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Planktonische Archaeen - Phosphor Affinität und Aufteilung (PAPAA)

Dieses Projekt untersucht die Wege und Flüsse in der Wiederaufarbeitung von Nährstoffen im ozeanischen Oberflächenwasser durch die Quantifizierung der Phosphat-Affinität sowie der Freisetzung von organischen Phosphonaten und Phosphat-Estern durch den Modell-Organismus, Nitrosopumilus Maritimus, einem weit verbreiteten planktonischen Archaeon. Dieser Mikroorganismus spielt eine bedeutsame Rolle, sowohl im globalen Stickstoffkreislauf, da er sich zur Energiegewinnung auf die Umwandlung von wiederverwendetem Stickstoff (i.e., Ammonium) zu anorganischem Nitrit spezialisiert hat, als auch im globalen Kohlenstoffkreislauf, nachdem er anorganischen Kohlenstoff aufnimmt und in seine Zellstruktur integriert. Aufgrund des sehr geringen Volumens der einzelnen Zellen, könnte die hohe Phosphat-Affinität und Aufnahmekapazität gemeinsam mit dem Zugriff auf das Reservior von gelöstem organischem Phosphor (DOP), Nitrosopumilus Maritimus einen Wettbewerbsvorteil verschaffen, in Regionen des Ozeans, in denen Phosphat-Limitierung vorherrscht. Die vorgestellte Studie wird die Rolle von N. Maritimus im Phophorkreislauf des Meeres untersuchen, indem die Aufnahme und Verteilung von Phosphor quantifiziert werden wird und neue Methoden zur Isolierung und chemischen Charakterisierung dazu verwendet werden Makromoleküle zu identifizieren die Phosphor enthalten. Im Detail, werde ich eine bestehende Methode, die auf der Bindung von Phosphor an ein Eisenoxid-Harz basiert, optimieren, um damit DOP aus dem Meerwassermedium zu isolieren und im Anschluss mit Hilfe von Flüssigkeitschromatographie/Tandem-Massenspektrometrie strukturell zu analysieren und komponenten-spezifisch zu quantifizieren. Die vorgestellte Methode zur DOP Characterisierung ermöglicht erstmals die Identifikation makromolekularer organisch-gebundener Phosphor Moleküle, gemeinsam mit den damit verbundenen Flüssen dieser Komponenten. Diese Erkenntnisse sind essentiell für die Untersuchung von Biosynthesewegen und biologischer Verfügbarkeit von DOP, welche bisher einen Widerspruch darstellen, der mikrobiologische wie auch geochemische Untersuchungen der räumlichen Verteilung und des Umsatzes von, in der Umwelt angereichertem, DOP erschwert. Zusätzlich zu diesen primären Zielen werden die kombinierten Ergebnisse dieser Studie auch Schätzungen von Zellhaushalt und Fluss von Kohlenstoff, Stickstoff und Phosphor in Nitrosopumilus Maritimus ermöglichen, der eine spezifische Nische im Phosphorkreislauf der Meere einnehmen könnte.

Reaktionen in Metalloberflaechen

Alle unedlen Gebrauchsmetalle, wie Aluminium, Eisen und Zirkon, bilden bei der Reaktion mit Gasen oder waessrigen Medien mehr oder minder festhaftende Grenzschichten, welche den Angriff der korrodierenden Agenzien stark hemmen. Die Herabsetzung der Reaktionsgeschwindigkeit haengt von einer Reihe von Faktoren ab: Temperatur, Dicke und Haftung der Schicht, Diffusionsgeschwindigkeit der Agenzien, z.B. des Sauerstoffs, und der Metallkationen, etc. Die Haftung der Schicht und die Beweglichkeit der Reaktionspartner haengt wesentlich von der Konzentration von Fremdelementen in dem Matrixmetall und in der Schicht ab. Sowohl dieser Einfluss als auch die Abhaengigkeit des Konzentrationsverhaeltnisses der Fremdelemente in der Schicht und der Matrix von den Reaktionsbedingungen soll untersucht werden. Neben der allgemeinen, leicht erkennbaren technischen Bedeutung sind diese Arbeiten auch fuer die Wiederaufbereitung von Kernbrennstoffen von erheblichem Interesse. Wasserstoff bewirkt in vielen Metallen eine Versproedung, welche zu erhoehter Anfaelligkeit des Probestueckes gegen Korrosion und Bruch fuehrt. Generell sind zwei Wege fuer die Aufnahme des Wasserstoffs offen: a) Zersetzung von Wasser an der Oberflaeche und anschliessende Diffusion des Wasserstoffs durch die schuetzende Oxidschicht, b) Zersetzung des Wassers und Aufnahme des Wasserstoffs unmittelbar an der Metalloberflaeche, welche in Ritzen oder nicht festhaftenden Teilen der Schicht fuer einen direkten Kontakt mit der Loesung zugaenglich ist. Beide Wege sollen untersucht werden.

Behandlung von radioaktiven Spaltproduktloesungen

Behandlung und Verarbeitung der bei der Wiederaufarbeitung abgebrannter Brennelemente anfallenden Spaltproduktloesungen. Entwicklung zweckmaessiger Verfestigungsverfahren und Endlagerformen. Entwicklung einer geeigneten Prozessanalytik zur Sicherung der Produktqualitaet im Institut fuer Chemische Technologie.

Anforderungen an die Überprüfung und den Nachweis der Sicherheit bei der längerfristigen Zwischenlagerung abgebrannter Brennelemente und verglaster hochradioaktiver Abfälle

Abgebrannte Brennelemente aus Kernkraftwerken und hochradioaktive Abfälle aus der Wiederaufarbeitung müssen bis zu ihrer Endlagerung in zentralen oder dezentralen Zwischenlagern sicher gelagert werden. Da sich die Zeiträume bis zur Verfügbarkeit und Annahmebereitschaft eines Endlagers in Jahrzehnten bemessen, sind über solche Zeiträume Langzeit- und Alterungseffekte mit denkbaren sicherheitsrelevanten Auswirkungen nicht auszuschließen. In dem Projekt für das BMU ist das Öko-Institut von der GRS damit beauftragt, entsprechende Effekte zu identifizieren, die Anforderungen an Überwachungsprogramme für Zwischenlager zusammenzustellen und Empfehlungen für die Weiterentwicklung des deutschen Regelwerks abzuleiten.

Bau und Betrieb eines innovativen Anlagenverbundes zur Reinigung und Entgasung von Binnenschiffen sowie zur Wiederaufarbeitung schiffstypischer und artverwandter Abfall- und Reststoffe am Rhein-Lippe-Hafen in Wesel

Die GS-Recycling GmbH & Co. KG (GSR) ist ein Schwesterunternehmen der KS Recycling GmbH & Co. KG (KSR) und wurde 2009 gegründet. Das Stamm-Unternehmen KSR wurde 1965 als Altöl-Abholdienst in Sonsbeck (NRW) gegründet. Die Aufgaben der GSR als strategische Erweiterung der KSR-Gruppe bestehen in der Bündelung und Abwicklung aller unternehmerischen Aktivitäten am Standort Wesel, mit dem Hauptfokus auf der Aufbereitung von flüssigen Abfällen. Die KSR-Gruppe ist ein mittelständisches Familienunternehmen und verfügt heute über Produktions-, Labor-, Logistik- und Vertriebsstrukturen zur Entsorgung und Wiederverwertung von Sonderabfällen. Nach der Entladung von Binnentankschiffen, die flüssige Mineralölerzeugnisse transportieren, können sich in deren Tanks noch Ladungsrestdämpfe, z.B. flüchtige organische Verbindungen (VOC), befinden, welche gemäß der 20. BImSchV solange zurückzuhalten sind, bis sie entweder in ein Tanklager zurückgependelt oder einer Abgasreinigungseinrichtung zugeführt werden. VOC sind zum Teil kanzerogen, giftig und tragen zur Bildung photochemischer Oxidantien wie Ozon bei. Sie sind damit für die Bildung von Sommersmog mitverantwortlich. Daher ist das Abgeben von Ladungsrestdämpfen in die Atmosphäre (Ventilieren) nur noch in Ausnahmefällen erlaubt. Es wird jedoch angenommen, dass es aufgrund fehlender frei zugänglicher Anlagen zur fachgerechten Reinigung und Entgasung teilweise zu unerlaubten Ventilierungen (z.B. vor einem Ladungswechsel) kommt. Mit der Ausweitung des Entgasungsverbotes auf weitere relevante gasförmige Stoffe durch Inkrafttreten aller drei Phasen des CDNI-Abkommens ab Juli 2027 wird sich der Bedarf an ohnehin knappen Abgasreinigungseinrichtungen voraussichtlich noch erhöhen. Diesem Bedarf soll mit diesem Vorhaben begegnet werden. Am Standort Wesel soll ein innovativer Anlagenverbund errichtet werden, bestehend aus: einer Reinigung und Entgasung von Binnenschiffen, einer anschließenden thermischen Verwertung der Dämpfe durch eine Nachverbrennung mit Wärmerückgewinnung und Rauchgasreinigung sowie einer Wiederaufarbeitung schiffstypischer und artverwandter Abfall- und Reststoffe, wie Altöle, Lösemittel und Industrieabwässer. Dieses Vorhaben schließt sich unmittelbar an das bereits aus dem UIP geförderte Projekt „ Errichtung einer Verwertungsanlage für Flüssigabfälle und Abwässer am Standort 'Lippe-Mündungsraum' in Wesel “ an. Bei einer 50-prozentigen Auslastung des geplanten Anlagenverbundes kann mit den folgenden Umweltentlastungen gerechnet werden: Schiffsentgasungsanlage: Vermeidung von jährlich ca. 5.500 Tonnen CO 2 -Äquivalenten. Schiffsbelegung/Steigeranlage: Vermeidung von  jährlich ca.1.300 Tonnen CO 2 -Äquivalenten aufgrund der damit verbundenen Versorgung der Tankschiffe mit Landstrom (statt mit Strom aus dieselbetriebenen Schiffsgeneratoren). Mit diesem Vorhaben kann das Freisetzen schädlicher Dämpfe (krebserregende und mutagene Stoffe) verhindert und somit die Gesundheit des Schifffahrtpersonals zusätzlich geschützt werden. Dieser durch das UIP geförderte Anlagenverbund kann grundsätzlich an allen mit Binnentankschiffen befahrenen Gewässern zum Einsatz kommen. Denkbar wäre die Installation von mindestens zwei weiteren Anlagen in Deutschland an strategisch wichtigen Punkten, wie z.B. im Großraum Mannheim/Karlsruhe am Oberrhein oder im Main-Donau Gebiet. Branche: Wasser, Abwasser- und Abfallentsorgung, Beseitigung von Umweltverschmutzungen Umweltbereich: Luft Fördernehmer: GS Recycling GmbH & Co.KG Bundesland: Nordrhein-Westfalen Laufzeit: seit 2025 Status: Laufend

Untersuchungen zur Entsorgungsvorsorge für abgebrannte Brennelemente und zum Nachweis des Verbleibs von radioaktiven Abfällen aus der Wiederaufarbeitung

Kontrolle radioaktiver Materialien

Im Brennstoffkreislauf von Kernkraftwerken entstehen chemisch verschiedenartige Abfallsorten, welche wiederum verschiedenartige Radionuklide in unterschiedlichen Konzentrationen aufweisen. Diese Abfaelle stellen ein oekologisches und politisches Problem dar. Im Projekt wird versucht, in interdisziplinaerer, umfassender Betrachtungsweise die verschiedenartigen Abfallstroeme zu kontrollieren, zu charakterisieren, einzuengen oder zu stabilisieren. Das Projekt ist eingeteilt in ff. Vorhaben: - LWR-Dekontamination: zur Reduktion der Dosisbelastung bei Unterhaltsarbeiten evtl. zur Freidekontamination von Bauteilen bei Stillegungsarbeiten von KKW's. - Nassverbrennungsanlage fuer Pu-haltige Abfaelle: zur Volumenreduktion und Konditionierung brennbarer, plutoniumhaltiger Abfaelle. -Qualitaetskontrollen an aktiven Materialien: zum Aufbau von Analysetechniken, zur Abfallcharakterisierung vor und nach der Konditionierung. Wiederaufarbeitungsteilgebiete: zur Charakterisierung von Brennstoffhuellen aus der Wiederaufarbeitung.

Substitution des kritischen Rohstoffs Cobalt in Hartmetallwerkzeugen und Steigerung der Ressourceneffizienz durch neue Ansätze zur Wiederaufarbeitung und Restauration

Längerfristige trockene Zwischenlagerung abgebrannter Brennelemente und verglaster hochradioaktiver Abfälle

Spektroskopische Untersuchung des Recyclings von Kunststoffen, Teilvorhaben: Kombination aus inline-Charakterisierung und Raman-Spektroskopie für die Prozessierung von Polymeren

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