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Emissionsminderung an Textilausrüstungsanlagen durch umweltbewusste Rezepturentwicklung und flexibel gesteuerte, modulare Abluftreinigung

Zielsetzung: Ziele des Vorhabens sind die zukunftsgerichtete Reduktion von Abluftemissionen an Textilausrüstungsanlagen sowie die Steigerung der Materialgesundheit der verwendeten Werkstoffe und produzierten Güter. Ausgangspunkt stellt das begrenzte Anwendungsspektrum aktueller Abluftreinigungskonzepte dar, weshalb - insbesondere vor dem Hintergrund der zukünftigen Klassifizierung, Einstufung und Gefährdungsbeurteilung bestimmter Stoffgruppen/Abluftinhaltsstoffe - nicht gewährleistet werden kann, dass in Zukunft eine anforderungsgerechte Abreinigung dieser Stoffe erfolgt. Somit sind die zukünftige Entwicklung und Produktion von Textilprodukten mit einem bestimmten Performance-Level infrage gestellt. Erschwerend kommt hinzu, dass die Abluftreinigungstechnologien nach dem Stand der Technik, z. B. bei Schaumbeschichtungen, z. T. sehr kurze Betriebszeiten (1 h) aufweisen, da die Reinigungsleistung durch Versottung und Sättigung der Reinigungseinheiten schnell abnimmt, womit es einer aufwendigen und zeitintensiven Reinigung der Aggregate bedarf, um die Textilproduktion fortführen zu können. Bisherige Abluftreinigungskonzepte beruhen im Wesentlichen auf einer starren Kombination aus Abluftkondensation, -wäsche und elektrostatischer Partikelabscheidung, ggf. auch Adsorption oder thermischer Verbrennung. Diese Konzepte stellen keinen hinreichend engen (Echtzeit-)Bezug zu eingesetzter Textilanlagentechnik und deren Prozessparametern her. Die Konfiguration der Abluftreinigung basiert auf vorgegebenen Einstellungssets, welche auf zuvor prognostizierten Emissionspotentialen der zur Anwendung kommenden Rezepturen beruhen. Das der Prognose zugrundeliegende Emissionsfaktorenkonzept berücksichtigt jedoch nicht konsequent alle Aspekte, die für eine situationsgerechte Bewertung des Emissionspotentials und eine darauf ausgerichtete Steuerung/Regelung sowie bedarfsgerechte Anpassung und Optimierung der Abluftreinigung erforderlich wären. Zielstellungen im Vorhaben sind, - Emissionen in die Umwelt durch Rezeptur- und Prozessmodifikationen zu verringern/zu vermeiden, - prozessbedingte Chemikalien- und Energieverbräuche zu reduzieren, - auf (potentiell) gefährliche Substanzen zu verzichten und - produktionsbedingte Abluftemissionen durch eine an die jeweilige Emissionssituation optimal anpassbare Abluftreinigung weiter zu reduzieren. Dabei helfen Modularisierung und Flexibilisierung, bestehende technische Möglichkeiten besser auszuschöpfen und Grenzen einzelner Technologien zu überwinden.

Erzeugung ultrafeiner hochtemperaturfester Aerosole durch Kondensation

Ultrafeine Partikel haben in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Diese sogenannten Nanopartikel sind vielfaeltig anwendbar, wie z.B. als Ausgangsmaterialien fuer hochfeste Werkstoffe, in Gassensoren, als Katalysatoren, in Arzneimitteln und in Testaerosolen fuer die Heissgasentstaubung. Es wurde eine Anlage zur Nanopartikelerzeugung durch Laserverdampfung entwickelt. Zur Herstellung wird Aluminiumoxidkeramik, Graphit, Kupfer oder Aluminium mit einem C02-Laser verdampft. Aus der Kondensation entstehen kugelfoermige Primaerpartikel in einem Groessenbereich zwischen 10 und 500 Nanometern. Nach der Erstarrung koennen die Partikel durch Agglomeration unregelmassig geformte Ketten oder Flocken bilden. Deshalb wird das Aerosol so weit verduennt, dass Kollisionen der Partikel unwahrscheinlich werden und damit die Agglomerationswahrscheinlichkeit stark reduziert wird. Das zu verdampfende Material, in Form eines runden Targets, ist unter einen Drehteller montiert, der in Rotation versetzt und gleichzeitig horizontal verschoben wird. Der Laserstrahl wird von unten auf das Target fokussiert und hinterlasst durch die Targetbewegung eine spiralfoermige Bahn auf der Materialoberflaeche. Das Material verdampft lokal im Laserfokus. Der Dampf wird durch radial zustroemendes Argon in einen Sinterkegel unterhalb des Targets transportiert, wo in der heissen Zone die Kondensation und Koagulation stattfindet. In diesem Bereich bleiben die Partikel durch Absorption der Laserstrahlung fluessig, unterhalb der heissen Zone erstarren sie. Durch die Volumenaufweitung des Kegels nach unten und das seitliche Zustroemen von Argon nimmt die Partikelkonzentration von oben nach unten stark ab. Die Partikel werden auf einer Filtermembran abgeschieden und mit einem Rasterelektronenmikroskop auf Groesse, Form und Agglomerationsgrad untersucht. Neben dem Ziel der Nanopartikelerzeugung werden die zugrundeliegenden Prozesse Verdampfung, Kondensation und Koagulation sowohl experimentell als auch theoretisch detailliert untersucht.

Entwicklung einer Methode zur ressourceneinsparenden und CO2-reduzierenden Weiterverwendung von Rotorblättern im Infrastrukturbereich, Teilvorhaben: Entwicklung innovativer Zerteilungs- und Weiterverarbeitungsprozesse

Additive Manufacturing von 3D-Verbindungselementen im Bauwesen, Teilvorhaben: Entwicklung einer kostengünstigen Laser Powder Bed Fusion Maschine

Nachhaltiger Kunststoffrasenplatz - Entwicklung und Untersuchung am Beispiel der Stadt Ellwangen

Die Nutzung von Kunststoffrasenplätzen wird derzeit intensiv in Gesellschaft und Politik diskutiert. Der Grund hierfür ist ein laufendes Verfahren der ECHA (Europäische Chemikalienagentur) zur Neufestlegung eines PAK-Grenzwertes für das Einfüllgranulat. Sollte ein Verbot des Einfüllgranulats in Kraft treten, dürfte ein Großteil bisheriger Kunststoffrasenplätze nicht mehr genutzt werden. Ziel dieses Projekts ist daher die wissenschaftliche Begleitung des Baus und der Nutzung eines nachhaltigen Kunststoffrasenplatzes. Dies erfolgt anhand einer Pilotanlage für den Fußball- und Baseballbetrieb in der Stadt Ellwangen. Erstmalig sollen die bisherigen Komponenten Elastikschicht, Kunststofffaser sowie Einfüllgranulat, die in der Regel auf fossilen Ausgangsstoffen basieren, vollständig durch Werkstoffe aus nachwachsenden, schadstofffreien Rohstoffquellen ersetzt werden. Die Sporttauglichkeit soll dabei mindestens diejenige erreichen, die bisher für konventionell gebaute Anlagen üblich ist. Da durch den Sportbetrieb der teilweise Austrag von Mikroplastik in die Umwelt unvermeidbar ist, soll über umfassende Boden- und Kunststoffanalysen gewährleistet werden, dass keinerlei Schadstoffe in den Erzeugnissen vorhanden sind, die zu einer Belastung der Umgebung führen können. Nicht biologisch abbaubare Komponenten sollen im Anschluss zur Ressourcenschonung einem Verwertungsprozess zugeführt werden. Das Gesamtprojekt wird dabei ganzheitlich ökobilanziert, um den Nachweis der Nachhaltigkeit zu erbringen. Zudem sollen Bürger und Vereine vor Ort in das Projekt einbezogen werden, um die Bürgergemeinschaft im Bereich der nachhaltigen Entwicklung zu sensibilisieren. Der entstandene Kunststoffrasenplatz soll schließlich als Vorbild und Anschauungsobjekt für den Bau von weiteren nachhaltigen Kunststoffrasenplätzen dienen.

Aufbereitung und Weiterverwendung von Hausmuell

Mit der Studie wurde erst begonnen. Es soll ein Weg gefunden werden, Hausmuell nach einer Vorbehandlung wie z.B. Rotte, Verbrennung, nach verschiedenen Komponenten zu sichten und diese Komponenten als Werkstoffe dem Bauwesen zuzufuehren.

Nicht-chemische Kontrolle des parasitischen Unkrauts Orobanche ramosa L. in Südwestdeutschland und der Südwestslowakei

Das wurzelparasitische Unkraut Orobanche ramosa stellt eine ernsthafte Bedrohung für den Tomaten- , Tabak- und Hanfanbau in Mitteleuropa dar. Aufgrund von Feldforschungen gehen wir davon aus, daß fast 50 Prozent der Tabak- und Tomatenfelder in der Slowakei von O. ramosa befallen sind. Damit kann mehr als die Hälfte der Betriebe vor schweren Ertragsverlusten stehen. Bisher waren weder gewöhnliche Kontrollmethoden noch die Resistenzzüchtung erfolgreich. Daher versuchen wir, effiziente, neue Strategien zu entwickeln. Wir hoffen, in Feldern in der Slowakei und in Südwestdeutschland spezifische Pathogene auf O. ramosa zu finden, die zur biologischen Kontrolle eingesetzt werden können. Zudem werden wir resistenzinduzierende Wirkstoffe zur Aktivierung natürlicher Verteidigungsmechanismen in Tabak, Hanf und Tomate erproben.

Entwicklung verschleißfester keramischer Elektroden für Elektrolyseure, Teilvorhaben: Entwicklung faserkeramischer Werkstoffe für Elektroden/Diaphragmen

Das Ziel des Projektes ist die Herstellung von wartungsarmen/-freien Elektrolysezellen aus keramischen Werkstoffen für den Einsatz in kleinen Elektrolyseuren mit einer Nenn-leistung zwischen 2 kW und 25 kW mit hoher Umweltverträglichkeit und niedrigem Preis. Dabei sollen die Elektroden jeweils eine Fläche bis circa 300 cm² aufweisen. Durch Verwendung keramischer Werkstoffe anstelle von bisher üblichen Nickel-Stahlblechen als Elektroden sollen die spezifischen Vorteile carbidischer und nitridischer Keramiken genutzt und dadurch Herstell- und Betriebskosten reduziert werden. Im Rahmen des Projektes soll die Entwicklung aus der Konzeptphase (TRL 3) in ein Bauteilmuster (TRL 5) überführt werden.

Einfluss von Sterilantien auf die Ovarentwicklung und Eiproduktion von Lasius-Koeniginnen

Im Kalmusoel wurde ein Bestandteil entdeckt (cis-beta-Asaron), der in indischem und japanischem Oel etwa zwei Drittel aller Inhaltsstoffe ausmacht und der sich als Sterilans fuer eine Reihe von Insekten erwies. Es soll nun geprueft werden, ob es moeglich ist, ihn ueber die Arbeiterinnen der Ameisen in der Koenigin anzureichern und sie auf diese Weise zu sterilisieren. Die Erarbeitung solcher umweltfreundlicher Bekaempfungsmethoden ist fuer die Dezimierung schaedlicher, unsozialer Insekten in Haus und Garten von besonderem Interesse.

Biobasierte innovative Optimierung von Materialien aus sekundären Stoffströmen im Upcycling Prozess

Zielsetzung: Die Bauwirtschaft steht vor der Herausforderung, nachhaltige und ressourcenschonende Materialien einzusetzen, um den ökologischen Fußabdruck zu verringern und den Anforderungen der Kreislaufwirtschaft gerecht zu werden. Gleichzeitig fallen in der Lebensmittelindustrie große Mengen an biogenen Reststoffen (z. B. Teetreber, Apfel- und Beerentrester) an, die bislang energetisch wenig effizient oder als Abfall entsorgt werden. Ziel des Projekts „BIOMASS-UP“ ist es, ein innovatives Verfahren zu entwickeln und zu validieren, mit dem verschiedene Reststoffbiomassen in hochwertigen, ökologisch vorteilhaften Bau- und Werkstoffplatten verarbeitet werden können. Damit soll ein Beitrag zur Ressourceneffizienz, zur CO2-Reduktion und zur Etablierung einer echten Kreislaufwirtschaft im Bausektor geleistet werden. Des Weiteren schonen wir damit die forstlichen Ressourcen und Wälder, indem wir einen Weg aufzeigen, wie bereits erzeugte Biomasseabfälle zu hochwertigen Werkstoffen für die Baubranche veredelt werden können.

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