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Ozon

Entwicklung einer Technologie zur wirtschaftlichen Erzeugung grosser Mengen von Ozon. Entwicklung von Methoden zur Reinigung, Entkeimung, Schonung von Trink- und Abwasser. Einsatz von Ozon in umweltschonenden Oxidations- und Bleichprozessen (z.B. Ersatz von Chlor).

Umweltfreundliche Bleiche von Sulfit- und Sulfatzellstoffen sowie von Altpapieren

a) Entwicklung eines Bleichverfahrens fuer Sulfitzellstoffe ohne Einsatz von Chlor. b) Ersatz der Chlorierungsstufe durch eine Alkali/Sauerstoff- oder Peroxidstufe mit Magnesium oder Natrium als Base. Einsatz von Chlordioxid an Stelle von Chlor. c) Die Sulfitzellstoffe werden in vier Stufen mit den erwaehnten Bleichmitteln behandelt und auf einen Weissgrad von 90 und hoeher gebracht. Bei Verwendung der gleichen Base in der Bleiche wie beim Aufschluss koennen die Bleichereiabwaesser zusammen mit der Kochereiablauge eingedampft und verbrannt werden und ein Grossteil der Chemikalien zurueckgewonnen werden. Die Abwasserbelastung durch Zellstoffabriken kann so erheblich reduziert werden.

POD Immobilisierung - Immobilisierung von bio-katalytisch wirksamen Peroxidasen an textilen Trägermaterialien

Ziel dieses Vorhabens ist die Herstellung verschiedener Peroxidasen und die Entwicklung unterschiedlicher Verfahren zur Immobilisierung des Enzyms an textile Trägermaterialien. Die immobilisierten Enzyme sollen dann in Kooperation mit den Projektpartner zur Bleiche von Molke eingesetzt werden. Dabei wird zunächst das Verfahren zunächst im Batch und danach im kontinuierlichen Betrieb entwickelt. Eine Optimierung des Verfahrens hinsichtlich Enzymeinsatz und Effektivität sowie ein Scale-up wird unter ökonomischen Aspekten durchgeführt. Abschließend erfolgt eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung. Zunächst werden verschiedene Peroxidasen hergestellt und den Projektpartnern für Versuche zur Verfügung gestellt. Weiterhin werden Testsysteme zur Messung der Aktivität der immobilisierten Enzyme auf den verschiedenen Trägermaterialien entwickelt. Je nach Ergebnissen der Immobilisierungsversuche werden weitere Peroxidasen entwickelt oder die Produktion der bereits erfolgreich eingesetzten Enzyme optimiert. Danach wird ein Testsystem zur Beurteilung der Wirkung der Peroxidase in Molke entwickelt und gemeinsam mit den Projektpartnern das Verfahren zur Bleichung von Molke konzipiert und optimiert.

POD Immobilisierung - Immobilisierung von bio-katalytisch wirksamen Peroxidasen an textilen Trägermaterialien

Nutzung des im Abwasser aus bestimmten Textilveredlungsprozessen enthaltenen Kohlenstoffs zur Biogasgewinnung - Teil 1: Untersuchung der Eignung des Abwassers aus bestimmten Teilströmen

Ziel des Projektes ist die Zusammenführung ausgewählter Abwässer und Abfälle aus der Textilherstellung in einer Biogasanlage und die Nutzung des dabei entstehenden Brennstoffes Methangas im Textilwerk. Die Stoffe, die mit dem Abwasser oder als Abfall in die Anlage eingebracht werden, sollen hinsichtlich ihrer Eignung nach den entsprechenden Kriterien untersucht und durch Optimierung der Veredelungsprozesse in eine optimale Konsistenz überführt werden. Hierbei soll die Energie und Wassereffizienz besonders Berücksichtigung finden. m Rahmen dieses ersten Teilprojektes wurden Abwasserteilströme des Textilbetriebes ausgewählt. Die Abwässer wurden zu üblichen chemischen und physikalischen Abwasserparametern und zu den Makro-, Mikronährstoffen und Hemmstoffen sowie über Laborgärtests im Batchbetrieb nach VDI 4630 zur Biogasentwicklung untersucht. Gleichzeitig wurden ausgewählte Veredlungsverfahren im Textilbetrieb hinsichtlich der Wassermenge und der CSB-Konzentration optimiert. Es konnte gezeigt werden, dass es grundsätzlich möglich ist, den Kohlenstoff der im Abwasser der Textilveredlung von Baumwollgeweben mit den Schritten Sengen/Imprägnieren mit Enzym zum Abbau der Stärkeschlichte, Auswaschen der abgebauten Stärkeschlichte und der nachfolgenden Auswäsche der oxidativen Bleiche, bzw. einem neuartigen Extraktionsverfahren zur oxidativen Entschlichtung enthaltenen, gelösten organischen Verbindungen zu Biogas umzuwandeln. Bei der Vergärung des Abwassers aus der Imprägnierung nach der Senge sowie von der Auswäsche der oxidativen Bleiche wurden Hemmstoffe auf den anaeroben Abbau der Abwässer gefunden. Das Zusammenführen hemmend wirkender Stoffe aus dem Netz-/Waschbad nach der Senge und von der Bleichwäsche sowie der verminderte Einsatz von Tensiden und chemischen Hilfsstoffen, wie er mit der neuen Verfahrensweise eines Extraktionsverfahrens zur oxidativen Entschlichtung eingeführt wurde, hat zu der erwünschten Verbesserung der Abbaubarkeit der organischen Fracht geführt. Das Methangaspotenzial der Abwässer mit ca. 230 l/kgoTS liegt im Bereich der Einsatzstoffe. Für einen möglichst optimalen und auch wirtschaftlichen Betrieb einer Biogasanlage ist jedoch eine weitergehende Aufkonzentrierung der Abwässer erforderlich. Auch cellulosische Faserreste und Stäube, die bei Spinn- und Webprozessen sowie bei der mechanischen Vorbehandlung von cellulosischen Textilien anfallen, eignen sich für die Mitverwendung im Gärprozess. Eine erste Auslegung einer Anlage zur Biogaserzeugung konnte für eine Mischung von Abwasser aus der Vorbehandlung und Cellulosestäuben bzw. -fasern aus der Textilherstellung mit einem Gasbildungspotential von 619 l/kg oTS, 58 Prozent CH4 für Staub und 654 l/kg oTS, 58 Prozent CH4 für Abwasser vorgenommen werden.Usw.

Elektronenbestrahlung von Hackschnitzeln zur energieeffizienten Herstellung von Holzstoff in der Papierproduktion

Ausgangssituation/Problemstellung: Holzstoffe mit vergleichsweise hohen Festigkeiten und guten optischen Eigenschaften sind vor allem für Dünndruckpapiere geeignet. Diese Vorteile, verbunden mit der hohen Ausbeute von Holzstoffen machen Holzstoffe zu attraktiven Primärrohstoffen vor allem für Zeitungs- und Magazinpapiere. Der Einsparung von Holzressourcen durch die Nutzung von Hochausbeutefaserstoffe steht jedoch sowohl der hohe Energiebedarf als auch der hohe und steigende Energiepreis entgegen. Für stark fibrillierte Holzstoffe wird ein spezifischer Energiebedarf von mindestens 2 MWh/t benötigt. Mit dem hier untersuchten ETMP-Verfahren wird eine Netto-Energieeinsparung von 30 % bis 50 % angestrebt. Dies wird durch eine Bestrahlungsbehandlung der Holzhackschnitzel in Kombination mit einer Imprägnierung erreicht. Mit der Imprägnierung vor der Hackschnitzelbestrahlung soll zusätzlich eine gleichbleibende oder verbesserte Faserqualität erzielt werden. Forschungsziel/Forschungsergebnis: Das Projekt beweist sehr gut die Möglichkeit einer Implementierung von ETMP in eine bestehende TMP-Anlage. Mit einer Energieeinsparung von 30 % bei der TMP-Erzeugung würde die Papierindustrie einen wichtigen Schritt für die von der Politik geforderten ehrgeizigen Energieziele beitragen. Die Eigenschaften des Holzstoffs nach dem Großversuch sind mit unbehandelten Stoffen vergleichbar. Das hergestellte Papier konnte ohne Verlust in der Produktionsqualität verarbeitet und verkauft werden. Der Drucker konnte das Zeitungspapier erfolgreich bedrucken und seinerseits auf den Markt bringen. Anwendung/Wirtschaftliche Bedeutung: Durch den Einsatz des Verfahrens mit dem um ca. 100 GWh geringeren Energiebedarf in einer Papierfabrik werden die Emissionen von CO2, das als Treibhausgas zur Erderwärmung beiträgt, um jährlich ca. 51.000 Tonnen reduziert. Der Betreiber einer TMP-Anlage erhält mit dem Bau eines Bestrahlers die Möglichkeit, bei einer durchschnittlichen TMP-Anlage ca. 7 Mill. €/a an Betriebskosten zu sparen. Bei einer Investition von 10 Mill. € für den Bau einer solchen Anlage ergibt sich eine sehr günstige Investitionsgrundlage. Weitere Einsparungen sind darüber hinaus bei der Bleiche möglich, da während der Bestrahlung Ozon produziert wird, welches ein hervorragendes Bleichmittel darstellt und auch die Abwärme aus dem Kühlkreislauf des Bestrahlers kann zur Aufheizung des Prozesskreislaufes einer Papierfabrik genutzt werden. Die Bezifferung derartiger weiterer Einsparungen ist allerdings erst in weiteren angestrebten Langzeitversuchen möglich. Das Ziel ist es, ETMP in die Praxis einzuführen und dafür werden Mut und Investitionen seitens der Industrie dringend benötigt. Erste Verhandlungen verlaufen positiv, es fehlt aber noch ein großer Schritt zur Realisierung einer ersten Demonstratoranlage direkt in der Papierindustrie.

REWASI - Niedrige Waferkosten durch Recycling von Silizium-Sägeabrieb und Einsatz von Wasser als kostensparende Trägerflüssigkeit im Vieldrahtsägeprozess, Teilvorhaben: Entwicklung und Recycling einer kostengünstigen Sägeslurry auf Wasserbasis

Das Projekt REWASI leistet einen Beitrag zur Entwicklung einer neuartigen, für den Silizium-Wafersäger bisher ungeahnt kostengünstigen Sägeslurry auf Wasserbasis. Das hier beschriebene Teilprojekt beschäftigt sich mit der Entwicklung der Slurry und dem Recycling der Gebrauchtslurry. Ebenso beschäftigt es sich mit dem Recycling des für Sägeprozesse bisher nicht mehr nutzbaren Abriebs (bestehend aus Silizium (Si), Siliziumcarbid (SiC) und Eisen (Fe)). AP 1 Herstellung einer wasserbasierten Slurry AP 1.1 Auswahl von Additiven zur Oberflächenmodifizierung der SiC-Partikel und zur Herstellung erster wasserbasierter Slurries im Labormaßstab AP 1.2 Entwicklung von Testprozeduren AP 1.3 Optimierung der Oberflächenmodifizierung der SiC-Partikel der wasserbasierten Slurry sowie Optimierung der Additive im Technikumsmaßstab AP 3 Entwicklung eines günstigen und effizienten Recyclingprozesses für SiC und Additive in Sägeschlämmen der wasserbasierte Slurry AP 3.1 Recycling von schneidfähigen SiC-Partikeln: Zyklonierung der Slurry, Zentrifugierung, Abwägen des wirtschaftlichen Nutzens beider Verfahren im Vergleich zur Qualitätsänderung; Bleichen des SiC mit Säuren oder Laugen und Filtration der gereinigten SiC-Partikel sowie des nicht nutzbaren Abriebs im Technikumsmaßstab AP 3.2 Recycling der Additive als Konzentrat oder umweltgerechte Zerstörung und Beseitigung der Additive im Technikumsmaßstab AP 3.3 Recycling der Bleichlösung; Reinigung des Wassers und Wiederverwertung in Neuslurry im Technikumsmaßstab AP 3.4 Begleitende Wirtschaftlichkeitsbetrachtung AP 4 Entwicklung eines günstigen und effizienten Recyclingprozesses für Silizium aus SiC-haltigen Sägeschlämmen AP 4.1 Fest/Flüssig-Trennung im Technikumsmaßstab: Filtration des Abriebs. AP 4.2 Chemische Aufbereitung des Sägeabriebs durch Reinigung in Flüssigphase AP 4.3 Reduzierung des SiC-Gehaltes im Labormaßstab mit Schwerflüssigkeiten oder anderen Verfahren AP 4.4 Reduzierung des SiC-Gehaltes auf 10% im Technikumsmaßstab.

Optimierung der Rezyklierbarkeit von massegefärbten Druckpapieren

Auf Basis einer Bewertung von heute auf dem Markt befindlichen Produkten sollen Kenntnisse über das Recyclingverhalten von massegefärbten Papierprodukten erarbeitet und damit ihr mögliches Störpotenzial bei der Aufbereitung und Verwendung des daraus erzeugten Faserstoffes charakterisiert werden. Basierend auf diesen Kenntnissen sollen Maßnahmen sowohl für die recyclinggerechte Gestaltung von massegefärbten Papieren (Auswahl von recyclinggerechten Farbstoffen sowie deren richtiger Einsatz) abgeleitet, als auch Möglichkeiten der Vermeidung bzw. Reduzierung von Schwierigkeiten durch eine optimierte Altpapieraufbereitungstechnologie aufgezeigt werden. Im Vordergrund der Betrachtung stehen dabei die Möglichkeiten einer Entfärbung unter Einbeziehung der heute vorhandenen Aufbereitungstechnologie in Deinking-Anlagen (Deinking, Bleiche). Durch eine weitgehende Entfärbung von massegefärbten Papieren während der Aufbereitung im Deinking-Prozess soll eine Verbesserung der optischen Eigenschaften von Altpapierstoffen erreicht bzw. Beeinträchtigungen der Qualität, die durch derartige Produkte in der Deinkingware verursacht werden können, vermieden werden. Für die ersten Untersuchungen wurden massegefärbte Papiere für die Herstellung von Telefonbüchern ausgewählt und beschafft. Die zur Verfügung gestellten Materialien wurden auf ihr Aufbereitungsverhalten im Flotations-Deinking-Prozess untersucht, wobei erste Untersuchungen des Entfärbungsverhaltens durch unterschiedliche Bleichverfahren durchgeführt wurden. Der Erfolg der stofflichen Verwertung hängt davon ab, wie sich das Altpapier unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten wieder aufbereiten lässt. In diesem Zusammenhang spielt die Rezyklierbarkeit von Produkten eine wichtige Rolle. Die Nutzung der Kenntnisse über das Recyclingverhalten von massegefärbten Papieren und die daraus abgeleiteten Empfehlungen bieten der Industrie Ansatzpunkte zur Entwicklung von recyclinggerechten Produkten. Neben der Bereitstellung von Grundlagen zur Produktoptimierung soll das Projekt auch wertvolle Hinweise für eine sortenspezifische Aufbereitung liefern. Damit sollen Produktionsstörungen sowie Qualitätsminderungen vermieden und die stoffliche Verwertbarkeit im Rahmen des Papierrecyclings sichergestellt werden. Vor dem Hintergrund des bereits hohen Altpapiereinsatzes der deutschen Papierindustrie sowie einer angestrebten weiteren Intensivierung des Altpapierrecyclings, ist es dringend notwendig, ein zumindest gleichbleibendes Qualitätsniveau der erzeugten Altpapierstoffe, sicherzustellen.

Einsatz umweltverträglicher Substanzen bei der Papierherstellung zur Adsorption bzw. Komplexierung von Störstoffen und zur Reduzierung biologisch schwer abbaubarer Hilfsmittel

Zielsetzung des Forschungsvorhabens ist es, unter Sicherung der Wirtschaftlichkeit der Gesamtprozesse die aus dem Einsatz biologisch schwer oder nicht abbaubarer Chemikalien bei der Faserstoffbleiche bzw. bei der Bekämpfung von Harzen und anderen hydrophoben Störstoffen resultierenden Umweltbelastungen zu verringern oder zu vermeiden. Im Mittelpunkt des Projektes sollte die Erarbeitung und die Bewertung neuer Maßnahmen zur Substitution der synthetischen Komplexbildner DTPA und ETPA durch umweltverträglichere Prozesshilfsmittel bei der oxidativen Holzstoffbleiche sowie bei der Bekämpfung von Harz und sonstigen hydrophoben Stoffen stehen. Die Untersuchungen ergaben, dass sich Störstoffe durch den Einsatz von kationischem Talkum, kationischem Kaolin sowie sauer modifizierten Bentoniten an der Oberfläche der Mineralien adsorbieren und mit dem Papier austragen lassen und somit zu einer Störstoffentlastung im System führen. Dadurch werden Parameter, wie Laufeigenschaften der Papiermaschine, Effektivität von kationischen Additiven, Füllstofferhöhung ohne Festigkeitsverlust sowie die Papierqualität positiv beeinflusst. Als indirekte Harzbekämpfungsmassnahme bietet sich der Einsatz von Komplexbildnern an, die dabei Metallionen binden, und somit die Agglomerierung der Harzteilchen verhindern. Die Untersuchungen zeigten, dass die Wirkung von Komplexbildnern durch Kombination mit Dispergiermittel (wie z.B. Polyasparaginsäure) verbessert werden. Die Bleichversuche zeigten, dass biologisch abbaubare Komplexbildner vom Typ Gluconat, Citrat, Iminodibernsteinsäuresalze oder Polyasparaginsäuresalze allein kein Substitut für DTPA sind. In Kombination mit einem anorganischen Ionenaustauscher auf Basis von modifiziertem Bentonit konnte sich der Weißgrad deutlich verbessert werden. Mit anderen Komplexbildnern auf Basis von Phosphonat und ihren Derivaten sind bei entsprechender Anwendung annähernd die gleichen Bleichergebnisse erzielbar.

Umweltfreundliche Bleiche von Naturfasern durch unkonventionelle Techniken: Photobleiche, Corona-aktiviert, Enzym-katalysiert

Umweltfreundliche Bleich- und Entfaerbeverfahren fuer Naturfasern wie Baumwolle, Wolle und Seide wurden entwickelt. Wolle kann durch Belichten mit kurzwelligem, sichtbaren Licht schonend gebleicht werden (Photobleiche). Durch Plasmabehandlung - insbesondere durch Sauerstoffplasma - kann eine Aufhellung von Wolle erzielt werden. Eine kurzzeitige Plasmavorbehandlung von Wolle fuehrte zu einer Erhoehung des Bleicheffektes bei Bestrahlung mit kurzwelligem, sichtbaren Licht. - Durch Enzymbehandlungen (Proteasen, Lipasen) werden nur geringfuegige Bleicheffekte erzielt; die Anfaerbbarkeit von enzymbehandelter Wolle ist jedoch im Vergleich zu unbehandelter Wolle erhoeht.

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