Bei der Fertigung von Autoteilen im Mercedes Benz Werk fallen Metallspaene und Metallschlaemme an, die mit Kuehlschmierstoffen verunreinigt sind. Im Arbeitsbereich Abfallwirtschaft sollen Untersuchungen zur biologischen Reinigung dieser Problemstoffe durchgefuehrt werden. Zeitgleich werden Reaktoren zur Behandlung dieser Problemstoffe konzipiert und angefertigt. Wegen der meist nicht festen Konsistenz, des zumeist hohen Fremdstoffgehaltes und der unterschiedlichen und oft problematischen Zusammensetzung ist die Verwertung oder Entsorgung der oelhaltigen Spaene und Schlaemme schwierig und kostspielig. Eine Moeglichkeit, einen Teil der Verunreinigung abzutrennen, ist das Zentrifugieren der Problemstoffe. Dabei kann ein Teil der Kuehlschmierstoffe (KSS) zurueckgewonnen werden, und der Transport der Abfallstoffe wird vereinfacht. Ausserdem ist eine thermische Entfeuchtung bzw. Wiederverwertung moeglich. Bei diesen Verfahren fuehrt die meist unvollstaendige Verbrennung zu Problemen in der Abluft und zur Zerstoerung von Elektrofiltern durch Glimmbraende. Eine Abgasnachverbrennung koennte hier die Probleme minimieren. Mit Wasch- und Extraktionsverfahren, bei denen mit Waschwasser und Tensiden gearbeitet wird, ist ebenfalls eine Trennung moeglich. Von Huettenwerken werden nur Metallspaene angenommen, wenn diese eine trocknende Vorbehandlung, mindestens in Form eines Zentrifugierens, erfahren haben. Ordnungsgemaess aufbereitete, fuer die schmelztechnische Verarbeitung vorgesehene Spaene sollten Restfeuchten von kleiner 0,3 Prozent aufweisen. Ein Recycling ohne vorherige Reinigung ist daher nicht moeglich. Erste Voruntersuchungen zur biologischen Reinigung der oelhaltigen Schlaemme bzw. Spaene haben gezeigt, dass die Verunreinigungen verringert werden koennen. Bei diesen anaeroben Versuchen wurde den oelhaltigen Abfallstoffen anaerobes organisches Material zum Animpfen zugegeben. Weitere Versuche mit unterschiedlichen Zuschlagsstoffen und veraenderten Milieubedingungen werden folgen.
Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines umweltfreundlichen Motors mit innerer kontinuierlicher Verbrennung, der in der Lage ist, alle bisher bekannten Abgasbestimmungen zu erfuellen.
Im Rahmen der Abgasentgiftung heutiger Kraftfahrzeugmotoren wurde ein Otto/Diesel-Hybridmotor mit vergleichsweise geringer Schadstoffemission entwickelt. Die Berechnung der Waermeentwicklung im Motor und die Analyse von Gasproben aus der Verbrennungszone ermoeglichten einen Einblick in die Zusammenhaenge zwischen Energieumsatz und Schadstoffbildung. Die gute Abgasqualitaet des Verfahrens wird durch eine zweistufige Verbrennung in Verbindung mit einer Kombination aus Ladungsschichtung und Fremdzuendung hervorgerufen. Ausserdem kann durch Massnahmen wie Ansaugluftdrosselung, Wassereinspritzung, Abgasrueckfuehrung und katalytische Abgasreinigung das Abgas zusaetzlich entscheidend verbessert werden. Das Verfahren besitzt eine weitgehende Oktanzahlunempfindlichkeit, so dass darueberhinaus durch eine geeignete Kraftstoffauswahl eine Abgasentgiftung moeglich wird. Straigt-Run-Benzin ist dabei ein besonders attraktiver Kraftstoff, da bei seiner Verbrennung wesentlich weniger (50 v.H.) unverbrannte bzw. teiloxidierte Kohlenwasserstoffe im Abgas enthalten sind und aufgrund seines niedrigeren Aromatengehaltes auch die Emission kanzerogener Kohlenwasserstoffe stark verringert sein duerfte. Ausserdem ist es gegenueber Superbenzin wegen der einfacheren Herstellung und der besseren Rohoelausnutzung wesentlich preisguenstiger. Als naechstes Ziel wird durch Verbesserung der Gemischaufbereitung und durch Steuerung des Verbrennungsablaufs fuer den Betrieb mit Straight-Run-Benzin eine weitere Absenkung der Schadstoffemission, insbesondere der Emission kanzerogener Kohlenwasserstoffe, angestrebt.
Untersuchung von Stroemungsarten (mit und ohne Rueckstroembereich, mit und ohne periodische Schwingungen), die moeglichst hohe Energieumsetzungsdichten bei der Verbrennung von schadstoffbeladenen Abgasen und Abluft erlauben. Dazu Turbulenzuntersuchungen ('Mikro'- und 'Makro'-Turbulenz) mittels Hitzdrahtanemometrie (Untersuchung dreidimensional) bei verschiedenen Geometrien von Brennkammern.
Österreich hat neben vielen anderen Industriestaaten im internationalen Kyoto-Protokoll erklärt, den Kohlendioxidausstoß zu beschränken. Die in diesem Forschungsprojekt behandelte Wärmekraftanlage soll durch die interne Feuerung fossiler Brennstoffe mit Sauerstoff dieser Aufgabe dienen. Der von H. Jericha vorgestellte 'Graz Cycle' (Jericha et al., 1987) verspricht für die interne Verbrennung von Wasserstoff und Sauerstoff höchste Wirkungsgrade (CRIEPI, 1994). In diesem Arbeitsgebiet soll die Fähigkeit dieses Kreisprozesses untersucht werden, intern fossile Brennstoffe mit Sauerstoff zu verbrennen und mit einem Medium aus Dampf und Kohlendioxid zu arbeiten. Es besteht dadurch die Möglichkeit, das gesamte bei der Verbrennung entstehende Kohlendioxid durch Kondensation des Dampfes aus dem Prozeß abzuscheiden. Das Kohlendioxid kann dann gelagert oder in Zukunft als Trägermedium für Wasserstoff als Teil eines integrierten Solarenergiesystems eingesetzt werden. Im Rahmen dieses rbeitsgebietes sollen die thermodynamischen Parameter eines solchen Kreislaufes optimiert und die Auslegung der Hauptkomponenten Brennkammer und Turbomaschinen für dieses neue Arbeitsmedium untersucht werden.
In den vergangenen Jahren wurde am Institut ein neuer Hochtemperaturkreisprozeß für Kraftwerksanlagen konzipiert, bei denen eine CO2-Rückhaltung auf einfache Art realisierbar ist (Graz Cycle). Derzeit wird an Kreisprozessen mit innerer Verbrennung im Sinne der Gasturbinenprozesse gearbeitet, wobei jedoch zur Verbrennung nicht Luft, sondern Sauerstoff benützt wird. Durch die Proßzessfürhung und die Verbrennung mit reinem Sauerstoff kann ein thermisches Kraftwerk geschaffen werden kann, das keinerlei Abgase in die Umgebung emittiert. Der vorgeschlagene Kreisprozeß läßt sich mit geringen Änderungen durch Feuerung von Methan bei Oxidation durch Sauerstoff und Kühlung mittels Wasserdampf in Brennkammer und Gasturbinenschaufeln durchführen. Es ergeben sich dabei durchaus günstige Verhältnisse für die Gestaltung dieser beiden Komponenten und es wird möglich, am Ende der Expansion nach dem Kondensator das nichtkondensierbare CO2 durch Rekompression aus der Anlage auszuscheiden und zur Speicherung bzw. Wiederverwendung darzubieten. Die Anlagenkonzeption hat den Vorteil, dass größtenteils auf existierende Komponenten zurückgegriffen werden kann und keine Sonderentwicklungen z.B.: für die CO2 Abweichung notwendig werden.
Bei jedem unvollstaendigen Verbrennungsprozess entstehen Abgase (Auto, Hausbrand usw.), die krebserregende Kohlenwasserstoffe enthalten. Ein moeglichst empfindliches, dabei aber einfaches und schnelles Analyseverfahren wurde am Beispiel von abgasbeladenen Staubproben entwickelt, um die Cancerogene zu bestimmen. Aus ca. 200 mg Staub wird der organische Anteil mit Hilfe von Ultraschall extrahiert und ueber eine Duennschichtplatte praeparativ vorgereinigt. Die in einer schmalen Zone angereicherte Aromatenfraktion wird eluiert und direkt durch selektive Hochdruckfluessigkeitschromatographie getrennt und mit UV oder Fluoreszenzdetektor bestimmt.
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