Das Projekt "SP 1.5 Molekulare Charakterisierung von gelösten organischen Stoffen in der Meeresoberflächen-Mikroschicht (SML) und deren Einfluss auf den anorganischen Kohlenstoffkreislauf" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Institut für Chemie und Biologie des Meeres durchgeführt. Unsere Motivation ist es, die Rolle von gelöstem organischem Material (DOM) in marinen Oberflächenfilmen (SML) als eine Schlüsselkomponente zu verstehen, die den Gasaustausch zwischen Atmosphäre und Meer, die Karbonatchemie, sowie die Ökophysiologie der assoziierten Organismen beeinflusst (Engel et al., 2017). Während unserer Vorarbeiten haben wir Hinweise auf einen bisher unbekannten Zusammenhang zwischen DOM und Karbonatchemie in der SML gefunden, sowie auf eine hohe räumlich-zeitliche Dynamik in der DOM-Zusammensetzung. Obwohl die hohe Heterogenität des SML-DOM-Geometabolom (d.h. die Gesamtheit des DOM-Pools, der durch biotische und abiotische Prozesse produziert und modifiziert wird) bekannt ist, gibt es wenige detaillierte Studien darüber. Insgesamt gibt es noch kein mechanistisches Verständnis darüber, unter welchen Bedingungen DOM in der SML in verschiedene chemische Fraktionen aufgeteilt wird. Dies liegt an der derzeit geringen Verfügbarkeit von Daten von einer größeren Anzahl von Untersuchungsstandorten unter unterschiedlichen Umwelt- und Versuchsbedingungen, sowie an einen Mangel an interdisziplinären Studien, die Physik, Geochemie und Biologie kombinieren. Mit anderen Worten, uns fehlen grundlegende (organo-)geochemische Informationen von der größten Luft-Wasser-Grenzfläche der Erde, mit unbekannten Konsequenzen für den damit verbundenen Austausch von klimarelevanten Gasen. In diesem Projekt streben wir an, diese Lücke durch sich ergänzende Messungen der DOM-Zusammensetzung und anorganischer Kohlenstoff-Systemparameter zu schließen. Die Relevanz für die Forschungseinheit BASS ergibt sich aus dem Ziel unseres Teilprojekts, die fehlenden grundlegenden biogeochemischen Informationen des SML-DOM-Inventars zur Verfügung zu stellen und sie in den Kontext der Ökosystemprozesse in der SML zu setzen, einschließlich der DOM-Produktion (SP1.1) sowie des mikrobiellen (SP1.2) und photochemischen (SP1.4) Umsatzes. Darüber hinaus werden wir den Beitrag des DOM-Geometaboloms zum Säure-Basen-Gleichgewicht der SML untersuchen, von dem wir erwarten, dass es die Gasgleichgewichte in der Grenzfläche - insbesondere im Kohlensäuresystem und damit auch die Treibhausgasflüsse - beeinflusst (SP2.1).
Das Projekt "Cell-Fill - Prozess-Struktur Eigenschaftsbeziehung für Befüllungs- und Wettingprozesse von großformatigen Lithium-Ionen-Batterien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Lehrstuhl für Production Engineering of E-Mobility Components durchgeführt. Das vorliegende Projekt adressiert den Produktionsprozess und das Zelldesign aktueller Lithium-Ionen-Batteriezellen im Hinblick auf den Befüllungs- und Wettingsprozess. Prozessseitig ist eine inline Modifizierung von Separatoren vorgesehen, um die Benetzung mit Elektrolytflüssigkeit zu verbessern. Hierfür ist die Entwicklung eines, im Z-Folding-Prozess integrierten, Prototypens zur Beschichtung von Separatoren erforderlich, um einen optimalen Prozessablauf gewährleisten zu können. Gleichzeitig soll das Zelldesign im Hinblick auf Totvolumen zwischen Zellassemblage und Gehäuse, Art der Assemblage, Orientierung in der Zelle, Position und Anzahl der Befüllungsöffnungen sowie der Gehäuseform für den Befüllungsprozess optimiert werden. Hierfür werden zunächst mittels Simulationen optimierte CAD-Modelle erstellt und anschließend mit Hilfe einer Metall-Laser-Sinteranlage prototypisch aufgebaut. Diese werden daraufhin mit bildgebenden Verfahren und Impedanz-Spektroskopie verifiziert.
Das Projekt "Cell-Fill - Prozess-Struktur Eigenschaftsbeziehung für Befüllungs- und Wettingprozesse von großformatigen Lithium-Ionen-Batterien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Westfälische Wilhelms-Universität Münster, MEET Batterieforschungszentrum durchgeführt. Im Projekt Cell-FiII soll die Weiterführung der wissenschaftlichen Untersuchung des Themenkomplexes Befüllung und Wetting von LIB adressiert werden. Die damit verbundene Weiterentwicklung von Prozess-Struktur/Qualitäts-Eigenschaftsfunktionen soll dabei aufbauend auf den Erkenntnissen des Projektes Cell-Fi erfolgen. Hierbei liegt ein besonderer Fokus auf der Untersuchung von innovativen Elektrolyten/Additiven sowie einem befüll- und prozessgerechtem Zelldesign. Die finale Ableitung einer zeit- und kostenoptimierten Befüll- und Wettingstrategie erfolgt dabei simulationsbasiert. Ein weiteres Projektergebnis ist die Entwicklung einer inline-fähigen Messtechnik zur Charakterisierung des Benetzungszustandes großformatiger LIB. Zusätzlich wird ein Ausblick zur Übertragung der Prozesskenntnisse auf die Infiltrationsprozesse im Rahmen der ASSB-Produktion gegeben.
Das Projekt "Cell-Fill - Prozess-Struktur Eigenschaftsbeziehung für Befüllungs- und Wettingprozesse von großformatigen Lithium-Ionen-Batterien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme durchgeführt. Die Befüllung einer Lithium-Ionen-Batterie (LIB) mit Elektrolytflüssigkeit und das anschließende Wetting stellen die Schnittstelle zwischen Zellmontage und Formierung bei der Produktion von Lithium-Ionen-Batteriezellen (LIB) dar und ist dennoch bis-dato wissenschaftlich kaum untersucht. Das Teilvorhaben 'Methodenentwicklung zur ultraschallbasierten in-line-Charakterisierung und Simulation des Befüll- und Wettingprozesses' soll hier Abhilfe schaffen. Im Zusammenspiel mit der Entwicklung von innovativen Elektrolytsystemen und einem befüll- und prozessgerechtem Zelldesign, sollen Prozesskosten durch eine Verringerung der Stand- und Lagerzeiten vor allem in den Prozessschritten Befüllung, Wetting und Formierung für Lithium-Ionen Zellen der 3. Generation stark reduziert werden. Ein weiteres Ziel ist es, Qualitätsschwankungen innerhalb der Fertigung zu minimieren und somit Ausschuss im Sinne eines nachhaltigen und kostenoptimierten Produktionsprozesses zu reduzieren.
Das Projekt "Cell-Fill - Prozess-Struktur Eigenschaftsbeziehung für Befüllungs- und Wettingprozesse von großformatigen Lithium-Ionen-Batterien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften durchgeführt. Die Befüllung einer Lithium-Ionen-Batterie (LIB) mit Elektrolytflüssigkeit und das anschließende Wetting stellen die Schnittstelle zwischen Zellmontage und Formierung dar. Trotz des hohen Potentials für Durchsatzerhöhung und Kostensenkung sowie eines wissenschaftlich unklaren Einflusses auf Qualitätsmerkmale der LIB, wurde der Untersuchung der Elektrolytbefüllung bisher kaum wissenschaftliche Aufmerksamkeit zuteil. Die Benetzbarkeit als Materialeigenschaft wurde in diversen Publikationen untersucht, jedoch ist sie in der Regel entkoppelt vom Produktionssystem und den Verarbeitungsmechanismen betrachtet worden. Die ganzheitliche Betrachtung der Materialsysteme in Kombination mit den dazugehörigen Produktionsprozessen ist unumgänglich, um die angesprochenen Potentiale hinsichtlich Produktivität und Kostensenkung heben zu können. Separatoren, die als elektrischer Isolator und als Ionenleiter fungieren, sowie Elektrolyte sind materialseitig von höchster Bedeutung, da sie Einfluss auf die Zellfertigung, die Zellperformance und die -sicherheit maßgeblich beeinflussen. Seitens der Produktion existieren vielfältige Best-Practice-Lösungen für Befüllung und Wetting, doch welche Vorgänge in der LIB ausschlaggebend sind, wie sich diese überwachen lassen und wie sie beschleunigt werden können, ist weitestgehend unbekannt. Hinsichtlich einer nationalen Zellfertigung ist dieses methodisch aufbereitete Prozesswissen, in Kombination mit dem Materialverhalten der Zellkomponenten, die Voraussetzung für eine Kostenreduktion bei produktiveren, stabileren Prozessen und ist Teil dieses Vorhabens.
Das Projekt "Cell-Fill - Prozess-Struktur Eigenschaftsbeziehung für Befüllungs- und Wettingprozesse von großformatigen Lithium-Ionen-Batterien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig, Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik durchgeführt. Im Projekt Cell-FiII soll die Weiterführung der wissenschaftlichen Untersuchung des Themenkomplexes Befüllung und Wetting von LIB adressiert werden. Die damit verbundene Weiterentwicklung von Prozess-Struktur/Qualitäts-Eigenschaftsfunktionen soll dabei aufbauend auf den Erkenntnissen des Projektes Cell-Fi erfolgen. Hierbei liegt ein besonderer Fokus auf der Untersuchung von innovativen Elektrolyten/Additiven sowie einem befüll- und prozessgerechtem Zelldesign. Die finale Ableitung einer zeit- und kostenoptimierten Befüll- und Wettingstrategie erfolgt dabei simulationsbasiert. Ein weiteres Projektergebnis ist die Entwicklung einer inline-fähigen Messtechnik zur Charakterisierung des Benetzungszustandes großformatiger LIB.
Das Projekt "Aufkommen und Verwertung von Verpackungsabfällen in Deutschland im Jahr 2019" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GVM Gesellschaft für Verpackungsmarktforschung mbH durchgeführt. Nach der EU-Richtlinie 94/62/EG über Verpackungen und Verpackungsabfälle vom 20.12.1994 in Verbindung mit der Richtlinie 2018/852 vom 30. Mai 2018 sind die EU-Mitgliedstaaten verpflichtet, jährlich über Verbrauch und Verwertung von Verpackungen zu berichten. Der Bericht hat auf der Grundlage der Entscheidung der Kommission vom 22.03.2005 zur Festlegung der Tabellenformate (2005/270/EG), zuletzt geändert durch den Durchführungsbeschluss (EU) 2019/665 vom 17. April 2019, zu erfolgen. Die Studie bestimmt die in Deutschland in Verkehr gebrachte Menge an Verpackungen (Verpackungsverbrauch) für die Materialgruppen Glas, Kunststoff, Papier / Karton, Aluminium, Eisenmetalle, Holz und Sonstige. Zur Verbrauchsberechnung wurden neben der in Deutschland eingesetzten Menge von Verpackungen auch die gefüllten Exporte und die gefüllten Importe ermittelt. Zur Bestimmung der Verwertungsmengen und Verwertungswege wurden die vorliegenden Daten von Verbänden, der Entsorgungswirtschaft und der Umweltstatistik systematisch zusammengetragen und dokumentiert. Der Verpackungsverbrauch zur Entsorgung stieg 2019 im Vergleich zum Vorjahr um 0,2 % bzw. um 47 kt auf 18,91 Mio. Tonnen an. Insgesamt 18,33 Mio. Tonnen Verpackungsabfälle wurden 2019 verwertet, 13,53 Mio. Tonnen stofflich und 4,8 Mio. Tonnen energetisch. Darüber hinaus dokumentiert der Bericht auch die Verbrauchs- und Recyclingmengen nach der Berechnungsmethode des Durchführungsbeschlusses (EU) 2019/665, die für die Meldung an die Europäische Kommission maßgebend sind. Der Verpackungsverbrauch ändert sich im Gesamtergebnis nicht. Die Recyclingmenge reduziert sich im Vergleich zur bisherigen Berechnungsmethode um 1,4 Mio. Tonnen auf 12,1 Mio. Tonnen. Die Menge der energetisch verwerteten Verpackungen erhöht sich um 1,2 Mio. Tonnen auf 6 Mio. Tonnen.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Qualifizierung der Schmierfette für den Einsatz in Wälzlagern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Maschinenelemente und Maschinengestaltung durchgeführt. Ein bedeutender Anteil von fossilen Rohstoffen wird in der chemischen Industrie zur Herstellung von Schmierstoffen eingesetzt. Schmierstoffe werden meist zur Schmierung von Maschinenkomponenten, wie beispielsweise Wälzlagern, verwendet. Sie sind essentiell, um Reibung und damit den Energieverbrauch zu senken sowie ein vorzeitiges Versagen der Maschinenelemente durch Verschleiß zu verhindern. Die meisten auf dem Markt erhältlichen Schmierstoffe werden heute auf Basis fossiler Rohstoffe hergestellt. Nur ein kleiner Teil des Marktes (ca. 5%) wird durch biobasierte Schmierstoffe abgedeckt. Dabei handelt es sich in den meisten Fällen um Öle auf Esterbasis, die aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden. Da Schmierfette aus Grundölen und Verdickersystemen zusammengesetzt sind, müssen beide Komponenten aus nachwachsenden Rohstoffen bestehen, um nahezu 100 % biobasierte Fette herstellen zu können. Konventionelle Verdickersysteme, wie Fettsäure in Verbindung mit 12-Hydroxystearat, enthalten zwar von Natur aus einen großen Anteil nachwachsender Rohstoffe, jedoch ist die Temperaturstabilität dieser Verdickersysteme nicht sehr ausgeprägt. Im Gegensatz dazu werden für hohe Temperaturen geeignete, Verdickersysteme ausschließlich aus petrochemischen Verbindungen hergestellt. Daher sollen im Rahmen dieses Vorhabens biobasierte, polymere Verdickersysteme entwickelt werden. In Verbindung mit biobasierten Grundölen, können somit Schmierfette hergestellt werden, die mit Ausnahme von Additivzusätzen, vollständig aus nachwachsenden Rohstoffen zusammengesetzt sind. Diese zu entwickelnden Schmierfette sollen in Fill-For-Life (Lebensdauerschmierung) sowie Hochtemperatur Anwendungen größer als 150 Grad Celsius einsetzbar sein und mit den am Markt etablierten petrochemischen Hochleistungsschmierstoffen in Preis und Eigenschaftsprofilen konkurrenzfähig sein.
Das Projekt "Teilvorhaben 3: Entwicklung von Schmierfettformulierungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Carl Bechem GmbH durchgeführt. Ein bedeutender Anteil von fossilen Rohstoffen wird in der chemischen Industrie zur Herstellung von Schmierstoffen eingesetzt. Schmierstoffe werden meist zur Schmierung von Maschinenkomponenten, wie beispielsweise Wälzlagern, verwendet. Sie sind essentiell, um Reibung und damit den Energieverbrauch zu senken sowie ein vorzeitiges Versagen der Maschinenelemente durch Verschleiß zu verhindern. Die meisten auf dem Markt erhältlichen Schmierstoffe werden heute auf Basis fossiler Rohstoffe hergestellt. Nur ein kleiner Teil des Marktes (ca. 5%) wird durch biobasierte Schmierstoffe abgedeckt. Dabei handelt es sich in den meisten Fällen um Öle auf Esterbasis, die aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden. Da Schmierfette aus Grundölen und Verdickersystemen zusammengesetzt sind, müssen beide Komponenten aus nachwachsenden Rohstoffen bestehen, um nahezu 100 % biobasierte Fette herstellen zu können. Konventionelle Verdickersysteme, wie Fettsäure in Verbindung mit 12-Hydroxystearat, enthalten zwar von Natur aus einen großen Anteil nachwachsender Rohstoffe, jedoch ist die Temperaturstabilität dieser Verdickersysteme nicht sehr ausgeprägt. Im Gegensatz dazu werden für hohe Temperaturen geeignete, Verdickersysteme ausschließlich aus petrochemischen Verbindungen hergestellt. Daher sollen im Rahmen dieses Vorhabens biobasierte, polymere Verdickersysteme entwickelt werden. In Verbindung mit biobasierten Grundölen, können somit Schmierfette hergestellt werden, die mit Ausnahme von Additivzusätzen, vollständig aus nachwachsenden Rohstoffen zusammengesetzt sind. Diese zu entwickelnden Schmierfette sollen in Fill-For-Life (Lebensdauerschmierung) sowie Hochtemperatur Anwendungen größer als 150 Grad Celsius einsetzbar sein und mit den am Markt etablierten petrochemischen Hochleistungsschmierstoffen in Preis und Eigenschaftsprofilen konkurrenzfähig sein.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Synthese der Verdickersysteme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dortmund, Fakultät für Chemie und Chemische Biologie, Forschungsgruppe Polymere Hybridsysteme durchgeführt. Ein bedeutender Anteil von fossilen Rohstoffen wird in der chemischen Industrie zur Herstellung von Schmierstoffen eingesetzt. Schmierstoffe werden meist zur Schmierung von Maschinenkomponenten, wie beispielsweise Wälzlagern, verwendet. Sie sind essentiell, um Reibung und damit den Energieverbrauch zu senken sowie ein vorzeitiges Versagen der Maschinenelemente durch Verschleiß zu verhindern. Die meisten auf dem Markt erhältlichen Schmierstoffe werden heute auf Basis fossiler Rohstoffe hergestellt. Nur ein kleiner Teil des Marktes (ca. 5%) wird durch biobasierte Schmierstoffe abgedeckt. Dabei handelt es sich in den meisten Fällen um Öle auf Esterbasis, die aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden. Da Schmierfette aus Grundölen und Verdickersystemen zusammengesetzt sind, müssen beide Komponenten aus nachwachsenden Rohstoffen bestehen, um nahezu 100 % biobasierte Fette herstellen zu können. Konventionelle Verdickersysteme, wie Fettsäure in Verbindung mit 12-Hydroxystearat, enthalten zwar von Natur aus einen großen Anteil nachwachsender Rohstoffe, jedoch ist die Temperaturstabilität dieser Verdickersysteme nicht sehr ausgeprägt. Im Gegensatz dazu werden für hohe Temperaturen geeignete, Verdickersysteme ausschließlich aus petrochemischen Verbindungen hergestellt. Daher sollen im Rahmen dieses Vorhabens biobasierte, polymere Verdickersysteme entwickelt werden. In Verbindung mit biobasierten Grundölen, können somit Schmierfette hergestellt werden, die mit Ausnahme von Additivzusätzen, vollständig aus nachwachsenden Rohstoffen zusammengesetzt sind. Diese zu entwickelnden Schmierfette sollen in Fill-For-Life (Lebensdauerschmierung) sowie Hochtemperatur Anwendungen größer als 150 Grad Celsius einsetzbar sein und mit den am Markt etablierten petrochemischen Hochleistungsschmierstoffen in Preis und Eigenschaftsprofilen konkurrenzfähig sein.
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