH, PflSchG, BiozidG, und AMG bilden. Durch die steigenden Anforderungen an die Datenbankinhalte als auch an die Datenbankinfrastruktur wurde es notwendig, ICS neu zu konzeptionieren. Im ersten Schritt wurde das hier vorliegende Fachkonzept erstellt, dass den Rahmen für die später zu erarbeitenden Feinkonzepte und die Implementierung festlegt. Das Fachkonzept ist in mehrere Teilkonzepte mit unterschiedlichen Inhalten aufgegliedert. Es beinhaltet die Geschäftsanwendungsfälle, und daraus abgeleitet, die Systemanwendungsfälle, die die Arbeit mit ICSneu aus Nutzersicht beschreiben. Aus diesen Anwendungsfällen wurden die Rollen und Rechte abgeleitet, die vollzugsübergreifend ausgeprägt sind. Entsprechend der vollzugsübergreifenden Arbeits- und Sichtweise auf das System wurde ein neues fachliches Datenmodell erstellt, das ein vollzugsunabhängiges und erweitertes Stoff-Identitätskonzept und die Modellierung der Faktendaten beinhaltet. Ein wesentlicher Punkt ist dabei die Flexibilität bei der Erweiterung der Faktendaten mit entsprechenden Strukturierungsmöglichkeiten. Die Funktionalitäten des neuen Systems werden in einem Navigations-, Recherche- und Import-/Export-Konzept beschrieben. Für die interne Kommunikation werden die Anforderungen an die Schnittstellen der zu integrierenden Funktionen/Systeme aus/für eine Vorgangsbearbeitung (VBS) und ein Dokumentenmanagement (DMS) ausgeführt. Die Systemarchitektur beschreibt die Umsetzung des Fachkonzeptes in einer zukunftsorientierten und diensteorientierten Architektur mit Browser basierendem Thin-Client. Die einzelnen Dienste werden ausführlich dargestellt. Im Migrationskonzept werden die Anforderungen und das Vorgehen beim Systemwechsel von ICS auf ICSneu beschrieben. Die IT-Sicherheit wird in einem verfahrensbezogenen IT-Sicherheitskonzept behandelt, die Aspekte des Betriebs sind in einem verfahrensbezogenen Betriebskonzept dargestellt.
Das Projekt "Abluftreinigung im Bio-Rieselbettreaktor" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DECHEMA - Deutsche Gesellschaft für Chemisches Apparatewesen, Chemische Technik, Biotechnologie und Umweltschutz e.V. durchgeführt. In einem Rieselbettreaktor im Labormassstab soll die Umsetzung gasfoermiger Luftverunreinigungen durch immobilisierte Mikroorganismen untersucht werden. Als Schadstoffe sollen technisch bedeutsame Substanzen (organische Loesungsmittel wie zB Aldehyde, Ketone und Aromaten) zum Einsatz kommen. Leistungsfaehigkeit und Einsatzgrenzen der biologischen Abluftreinigung im Rieselbettreaktor sollen experimentell aufgezeigt sowie ein mathematisches Modell zur Beschreibung der Schadstoffumsetzung formuliert werden. Durch Wahl unterschiedlicher Schadstoff-/Bakterien-Kombinationen und durch Steigerung der spezifischen Schadstofffracht kann der Biokatalysator in verschiedenen Betriebsbereichen (analog zur heterogenen Katalyse) untersucht werden. Bei den im kinetischen Bereich arbeitenden Biokatalysatoren soll versucht werden, durch geeignete reaktions- und verfahrenstechnische Massnahmen die Abbaugeschwindigkeit zu erhoehen. Weiterhin ist geplant, nach Moeglichkeiten zur Verbesserung der Abscheidung schlecht wasserloeslicher Schadstoffe zu suchen.
Das Projekt "Lösungsmittelrückgewinnung durch Absorption und Pervaporation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe, Fakultät für Chemieingenieurwesen, Institut für Technische Thermodynamik und Kältetechnik durchgeführt. Aufbauend auf den Erkenntnissen dreier vom PEF gefoerderter Vorhaben soll ein neuartiges Verfahren zur Rueckgewinnung von wasserunloeslichen fluechtigen organischen Verbindungen aus Abluft untersucht werden. Das Verfahren besteht aus den Prozessschritten Absorption, Membranpervaporation und Kondensation. Als Absorptions- und Traegerfluessigkeit dient ein Adipinsaeureester. Zur Erprobung des Verfahrens steht eine betriebsbereite halbtechnische Versuchsanlage zur Verfuegung, die im Rahmen eines bereits abgeschlossenen PEF-Projektes errichtet wurde. Ziel des Vorhabens ist der Funktionsnachweis, die Ermittlung von Leistungsdaten und die Bereitstellung von Auslegungsdaten und -programmen fuer die technische Anwendung.
Das Projekt "EnCat: Enhanced catalytic fast pyrolysis of biomass for maximum production of high-quality biofuels" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bios Bioenergiesysteme GmbH durchgeführt. Die schnelle Pyrolyse (Fast Pyrolysis) ist eines der vielversprechendsten Verfahren für die Gewinnung von flüssigen Brennstoffen aus Biomasse. Das produzierte Pyrolyseöl weist jedoch Nachteile für die Anwendung im Bereich der Strom- und Wärmegewinnung oder als Automobilkraftstoff auf, bspw. hohe Gehalte an Sauerstoff, Wasser und wasserlöslichen Komponenten (Säuren), schlechte Mischbarkeit mit fossilen Brennstoffen, unzureichende chemische Stabilität, hohe Viskosität und niedrige Energieinhalte. Das Projekt Enhanced Catalytic Pyrolysis (EnCat) zielt auf die Entwicklung eines neuen Konzepts für die Produktion von hoch qualitativem Bioöl bei hoher Ausbeute ab. Durch einen neu zu entwickelnden Vorbehandlungsschritt soll das neue Konzept für holzartige Biomasse und für landwirtschaftliche Reststoffe anwendbar sein. Die vorbehandelte Biomasse soll in einem Reaktor unter Verwendung von Katalysatoren zum Sauerstoffentzug pyrolysiert werden. Weiters wird CO2 mit Sorptionsmitteln gebunden und über die Wassergas-Shift-Reaktion in-situ Wasserstoff produziert. Nach einem Reinigungsschritt sollen die Öldämpfe hydriert werden, um hochqualitative Bioöle zu erhalten. Das Öl soll in Verbrennungstests in Dieselmotoren und Gasturbinen zur Energiegewinnung eingesetzt werden. Parallel dazu soll das Bioöl durch eine neue Methode einer Hochdruck-Hydrierung für die Produktion von hochwertigen Automobilkraftstoffen aufgewertet werden. Am Ende des Projektes soll ein Full-Scale-Konzept für den Prozess vorliegen. Um eine ökonomisch und ökologische Prozessentwicklung zu gewährleisten werden techno-ökonomische Analysen, Umwelt-verträglichkeitsbewertungen und LCA's durchgeführt. Im Rahmen des Projekts wird BIOS eine neue Methode zur Biomassevorbehandlung basierend auf Extraktion mit der leichten (wasserreichen) Fraktion des Pyrolyseöls entwickeln. Durch diese Maßnahmen soll der Gehalt an Aschebildnern reduziert und dadurch die Eignung des Eingangsmaterials für die Pyrolyse verbessert werden. Systematische Extraktionstests im Labormaßstab sollen sowohl mit simulierten Holzsäuren als auch mit realen Leichtfraktionen aus dem Pyrolyseprozess bei unterschiedlichen Temperaturen, Verweilzeiten, Säuregehalten und Brennstoff-Extraktionsmittel-Verhältnissen erfolgen. Der Prozess soll hinsichtlich technischer, ökonomischer und ökologischer Aspekte optimiert werden, wobei die Prüfung und Bewertung der erforderlichen Abwasserbehandlung eine relevante Rolle spielt. BIOS wird mittels CFD-Simulationen auch zur Weiterentwicklung einer mit Pyrolyseöl betriebenen Gasturbine beitragen. Die Hauptaufgabe wird dabei die Entwicklung einer Brennkammer und eines Luftstufungskonzepts für eine vollständige Verbrennung bei niedrigen NOx-Emissionen sein. Die Teillastfähigkeit ist hierbei ein weiteres relevantes Entwicklungsziel, um die Eignung für dezentrale (wärmegeführte) Anwendungen zu erhöhen. (Text gekürzt)
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