Siedlungsabfälle und daraus produzierte Ersatzbrennstoffe bestehen aus einer in der Regel unbekannten Mischung biogener und fossiler Energieträger. Auf Grund verschiedener EU-Richtlinien sind Betreiber von Müllverbrennungsanlagen (MVA) bzw. industriellen Verbrennungsanlagen, in denen 'gemischte' Abfälle eingesetzt werden, an folgenden Größen interessiert: (a) dem Stromanteil, der aus biogenen Quellen stammt und (b) der Menge an fossilen CO2 Emissionen. Zur Bestimmung dieser beiden Größen waren in der Vergangenheit drei Verfahren bekannt: die Sortieranalyse, die selektive Lösungsmethode, und die sogenannte Radiocarbonmethode. In den letzten Jahren wurde vom Antragsteller ein alternatives Bestimmungsverfahren, die sogenannte Bilanzenmethode (BM), entwickelt. Sie basiert auf einer Kombination von Betriebsdaten der Verbrennungsanlage mit Informationen über die chemische Zusammensetzung biogener und fossiler Materialien. Derzeit wird die Methode ausschließlich zur rückwirkenden Bestimmung des Biomasseanteils im Abfallinput (Restmüll) von Müllverbrennungsanlagen eingesetzt. Im Fall aufbereiteter Abfälle (Sekundärbrennstoffe) ist eine rückwirkende Brennstoffcharakterisierung zumeist ungenügend, da gesicherte Informationen über die Brennstoffzusammensetzung (z.B. Biomassenanteil) bereits vor der Verbrennung der 'Abfälle' gefordert sind. Durch entsprechende Adaption der Bilanzenmethode ist es dem Antragsteller in Vorarbeiten gelungen die Zusammensetzung von definierten Brennstoffgemischen mit Hilfe eines CHNSO Elementaranalysators zu bestimmen. Das Ziel des gegenständlichen Projektes ist es diese für die Charakterisierung von Ersatzbrennstoffen adaptierte Bilanzenmethode (aBM) anhand weiterer Versuche zu validieren, so dass schlussendlich eine standardmäßige Anwendungsvorschrift für die Bestimmung des Biomasseanteils von Ersatzbrennstoffen abgeleitet werden kann. Die Forschungsfragen, die im Rahmen des Projekts beantwortet werden, lauten: 1. Inwiefern ist die für definierte Brennstoffgemische erarbeitete Methodik geeignet bzw. zu adaptieren, um mithilfe eines Elementaranalysator und der aBM den Biomasseanteil von Ersatzbrennstoffen zu ermitteln? 2. Welchen Einfluss haben Beprobung und insbesondere Probenaufbereitung auf das Resultat der aBM? 3. Wie stark variiert die chemische Zusammensetzung der biogenen und fossilen organischen Substanz in unterschiedlichen Ersatzbrennstoffen? 4. Inwieweit sind die Ergebnisse der aBM vergleichbar mit standardisierten Bestimmungsmethoden (Selektive Lösungsmethode und Radiocarbonmethode)? Die Ergebnisse des Projektes werden einerseits Aufschluss über das Potential und die Zuverlässigkeit der aBM geben; andererseits wird das Projekt konkrete Kriterien (betreffend: Probenahme- und -aufbereitung, Analysenanzahl, Auswertung) für eine standardisierte Anwendung der aBM enthalten.
Ziel des Projektes ist ein Logistik- und Anlagen-Konzept zur wirtschaftlichen Nutzung von Polystyrol-Abfällen als Rohstoff für hochwertige neue Kunststoffprodukte. Gegenüber der bislang üblichen thermischen Verwertung oder des sogenannten 'Downcyclings' der Kunststoffabfälle wird mit diesem Vorhaben die tatsächliche Schließung eines Kreislaufs angestrebt. Die INEOS in Köln wird die Eignung von Nebenprodukten für das thermische Cracken im Steamcracker untersuchen und in einer Versuchsanlage einsetzen. Die Bearbeitung des Projektvorhabens gliedert sich in sechs Arbeitspakete. Zunächst wird die Depolymerisation von Polystyrol im Labormaßstab abgebildet und untersucht. Anschließend wird der Prozess der Depolymerisation auf einen Doppelschneckenextruder übertragen. Während zu Beginn noch mit Modellsubstanzen gearbeitet wird, wird schon bald die technische Machbarkeit des Depolymerisationsprozesses mit realen Abfallproben demonstriert und Styrol von Nebenprodukten versuchsweise getrennt (Meilenstein 1). Parallel dazu widmet sich Arbeitspaket 2 den logistischen Herausforderungen der Rohstoffbeschaffung. In Arbeitspaket 3 und 4 werden zum einen die Prozessparameter optimiert, weiterhin verschiedenste Realproben, von post-consumer Proben bis hin zu Meeresmüll, auf ihre Eignung untersucht. In Arbeitspaket 5 wird insbesondere die Verwertung der einzelnen Fraktionen untersucht, die nach Auftrennung des Produktgemisches aus der Depolymerisation erhalten werden, insbesondere die Wiederverwendung des Styrols und das thermische Cracken von Nebenprodukten im Steamcracker. Im abschließenden Arbeitspaket 6 wird die Prozesskette einer umfassenden ökologischen und ökonomischen Betrachtung unterzogen. Die Nebenproduktgemische aus der Depolymerisation werden bei der INEOS in Köln im Hinblick auf die Einsetzbarkeit zum Steamcracken analysiert und bewertet. Die Nebenprodukte werden in der Versuchsanlage umgesetzt und die Prozessparameter in Anbetracht der entstehenden Produkte optimiert.
Ziel des Projektes ist ein Logistik- und Anlagen-Konzept zur wirtschaftlichen Nutzung von Polystyrol-Abfällen als Rohstoff für hochwertige neue Kunststoffprodukte. Gegenüber der bislang üblichen thermischen Verwertung oder des sogenannten Downcyclings der Kunststoffabfälle wird mit diesem Vorhaben die tatsächliche Schließung eines Kreislaufs angestrebt. INEOS Styrolution leitet den Forschungsverbund mit dem Ziel, das bei der Depolymerisation als Hauptbestandteil entstehende Styrol-Monomer in der eigenen Produktion einzusetzen. Dazu wird der Gesamtprozess einer intensiven Bewertung unterzogen und die Voraussetzungen für eine Investition geprüft. Die Bearbeitung des Projektvorhabens gliedert sich in sechs Arbeitspakete (AP). Zunächst wird die Depolymerisation von Polystyrol im Labormaßstab abgebildet und untersucht. Anschließend wird der Prozess der Depolymerisation auf einen Doppelschneckenextruder übertragen. Während zu Beginn noch mit Modellsubstanzen gearbeitet wird, wird schon bald die technische Machbarkeit des Depolymerisationsprozesses mit realen Abfallproben demonstriert und Styrol von Nebenprodukten versuchsweise getrennt (Meilenstein 1). Parallel dazu widmet sich AP 2 den logistischen Herausforderungen der Rohstoffbeschaffung. In AP 3 und 4 werden zum einen die Prozessparameter optimiert, weiterhin verschiedenste Realproben, von post-consumer Proben bis hin zu Meeresmüll, auf ihre Eignung untersucht. In AP 5 wird insbesondere die Verwertung der einzelnen Fraktionen untersucht, die nach Auftrennung des Produktgemisches aus der Depolymerisation erhalten werden, insbesondere die Wiederverwendung des Styrols und das thermische Cracken von Nebenprodukten im Steamcracker. Abschließend wird im AP 6 die Prozesskette einer umfassenden ökologischen und ökonomischen Betrachtung unterzogen. INEOS Styrolution liefert maßgeschneiderte Produkte und bewertet die Qualität des erzeugten Styrols. Abschließend wird ein Logistik- und Standort-Konzept erarbeitet.
a.) Polychlorierte Biphenyle (PCB) wurden ursprünglich als technische Gemische hergestellt und finden sich mittlerweile aufgrund ihrer Persistenz in allen Umweltbereichen wieder. Kürzlich wurde über die unabsichtliche PCB-Bildung während der Produktion chemischer Produkte (Pigmente, Silikonkleber) berichtet. Die PCB-Kongenere PCB-11, PCB-52 und PCB 209 werden als Nebenprodukte bei der Herstellung von azo- und phthalocyaninähnlichen Pigmenten gebildet. Das niedrigchlorierte PCB 11 ist eines der am häufigsten in Pigmenten vorkommenden Kongenere und wird in allen Umweltmedien (Atmosphäre, Gewässer, Sedimente, Böden) und im menschlichen Serum überall auf der Welt nachgewiesen, obwohl es nie Bestandteil technischer Gemische war. Hauptursache für die Belastung der Umwelt mit PCB 11 sind bedruckte Konsumgüter wie Zeitungen, Magazine, Textilien und Plastikprodukte, aus denen PCB 11 am Ende der Lebensphase über behandelte Abwässer und Abfälle in die Umwelt gelangt. Basierend auf den Erkenntnissen aus einem derzeit laufenden Ufoplan-Projekt (FKZ 3714 313 250) und einer Literaturrecherche werden folgende Abfallschlüssel für eine genauere Betrachtung als relevant erachtet: - 0801 Abfälle aus Herstellung, Zubereitung, Vertrieb und Anwendung von Farben und Lacken (AS 080111*, AS 080113*, AS 080117*) - 04 02 Abfälle aus der Textilindustrie - 03 03 Abfälle aus der Herstellung und Verarbeitung von Zellstoff, Papier, Karton und Pappe - (AS 030305 De-inking-Schlämme aus dem Papierrecycling) b.) Im Rahmen dieses Ufoplan-Vorhabens sollen die oben aufgeführten und ggf., ihm Rahmen weiterer Recherchen zu ermittelnde, zusätzliche Abfallströme auf die relevanten PCB-Kongenere hin untersucht werden. Dazu sind insgesamt 15 Abfallproben, in denen PCB vermutet wird, analytisch zu untersuchen und auszuwerten. Sofern eine Belastung mit PCB erkennbar ist, soll der Entstehungsprozess nachvollzogen und Vorschläge für weitere Untersuchungen und zur Vermeidung der Emissionen abgeleitet werden.
Ziel des Projektverbundes ist die praxisreife Entwicklung eines Verfahrens zur Gewinnung von wirtschaftsstrategischen Spurenelementen. Diese sollen am Beispiel des Theisenschlamms neben den ebenfalls zu verwertenden Hauptmetallen mittels mineralspezifischem Bioleaching und elementspezifischer Anreicherung gewonnen werden. Dabei stellen sowohl die Vielzahl zu betrachtender Elemente, die großen Konzentrationsunterschiede und die komplexe Matrix eine wissenschaftliche Herausforderung dar. Dies gewährleistet jedoch, dass die gewonnenen Erkenntnisse eine allgemeine Gültigkeit besitzen und zur Aufbereitung ähnlicher sulfidischer Materialien mit voraussichtlich geringerer Komplexität genutzt werden können. Ziel dieses Verbundprojektes ist die Gewinnung aller Wertelemente aus der komplexen Matrix des Theisenschlamms mit einem energieeffizienten, umweltfreundlichen und wirtschaftlichen Verfahren. Zur Erreichung des Ziels sind in dem Verbund die interdisziplinären Expertisen von 3 Forschungseinrichtungen, einer Universität und 3 Firmen gebündelt worden. Die Teilprojekte am UFZ umfassen die Projektkoordination, die Probennahme des Theisenschlammes und dessen Charakterisierung und 2 Arbeitspakete, die sich mit der Entwicklung von Methoden zur Analyse der relevanten Metallspezies zur Optimierung der Verfahrensschritte und mit mikrobiologischen Detailuntersuchungen beschäftigen. Diese Detailuntersuchungen umfassen zum Beispiel die Identifizierung der Sulfid-Minerale lösende Mikroorganismen im Biofilm oder die Bestimmung des bakterielle Metabolismuses anhand der Aufnahmeraten von C, N, S, und P als Maß für Wachstum und metabolische Aktivität.
Gemäß den Ausführungen in der Deponieverordung (DepV, 2002) und der Versatzverordnung (VersatzV, 2002) ist für untertägige Deponien bzw. Versatzanlagen ein Langzeitsicherheitsnachweis zu führen. Zu den Basisinformationen gehören Angaben zur Konzentration und zum Mobilitätsverhalten der einzubringenden Schadstoffe. Dazu sind Untersuchungen zum Reaktionsverhalten der Abfälle im Falle des Zutritts von Wasser und salinaren Lösungen mit den Schwerpunkten Löslichkeitsverhalten, Gasentwicklung bei erhöhter Temperatur unter Tage und Wechsel-wirkungen untereinander oder mit dem Wirtsgestein durchzuführen. Allgemeine Aussagen für ein ganzes potentielles Abfallspektrum sind allein aufgrund von Laboruntersuchungen einzelner Abfallproben nicht zu gewinnen. Für die Voraussage von Schadstoffmobilisierungen und Abfall/Wirtsgesteins-Wechselwirkungen sind Ansätze auf kombinierter experimenteller und theoretischer Basis erforderlich. Entsprechende Methoden wurden in den vergangen Jahren erfolgreich entwickelt und beruhen auf theoretischer Seite auf dem Instrument der geochemischen (thermodynamischen) Modellierung.Diese benötigt stoffspezifische Parameter, mit denen sich die physikalisch-chemischen Eigenschaften der Schadstoffe in den auftretenden Formationslösungen beschreiben lassen. In salinaren Systemen gelingt ein solcher Ansatz nur bei Anwendung der von spezifischen Ionenwechselwirkungskoeffizienten nach PITZER. Für viele umweltrelevante chemische Stoffe liegen entsprechende Informationen jedoch noch nicht in ausreichendem Maße und in ausreichender Qualität vor. Ziel der Arbeiten ist die Komplettierung der seitens der GRS und anderer Institutionen in Angriff genommenen qualitätsgesicherten und in sich konsistenten thermodynamischen Datenbasis. Mittlerweile liegen Datensätze für eine Reihe von Schadstoffen vor, bzw. werden im Zuge laufender Vorhaben entwickelt: Selen, Kupfer, Nickel, Chrom, Zink, Blei und Cadmium. Sie enthalten Löslichkeitskonstanten für schadstoffhaltige Festphasen, Komplexbildungskonstanten und Pitzer-Ionenwechselwirkungskoeffizienten zur Beschreibung salinarer wäßriger Systeme. Die Schwerpunkte dieses Vorhabens werden Arbeiten zur den thermochemischen Eigenschaften von Lösungen und Feststoffen mit Kupfer(I,II), Nickel(II), Chrom(III, VI), Mangan(II), Kobalt(II), Arsen(III,V), und Quecksilber(II) sein. Hierfür werden verschiedene analytisch-chemische und spektroskopische Verfahren herangezogen.
a) Problemdarstellung: Das Europäische Abfallverzeichnis (2000/532/EG und seine Fortschreibungen) definiert 170 Abfälle als so genannte Spiegeleinträge , d. h. diese können in Abhängigkeit ihrer konkreten Zusammensetzung sowohl als gefährliche wie auch als nicht gefährliche Abfälle eingestuft werden. Zur Gefährlichkeitseinstufung werden 14 Kriterien aufgeführt, hierunter auch das Kriterium H14 'ökotoxisch'. Die ökotoxikologische Charakterisierung heterogener Abfälle kann nur durch den Einsatz geeigneter biologischer Testverfahren erfolgen. Derzeit stehen keine validierten, biologischen Testmethoden zur Verfügung, die eine Zuordnung zu den Gefährlichkeitsmerkmalen erlauben würden. Daher existiert derzeit auch noch kein abgestimmtes Bewertungsverfahren, um Abfälle in der praxisorientierten Umsetzung des Europäischen Abfallverzeichnisses einer Umweltgefährlichkeitseinstufung unterziehen zu können. b) Forschungsbedarf. Im Rahmen eines vom UBA und vom EU Joint Research Centre veranstalteten Workshops wird im September 2005 über eine vereinheitlichte, wissenschaftlich anerkannte und vollzugstaugliche Sammlung biologischer Testmethoden (Biotestfächer) beraten. Im Anschluss daran soll dieser Biotestfächer von den Teilnehmern eines Laborvergleichsversuchs mit standardisierten Abfallproben evaluiert werden. Dabei sollen Erkenntnisse über die Streubreite der Testmethoden gewonnen werden, die die Grundlage für eine Unterscheidung zwischen ökotoxisch relevant und nicht-relevant wirksamen Abfällen darstellen. Neben der Handhabbarkeit des Testfächers soll die Aussagekraft der ausgewählten Wirkungskriterien und Testparameter bewertet werden. Um eine methodische Evaluierung zu gewährleisten, ist die Verwendung von standardisiert heterogenem Testmaterial notwendig. c) Zielsetzung: Ziel des Vorhabens ist die Evaluierung eines Biotestfächers zur ökotoxikologischen Charakterisierung von Abfällen in einem Laborvergleichsversuch mit europäischen Teilnehmern.
Vorhabensziele sind Evaluierungen der Anwendbarkeit von autochthonen Pilzen und Pilzkonsortien zur beschleunigten Kompostierung von Reisabfällen (Stroh und Spelzen), sowie der Kompostdüngung salzbelasteter/degradierter Böden des Mekong-Deltas im Hinblick auf Bodeneigenschaften und Nutzpflanzenwachstum (Reis) im Rahmen einer Pilotstudie. Damit sollen Optionen zur nachhaltigen Bodenverbesserung bzw. Verminderung negativer Auswirkungen infolge zunehmender Salzbelastungen und nicht-nachhaltiger Bodennutzungspraktiken aufgezeigt werden. Im Kooperationsprojekt (UFZ; Can Tho University, Vietnam) ist zunächst eine initiale Bestandsaufnahme aktueller Reisabfall-Nutzungspraktiken, sowie die Beprobung (Boden, Reisstroh, Spelzen) ausgewählter geeigneter Standorte im Mekong-Delta vorgesehen. Anschließend soll ein vietnamesischer Doktorand am UFZ autochthone Pilze aus den Proben isolieren, ihre Eignung zur Kompostierung im Labor untersuchen und vielversprechende Pilze auswählen. Konstruierte Pilzkonsortien sowie aus der Stammsammlung des UFZ verfügbare Pilze sollen in diese Untersuchungen einbezogen werden. Selektierte Pilze/Konsortien werden danach in Vietnam in Pilot-Kompostierungsstudien eingesetzt. Die erhaltenen Komposte werden anschließend sowohl in Gewächshaus- als auch in Feldversuchen zur Bodendüngung verwendet und resultierende Effekte auf Bodeneigenschaften und Pflanzenwachstum untersucht.
Problemstellung: Die Bundesrepublik Deutschland unterliegt den Anforderungen zur Klimarahmenkonvention mit dem Kyoto-Protokoll, der UN-ECE-Konvention mit ihren Protokollen und der diese untermauerten europäischen Regelungen. Damit bestehen Verpflichtungen zur anforderungskonformen Berichterstattung. Dazu sind den nach den jeweils geltenden Qualitätsanforderungen die Berechnungsgrundlagen (Datenquellen und Methodiken) einer kontinuierliche Verbesserung beizumessen. Das Vorhaben soll die neu vereinbarten Regelungen und Anforderungen zum MRV (Monitoring, Reporting und Verification) wissenschaftlich begleiten. Dies erfolgt insbesondere auf der Basis der Ergebnisse der Inventarüberprüfungen im Jahr 2015.Die Empfehlungen müssen in Form von methodischen Verbesserungen für die beanstandeten Bereiche umgesetzt werden. Zudem müssen die Empfehlungen der Abschlussprüfung erste Verpflichtungsperiode in die methodischen Grundlagen der Emissionsberechnungen überführt und angepasst werden. Hierzu sollen cross-checks in den Berichterstattungstabellen und Plausibilitätsprüfungen durchgeführt werden. Weiterhin sind die UN-ECE cross-checks auf Plausibilität zu überprüfen.
Das Ziel des Vorhabens ist die erstmals ganzheitliche Untersuchung und Entwicklung eines Gesamtkonzepts zum Rückbau bestehender Deponieflächen für Siedlungsabfall und Schlacken sowie zur weitestgehenden Nutzung der darin enthaltenen Ressourcen. Das I.A.R. der RWTH Aachen wird die mechanische Aufbereitung des ausgebauten Deponats übernehmen. Dazu werden vor Ort Proben entnommen und z. T. im institutseigenen Technikum aufbereitet und analysiert. Im Anschluss kann mittels der Datenanalyse aus Materialansprache und Aufbereitungsversuchen eine Definition von BAT (best available technology) getätigt und der Nachrüst- und Entwicklungsbedarf definiert werden. Dabei wird ähnlich der Behandlung gemischter Siedlungsabfälle (der ursprünglichen Quelle für die deponierten Stoffströme) der Aspekt der Vorkonditionierung im Detail betrachtet. Dazu wird die Menge und die Qualität der erzielten Aufbereitungsprodukte in Zusammenarbeit mit den Verbundpartnern analysiert und bewertet. Durch das LuF TEER wird die thermische Behandlung des Deponats untersucht. Zunächst erfolgt die Auswahl und Beprobung der in Frage kommenden Stoffströme. Anschließend werden mit den Rohstoffen im institutseigenen Technikum Pyrolyseversuche mit verschiedenen Prozessparametern durchgeführt. Die beprobten Stoffströme sowie die Pyrolyseprodukte werden im Brennstofflabor analysiert. Des Weiteren ist die Durchführung von Verbrennungsversuchen im Technikumsmaßstab geplant, welche bilanziert, verglichen und bewertet werden.
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| Förderprogramm | 16 |
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