Das Projekt "ElektroPapier - Entwicklung papierbasierter Elektroden für die mikrobielle elektrochemische Abwasserreinigung, ElektroPapier - Entwicklung papierbasierter Elektroden für die mikrobielle elektrochemische Abwasserreinigung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Köhler Greiz GmbH & Co. KG.
Das Projekt "ElektroPapier - Entwicklung papierbasierter Elektroden für die mikrobielle elektrochemische Abwasserreinigung, ElektroPapier - Entwicklung papierbasierter Elektroden für die mikrobielle elektrochemische Abwasserreinigung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Graphit Kropfmühl GmbH.Für die Wirksamkeit der Abwasserbehandlung mittels eines bioelektrochemischen Systems ist die elektrisch leitfähige Ausstattung der papierbasierten, dreidimensionalen Elektroden von wesentlicher Bedeutung. Die resultierende maximale elektrische Stromdichte bzw. elektrische Leistung ist von den verwendeten Elektroden abhängig, die biokompatibel, mechanisch stabil in Wasser und gut elektrisch leitfähig ausgerüstet sein müssen. Herkömmliche kommerzielle Graphitprodukte haben jedoch Limitierungen der Verwendung als Füllstoff für Elektroden. So tritt Perkolation normalerweise erst bei hohen Füllgraden auf. Zudem schwächt die Einbringung des hydrophoben Graphits bei hohen Massenprozenten die strukturelle Integrität der Papiermatrix. Aus diesen Gründen ist das Ziel des Teilvorhabens, optimierte Graphittypen zu entwickeln, die eine möglichst gute Leitfähigkeit schon bei geringen Füllgraden bieten und/oder eine besser an die Papierfaser anbinden, um eine höhere mechanische Stabilität zu erreichen. Als zusätzliche Aufgabenstellung sollen mit den untersuchten Graphittypen sedimentationsstabile Dispersionen erzeugt werden, um für eine möglichst einfache Handhabung beim Papierproduzenten zu sorgen. Für die papierbasierte Elektrode sollen spezielle, optimierte Graphite eingesetzt werden. Von GK werden im AP 3 verschiedene Dispergierhilfsmittel sowie Dispergiermethoden eingesetzt. Dazu gehören: - Dispergierung mit starken Scherkräften (Ultraturrax, Mikrofluidizer) - Ultraschallunterstützte Dispergierung - Verwendung von Netzmitteln und Rheologieveränderern Im weiteren Verlauf des AP 3 soll durch eine Aufbringung funktioneller Gruppen auf dem Graphit oder durch Coating die Hydrophilie des Graphits erhöht und damit seine Anbindung an Papier verbessert werden. Dazu sollen verschiedene Methoden zum Einsatz kommen: - Partielle nasschemische Oxidation - Polarisierung durch Oberflächenbeschichtung mit Alkalimolybdaten und Phosphaten. - Plasma-Behandlung (Fa. Haydale als Unterauftrag).
Das Projekt "ElektroPapier - Entwicklung papierbasierter Elektroden für die mikrobielle elektrochemische Abwasserreinigung, ElektroPapier - Entwicklung papierbasierter Elektroden für die mikrobielle elektrochemische Abwasserreinigung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: EnviroChemie GmbH.Für die nachhaltige Nutzung der Ressource Wasser spielen neu entwickelte Materialien sowie alternative technologische Konzepte eine zentrale Rolle. Innovative Verfahren im Bereich der nachhaltigen Abwasserbehandlung stellen sogenannte mikrobielle elektrochemische Technologien (MET) dar. Dabei wird die organische Schmutzfracht im Abwasser durch Mikroorganismen direkt in elektrische Energie oder chemische Energieträger umgewandelt. Im Projekt 'ElektroPapier' werden MET dahingehend weiter entwickelt, dass eine wirtschaftliche Betriebsführung ermöglicht wird. Zur Steigerung der Leistungsfähigkeit von MET werden leitfähige, stabile und formbare Bioelektroden auf Basis von Graphit-gefüllten Spezialpapieren entwickelt. Dafür werden spezielle optimierte Graphite eingesetzt, welche unter anderem eine hohe Einbindung in das Papier aufweisen und eine stabile Dispersion bilden. Die damit produzierten Papiere werden auf ihre physikalisch-mechanischen Eigenschaften hin untersucht und bezüglich ihrer Formbarkeit getestet, da durch eine 3-dimensionale Elektrodenanordnung hohe Oberfläche-zu-Kammervolumen Verhältnisse erreicht und Materialkosten eingespart werden können. Die geeignetsten Papierrezepturen werden danach im Technikum auf die kontinuierliche Papierherstellung mit Papiermaschinen übertragen. Dies gibt wichtige Hinweise bezüglich der Produzierbarkeit, der Kosten und der möglichen herstellbaren Mengen an gefülltem Papier. Zur Trennung der Anoden- und Kathodenkammer werden Ionenaustauscher-Membranen optimiert und in MET erprobt. Die Membranen werden hinsichtlich ihrer mechanischen und chemischen Stabilität sowie der Antifouling-Eigenschaften durch eine Modifizierung des Funktionalisierungsgrades, der Membrandicke an die speziellen Anforderungen angepasst. Weiterhin wird eine hohe Ionenleitfähigkeit gewährleistet. Ein weiteres Ziel ist es, eine skalenübergreifende Analytik der mikrobiellen Gemeinschaften zu schaffen. Dafür werden die Interaktion der Mikroorganismen mit der Elektroden- bzw. Membranoberfläche untersucht und daraus Struktur-Eigenschaftsbeziehungen abgeleitet. Dabei soll vor allem die Durchflusszytometrie zum Einsatz kommen und durch bioinformatische sowie mikroskopische und elektrochemische Methoden ergänzt werden. Die Überprüfung und Bewertung der Eigenschaften verschiedener Anoden, Membranen und Elektrodengeometrien erfolgt durch Experimente in Laborreaktoren und im MES-Prototyp mit verschiedenen Betriebsweisen. Der praxisrelevante Funktionsnachweis im Bereich der kommunalen und industriellen Abwasserreinigung wird durch den Einsatz aller optimierten Einzelkomponenten in einem Demonstrator erbracht. Dieser zeichnet sich durch seinen flexiblen modularen Aufbau aus und kann in Parallel- und Serienschaltung eingesetzt werden. Zur kritischen Bewertung des neuen Konzepts kommen neben Strömungssimulationen und experimenteller Erprobungen auch ökonomische, ökologische und betriebsbezogene Aspekte in Betracht.
Das Projekt "ElektroPapier - Entwicklung papierbasierter Elektroden für die mikrobielle elektrochemische Abwasserreinigung, ElektroPapier - Entwicklung papierbasierter Elektroden für die mikrobielle elektrochemische Abwasserreinigung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: FUMATECH BWT GmbH.Die FUMATECH wird in diesem Projekt zunächst im Labormaßstab die Funktionalisierungsreaktionen der Monomere und Polymere untersuchen. Aus diesen Basismaterialien werden Polymerlösungen entwickelt und hergestellt und auf einer Labortechnischen Ziehanlage zu Membranen verarbeitet. Diese Membranen werden bezüglich wichtiger Grundparameter wie Leitfähigkeit, Ionenaustauschkapazität (IEC) und mechanischer Stabilität analysiert und basierend auf diesen Ergebnissen weitergehend verbessert. Mit ausgefeilten Lösungen können dann bereits Versuche mit den Polymerlösungen auf der kleinen Produktionsanlage durchgeführt werden. Versuchsmuster aus dieser Laborphase werden auch an die Projektpartner gesendet, um diese mit den dortigen Analysemethoden untersuchen zu lassen. Dazu gehören auch wichtige Versuche zum Fouling-Verhalten der Materialien. In der zweiten Projektphase werden die Funktionalisierungsreaktionen und Herstellungsmethoden in den Technikumsmaßstab überführt und weiteren Optimierungsarbeiten unterzogen. Membranen werden in dieser Phase auf den Produktionslinien der FUMATECH gefertigt, um einheitliche Qualitätsmerkmale wie kontinuierliche Dicke und Homogenität der Membranmatrix zu erzielen. Auch diese Membranmuster werden einer eingehenden Analyse und Qualitätskontrolle unterzogen und den Partnern für weitere Messroutinen zur Verfügung gestellt. Die bis dahin vorliegenden Ergebnisse werden zur weiteren Adaption des Membranmaterials genutzt. Schließlich wird FUMATECH die für den Bau des Demonstrator-Moduls benötigte Membranmenge herstellen und an den Partner EnviroChemie zwecks Bestückung des Moduls liefern.
Das Projekt "ElektroPapier - Entwicklung papierbasierter Elektroden für die mikrobielle elektrochemische Abwasserreinigung, ElektroPapier - Entwicklung papierbasierter Elektroden für die mikrobielle elektrochemische Abwasserreinigung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Papiertechnische Stiftung.
Das Projekt "ElektroPapier - Entwicklung papierbasierter Elektroden für die mikrobielle elektrochemische Abwasserreinigung, ElektroPapier - Entwicklung papierbasierter Elektroden für die mikrobielle elektrochemische Abwasserreinigung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH.
Das Projekt "ElektroPapier - Entwicklung papierbasierter Elektroden für die mikrobielle elektrochemische Abwasserreinigung, ElektroPapier - Entwicklung papierbasierter Elektroden für die mikrobielle elektrochemische Abwasserreinigung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Braunschweig, Institut für Ökologische und Nachhaltige Chemie, Abteilung Nachhaltige Chemie und Energieforschung.Für die nachhaltige Nutzung der Ressource Wasser spielen neu entwickelte Materialien sowie alternative technologische Konzepte eine zentrale Rolle. Innovative Verfahren im Bereich der nachhaltigen Abwasserbehandlung stellen sogenannte mikrobielle elektrochemische Technologien (MET) dar. Dabei wird die organische Schmutzfracht im Abwasser durch Mikroorganismen direkt in elektrische Energie oder chemische Energieträger umgewandelt. Im Projekt 'ElektroPapier' werden MET dahingehend weiter entwickelt, dass eine wirtschaftliche Betriebsführung ermöglicht wird. Zur Steigerung der Leistungsfähigkeit von MET werden leitfähige, stabile und formbare Bioelektroden auf Basis von Graphit-gefüllten Spezialpapieren entwickelt. Dafür werden spezielle optimierte Graphite eingesetzt, welche unter anderem eine hohe Einbindung in das Papier aufweisen und eine stabile Dispersion bilden. Die damit produzierten Papiere werden auf ihre physikalisch-mechanischen Eigenschaften hin untersucht und bezüglich ihrer Formbarkeit getestet, da durch eine 3-dimensionale Elektrodenanordnung hohe Oberfläche-zu-Kammervolumen Verhältnisse erreicht und Materialkosten eingespart werden können. Die geeignetsten Papierrezepturen werden danach im Technikum auf die kontinuierliche Papierherstellung mit Papiermaschinen übertragen. Dies gibt wichtige Hinweise bezüglich der Produzierbarkeit, der Kosten und der möglichen herstellbaren Mengen an gefülltem Papier. Zur Trennung der Anoden- und Kathodenkammer werden Ionenaustauscher-Membranen optimiert und in MET erprobt. Die Membranen werden hinsichtlich ihrer mechanischen und chemischen Stabilität sowie der Antifouling-Eigenschaften durch eine Modifizierung des Funktionalisierungsgrades, der Membrandicke an die speziellen Anforderungen angepasst. Weiterhin wird eine hohe Ionenleitfähigkeit gewährleistet. Ein weiteres Ziel ist es, eine skalenübergreifende Analytik der mikrobiellen Gemeinschaften zu schaffen. Dafür werden die Interaktion der Mikroorganismen mit der Elektroden- bzw. Membranoberfläche untersucht und daraus Struktur-Eigenschaftsbeziehungen abgeleitet. Dabei soll vor allem die Durchflusszytometrie zum Einsatz kommen und durch bioinformatische sowie mikroskopische und elektrochemische Methoden ergänzt werden. Die Überprüfung und Bewertung der Eigenschaften verschiedener Anoden, Membranen und Elektrodengeometrien erfolgt durch Experimente in Laborreaktoren und im MES-Prototyp mit verschiedenen Betriebsweisen. Der praxisrelevante Funktionsnachweis im Bereich der kommunalen und industriellen Abwasserreinigung wird durch den Einsatz aller optimierten Einzelkomponenten in einem Demonstrator erbracht. Dieser zeichnet sich durch seinen flexiblen modularen Aufbau aus und kann in Parallel- und Serienschaltung eingesetzt werden. Zur kritischen Bewertung des neuen Konzepts kommen neben Strömungssimulationen und experimenteller Erprobungen auch ökonomische, ökologische und betriebsbezogene Aspekte in Betracht.
Das Projekt "Teilvorhaben: Separation, Detektion und Systemintegration^Nano-Sonden basiertes Analysesystem zur schnellen vor-Ort Identifizierung von Trinkwasserkontaminationen (AquaNano)^Teilvorhaben: Nanosonden basierte Bioassays, Teilvorhaben: Magnetische Aktuation und Detektion" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Forschungszentrum Jülich GmbH, Peter Grünberg Institut, PGI-8 , ICS-8 Bioelectronics.Um die Sicherheit unseres Trinkwassers zu gewährleisten, soll es auf eine Vielzahl von Pathogenen und Toxinen hin untersucht werden. Mittels magnetischer Detektion von Nanosonden, die spezifisch an Pathogene oder Toxine binden, sollen möglichst viele verschiedene Kontaminationen in einem Analyseschritt erfasst werden (Multiplex-Magnetdetektion). Die Erforschung dieser multiparametrischen magnetischen Immunodetektionstechnik und ihre praktische Nutzbarmachung ist das zentrale Ziel dieses Teilvorhabens. Nach magnetischer Separation aus dem Probenvolumen sollen die Nanosonden innerhalb eines Detektionskompartiments analysiert werden. Dabei dienen die an Pathogene oder Toxine gebundenen magnetischen Nanosonden einerseits als magnetische Handgriffe zur Aufkonzentration, d.h. zum Herausfischen einer kleinen Menge von markierten Verunreinigungen aus einem großen Wasservolumen mit einem Magneten, und andererseits als charakteristische Marker für den Verunreinigungstyp. Es sollen verschiedene Typen magnetischer Nanopartikel identifiziert werden, die gut magnetisch separierbar sind und sich leicht mittels magnetischer Frequenzmischung detektieren lassen. Für die multiparametrische Magnetdetektion wird das Verfahren der magnetischen Frequenzmischung so erweitert, dass sich innerhalb eines Messschrittes mehrere Pathogene und Toxine parallel detektieren und unterscheiden lassen. Mögliche Unterscheidungsmerkmale der Partikelsorten wie Phasen der Frequenzmischungskomponenten, Spektren der Intermodulationsprodukte und Feldskalenkonstanten werden analysiert. Mehrparametrische magnetische Assays sollen realisiert werden, indem die Frequenzmischsignale der jeweils an verschiedene Pathogene gebundenen Magnetpartikelsorten unterschieden werden. Die Magnetspulen werden angepasst, um die neue Detektionstechnik in eine kompakte Analyseeinheit zu überführen. Schließlich soll der Aufbau eines mobilen Analysesystems erfolgen und die neuen Techniken evaluiert werden.
Das Projekt "BESA + A - Bioelektrische Systeme in der Abwasser- und Abfallaufbereitung - Möglichkeiten und Potenziale" wird/wurde gefördert durch: Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Clausthal Clausthaler Umwelttechnik-Institut (CUTEC) Forschungszentrum für Rohstoffsicherung und Ressourceneffizienz.Die Bioelektrochemie ist ein relativ junges Forschungsgebiet mit großem Zukunftspotenzial. Sie kann einen signifikanten Beitrag zur Verbesserung der Ressourceneffizienz liefern. Die überproportionale Zunahme an Erkenntnissen und Aktivitäten der letzten Jahre, die Ankündigung erster Anwendungen insbesondere im internationalen Raum lässt die Anwendbarkeit solcher Systeme in naher Zukunft erwarten und erfordert hierzulande eine frühzeitige vertiefte Auseinandersetzung mit dem Thema, auch um deutsche Wirtschaftsinteressen zu wahren. Im Rahmen einer Konzeptstudie sollen deshalb die Möglichkeiten und Potenziale für die Umsetzung von bioelektrochemischen Systemen in der Abwasser- und Abfallaufbereitung herausgearbeitet werden. Diese betreffen nicht nur die Energieeinsparung bzw. -gewinnung bei der Abwasseraufbereitung, sondern auch die Möglichkeiten zur Gewinnung von Rohstoffen wie z.B. Wasserstoff, Methanol, Phosphor und Metalle. Hierzu werden thematisch relevante Literaturrecherchen sowohl in Bezug auf die technologischen Ansätze dieser Systeme als auch auf die Anwendbarkeit verschiedener Stoffströme durchgeführt, zusammengefasst und bewertet. Ergänzend werden bisherige Erfahrungen von Forschungseinrichtungen und Wissenschaftlern, aber auch von in entsprechenden Projekten beteiligten Wirtschaftsunternehmen recherchiert und verwertet. Aus der Zusammenfassung dieser Erkenntnisse heraus könnten Vorschläge für zukünftige Handlungsmöglichkeiten im Rahmen der Landesstrategie 'Nachhaltige Bioökonomie' abgeleitet werden.
Das Projekt "Teilprojekt E^Teilprojekt B^Teilprojekt F^ERWAS - BioBZ: Die bio-elektrochemische Brennstoffzelle als Baustein einer energieerzeugenden Abwasserbehandlungsanlage^Teilprojekt D, Teilprojekt C" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Braunschweig, Institut für Ökologische und Nachhaltige Chemie, Abteilung Nachhaltige Chemie und Energieforschung.Gegenstand des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung, Untersuchung und Bewertung der bioelektrochemischen Brennstoffzelle (BioBZ) im Pilotmaßstab. Neben den Untersuchungen zum Leistungsvermögen der BioBZ für die Energie- bzw. Wasserstoffgewinnung aus Abwasser wird auch der Frage nachgegangen werden, ob mit der gleichzeitigen Elimination von Mikroschadstoffen ein Mehrwert dieser innovativen Technologie erzielt werden kann. Der Projektpartner TUBS wird sich innerhalb des Verbundprojektes deshalb folgenden Arbeitsschwerpunkten widmen: (i) der Kathodischen Wasserstofferzeugung; (ii) der Entwicklung bioelektrochemischer Methoden und (iii) der Mikroschadstoffelimination. Durch den Projektpartner TUBS sollen maßgeschneiderte Wasserstoff-Reduktionskathoden entwickelt werden, welche explizit für einen Einsatz in einer Pilotanlage geeignet sind. Dabei spielen niedrige Materialkosten, eine möglichst niedrige Überspannung der Wasserstoffreduktion, eine hohe Langzeitstabilität, und eine Skalierbarkeit in den erforderlichen Flächenmaßstab eine essentielle Rolle. Die Entwicklung bioelektrochemischer Methoden umfasst die Entwicklung von Methoden zur Konditionierung und zur elektrochemischen Charakterisierung von Biofilm-Elektroden sowie das Screening von Elektrodenmaterialien. Darüber hinaus wird die Leistungsfähigkeit der BioBZ im Labormaßstab und der Pilotanlage zur Mikroschadstoffelimination mit besonderer Berücksichtigung auftretender Transformationsprodukte untersucht.
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| Bund | 22 |
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| offen | 22 |
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| Deutsch | 21 |
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| Boden | 18 |
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