Veranlassung
Es fehlen schnelle und vor allem feldtaugliche Methoden zur Detektion von PFAS in der Umwelt, um so zeitnah Maßnahmen zur Minderung von PFAS-Kontaminationen durchzuführen oder den Erfolg von Minderungsmaßnahmen zu beurteilen. Entsprechende Methoden können ebenso helfen, die Prozesssteuerung einer Abwasserbehandlung zur Entfernung von PFAS z. B. durch eine Aktivkohlebehandlung zu optimieren. Das Projekt PFASense hat sich zum Ziel gesetzt, eine solche Methode zu entwickeln. Hierzu werden Elektroden hergestellt, die a) entweder für eine spezifische Detektion perflourierter Verbindungen oberflächenmodifiziert sind und b) biologische Effekte, die durch perflourierte Verbindungen hervorgerufen werden können, mit mikrobiellen Bioreportern elektrochemisch erfassen. Mit den individuellen Signalen der einzelnen Elektroden wird eine KI trainiert und auf diese Weise ein Sensor-Array zur sensitiven Detektion der großen Stoffgruppe der perfluorierten Verbindungen in Umweltproben entwickelt.
Ziele
- a. Design und Herstellung von molekular geprägten Membranen zur Anreicherung spezifischer PFAS.
- b. Design und Herstellung elektrochemischer, bakterieller Biosensoren zur Detektion biologischer Effekte, die durch PFAS hervorgerufen werden.
- c. Design und Herstellung elektrochemischer, hefebasierter Biosensoren zur Detektion einer Veränderung der Thyroid-Signalkaskade durch PFAS.
- d. Design und Herstellung eines intelligenten elektrochemischen Sensors für die direkte chemische Detektion von PFAS mittels KI-gestützter Datenauswertung.
- e. Konstruktion eines mikrofluiden multi-Sensor-Arrays unter Nutzung der in a. bis d. entwickelten Komponenten.
- f. Validierung und Eignungstestung des entwickelten Sensor-Arrays mittels Einzelsubstanzen, Substanzmischungen sowie dotierten und undotierten Realproben mit einem Fokus auf industriellen Abwässern.
Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung einer innovativen technologischen Lösung für die folgende Fragestellung: Wie kann man zeitnah Informationen über die Qualität von z. B. Abwässern erhalten, ohne auf verzögert zur Verfügung stehende, analytische Informationen aus einem Labor angewiesen zu sein?
Dieser Bedarf an zeitnahen Informationen für eine Bewertung von Abwasser und Wasserproben kann perspektivisch mittels eines bio-elektrochemischen Sensorarrays gedeckt werden, der im Rahmen des Projekts für den Nachweis von Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS) entwickelt wird. PFAS werden in zahlreichen Produkten verwendet, darunter wässrige filmbildende Schäume für die Brandbekämpfung, antihaftbeschichtetes Kochgeschirr, Lebensmittelverpackungen, wasserabweisende Stoffe, medizinische Geräte, Kunststoffe und Lederprodukte. PFAS werden jedoch mit verschiedenen, toxikologisch relevanten Effekten in Verbindung gebracht, wie mit veränderten Immun- und Schilddrüsenfunktionen, Leber- und Nierenerkrankungen, Lipid- und Insulinstörungen, Fortpflanzungs- und Entwicklungsstörungen oder auch der Krebsentstehung. Als unmittelbare Folge dieser Gesundheitsrisiken hat die Europäische Kommission einen Vorschlag zur Überarbeitung der Liste der prioritären Stoffe in Oberflächengewässern angenommen, unter denen 24 Verbindungen zur Gruppe der PFAS gehören.
Die gegenwaertig in der Gasnarkose eingesetzten Narkotika Halothan, Enfluran und Isofluran sind FCKW's, die groesstenteils ohne Umsetzung in die Atmosphaere freigesetzt werden. Durch Aktivkohlefilter lassen sich diese Gase absorbieren. In einer Vorstudie konnten wir zeigen, dass die adsorbierten Narkotika ohne chemische Umsetzung wieder thermisch desorbiert werden koennen. Ziel ist nun die Weiterentwicklung des Verfahrens und Anwendung in der Routine.
<p> Welche Dunstabzugshauben wo sinnvoll sind <ul> <li>Welcher Gerätetyp (Umluft- oder Ablufthaube) besser geeignet ist, hängt von den baulichen Gegebenheiten und vom Nutzerverhalten ab.</li> <li>Eine offene Küche spricht eher für den Einbau von Ablufthauben. In separaten Küchenräumen kann bei guter Fensterlüftung auch eine Umlufthaube ausreichend sein.</li> <li>Achten Sie beim Kauf von Dunstabzugshauben auf Energieeffizienz und Lärmemissionen.</li> </ul> Gewusst wie <p>Dunstabzugshauben benötigen Strom für das Ansaugen von Luft und für die Beleuchtung. Aus Umweltsicht ist es deshalb empfehlenswert, den Stromverbrauch zu reduzieren. Dunstabzugshauben, die die (aufgeheizte) Luft ins Freie leiten ("Ablufthauben"), führen im Winter zu einem zusätzlichen Bedarf an Heizenergie. Darüber hinaus können einfache Dunstabzugshauben sehr laut sein.</p> <p><strong>Umluft- versus Ablufthauben:</strong></p> <ul> <li><em>Umlufthauben</em> leiten die Luft durch einen Fett- und durch einen Geruchsfilter. Anschließend wird die gefilterte Luft wieder zurück in die Küche "gepustet" (Kreislaufsystem). Sie haben zwei zentrale Vorteile: Sie können ohne bauliche Einschränkungen überall angebaut werden und sie reduzieren den Verlust an Heizenergie im Vergleich zu Ablufthauben, da sie keine Öffnung durch die Außenwand benötigen. Allerdings ist ihre Leistung hinsichtlich Fettabscheidung und Geruchsreduzierung schlechter als bei Ablufthauben. Der Fettabscheidungsgrad sollte deshalb mindestens 85 Prozent (mindestens Klasse B) und der Geruchsreduzierungsgrad mindestens 70 Prozent betragen.</li> <li><em>Ablufthauben</em> saugen die Luft über der Kochstelle ab. Diese wird in einem Fettfilter gereinigt und über ein Abluftsystem ins Freie geleitet. Die Fettabscheidungsgrad sollte mindestens 85 Prozent und der Geruchsreduzierungsgrad mindestens 92 Prozent betragen. Bei der Kombination von Ablufthauben und offenen raumluftabhängigen Feuerstellen (z.B. Gasetagenheizung) kann es passieren, dass Abgase in die Wohnung gelangen. Dies geschieht dann, wenn der durch Feuerstelle und Ablufthaube erzeugte Unterdruck nicht durch nachströmende Luft ausreichend ausgeglichen werden kann. Deshalb sollte ein Fachmann beurteilen, ob der Betrieb einer Ablufthaube gefahrlos möglich ist.</li> </ul> <p><strong>Richtig einkaufen:</strong></p> <p>Achten Sie beim Kauf von Dunstabzugshauben auf Geräte mit niedrigem Stromverbrauch (A-Geräte). Sie finden auf dem Label zur Energiekennzeichnung auch Informationen zur Effizienz der Luftabsaugung, zur Fettabscheidung, zur Beleuchtung und zu den Lärmemissionen der Geräte:</p> <ul> <li>Das Gerät sollte einen energieeffizienten Ventilator besitzen. Als Richtwert für Ablufthauben können 0,40 W/(m3/h)* und für Umlufthauben 0,45 W/(m3/h) herangezogen werden. <em>(* Zur Beurteilung der Energieeffizienz des Ventilators wird der Quotient von elektrischer Leistungsaufnahme und Volumenstrom ("Specific Fan Power"; Einheit W/(m3/h)) benutzt.)</em></li> <li>Das Gerät sollte über einen netztrennenden Ausschalter verfügen.</li> <li>Es sollte eine geringe Leistungsaufnahme im Bereitschaftszustand haben (≤ 0,5 W).</li> <li>Achten Sie auf die Geräuschemissionen des Gerätes, die in den Produktunterlagen stehen. Diese sollten im Abluftbetrieb 62 dB(A) und im Umluftbetrieb 67 dB(A) nicht überschreiten.</li> <li>Die richtige Größe: Bei Umlufthauben gibt es für die maximale Luftfördermenge (m3/h) folgende Faustformel: m2 x Raumhöhe x zehn.</li> </ul> <p><strong>Richtig entsorgen:</strong> Weitere Informationen zur richtigen Entsorgung Ihrer Dunstabzugshaube und anderer Elektroaltgeräte finden Sie in unserem <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/uba">UBA</a>-Umwelttipp <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/106990">"Alte Elektrogeräte richtig entsorgen"</a>.</p> <p><strong>Was Sie noch tun und beachten können:</strong></p> <ul> <li>Fettfilter bestehen bei Umluft- und Ablufthauben aus Metall, die in der Spülmaschine gereinigt werden können. Viele Filtersysteme geben den Zeitpunkt einer notwendigen Reinigung an (akustische oder optische Signale).</li> <li>Umlufthauben sind mit einem Geruchsfilter aus Aktivkohle ausgestattet, dessen Leistungsfähigkeit mit zunehmender Beladung sinkt. Er muss deshalb regelmäßig erneuert werden.</li> <li>Schalten Sie zeitnah auf eine niedrigere Stufe, sobald eine geringere Belastung mit Geruch, Fett und Wasserdampf besteht.</li> <li>Kochen Sie mit geschlossenem Topf.</li> </ul> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/376/bilder/energieetikett_dunstabzugshauben_bild.png"> </a> <strong> Energieverbrauchskennzeichnung für Dunstabzugshauben </strong> Quelle: Europäische Kommission Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/376/bilder/dateien/energieverbrauchskennzeichnung_dunstabzugshauben_etikett.pdf">Etikett mit Erläuterungen (PDF) (174,33 kB)</a></li> </ul> Hintergrund <p> Hintergrundinformationen finden Sie auf:</p> <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/376/dokumente/datenblatt_oekodesign-richtlinie_und_energieverbrauchskennzeichnung_haushaltsbackoefen_-kochmulden_und_-dunstabzugshauben.pdf">Ökodesign-Richtlinie und Energieverbrauchskennzeichnung für Dunstabzugshauben</a> (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/uba">UBA</a>-Dokumente)</li> </ul> </p><p> Welche Dunstabzugshauben wo sinnvoll sind <ul> <li>Welcher Gerätetyp (Umluft- oder Ablufthaube) besser geeignet ist, hängt von den baulichen Gegebenheiten und vom Nutzerverhalten ab.</li> <li>Eine offene Küche spricht eher für den Einbau von Ablufthauben. In separaten Küchenräumen kann bei guter Fensterlüftung auch eine Umlufthaube ausreichend sein.</li> <li>Achten Sie beim Kauf von Dunstabzugshauben auf Energieeffizienz und Lärmemissionen.</li> </ul> </p><p> Gewusst wie <p>Dunstabzugshauben benötigen Strom für das Ansaugen von Luft und für die Beleuchtung. Aus Umweltsicht ist es deshalb empfehlenswert, den Stromverbrauch zu reduzieren. Dunstabzugshauben, die die (aufgeheizte) Luft ins Freie leiten ("Ablufthauben"), führen im Winter zu einem zusätzlichen Bedarf an Heizenergie. Darüber hinaus können einfache Dunstabzugshauben sehr laut sein.</p> <p><strong>Umluft- versus Ablufthauben:</strong></p> <ul> <li><em>Umlufthauben</em> leiten die Luft durch einen Fett- und durch einen Geruchsfilter. Anschließend wird die gefilterte Luft wieder zurück in die Küche "gepustet" (Kreislaufsystem). Sie haben zwei zentrale Vorteile: Sie können ohne bauliche Einschränkungen überall angebaut werden und sie reduzieren den Verlust an Heizenergie im Vergleich zu Ablufthauben, da sie keine Öffnung durch die Außenwand benötigen. Allerdings ist ihre Leistung hinsichtlich Fettabscheidung und Geruchsreduzierung schlechter als bei Ablufthauben. Der Fettabscheidungsgrad sollte deshalb mindestens 85 Prozent (mindestens Klasse B) und der Geruchsreduzierungsgrad mindestens 70 Prozent betragen.</li> <li><em>Ablufthauben</em> saugen die Luft über der Kochstelle ab. Diese wird in einem Fettfilter gereinigt und über ein Abluftsystem ins Freie geleitet. Die Fettabscheidungsgrad sollte mindestens 85 Prozent und der Geruchsreduzierungsgrad mindestens 92 Prozent betragen. Bei der Kombination von Ablufthauben und offenen raumluftabhängigen Feuerstellen (z.B. Gasetagenheizung) kann es passieren, dass Abgase in die Wohnung gelangen. Dies geschieht dann, wenn der durch Feuerstelle und Ablufthaube erzeugte Unterdruck nicht durch nachströmende Luft ausreichend ausgeglichen werden kann. Deshalb sollte ein Fachmann beurteilen, ob der Betrieb einer Ablufthaube gefahrlos möglich ist.</li> </ul> <p><strong>Richtig einkaufen:</strong></p> <p>Achten Sie beim Kauf von Dunstabzugshauben auf Geräte mit niedrigem Stromverbrauch (A-Geräte). Sie finden auf dem Label zur Energiekennzeichnung auch Informationen zur Effizienz der Luftabsaugung, zur Fettabscheidung, zur Beleuchtung und zu den Lärmemissionen der Geräte:</p> <ul> <li>Das Gerät sollte einen energieeffizienten Ventilator besitzen. Als Richtwert für Ablufthauben können 0,40 W/(m3/h)* und für Umlufthauben 0,45 W/(m3/h) herangezogen werden. <em>(* Zur Beurteilung der Energieeffizienz des Ventilators wird der Quotient von elektrischer Leistungsaufnahme und Volumenstrom ("Specific Fan Power"; Einheit W/(m3/h)) benutzt.)</em></li> <li>Das Gerät sollte über einen netztrennenden Ausschalter verfügen.</li> <li>Es sollte eine geringe Leistungsaufnahme im Bereitschaftszustand haben (≤ 0,5 W).</li> <li>Achten Sie auf die Geräuschemissionen des Gerätes, die in den Produktunterlagen stehen. Diese sollten im Abluftbetrieb 62 dB(A) und im Umluftbetrieb 67 dB(A) nicht überschreiten.</li> <li>Die richtige Größe: Bei Umlufthauben gibt es für die maximale Luftfördermenge (m3/h) folgende Faustformel: m2 x Raumhöhe x zehn.</li> </ul> <p><strong>Richtig entsorgen:</strong> Weitere Informationen zur richtigen Entsorgung Ihrer Dunstabzugshaube und anderer Elektroaltgeräte finden Sie in unserem <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/uba">UBA</a>-Umwelttipp <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/106990">"Alte Elektrogeräte richtig entsorgen"</a>.</p> <p><strong>Was Sie noch tun und beachten können:</strong></p> <ul> <li>Fettfilter bestehen bei Umluft- und Ablufthauben aus Metall, die in der Spülmaschine gereinigt werden können. Viele Filtersysteme geben den Zeitpunkt einer notwendigen Reinigung an (akustische oder optische Signale).</li> <li>Umlufthauben sind mit einem Geruchsfilter aus Aktivkohle ausgestattet, dessen Leistungsfähigkeit mit zunehmender Beladung sinkt. Er muss deshalb regelmäßig erneuert werden.</li> <li>Schalten Sie zeitnah auf eine niedrigere Stufe, sobald eine geringere Belastung mit Geruch, Fett und Wasserdampf besteht.</li> <li>Kochen Sie mit geschlossenem Topf.</li> </ul> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/376/bilder/energieetikett_dunstabzugshauben_bild.png"> </a> <strong> Energieverbrauchskennzeichnung für Dunstabzugshauben </strong> Quelle: Europäische Kommission Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/376/bilder/dateien/energieverbrauchskennzeichnung_dunstabzugshauben_etikett.pdf">Etikett mit Erläuterungen (PDF) (174,33 kB)</a></li> </ul> </p><p> Hintergrund <p> Hintergrundinformationen finden Sie auf:</p> <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/376/dokumente/datenblatt_oekodesign-richtlinie_und_energieverbrauchskennzeichnung_haushaltsbackoefen_-kochmulden_und_-dunstabzugshauben.pdf">Ökodesign-Richtlinie und Energieverbrauchskennzeichnung für Dunstabzugshauben</a> (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/uba">UBA</a>-Dokumente)</li> </ul> </p><p>Informationen für...</p>
Die adsorptive Abwasserreinigung gewinnt zunehmend an Bedeutung als Ergaenzung zu biologischen Reinigungsverfahren: Insbesondere bei hochbelasteten Abwaessern muss man damit rechnen, dass die biologische Reinigung allein nicht zum Ziel fuehrt. Die adsorptive Nachreinigung der biologisch vorgereinigten Abwaesser ist vom wirtschaftlichen Standpunkt dann in Betracht zu ziehen, wenn es gelingt, auf eine Regenerierung des Adsorptionsmittels entweder zu verzichten oder mit besonders einfachen Verfahren durchzufuehren. Im Rahmen des Projekts wird als Adsorptionsmittel Braunkohlenkoks verwendet. Dieser Braunkohlenkoks ist im Vergleich zur Aktivkohle ausserordentlich preiswert. In einem neuen verfahrenstechnischen Geraet der mehrstufigen Wirbelschicht mit kontinuierlichem Durchlauf von Wasser und Adsorbern soll die Beladung des Braunkohlenkokses untersucht werden. Auf eine Regenerationsstufe wird verzichtet, da der Koks als Brennstoff fuer die Verbrennung des bei der Abwasserreinigung anfallenden Schlamms verwendet wird. Die mit diesem Verfahren zusammenhaengenden Fragen sollen im Rahmen des Projekts geklaert werden.
Die bei der Begasung von Getreide in einer Muehle entstehenden unkontrollierten hochgiftigen Methylbromid-Emissionen werden vollstaendig vermieden und das eingesetzte Insektizid zurueckgewonnen und wiederverwertet. Hierzu ist folgende Verfahrenstechnik vorgesehen. Das eingesetzte Giftgas wird vor der Begasung auf einem Adsorberspeicher (Aktivkohle) gebunden und erst mit der zu begasenden Raumluft aus dem Adsorptionsmittel ausgetrieben und in die Muehle geleitet. Nach erfolgter Begasung wird durch umgekehrte Regelung von Temperatur und Druck die mit Schadstoff beladene Raumluft wieder durch das Adsorptionsmittel geleitet, wobei das Giftgas an der Aktivkohle adsorbiert wird. Mittels eines Hochleistungsgeblaeses mit Drosselventil wird ein fuer die Adsorption guenstiger Unterdruck von etwa 0,5 bar und ein fuer die Begasung (Desorption) entsprechender Unterdruck erzeugt. Durch mehrere Absperrhaehne koennen Adsorption und Desorption im Gegenstrom zueinander gefuehrt werden. Das Giftgas wird im Adsorber gespeichert und steht mit einer fahrbaren Anlage fuer eine weitere Nutzung zur Verfuegung. Durch Verringerung des Raumvolumens mittels eines aufblasbaren Verdraengungskoerpers kann der Begasungsaufwand zB bei geometrisch regelmaessig gestalteten leeren Siloraeumen deutlich gesenkt werden. Durch Anpassen der Stufenzahl der Adsorberspeicher an das Begasungsvolumen wird erreicht, dass die Adsorber immer mit annaehernd gleichen spezifischen Bedingungen arbeiten. Die Entsorgung kann durch diese mobile Anlage aeusserst wirtschaftlich durchgefuehrt werden.