Das Projekt "Sonderforschungsbereich Transregio 129 (SFB TRR): Oxyflame - Entwicklung von Methoden und Modellen zur Beschreibung der Reaktion fester Brennstoffe in einer Oxyfuel-Atmosphäre" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Lehrstuhl für Wärme- und Stoffübertragung durchgeführt. Zur nachhaltigen Sicherung der Energie- und Stromversorgung wird zukünftig neben Kernenergie und regenerativer Energiebereitstellung weiterhin der Rückgriff auf fossile Brennstoffe, wie Kohle, Öl und Erdgas, unverzichtbar bleiben. Bei konventionellen Kraftwerkstechnologien werden jedoch Treibhausgase freigesetzt, während gleichzeitig deren Reduzierung weltweit hohe Priorität hat. Zur Lösung dieses Zielkonflikts werden 'Carbon Capture and Storage' (CCS)-Methoden diskutiert, wobei die Oxyfuel-Verbrennung eine der vielversprechendsten Technologien zur CO2-Abscheidung darstellt. Bei diesem Verfahren wird der Brennstoff anstelle von Luft mit einem Gemisch aus Sauerstoff und rezirkuliertem Rauchgas verbrannt, um so ein hoch CO2-haltiges Abgas zu erzeugen, das nach weiteren sekundären Reinigungsschritten abgetrennt werden kann. Der Ersatz des Stickstoffanteils der Luft durch CO2 und H2O führt zu einem völlig neuen Verbrennungsverhalten, das auch zu Instabilitäten sowie zum örtlichen Verlöschen der Flamme führen kann. Die korrekte Beschreibung dieses Verbrennungsverhaltens erfordert entsprechende physikalisch und chemisch motivierte Modelle für diese spezielle Gasatmosphäre. Deshalb sollen bis zum Projektende des Sonderforschungsbereichs/Transregio die folgenden Erkenntnisse, Daten und Modelle zur Verfügung stehen: (1) Belastbare Modelle durch grundlegendes Verständnis der beteiligten Prozesse und deren Abhängigkeit von den jeweiligen Einflussparametern, von der Mikroskala bis hin zur skalenübergreifenden Interaktion, (2) Basisdaten zur Vorhersage der Wärmeübertragung von der Flamme an die Wände und Einbauten in Kraftwerkskesseln mit Oxyfuel-Atmosphäre, (3) Verlässliche Berechnungsgrundlagen für die Entwicklung und Auslegung von Brennern und Feuerräumen für Oxyfuel-Kraftwerke mit Feststoffverbrennung. Im Sonderforschungsbereich/Transregio arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der RWTH Aachen, Ruhr-Universität Bochum und TU Darmstadt zusammen.
Das Projekt "Optimierte Eisen-Biokohle-Komposite zum Abbau von halogenierten Verbindungen in Umweltmedien: Synthese-Strategien und Reaktionsmechanismen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, Department Technische Umweltchemie durchgeführt. Die rasante Urbanisierung und Industrialisierung in den vergangenen Jahrzehnten hat zu einer Vielzahl von Umweltkontaminationen mit halogenierten organischen Verbindungen (HOCs) sowohl in China als auch Europa geführt. Ziel des vorgeschlagenen Projektes ist es, neue Erkenntnisse und ein vertieftes Prozessverständnis für die Synthese von biobasierten nFe(0)/Pd/C-Kompositen und deren Reaktionen mit HOCs in der Grundwasserreinigung zu gewinnen. Dies beinhaltet die Identifizierung von Synthese-optionen für Partikel mit maßgeschneiderten und verbesserten Eigenschaften mithilfe der Hydrothermalen Karbonisierung (HTC). Ein tiefgreifendes mechanistisches Verständnis der beteiligten Prozesse, d.h. Sorption, Reaktion und Transport reaktiver Spezies so-wie Katalyse sowie deren Synergien dient einer zielgerichteten Optimierung der Partikel und der Erkundung ihrer Anwendungsgebiete. Die nFe(0)/Pd/C-Komposite sollen speziell für die in-situ Grundwasserreinigung geeignet sein und verbesserte Eigenschaften insbesondere für solche Anwendungsfälle besitzen, bei denen bekannte Konzepte der in-situ-Sanierung mit Nanopartikeln (Nanoremediation) nicht greifen. Die synergistische Kombination verschiedener Wirkprinzipien erlaubt Multikatalyse-Prozesse sowie die sequentielle Behandlung von verschiedenen Kontaminanten. Zunächst werden verschiedene Optionen für die Einbettung von Metallen in oder auf die Kohlepartikel untersucht, die erhaltenen Produkte detailliert durch physikalisch-chemische Methoden charakterisiert und auf ihre Reaktivität getestet. Danach werden Reaktionen in Batch-Ansätzen für die Aufklärung der zugrundeliegenden Mechanismen, wie das Zusammenspiel von Pd, Kohleoberfläche und Fe-Spezies, der beteiligten Reaktionswege und reaktiven Spezies, durchgeführt. Weiterhin werden Optionen für Multikatalyse und sequentielle Reduktions-/Oxidationsprozesse untersucht. Abschließend werden die entwickelten Materialien und Prozesse im Labor für die Behandlung von Wasser von kontaminierten Standorten in Deutschland und China erprobt. Dieses kooperative Forschungsvorhaben von chinesischen und deutschen Partnern wird zu einem signifikanten Fortschritt in der Sanierungsforschung für industriell kontaminierte Standorte, insbesondere auch in China, führen.
Das Projekt "Renet Biogas 2007" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Wien, Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Technische Biowissenschaften (E166) durchgeführt. Bei den vorliegenden Arbeiten handelt es sich um zwei Module im Rahmen des Kompetenznetzwerkes Energie aus Biomasse - Biogas (Renet-Biogas): Bau und Inbetriebnahme einer Pilotanlage zum Steam Reforming von Biogas zur Reduktion der Emissionen und Steigerung des Wirkungsgades von Gasmotoren. Entwicklung eines neuartigen Verfahrens zur Adsorption von CO2 aus Biogas mit geringem Energieverbrauch und hoher Methanselektivität.
Das Projekt "Teilprojekt D 05: Potentialgesteuerte reduktive Dehalogenierung von Nebenprodukten der Propylenoxidsynthese in industriellen Abwässern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Fachbereich 05 Chemie, Institut für Technische Chemie durchgeführt.
Das Projekt "Pilotanlage Steam-Reforming (KE 2007 offen)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Wien, Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Technische Biowissenschaften (E166) durchgeführt. Inhalt des Projektes ist die Planung und der Bau einer mobilen Versuchs-Anlage zum Dampf-Reformieren von Biogas und Durchführung von Funktions-Tests an der Biogas-Anlage in Strem. Ziel ist ein Teilstrom des Biogas vollständig zu reformiren und so bis zu 20Prozent Wasserstoff im Biogas vor dem Eintritt in den Gasmotor zu erhalten.
Das Projekt "Reallabor zur Herstellung von FT-Treibstoffen und SNG aus Biomasse und biogenen Reststoffen für die Land- und Forstwirtschaft (FT/SNG-Reallabor)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Wien, Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Technische Biowissenschaften (E166) durchgeführt. Bedeutung des Projekts für die Praxis: Der fortschreitende Klimawandel macht es unabdingbar, möglichst rasch konkrete und wirk-same Maßnahmen einzuleiten, um weitergehende Folgen für Mensch und Natur zu verhin-dern. Dabei sind alle Branchen gefordert, entsprechende Konzepte zu erarbeiten und auch rasch umzusetzen. Für die Land- und Forstwirtschaft heißt das kompakt zusammengefasst 'Raus aus dem Öl'. Der Energieverbrauch der Landwirtschaft ist mit 22 PJ vergleichsweise gering und entspricht auch nur etwa 10 % der derzeit bereits eingesetzten Bioenergie. Umso mehr stellt sich die Frage, warum sich nicht die Land- und Forstwirtschaft selbst die nötigen Treibstoffe und synthetisches Erdgas aus Holz bzw. aus biogenen Reststoffen und Abfällen produziert? Wesentliche Kernkomponenten der dafür erforderlichen Technologien wurden in Österreich entwickelt und sind nun - auch weitgehend industriell erprobt - großtechnisch verfügbar. Die erforderlichen Ressourcen in Bezug auf Holz und biogene Rest- und Abfallstoffe sollten vorhanden sein, wenn man davon ausgeht, dass die Wärme- und Stromerzeugung aus Biomasse künftig keine großen Wachstumsmärkte darstellen. Einerseits, da der Wärmebedarf in künftigen Gebäuden abnehmen und andererseits Strom aus anderen erneuerbaren Quellen kostengünstiger herstellbar sein wird. Für die Umstellung der kompletten Landwirtschaft auf Bioenergie wären etwa 1-2 Millionen Tonnen Biomasse bzw. biogenen Reststoffe und Abfälle erforderlich. Der dadurch von der Land- und Forstwirtschaft erzielbare Beitrag zur Reduktion des CO2-Ausstosses wäre beispielgebend für andere Branchen und auch die damit verbundene Reduktion des CO2 Footprints der Produkte könnte mittelfristig auch Wettbewerbsvorteile ergeben. Die Land- und Forstwirtschaft könnte damit ein erster Wirtschaftszweig mit voll-ständiger Energieversorgung aus erneuerbarer Energie sein. Mit einer derartigen Umstellung wird weiters die Abhängigkeit von zugekauften Treibstoffen (fossil als auch erneuerbar) minimiert und damit die Krisensicherheit erhöht. Aktuelle Ausgaben für den Diesel in der Land- und Forstwirtschaft liegen bei ca. 300 Millionen Euro bei Gesamtausgaben für die Energie in diesem Sektor von 500 Millionen Euro. Würde die Produktion der Treibstoffe und des Erdgases unter Einhaltung bestimmter Mindestgrößen für die Produktionsanlagen regional verteilt in Österreich erfolgen, würde zusätzlich eine maxi-male Wertschöpfung in den Regionen erzielt werden.
Das Projekt "Heizwert von Biomasse aus NIR-Daten und Chemometrie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Wien, Institut für Verfahrenstechnik, Brennstofftechnik und Umwelttechnik durchgeführt. Multivariate Regressionsmodelle (z.B. PLS) werden erstellt und getestet, mit dem Ziel der Modellierung des Heizwertes von Biomasse aus NIR-spektroskopischen Daten.
Das Projekt "ERA-NET Wood Wisdom: Wood-based Aerogels (AEROWOOD)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur BOKU Wien, Department für Chemie (DCH), Abteilung für Chemie nachwachsender Rohstoffe (Chemie NAWARO) durchgeführt. Die Rolle des österreichischen Partners im AEROWOOD-Projekt besteht in der Leitung von WP 4 'Lignin-basierende Hydro, Aero- und Carbon-Aerogele' und Mitarbeit in WP 2 'Cellulose-basierende Aerogele'. Hauptziele von WP 4 sind die (Weiter)-Entwicklung von nanoporösen Lignin-Aerogelen bzw. deren Überführung in Kohlenstoff-Aerogele. Durch Entwicklung neuer Aktivierungs-, Vernetzungs- und Pyrolysetechniken sollen Möglichkeiten zur gezielten Einstellung anwendungsrelevanter Parameter wie Porosität, Porengeometrie, Porengrößenverteilung, spezifische Oberfläche, Netzwerkstruktur oder mechanische Eigenschaften untersucht und für ausgewählte Anwendungen optimiert werden. Arbeitspaket WP 2: Aufgrund ihrer offenporigen Struktur und hohen spezifischen Oberfläche eignen sich Cellulose-Aerogele in besonderem Maße als Trägermaterial für bioaktive Verbindungen, Zellkulturen, magnetische Partikel, oder Sensormoleküle bzw. -partikel wie Quantum dots. Letztere sind kolloidale, meist Halbleiter-basierte Nanopartikel deren Größe typischerweise den Bohr-Radien der entsprechenden Exzitonen entspricht oder diese unterschreiten (ca. 2 to 15 nm). Tritt dieser Fall ein, wird die Beweglichkeit von Ladungen so weit eingeschränkt, dass die Ausbildung kontinuierlicher Bandstrukturen nicht mehr möglich ist und ihre Energie nur noch diskrete Werte annehmen kann. Aufgrund des unterschiedlichen Response von QDs auf Photonen unterschiedlicher Energie sowie der vielfältigen Möglichkeiten zur Variation ihrer optischen Eigenschaften können QDs für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, so z.B. als Fluoreszenzmarker für Tumorzellen, für die photodynamische Krebstherapie, in optoelektronischen Geräten, Photovoltaik-Zellen, als Sensoren für Schadstoffe oder bioaktive Verbindungen sowie zur Herstellung von echten 3D Displays. Im Rahmen von WP 2 sollen daher unter der Maßgabe der Verwendung von QDs vergleichsweise geringer Toxizität sowie der Verringerung des im Zusammenhang mit lungengängigen Nanopartikeln stehenden potentiellen Gesundheitsrisikos (semitransparente) Zellulose-Aerogele mit kovalent immobilisierten (CuInS2)(ZnS)/ZnS core-shell QDs hergestellt werden. Bezüglich der Immobilisierung der QDs werden zwei verschiedene Wege erprobt: A) Lösen der Zellulose in einem geeigneten Lösungsmittel, Zugabe einer bestimmten Menge an QDs, kovalente Verknüpfung der QDs mit der Zellulose, Koagulation der QD-modifizierten Zellulose durch Zugabe eines Antisolvents, Extraktion des Antisolvents mit CO2 unter überkritischen Bedingungen. B) Beladen von zuvor hergestellten Zellulose-Aerogelen mit QDs und anschließende kovalente Verknüpfung. Arbeitspaket WP 4: Lignin-Aerogele: Lignin ist ein wertvolles Nebenprodukt des Holzaufschlusses, fällt in großen Mengen bei der Herstellung von Zellstoff an, wird jedoch hier bisher vorwiegend und vergleichsweise ineffektiv zur prozessinternen Energiegewinnung genutzt. (Text gekürzt)
Das Projekt "Urban Mining - recovery of minerals, metals and plant nutrients from incineration residues (VSOE)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Wien, Institut für Wassergüte, Ressourcenmanagement und Abfallwirtschaft (E226) durchgeführt. Die Kooperationsgemeinschaft hat den Zweck, aus Verbrennungsrückständen der Stadt Wien Wertstoffe zu gewinnen und nach wirtschaftlichen Kriterien in den Stoffkreislauf rückzuführen. Neben der Wertstoffrückgewinnung ist die Reduktion der abzulagernden Reststoffe das Ziel. Im Rahmen der Projekte werden thermische und chemische Trennungsverfahren untersucht, evaluiert, entwickelt und getestet um Minerale, Metalle und Nährstoffe in kommerziell verwertbare Produkte und Rohstoffe überzuführen. Die Projekte basieren zum Teil auf dem durch Patente geschützten Know-how der Partner der Forschungsgemeinschaft, zum Teil auf neuen Ideen. Die in der Gemeinschaft entwickelten Technologien müssen nachhaltig im Hinblick auf die Schonung von natürlichen Rohstoff- und Energiequellen sein ohne zu höheren Kostenbelastungen zu führen.
Das Projekt "OxyFuel - CO2 freie Wirbelschichtfeuerung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Wien, Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Technische Biowissenschaften (E166) durchgeführt. OxyFuel hat sich unter zahlreichen, schon theoretisch untersuchten Varianten durch ein hohes Potenzial für eine kostengünstige und ressourcenschonende CO2-Abscheidung ausgezeichnet. Bei diesem Verfahren wird reiner Sauerstoff zur Verbrennung eingesetzt und aus dem Abgasstrom (CO2/H2O) wird das Kohlendioxid durch Kondensation des Wasserdampfes mit hoher Reinheit gewonnen. Primäres Ziel dieses Projektes ist es, wichtige grundlegende Erkenntnisse über die OxyFuel-Verbrennung zu gewinnen und damit interessierten Betreibern von Verbrennungsanlagen sowohl in vorhandenen Anlagen als auch in Neuanlagen den Einsatz der Sauerstoffanreicherung zu erleichtern bzw. zu ermöglichen. Es wird eine 100 kW OxyFuel Technikumsanlage errichtet und betrieben.
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