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Schwerpunktprogramm (SPP) 1569: Erzeugung multifunktioneller anorganischer Materialien durch molekulare Bionik

norganische Funktionsmaterialien spielen innerhalb der Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts, etwa im Bereich der Informationstechnik oder der Energieerzeugung und -speicherung, eine zentrale Rolle. Dabei sind komplex strukturierte multifunktionelle Materialien auf rein anorganischer Basis sowie im Verbund mit organischen Anteilen zur Weiterentwicklung dieser Technologien von wesentlicher Bedeutung. Die Erzeugung solcher Materialien mit definierter Struktur und Stöchiometrie über die konventionelle Prozesstechnik, die in der Regel bei erhöhten Temperaturen und/oder Drücken sowie unter erheblichem verfahrenstechnischen Aufwand abläuft, stößt hierbei jedoch an ihre Grenzen. Demgemäß ist die Suche nach neuen Verfahren, die eine Generierung von diesen Materialien bei Umgebungsbedingungen und mit reduziertem prozesstechnischen Aufwand ermöglichen, derzeit Gegenstand weltweiter Forschungsanstrengungen. Für die Bildung von komplex strukturierten anorganischen Festkörpern bei Umgebungsbedingungen liefert die belebte Natur eindrucksvolle Beispiele. So entstehen durch Biomineralisationsprozesse Stoffe wie etwa Calciumphosphat oder -carbonat, deren Bildung genetisch determiniert ist und durch die Wechselwirkung mit Biomolekülen gesteuert wird, wobei unter anderem Selbstorganisationsprozesse eine Rolle spielen. Die hierdurch entstehenden anorganischen Materialien besitzen multifunktionelle Eigenschaften, wobei deren Eigenschaftsspektrum durch den Einbau von bioorganischen Komponenten erweitert wird. Wenngleich viele technisch relevante Materialien bei diesen natürlichen Prozessen keine Rolle spielen, ergeben sich hieraus unmittelbar aussichtsreiche Perspektiven zur Generierung neuer anorganischer Funktionsmaterialien durch spezifische molekulare Interaktionen zwischen bioorganischen und anorganischen Stoffen. Das Hauptziel dieses Schwerpunktprogramms ist daher die Übertragung von Prinzipien der Biomineralisation auf die Generierung von anorganischen Funktionsmaterialien und von deren Hybriden mit bioorganischen Anteilen. Zur Erreichung dieses Ziels werden Arbeiten durchgeführt (1) zur In-vitro- und In-vivo-Synthese anorganischer Funktionsmaterialien und deren Hybride mit bioorganischen Molekülen in Form von Schichten oder 3D-Strukturen, (2) zur Charakterisierung der Bildungsprozesse und der Struktur der Materialien sowie (3) zur Bestimmung und zum Design von deren physikalischen und chemischen Eigenschaften. Diese experimentellen Untersuchungen werden weiterhin durch Arbeiten zur Modellierung der Materialbildung, -struktur und -eigenschaften begleitet.

Stellungnahme zur Quecksilberverseuchung in Marktredwitz, verursacht durch die Chemische Fabrik Marktredwitz

Kurze Beschreibung der Giftwirkung und der Belastung, die von Quecksilberverbindungen ausgehen. Auf Grund der hohen Toxizitaet von Quecksilberverbindungen wird eine Sanierung der durch die Chemische Fabrik Marktredwitz verseuchten Boeden gefordert.

Einfluss organischer Aerosole auf Luftqualität und Klima

Organische Aerosole (OA) sind wichtige Bestandteile atmosphärischer Partikel. Je nach Region können sie zwischen 20 und 90% der gesamten Submikron-Partikelmasse betragen. Dennoch sind organische Aerosolquellen, atmosphärische Prozesse und Ableitung sehr ungewiss. Vorrangiges Ziel dieses Antrages ist es, die Auswirkungen organischer Aerosole auf Luftqualität und Klima zu untersuchen. Dazu soll die Darstellung des Aerosolaufbaus und die Weiterentwicklung in einem globalen Klima-Chemie-Modell verbessert werden. Das geplante Vorhaben basiert auf einem rechnerisch effizienten Modul zur Beschreibung der Zusammensetzung und Entwicklung atmosphärischer Aerosole in der Atmosphäre (ORACLE), ein Teil des ECHAM5/MESSy (EMAC) Klima-Chemie-Modells. ORACLE wird unter Berücksichtigung aller auf Labor- und Feldmessungen basierenden neuesten Erkenntnissen und Entwicklungen aktualisiert werden, um den zunehmend oxidierenden, weniger flüchtigen und stärker hygroskopischen Charakter des organischen Aerosols während der atmosphärischen Alterung mittels Nachverfolgung ihrer beiden wichtigsten Parameter, Sättigungskonzentration und Sauerstoffgehalt, genauer darzustellen. Dieses Modellsystem soll eingesetzt werden, um die Unsicherheit hinsichtlich der Einflüsse organischer Aerosole auf die globale Luftqualität und den Strahlungsantrieb zu verringern, und zwar durch: i) Quantifizierung des relativen Beitrags der Bildung sekundärer organischer Aerosole (SOA) sowie Emissionen primärer organischer Aerosole (POA) auf den Gesamthaushalt organischer Aerosole in unterschiedlichen Umgebungen; ii) Quantifizierung des Beitrags von Biomasseverbrennung und Schadstoffemissionen sowie chemische Alterung und weiträumige Übertragung auf den Gesamthaushalt organischer Aerosole; iii) Ermittlung, inwieweit SOA Konzentrationen durch biogene und anthropogene Emissionen sowie photochemische Alterungsprozesse beeinträchtigt werden; iv) Untersuchung der Weiterentwicklung von SOA-Bildung aus natürlichen Quellen durch deren Interaktion mit anthropogenen Emissionen; v) Abschätzung der Auswirkungen photochemischer Alterungsprozesse auf die physikalisch-chemischen Eigenschaften organischer Aerosole (z.B. Hygroskopizität, Volatilität) und vi) Einschätzung der indirekten Auswirkungen organischer Aerosole auf das Klima. Vor allem aber wird der vorliegende Antrag der kommenden Generation von Chemie-Klimamodellen eine realistische Beschreibung der chemischen Entwicklung organischer Aerosole in der Atmosphäre liefern, was für die Reduzierung der Aerosol-Unsicherheiten in der Luftqualität und bei Klimasimulationen von wesentlicher Bedeutung ist. Es ist auch davon auszugehen, dass das Forschungsvorhaben wertvolle Informationen zu den Quellen und der Produktion von OA weltweit liefert, was derzeitige CCMs nicht leisten können und welche von Politikern zur Entwicklung zukünftiger wirksamer Emissionsminderungsstrategien genutzt werden können.

Ausbreitung schwerer Gaswolken

Kalte Gase oder Aerosolwolken in der Atmosphaere koennen schwerer als die Umgebungsluft sein. Die entstehende Bewegung entlang des Bodens soll untersucht werden. Von speziellem Interesse sind die Ausbreitungsgeschwindigkeit sowie die Verduennung der Wolke durch die Vermischung mit der umgebenden Luft (Entrainment). Das Problem stellt sich bei der Verdampfung von verfluessigten Gasen (z.B. Erdgas) oder bei Unfaellen in chemischen Anlagen (z.B.Seveso). Staublawinen und Sandsturmfronten haben aehnliche Ausbreitungscharakteristiken. Am Institut wird ein Kanal aufgebaut (2.0 x 1.6 x 22.0 m), in dem die eindimensionale Ausbreitung ueber einer isolierten Unterlage gemessen werden wird. Damit werden theoretische Modelle ueberprueft und empirische Groessen bestimmt.

Anlagensicherheit

In der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts kam es weltweit zu schweren Unfällen in Chemischen Anlagen mit erheblichen Auswirkungen auf die Betriebsangehörigen, die Nachbarschaft und die Umwelt. Es wurde deutlich, dass für Betriebe und Anlagen, in denen gefährliche Stoffe in großen Mengen vorhanden sein können, zusätzliche Sicherheits-, Vorsorge-, und Überwachungsmaßnahmen erforderlich sind. Der rechtliche Rahmen zur Umsetzung der erforderlichen Maßnahmen zur Verhütung schwerer Unfälle wurde in Deutschland mit Inkrafttreten der ersten Störfall-Verordnung ( 12. BImSchV ) 1980 geschaffen. Die Europäische Union hat 1982 die Richtlinie 96/82/EG zur Beherrschung von schweren Unfällen, die sogenannte Seveso-Richtlinie, erlassen. Die Seveso-Richtlinie und auch die Störfall-Verordnung wurden aufgrund verschiedener Ereignisse fortgeschrieben und novelliert. Seit 2012 sind die grundliegenden Anforderungen für die Errichtung und den Betrieb an Anlagen und Betriebsbereiche, die der Störfall-Verordnung unterliegen, auf europäischer Ebene maßgeblich in der Seveso-III-Richtlinie geregelt. Diese wurde durch die novellierte Störfall-Verordnung ( Störfall-Verordnung vom 15.März 2017, BGBl. I S.483 ) 2017 in deutsches Recht umgesetzt. Da sich in Sachsen-Anhalt bedeutende Standorte der Chemischen Industrie und viele weitere Betriebe befinden, in denen gefährliche Stoffe gehandhabt werden, hat die Störfallvorsorge hier eine hohe Bedeutung. Das Landesamt für Umweltschutz hat als Fachbehörde im System der an der Störfallvorsorge beteiligten Behörden unter anderem die Aufgabe, das Ministerium für Wissenschaft, Energie, Klimaschutz und Umwelt (MWU) in Fragen zur Störfallvorsorge zu beraten und das Landesverwaltungsamt beim Vollzug der Störfallverordnung zu unterstützen. Folgende Schwerpunkte sind von der Fachbehörde zu bearbeiten: Erarbeitung von Grundlagen zur landeseinheitlichen Umsetzung der Seveso-III-Richtlinie und der Störfall-Verordnung , Prüfung der Inspektionsberichte nach § 16 der Störfall-Verordnung Ermittlung von Gefahrenpotenzialen und Schwachstellen in störfallrelevanten Anlagen, Bekanntgabe von Sachverständigen nach § 29 a BImSchG, Analyse und Auswertung von Störfällen und Schadensereignissen, Prüfung des Standes der Anlagensicherheit und Wahrnehmung der EU-Berichterstattung

Änderungsgenehmigung nach § 16 BImSchG: Änderung einer Chemieanlage

Die Fa. Nabaltec AG, 92421 Schwandorf, Alustraße 50-52 (Vorhabensträgerin), hat am 12.08.2024 beim Landratsamt Schwandorf einen Antrag auf immissionsschutzrechtliche Änderungsgenehmigung für die Änderung der Produktion und Lagerung der Grob- und viskositätsoptimierten Aluminiumhydroxide der bestehenden Chemieanlage am Standort Schwandorf, Fl. Nrn. 81/6 und 81/37, Gemarkung Dachelhofen, Große Kreisstadt Schwandorf, gestellt.

Untersuchungen zum Einfluss der Abwasserzufuhr aus einem TiO2-Werk in der Wesermuendung

1969 liess sich in der Naehe von Nordenham (Weser gegenueber Bremerhaven) das Chemieunternehmen Kronos-Titan nieder. Um die Folgen der Abwassereinleitung durch die Firma festzustellen, wurde im Dezember 1967 ein Monitoring-Programm zur Beweissicherung begonnen. Auf diese Weise wurden der Status vor der Inbetriebnahme und durch Langzeituntersuchungen die oekologischen Auswirkungen nach der Inbetriebnahme der Chemieanlage untersucht. Die Untersuchungen umfassen sowohl das Mikroplankton als auch das Makrozoobenthos. Fuer die Plankton-Erfassung werden einmal pro Jahr (meist im Juni) 22 Proben zwischen dem Leuchtturm 'Roter Sand' und Bremen entnommen; neben den Mikroplanktonorganismen werden die physikalisch-chemischen Begleitparameter O2, Temperatur, Salzgehalt, Truebung, Chlorophyll und Naehrsalze bestimmt. Zweimal im Jahr wird an 7 Stationen in der Naehe des Unternehmens das Makrozoobenthos, die Sedimentbeschaffenheit und der Schwermetallgehalt im Sediment und ausgewaehlten Organismengruppen erfasst.

Diversität, metabolische Aktivität und Anpassung von Bakterien in marinen Oberflächenfilmen

Neue Befunde zeigen, dass die Umsetzung von organischem Material durch Bakterioneuston in marinen Oberflächenfilmen (engl. sea-surface microlayer, SML) eine Rolle spielen, bei der Kontrolle des Flusses von klimarelevanten Spurengasen, sowie bei der Speicherung von anthropogenen Ablagerungen aus der Atmosphäre. Unsere früheren Untersuchungen weisen auf die Bedeutung der bakteriellen Aktivität bzgl. des Kohlenstoffzyklus in der SML hin, heben aber auch die vielen unbekannten Einflüsse des Bakterioneuston in der SML hervor. Besonders photochemische Umwandlung von organischem Material, in Verbindung mit schädlichen Effekten durch Sonnenstrahlung auf die Bakterien in der SML, wurden bisher nicht detailliert untersucht. Demzufolge besteht unsere Motivation für das vorgeschlagene Projekt darin, das Wissen über Stoffwechselprozesse und Anpassungen von Bakterien in der SML in ihrer Gesamtheit, aber auch auf Einzelzell- und Stammebene, in Bezug auf physikalische und chemische Variabilität in dieser Grenzschicht zu untersuchen. Des Weiteren ist das Zooplankton eine wichtige Komponente für die Verbindung zwischen Phytoplankton, Bakterien und den höheren Ebenen des Nahrungsnetzes in der SML, wobei auch hier für das Verständnis relevante Daten fehlen. Daher werden wir im Rahmen des Projektes zum ersten Mal Studien zur Verbreitung des Zooplanktons sowie zu dessen Fressverhalten in der SML der Nordsee durchführen.

Akustische Strukturüberwachung von Druckbehältern und Wärmetauschern der chemischen Industrie bei erhöhten Temperaturen, Teilvorhaben: Entwicklung und Charakterisierung hochtemperaturfähiger Wandler

Akustische Strukturüberwachung von Druckbehältern und Wärmetauschern der chemischen Industrie bei erhöhten Temperaturen, Teilvorhaben: Sensorqualifikation in realer Produktionsumgebung und Konsortialführung

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