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Herstellung von Mikropartikeln mittels Kristallisation mit hochkomprimierten bis ueberkritischen Fluiden als Antisolventien

Bisher vorliegende Erkenntnisse lassen erwarten, dass die Kristallisation mit komprimierten Fluiden Feststoffeigenschaften mikro- bzw. nanokristalliner Materialien erzeugen kann, die denen aus konventionellen Verfahren resultierenden ueberlegen sind. Dies sind die sehr enge Korngroessenverteilung und die verminderte Agglomerationsneigung der Feststoffe und die Moeglichkeit, anhaftendes Primaerloesemittel rasch und schonend zu entfernen. Im Vergleich zu klassischen Kristallisationsverfahren, die entweder Temperaturgradienten der Loeslichkeit oder spezielle Faellmittel nutzen, werden bei der Kristallisation mit komprimierten Fluiden Verunreinigungen durch Drittkomponenten und thermische Beanspruchungen der Wertkomponenten vollstaendig vermieden. Die Nutzung ausgepraegter Loeslichkeitsunterschiede in ueberkritischen Gasen bzw. Solvens/Gas-Gemischen praedestiniert das Verfahren auch zur Trennung von Feststoffgemischen und zur selektiven Extraktion von Wertstoffen. Besondere Chancen liegen auch in der Moeglichkeit, sogenannte Mikrokomposite herzustellen, feinkristalline, aus zwei oder mehreren chemischen Substanzen zusammengesetzte Feststoffpartikeln mit reproduzierbarer Mikrostruktur, die als Controlled Releasesysteme fuer bioaktive Wirkstoffe, als Trenn- und Traegermaterialien, als Fuellstoffe fuer Werkstoffe und Beschichtungssysteme, als Sinterpulver oder als Grundbausteine makroskopischer Informationstraeger zunehmend technische Bedeutung erlangen. Das PCA-Verfahren (Precipitation with a Compressed Fluid Antisolvent) gehoert zu den neuesten Varianten der Kristallisation mit hochkomprimierten Fluiden. Die Grundidee dieses Verfahrens besteht in der raeumlichen Begrenzung des Kristallisationsvorgangs auf kleine Tropfen der primaeren Feststoffloesung.

Geochemie von Stofftransportprozessen im Bereich aktiver konvergenter Plattengrenzen (Kreta, Griechenland)

In Subduktionszonen werden aus dem abtauchenden Lithosphaerensegment durch Kompaktierung, Dehydratisierung und Devolatillisierung der Gesteine erhebliche Mengen an Fluiden freigesetzt. Dabei werden Elemente mobilisiert und Reaktionsmechanismen ausgeloest, die zu einer tiefgreifenden stofflichen Umwandlung der Kruste fuehren. Ueber den Fluidhaushalt und die fluidvermittelten Stofftransportprozesse in Akkretionskomplexen ist trotzdem relativ wenig bekannt. Kreta bietet durch seine tektonische Lage hervorragende Bedingungen um diese Prozesse durch das Abteufen einer Tiefbohrung eingehend studieren zu koennen. Der diesbezueglich lueckenhafte Kenntnisstand setzt jedoch umfangreiche spuren- und isotopen-geochemische Vorfelduntersuchungen voraus. Diese sollen Auskunft ueber Regime, Zusammensetzung, Herkunft der Fluide und Aenderungen des Fluid/Gestein-Verhaeltnisses waehrend der tektono-metamorphen Entwicklung der wichtigsten lithologisch-strukturellen Einheiten liefern. Die durch die Fluide vermittelten Stofftransportprozesse und Mobilisierungen von Elementen sollen unter Einbeziehung der Nebengesteinschemie, anhand der spezifischen Spurenelementsignaturen der Mineralneubildungen und Alterationszonen untersucht werden. Es besteht auch die Aussicht, Informationen ueber metamorph gesteuerte Austausch- und Fraktionierungsmechanismen der untersuchten Isotopensysteme zu erhalten.

Untersuchungen zur Anwendbarkeit und Optimierung der Extraktion mit ueberkritischen Fluiden fuer organisch belastete Feststoffe

'- Aufbau einer Pilotanlage im Technikumsmassstab zur Extraktion mit ueberkritischem Kohlendioxid. Die Feststoffuehrung erfolgt diskontinuierlich, die fluide Phase durchstroemt den Feststoff alternativ kontinuierlich oder diskontinuierlich - Charakterisierung der Pilotanlage (Verweilzeitverhalten, Durchfluss, Schuettungsgeometrie, einstellbare Versuchsparameter); - Charakterisierung der eingesetzten Feststoffe vor und nach der Behandlung mit ueberkritischem Kohlendioxid (Feuchtigkeitsgehalt, Korngroessenverteilung, Porengroessenverteilung, Kontamination); - Versuche zur Optimierung der fuer den Extraktionsprozess massgeblichen Groessen (Druck, Temperatur, Durchfluss); - Versuche zur Kinetik der Extraktion; - Bestimmung von Gleichgewichtsbelastungen bei verschiedenen Versuchsparametern.

Magnetotelluric data from the Integrated Plate Boundary Observatory (IPOC) in Chile from 2007 to 2016

The largest earthquakes occur at tectonic plate boundaries in subduction zones, known as subduction megathrusts. The subduction megathrust in northern Chile (19°-23°S) has been monitored since 2007 by the Integrated Plate Boundary Observatory Chile (IPOC) network, which includes an array of 11 long-period magnetotelluric (MT) sites to infer changes in deep fluid distribution. Here we present time-series data from 2007-2016, the interval encompassing the precursory and foreshock seismic sequences of the 2007 Mw 7.7 Tocopilla and 2014 Mw 8.1 Iquique earthquakes, an interval that also includes a dozen slow slip events. The time series for this data publication represent a subset of the MT data recorded within the framework of the IPOC project. The dataset comprises 5-component MT data from 5 sites with sampling rate of 8 Hz and 1 Hz. This data publication (10.5880/GIPP-MT.200699.1) encompasses a detailed report in pdf format with a description of the project, information on the experimental setup, data collection, instrumentation used, recording configuration and data quality. The folder structure and content of the data repository are described in detail in Ritter et al. (2019). Time-series data are provided in EMERALD format (Ritter et al., 2015).

Site characterization of the PIER-ICDP drill holes by imaging the subsurface electrical conductivity structure: local and regional structure beneath Mýtina and Neualbenreuth Maar (ConeEM)

The West Bohemian Massif as part of the geodynamically active European Cenozoic Rift System is characterised by ongoing magmatic processes in the intra-continental lithospheric mantle. A series of phenomena such as massive degassing of CO2 and repeated earthquake swarms make the Eger Rift a unique target area for European intra-continental geo-scientific research. The ICDP project "Drilling the Eger Rift" was funded to study the field of earthquake-fluid-rock-biosphere interaction. In the framework of this ICDP project, magnetotelluric (MT) experiments have been conducted to image the subsurface distribution of the electrical conductivity down to depths of several tens of kilometres as the electrical conductivity is particularly sensitive to the presence of high-conductive phases such as aqueous fluids, partial melts or metallic compounds. Based on recent MT experiments in 2015/2016, Munoz et al. (2018) presented 2D images of the electrical conductivity structure along a NS profile across the Eger Rift. It reveals a conductive channel at the earthquake swarm region that extend from the lower crust to the surface forming a pathway for fluids up to the region of the mofettes. A second conductive channel is present in the south of the model. Due to the given station setup along a profile, the resulting 2D inversion allows ambiguous interpretations of this feature. As 3D inversion is required to distinguish between the different interpretations, we conducted another MT field experiment at the end of 2018. This data publication (10.5880/GIPP-MT. 201810 .1) encompasses a detailed report in pdf format with a description of the project, information on the experimental setup, data collection, instrumentation used, recording configuration and data quality. The folder structure and content of the data repository are described in detail in Ritter et al. (2019). Time-series data are provided in EMERALD format (Ritter et al., 2015).

A database of caldera collapse analogue models stretched under extensional conditions

This dataset presents the raw data from one experimental series (named CCEX, i.e., Caldera Collapse under regional Extension) of analogue models performed to investigate the process of caldera collapse followed by regional extension. Our experimental series tested the case of perfectly circular collapsed calderas afterward stretched under regional extensional conditions, that resulted in elongated calderas. The models are primarily intended to quantify the role of regional extension on the elongation of collapsed calderas observed in extensional settings, such as the East African Rift System. An overview of the performed analogue models is provided in Table 1. Analogue models have been analysed quantitatively by means of photogrammetric reconstruction of Digital Elevation Model (DEM) used for 3D quantification of the deformation, and top-view photo analysis for qualitative descriptions. The analogue materials used in the setup of these models are described in Montanari et al. (2017), Del Ventisette et al. (2019), Bonini et al., 2021 and Maestrelli et al. (2021a,b).

Sonderforschungsbereich (SFB) 442: Umweltverträgliche Tribosysteme durch geeignete Werkstoffverbunde und Zwischenstoffe am Beispiel der Werkzeugmaschine, Teilprojekt B 1: Umweltvertraegliche Tribosysteme in Getrieben

Ziel dieses Teilprojektes ist es, in Zusammenarbeit mit allen anderen Teilprojekten des SFB und am Beispiel eines Getriebes aus einer Werkzeugmaschine, Voraussetzungen zu schaffen, unter denen der Betrieb von Getrieben mit umweltvertraeglichen, entfeinerten Schmierstoffen moeglich ist. Die Entwicklung geeigneter Grundwerkstoffe und Beschichtungen stellt dabei die zentrale Aufgabe dar, da auf die in den Fluiden vorhandenen Additive nur verzichtet werden kann, wenn es gelingt, die tribologischen Funktionen von den Fluiden auf die Werkstoffe der Getriebeelemente zu uebertragen. Das Projekt ist in Bearbeitung. Es wird durch die DFG gefoerdert.

Behandlung von organisch kontaminierten Fluiden aus der Bodenreinigung mit Hilfe extrem thermophiler Mikroorganismen (SFB 188/B7)

Bei hoeheren Temperaturen (60-90 Grad C.) steigt die Loeslichkeit und damit die Bioverfuegbarkeit von hydrophoben organischen Verbindungen in Wasser. Eine Bodenreinigung bei hoeheren Temperaturen wuerde also schon rein physikalisch einen Vorteil bringen. Hinzu kommt, dass verbesserte Diffusion bei den hoeheren Temperaturen sowie eine geringere Viskositaet und schnellerer Stofftransport fuer einen Prozess auf hoeherem Temperaturniveau sprechen, wenn auch der Schadstoffabbau biologisch erfolgen soll. In den vergangen Jahren wurden nun zunehmend Mikroorganismen bekannt, die in dem genannten Temperaturbereich ihre optimalen Wachstumsbedingungen finden. Auf Grund der Bedingungen, unter denen diese Mikroorganismen isoliert wurden, sind hier interessante Abbauleistungen jedoch kaum zu finden. Daher wurde mit der eigenen Isolierung von extrem thermophilen Mikroorganismen aus kontaminierten Standorten begonnen. Benzoat, Phenol, Naphthalin und synth. Dieseloel konnten von den Mikroorganismen als alleinige Kohlenstoff und Energiequelle genutzt werden. Das Screening nach oelabbauenden Mikroorganismen wird fortgesetzt. In enger Kooperation zwischen Mikrobiologen und Ingenieuren der Verfahrenstechnik sollen nun Verfahren entwickelt werden, die extrem thermophile Mikroorganismen fuer die Bodenreinigung nutzbar machen. Dabei koennen die innerhalb der Gruppe bestehenden Erfahrungen mit thermophilen Mikroorganismen (Isolierung, Suche nach speziellen Abbauleistungen, Enzymcharakterisierung), Fermentationssystemen (hochdichte Kulturen), Abwassereinigung (Biogasanlagen) und auch erste Ergebnisse der Immobilisierung von thermophilen Mikroorganismen genutzt werden. Auf dieser Basis aufbauend wird erwartet, dass die vorgeschlagene Technik auf dem Gebiet der Bodenreinigung eine wichtige Ergaenzung zu bestehenden Techniken (Bodenwaschung) werden koennte.

Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung poroeser Filter zur Fluidreinigung unter Verwendung von Schleifschlaemmen und Metallspaenen

Im Rahmen dieses Projektes sind Filterkörper mit ausreichender mechanischer Festigkeit und guter Durchströmbarkeit unter Verwendung von Reststoffen aus der metallverarbeitenden Industrie entwickelt worden. Hierzu wurden verschiedene Sorten Gußmetallspäne und ein feinkörniger, ölhaltiger Metallschleifschlamm ausgewählt. Erste Sinterversuche verliefen erfolgversprechend.

Untersuchung physikalischer Prozesse und Parameter zum Fluid- und Gastransport im Nahbereich von Endlagern in granitischen Formationen des Felslabors Grimsel (Phase 4), Untersuchung physikalischer Prozesse und Parameter zum Fluid- und Gastransport im Nahbereich von Endlagern in granitischen Formationen des Felslabors Grimsel (Phase 4)

Im schweizerischen Felslabor Grimsel der Nagra werden seit 1983 Eigenschaften granitischer Formationen im Hinblick auf die Endlagerung radioaktiver Abfaelle untersucht. Das GRS-Programm sieht waehrend der Phase IV vor, im Labor und in-situ die Beeinflussung der hydraulischen Fliessverhaeltnisse durch Saettigungsaenderungen im stollennahen Matrixbereich des Kristallins und den Zweiphasenfluss mittels eines hydraulischen Modells quantitativ zu untersuchen. Diese Arbeiten sind ebenfalls fuer andere Formationen von Bedeutung, sofern diese die Anforderungen an Barrieregesteine fuer Endlager erfuellen. Im Rahmen der Synthesestudie werden die Ergebnisse und Schlussfolgerungen im Hinblick auf die Beduerfnisse der Langzeitsicherheitsanalyse bewertet.

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