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Untersuchung der Wirksamkeit technischer Primärmaßnahmen auf die Zerstörung, Neubildung und Umwandlung stabiler Organohalogen-Verbindungen im Feuerbett bei der Verbrennung fester Brennstoffe bzw. Brennstoffgemische

Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Untersuchung der Wirksamkeit prozesstechnischer Primärmaßnahmen auf die Zerstörung, Neubildung und Umwandlung von Organohalogen-Verbindungen im Feuerbett bei der Verbrennung fester Brennstoffe bzw. Brennstoffgemische. Als prozesstechnische Primärmaßnahmen werden Brennstoff- und Verbrennungsparameter betrachtet, auf die vor bzw. während des Verbrennungsvorganges eingewirkt werden kann. Anhand der Ergebnisse des Forschungsprojektes werden hinsichtlich der Minimierung der emissionsseitigen Bildung von Organohalogen-Verbindungen die verbrennungstechnischen Randbedingungen definiert. Zur Abschätzung des Einflusses des jeweiligen Verbrennungsparameters auf die Zerstörung, Neubildung und Umwandlung von Organohalogen-Verbindungen soll der Gehalt an ausgewählten Substanzklassen in dem sich bildenden Rauchgas untersucht werden. Aus Untersuchungen an einer Großanlage ergab sich durch die Zugabe von bromhaltigen Material zum einen eine signifikante Steigerung der chlorierten Dioxine und Furane und zum anderen die Bildung von bromierten bzw. bromiert-chlorierten Dioxinen und Furanen. Da deren Bildung prinzipiell dem selben Mechanismus wie dem der chlorierten Verbindungen unterliegt, werden die bromierten bzw. bromiert-chlorierten Dioxine und Furane als Leitsubstanzen zur Abschätzung der Wirksamkeit von Primärmaßnahmen herangezogen. Daneben sollen zur Untersuchung der Bildungstendenz von Precusoren in Abhängigkeit der Verbrennungsparameter bromiert/chlorierte Phenole und Benzole untersucht werden.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1294: Bereich Infrastruktur - Atmospheric and Earth system research with the 'High Altitude and Long Range Research Aircraft' (HALO), Messungen mit mini-DOAS Instrument während der HALO Phase II Missionen WISE, CAFE, EmerGe, and CoMet und Auswertung, Interpretation und Publikation der während früheren HALO Missionen gewonnenen Meßdaten

Mit dem vorliegenden Antrag sollen 2 Hauptziele verfolgt werden. Einerseits wird die Teilnahme des mini-DOAS Instruments an den, für die Mitte 2016 bis Mitte 2019 geplanten HALO Missionen WISE, CAFE, EmerGe, and CoMet beantragt, und andererseits sollen die mit dem Instrument bei früheren Missionen (TACTS/ESMVal, NarVal, Cirrus, Acridicon und OMO) gemessenen Daten und jener aus in Zukunft stattfindenden HALO Missionen bzgl. dreier wissenschaftlicher Hauptziele im Detail ausgewertet, interpretiert und publiziert werden. Die 3 wissenschaftlichen Hauptziele sind: 1. die Untersuchung der Quellen und Senken und die Photochemie der NOx und NOy Verbindungen in der Troposphäre und unteren Stratosphäre (UTLS) für unterschiedliche photochemische Regime (u.a. Reinluft und durch diverse NOx Quellen verschmutzte Luft), wobei hier das mini-DOAS Instrument mit den Messungen von NO2, (und evt. HONO) zusammen mit den Messungen anderer Instrumenten (z.B. AENEAS, AIMS, ..) zum Gesamtbudget von NOy beiträgt, 2. die Bedeutung der volatiler organischer Verbindungen für die atmosphärische Oxidationskapazität in reiner und verschmutzter Luft durch Messungen von CH2O (und C2H2O2) mit dem mini-DOAS Instrument, die die Schließung des Oxidationsmechanismus VOC größer als oder gleich CH2O größer als oder gleich CO erlauben. 3. Messungen zum Budget und zur Photochemie von Brom in der UTLS, wobei hier das Instrument besonders mit seinen Messungen von BrO zum anorganischen Brombudget beiträgt, das zusammen mit den Messungen der organischen Bromverbindungen (der Universität Frankfurt) das Gesamtbudget an Brom schließt. Alle diese Untersuchungen sollen auch zur Überprüfung der Vorhersagen globaler Chemietransportmodelle (CTMs) (EMAC, CLAMS, TOMCAT/SLIMCAT, ...) dienen.

KMU-innovativ - Ressourceneffizienz: WEEEsense - Hochwertige Kunststoffcompounds aus der Elektroaltgeräteverwertung, Teilvorhaben 1: Analyse und Bewertung

Im Rahmen des Projektvorhabens entwickeln die Projektpartner einen innovativen, mechanischen Sortierprozess für Kunststoffe aus Elektroaltgeräten. Als Zielkunststoffe werden die Polymere ABS, PS und PC/ABS definiert, welche durch spektroskopische und elektrostatische Verfahren von Fremdpolymeren separiert werden. Der Prozess beginnt mit einer manuellen Demontage der EAG und endet mit einer Regranulierung, welche Rezyklate erzeugt, die qualitativ mit Kunststoff-Neuware zu vergleichen sind. Des Weiteren werden im Prozess bromiert flammschutzhaltige Kunststoffe durch eine Dichtetrennung ausgeschleust, wodurch die Rezyklate die Grenzwerte der REACH Direktive einhalten werden. Die Wirtschaftlichkeit dieses Prozesses wird außerdem im Rahmen des Projektes begleitend evaluiert und optimiert, sodass einer dem Projekt folgenden industriellen Umsetzung möglichst geringe Hürden im Wege stehen.

KMU-innovativ - Ressourceneffizienz: WEEEsense - Hochwertige Kunststoffcompounds aus der Elektroaltgeräteverwertung, Teilvorhaben 5: Wertstofferfassung und Vorsortierung

Im Rahmen des Projektvorhabens entwickeln die Projektpartner einen innovativen, mechanischen Sortierprozess für Kunststoffe aus Elektroaltgeräten. Als Zielkunststoffe werden die Polymere ABS, PS und PC/ABS definiert, welche durch spektroskopische und elektrostatische Verfahren von Fremdpolymeren separiert werden. Der Prozess beginnt mit einer manuellen Demontage der EAG und endet mit einer Regranulierung, welche Rezyklate erzeugt, die qualitativ mit Kunststoff-Neuware zu vergleichen sind. Des Weiteren werden im Prozess bromiert flammschutzhaltige Kunststoffe durch eine Dichtetrennung ausgeschleust, wodurch die Rezyklate die Grenzwerte der REACH Direktive einhalten werden. Die Wirtschaftlichkeit dieses Prozesses wird außerdem im Rahmen des Projektes begleitend evaluiert und optimiert, sodass einer dem Projekt folgenden industriellen Umsetzung möglichst geringe Hürden im Wege stehen.

KMU-innovativ - Ressourceneffizienz: WEEEsense - Hochwertige Kunststoffcompounds aus der Elektroaltgeräteverwertung, Teilvorhaben 4: Compounding

KMU-innovativ - Ressourceneffizienz: WEEEsense - Hochwertige Kunststoffcompounds aus der Elektroaltgeräteverwertung, Teilvorhaben 2: Spektroskopische Separation

KMU-innovativ - Ressourceneffizienz: WEEEsense - Hochwertige Kunststoffcompounds aus der Elektroaltgeräteverwertung, Teilvorhaben 5: Wertstofferfassung und Vorsortierung

Charakterisierung der mit Natriumpyrophosphat löslichen organischen Bodensusbstanz mittels FT-IR

Zusammensetzung und Menge der organischen Bodensubstanz (OBS) werden durch die Landnutzungsform beeinflußt. Die OBS läßt sich nach ihrer Abbaubarkeit und nach ihrer Löslichkeit in verschiedene Pools einteilen. So kann die wasserlösliche organische Bodensubstanz (DOM) als Maßzahl für die abbaubare OBS herangezogen werden. Mit Natriumpyrophosphat-Lösung als Extraktionsmittel läßt sich ein weit größerer Anteil der OBS erfassen, da der stabilisierende Bindungsfaktor zwischen OBS und Bodenmineralen entfernt wird. Extrahiert man zuerst mit Wasser und anschließend mit Natriumpyrophosphat-Lösung, erhält man im letzten Schritt den schwer abbaubaren OBS-Anteil. Über die funktionelle Zusammensetzung der organischen Substanz dieser Pools und deren Abhängigkeit von Landnutzungsformen ist relativ wenig bekannt. Ziel der geplanten Untersuchung ist es, den Pool der löslichen abbaubaren und schwer abbaubaren OBS zu quantifizieren und deren funktionelle Zusammensetzung mittels FT-IR Spektroskopie zu erfassen. Die so gewonnenen Daten sollen der Validierung von Soil Organic Matter Turnover modellen (z.B. Roth 23.6) dienen und die im Modell berechneten Pools um einen qualitativen Term ergänzen. In Zusammenarbeit mit anderen Arbeitsgruppen sollen im DFG-Schwerpunktprogramm 1090: ;Böden als Quelle und Senke für CO2 die Pools der löslichen abbaubaren und schwer schwer löslichen, schwer abbaubaren organischen Bodensubstanz (OBS) quantifiziert, die funktionelle Zusammensetzung dieser Pools mittels FT-IR Spektroskopie erfasst und Abbaubarkeit der erhaltenen Extrakte überprüft werden, um Mechanismen, die zur Stabilisierung der OBS führen, aufzuklären.

MAR-DSW: Überschussmanagement von desaliniertem Meerwasser durch künstliche Grundwasseranreicherung am Beispiel des Menashe Feldstandortes in Israel (Deutsch-Israelische Wassertechnologie-Kooperation)

In den letzten 10 Jahren wurden in Israel 5 neue Deslinierungsanlagen in Betrieb genommen, welches in Zeiten mit geringerem Wasserbedarf zu einem Überschuss von desaliniertem Wasser führen kann. Die Speicherung dieses Wassers in den Küstenaquiferen mittels künstlicher Grundwasseranreicherung soll eine Zukunftsoption sein, muss jedoch untersucht werden. In einem Pilotversuch zur Erprobung dieser Technologie wurde von uns festgestellt, dass (i) die Freisetzung von Calcium, Magnesium und Bicarbonat durch Lösung und Ionentausch von besonderer Relevanz ist, da die Konzentration dieser Ionen im desaliniertem Wasser gering sind. Diese Prozesse können die Wasserqualität verbessern. Darüber hinaus (ii) reagiert das dem desalinierten Wasser zugegebene Chlor mit natürlichem organischen Kohlenstoff welcher in den Zielaquiferen vorhanden sein könnte und bildet dabei potentiell toxische chlorierte und bromierte Nebenprodukte. In diesem Projekt werden die hydrochemischen Prozesse bei der Infiltration des desalinierten Wassers sowie die Bildung der der Nebenprodukte untersucht. Dabei werden insbesondere die Alterationen des Aquifermaterials durch Messungen von spezifischer Oberflächen, des Elementbestandes mittels Röntgenfluoriszenz, sowie durch Elektronenmikroskopische Methoden und Energiedispersiver Röntgenspektroskopie untersucht. Für die Charakterisierung der Nebenprodukte der Chlorierung der Wässer wird die komponentenspezifische Isotopenanalytik eingesetzt. Dabei sollen sowohl Kohlenstoffisotope als auch Chlorisotope bestimmt werden. Es soll außerdem eine Methode zur Bestimmun von Bromisotopen entwickelt werden. (i) Charakterisierung von Sedimenten und ihren Veränderungen durch die hydrochemischen Reaktionen, (ii) Generierung von Isotopendaten für die Desinfektionsnebenprodukte, und hier insbesondere Chlorisotopendaten, sowie (iii) Unterstützung der reaktiven Transportmodellierungen, insbesondere in der Implementierung von Isotopenfraktionierungen.

Meso-Scale Modeling and Field Studies of Mobilization and Transport of Semi-Volatile Air Pollutants

The primary goal of this research is to develop our understanding of a particular class of air pollutants known as persistent semi-volatile pollutants. The project brings together field observations of concentrations of semi-volatile pollutants with computer models that describe sources of the pollutants, their transfer between air and the surface, and their ultimate removal from the environment by chemical destruction or sequestration. It is anticipated that the computer models developed in the project will allow source areas for these pollutants to be identified, and will help to define the relative importance of local and distant sources to total concentrations observed in Swiss air. This information will support targeted efforts to reduce emission sources to improve environmental quality and avoid potential impacts from new pollutants of this class. Background and expected impacts of the project Semi-volatile pollutants are a class of air pollutants that can move back and forth between the air and the ground. They enter the environment from many sources, including industrial lubricants and solvents, consumer products such as flame retardants used in furniture and electronics, insecticides and pesticides used in farming, and combustion processes such as engines in cars and trucks. Semi-volatile pollutants that resist breaking down in the environment can be especially problematic because they can accumulate in the tissues of animals and people and may reach levels that are cause for health concerns. All of the 12 'dirty dozen' Persistent Organic Pollutants (POPs) that are banned under the Stockholm Convention are persistent semi-volatile organic pollutants. Semi-volatile pollutants can undergo several cycles of evaporation from surfaces or water bodies and re-deposition in another location. This ability to 'hop' between the earth's surface and the air allows semi-volatile pollutants to be transported over long distances and to accumulate in areas that are far from cities, industrial areas and farming regions that are the source areas of the chemicals. In this research project, we will work with collaborators in England to measure concentrations of semi-volatile pollutants in air over several consecutive days. The variability in concentrations over a 24 hour period provides clues to the important sources of the pollutants and to exchange processes between air, soil, vegetation and urban surfaces. Data from these monitoring programs will be interpreted using computer models that consider local temperature and weather conditions and properties of the pollutants themselves. It is anticipated that the data gathered from this project will help to improve these models, which can also be applied to predict future concentrations, and to identify new pollutants that may pose future risks to environmental health.

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