Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von TLK Energy GmbH durchgeführt. Es gibt zahlreiche F&E-Anstrengungen, um Klärschlamm in eine leicht zu entsorgende Form umzuwandeln und dabei gleichzeitig Rohstoffe rückzugewinnen und die enthaltene Energie zu nutzen. In diesem Zusammenhang kommen biologische, chemische und auch thermische Verfahren, wie z.B. Desintegration, Hydrolyse, Faulung, Fällung, Trocknung, thermische Verwertung und NH3-Stripping, auf den Kläranlagen zum Einsatz. Durch geschickte Auswahl und Kombination dieser Verfahren, insbesondere auch durch thermodynamische Vernetzung kann die Rohstoff- und Energieausbeute der Schlammverwertung maximiert werden. Um ein energetisches Optimum für thermisch hochvernetzte Kläranlagenkonzepte erreichen zu können, sind geeignete innovative Betriebsstrategien erforderlich. Konzepte und Betriebsstrategien können mit virtuell abgebildeten Kläranlagen entwickelt und bewertet werden. Moderne MSR-Systeme erlauben den Zugriff auf zahlreiche Messdaten und Aktuatoren, und können prinzipiell mit dem Internet verbunden werden. Mit diesen Möglichkeiten ließen sich cyberphysikalische Systeme realisieren, bei denen die virtuelle Kläranlage Teil eines MSR-Systems würde, welches innovative Betriebsstrategien dynamisch umsetzen könnte. Allerdings steht bisher kein vollständiges Werkzeug für den Entwurf, die Berechnung und die Virtualisierung thermisch hochvernetzter Systeme zur Verfügung. Diesen Mangel soll das vorgeschlagene Projekt beheben. Mit dem ersten Ziel, der Bereitstellung einer neuartigen computergestützten Methodik für den Entwurf und Betrieb von Kläranlagen, wird ein vollständiges Werkzeug zur Verfügung stehen. Mit diesem sollen die beiden weiteren Ziele, Bewertung von neuartigen thermisch hochvernetzten Schlammbehandlungskonzepten inklusive deren Betriebsstrategien sowie ihre Anwendung in bestehenden Kläranlagen und Konzepte für nachhaltige und energetisch optimierte cyberphysische Kläranlagen mit neuartiger thermischer Schlammbehandlung, erreicht werden.
Das Projekt "RePhoR - Projekt p2b (Konzeptphase): Regionales Phosphor-Recycling in der Region Zweibrücken" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie, Institut für Wasser und Gewässerentwicklung, Bereich Siedlungswasserwirtschaft und Wassergütewirtschaft (IWG-SWW) durchgeführt. Phosphor (P) ist ein essentieller und nicht substituierbarer Baustein in allen Lebewesen und wird vor allem als Dünger für eine ertragreiche Landwirtschaft gebraucht. Daher hat die Bundesregierung die Rückgewinnung von Phosphor im Deutschen Ressourceneffizienzprogramm (ProgRessII) als wichtigen Baustein zur Etablierung einer ressourceneffizienten Kreislaufwirtschaft verankert und mit der im Oktober 2017 in Kraft getretenen Novellierung der Klärschlammverordnung die gesetzlichen Rahmenbedingungen geschaffen. Für kommunale Kläranlagen mit einer Ausbaugröße über 50.000 Einwohnerwerten ist demnach ab dem Jahr 2032 die Rückgewinnung von Phosphor grundsätzlich vorgeschrieben. In diesem Zusammenhang wurde ein ganzheitliches Konzept zum regionalen P-Recycling in einer als Beispielregion ausgewählten Region erstellt. Ausgangspunkt des Recyclingkonzeptes ist eine kommunale Kläranlage mit einer Ausbaugröße von 72.000 Einwohnerwerten (GK 4). Das Konzept sieht die großtechnische Umsetzung eines Phosphor-Rückgewinnungsverfahrens auf der Kläranlage vor. Dabei soll das Phosphor-Recycling durch eine thermische Desintegration des Klärschlamms in Verbindung mit einer MAP-Kristallisation (MAP: Magnesium-Ammonium-Phosphat) realisiert werden. Für den an Phosphor abgereicherten Klärschlamm mit einem Phosphorgehalt von weniger als 20 Gramm je Kilogramm Trockenmasse ist eine Zuführung in eine anderweitige Verwertung, insbesondere in der Zementindustrie, vorgesehen. Hinsichtlich der auf der Kläranlage gewonnenen Phosphor-Rezyklate sieht das Konzept eine konsequente regionale Verwertung in der Landwirtschaft, vorzugsweise im Ökolandbau vor. Die Einhaltung der durch die Novelle der Klärschlammverordnung gegebenen gesetzlichen Rahmenbedingungen bezüglich des Phosphor-Recyclings stand bei der Konzepterstellung im Vordergrund.
Das Projekt "Teilprojekt 2: Rückgewinnung von Phosphor aus Abwasser - Kristallisation im Pilotmaßstab" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe (TH), Kompetenzzentrum für Materialfeuchte durchgeführt. Ziel des Forschungsantrages ist es, die Möglichkeit der Phosphatrückgewinnung aus der Wasserphase sowohl im Hauptstrom- als auch im Nebenstromverfahren und aus Zentraten der Schlammdesintegration unter realen Bedingungen im Pilotmaßstab aufzuzeigen, um das jeweilige Potenzial zu quantifizieren und wieder verwertbare Produkte (Düngemittel, Phosphatrohstoff) mittels Kristallisation zu schaffen. Als Kristallisationskeim eignet sich neben Calcit hauptsächlich tobermoritreicher Porenbetonbruch, ein Abfallprodukt der Baustoffindustrie. Einstellungen des pH-Wertes, Vorabentfernung von Carbonat und Aufsalzung des Wassers entfallen dadurch. Weitgehend ungeklärt ist die Bindungsform Ca-P in Abhängigkeit der Parameter Sättigungsindex, pH-Wert, P-Konzentration und vor allem vom Gehalt des Wassers an organischem Kohlenstoff. Weitere Untersuchungen betreffen die Materialauswahl im Hinblick auf die Wirksamkeit bezüglich des P-Recyclings. Die Ergebnisse des Vorhabens sollen in die Entwicklung einer anwendungsreifen, großtechnischen Anlage einfließen.
Das Projekt "Klaerschlammminimierung durch Zellaufschluss mit Ultraschall" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität der Bundeswehr München, Fakultät für Bauingenieur- und Vermessungswesen, Institut für Wasserwesen, Lehrstuhl für Siedlungswasserwirtschaft und Abfalltechnik durchgeführt. Beschreibung des Forschungsvorhabens: In der ersten Phase des Forschungsvorhabens soll eine Optimierung des Aufschlussgrades fuer die Ultraschallbehandlung von Mikroorganismen erfolgen. Dazu soll Ueberschussschlamm beschallt und die dazugehoerigen Parameter gemessen werden. Ziel der ersten Versuchsphase ist es, aus den ermittelten Daten eine allgemeingueltige Korrelationen zwischen Aufschlussgrad und den Parametern zu erhalten und Aussagen ueber energetisch guenstige Kombinationen der Behandlungsparameter zu treffen. Zusaetzlich zu den Aufschlussgraden werden die beim Zellaufschluss freigesetzten Phosphat- und Stickstoffverbindungen gemessen, um Anhaltspunkte ueber die zusaetzliche Klaeranlagenrueckbelastung zu erhalten. In der zweiten Forschungsphase soll auf der Klaeranlage Augsburg systematisch der Zusammenhang zwischen erreichbaren Abbaugraden und dem Aufschlussgrad untersucht werden. Waehrend der erste Teil des Forschungsvorhaben der Optimierung des Zellaufschlusses diente, hat der zweite die Optimierung der Faulung zum Inhalt. Dazu werden verschieden stark desintegrierte Schlaemme bei der heutigen ueblichen Faulzeit von ca. 20 Tagen mesophil ausgefault.
Das Projekt "Verringerung des biologischen Ueberschussschlammanfalls durch physikalisch-biologische Vorbehandlung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Papiertechnische Stiftung durchgeführt. Wissenschaftlich-technische und wirtschaftliche Problemstellung: Bei der biologischen Reinigung von Abwaessern der Papiererzeugung entstehen biologische Ueberschussschlaemme, die entsorgt werden muessen. In Deutschland fallen mehr als 25000 t/a biologische Schlaemme und ca. 650000 t/a gemischte Schlaemme aus Abwasseranlagen (mit hohem Anteil Bioschlamm) an. Die Entsorgung dieser Schlaemme erfolgt ueberwiegend durch thermische bzw. stoffliche Verwertung (z.B. Ziegelindustrie), biologische Verwertung (Kompostierung, landwirtschaftliche Ausbringung) und Deponie. Die Verwertungsverfahren verursachen z.T. hohe Kosten bzw. bergen Risiken. Die Deponie ist ab dem Jahre 2005 aufgrund der Anforderungen der TA Siedlungsabfall in der jetzt ueblichen Art und Weise nicht mehr moeglich, da mit den gegenwaertigen Schlammbehandlungsverfahren der geforderte hohe Mineralisierungsgrad (maximal 3 bzw. 5 Prozent oTS) nicht erreichbar ist. Die Kosten fuer die Verwertung bzw. Entsorgung der Reststoffe betragen derzeit je nach Entsorgungsverfahren im Mittel zwischen 50-350 DM/t. Fuer Deponie und Verbrennung werden derzeit schon Spitzenwerte von ca. 1000 DM/t genannt. Um langfristig die gesetzlich geforderte Entsorgungssicherheit gewaehrleisten zu koennen, muessen weitergehende Behandlungskonzepte realisiert werden, die auf eine Minimierung der organischen Substanz abzielen. Forschungsziel Eine Moeglichkeit, den Schlammanfall biologischer Reinigungsanlagen zu reduzieren, ist in Papierfabriken mit anaeroben Abwasserreinigungsanlagen durch die interne Verwertung gegeben, indem der in der aeroben Abwasserreinigungsstufe anfallende Ueberschussschlamm durch eine mechanische Desintegration dem anaeroben Abbau zugaenglich gemacht und in der Anaerobstufe umgesetzt wird. Damit werden biologisch abbaubare Abwasserinhaltsstoffe in energetisch nutzbares Biogas umgewandelt und zugleich durch die Freisetzung von biologisch verwertbaren N- und P-Verbindungen der Naehrstoffbedarf der Abwasserbehandlung reduziert. Als Desintegrationsverfahren kommt der Ultraschallbehandlung eine besondere Bedeutung zu, da in den letzten Jahren mit der Entwicklung von leistungsstarken und wirtschaftlichen Ultraschallgeneratoren Voraussetzungen fuer deren technischen Einsatz geschaffen wurden. Die Anlagen sind im wesentlichen verschleissfest, modularer Aufbau ermoeglicht optimale Anpassung an die Randbedingungen des Einsatzes, die Systeme koennen kontinuierlich betrieben werden, sind gut regel- und steuerbar und damit mit bekannten Desintegrationsverfahren konkurrenzfaehig.
Das Projekt "Phosphorrückgewinnung bei der kommunalen Abwasserreinigung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Münster, Institut für Wasser, Ressourcen, Umwelt, Labor für Abfallwirtschaft, Siedlungswasserwirtschaft, Umweltchemie durchgeführt. Phosphor ist weltweit eine knappe und für die Ernährung der Weltbevölkerung wichtige Ressource. Im Rahmen des Projektes wurde im halbtechnischen Maßstab untersucht, wie der im Klärschlamm einer kommunalen ARA gebundene Phosphor gezielt rückgelöst und so eine Aufkonzentration des P-Gehaltes im Schlammwasser erreicht werden kann. Dazu erfolgten Hydrolysierungsversuche der Polyphosphate aus einem Bio-P-Prozess und auch Zellaufschluss mittels Ultraschall (Desintegration). Die Auswirkungen auf Reinigungsprozess, Schlammeigenschaften, Entwässerungsverhalten und Kosten wurden abgeschätzt.
Das Projekt "Entwicklung eines bildgebendes Informationssystem zur Ermittelung von Partikelgrößenverteilung in landwirtschaftlichen Substraten und nachwachsenden Rohstoffen (NAWAROS) zur Optimierung von Desintegrationsverfahren." wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Solare Energieversorgungstechnik (ISET), Verein an der Universität Kassel e.V., Bereich Energetische Biomassenutzung durchgeführt. Das Ziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Ermittelung von Partikelgrößenverteilung in landwirtschaftlichen Substraten und nachwachsende Rohstoffe. Dieses Verfahren dient der Ermittelung der Wirksamkeit von Desintegrationsverfahren wie z.B. Ultraschalldesintegration. Ebenso wird eine Optimierung hinsichtlich Energie- und Zeitbedarf, ohne Durchführung von langwierigen Gärversuchen, ermöglicht. Die Durchführung erfolgt experimentell. Zur Beginn der Vorhabens erfolgt eine Auswahl der erhältlichen Programme zur Bildverarbeitung auf Grundlage der notwendigen Anforderungen, sowie eine Prüfung der Variationsmöglichkeiten zur Bildverarbeitung. Nach erfolgreicher Anpassung des Gesamtverfahrens erfolgt die Überprüfung des Verfahrens. Dabei werden von unbehandelten und desintegrierten Substratproben die Partikelgrößenverteilungen bestimmt und miteinander verglichen. Die wirtschaftlichen Erfolgsaussichten können als hoch betrachtet werden. Interessenten für dieses Verfahren sind Anbieten von Desintegrationsanlagen und Biogasanlagenbetreiber, die durch Desintegration die Effektivität ihrer Biogasanlage erhöhen wollen.
Das Projekt "LiB2015: Helion - Hochenergie-Lithiumionen-Batterien für die Zukunft" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SGL Carbon SE durchgeführt. Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung von neuen Anodenmaterialien auf Basis von (1) amorphem Kohlenstoff und (2) Kompositen aus Kohlenstoff/Grafit und Lithium-Speichermetallen/legierungen.(1) Im Vergleich zu Grafit weisen amorphe Kohlenstoffe tendenziell eine höhere Strombelastbarkeit und höhere Toleranz gegenüber dem Elektrolyten und Korrosionsprodukten aus der Kathode auf. Unter den amorphen Kohlenstoffen werden sowohl Hard Carbons und Soft Carbons untersucht.(2) Mit den Metall-Kohlenstoff-Kompositen soll eine signifikante Erhöhung der Lithium-Speicherkapazität erzielt werden. Der Schwerpunkt bei der Metallkomponente liegt hier auf Si, das ca. die zehnfache theoretische Kapazität von Grafit aufweist. Hauptproblem bei den Lithium-Speichermetallen sind die hohen Volumenänderungen während des Ladens und Entladens, die in mechanischer Desintegration und ungenügender Zyklenstabilität resultieren können. Durch Eindispergieren der Metallpulver in die flüssigen Kohlenstoffprecursoren soll ein optimaler Verbund mit erhöhter mechanischer Stabilität und damit verbesserter Zyklenstabilität erzeugt werden. Die Materialentwicklung erfolgt in drei Entwicklungszyklen (je ein Zyklus pro Projektjahr), an deren Ende jeweils die Bemusterungen der Projektpartner stehen. Parallel dazu ist eine Prozess-Hochskalierung vom Labor- bis zum Pilotproduktionsmaßstab angedacht. Im ersten Entwicklungszyklus wird ein Screening von unterschiedlichen C-Precursoren und Si-Qualitäten als auch von Syntheseprozessen durchgeführt. Im zweiten Jahr ist die Synthese-Optimierung geplant. Im letzten Entwicklungszyklus wird die Optimierung von Elektrodenformulierungen und Up-scaling durchgeführt. SGL erwartet sich durch das gewonnene Know-how auf Prozess- und Material-Ebene eine deutlich verbesserte Position als Zulieferer für den steigenden Batterienmarkt.
Das Projekt "Verfahrensentwicklung zur Faulschlammreduzierung durch mechanischen Zellaufschluss (Desintegration) mittels Hochleistungsultraschallprozessoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IWE - Ingenieurgesellschaft für Wasser und Entsorgung mbH durchgeführt. Steigende Anforderungen an die Reinigungsleistung kommunaler Klaeranlagen und die zunehmende Erhoehung der Anschlussgrade der Abwasserproduzenten an Klaeranlagen fuehren auch zukuenftig zu weiter steigenden Klaerschlammengen, deren Verwertung und/oder Entsorgung mit erheblichen und weiterhin steigenden Kosten verbunden ist. Generelles Ziel des F/E- Projektes ist es deshalb, dem wachsenden Kostendruck fuer die endgueltige Schlammentsorgung durch eine deutliche Reduzierung der anfallenden Schlammmengen zu begegnen. In der Klaeranlagenpraxis kann dies bewirkt werden durch: a) Volumenreduzierung des zu entsorgenden Klaerschlammes durch eine gezielte Verbesserung der Entwaesserbarkeit des Klaerschlammes bei gleichzeitiger Reduzierung der eingesetzten Entwaesserungshilfsstoffe, b) Massenreduzierung des zu entsorgenden Schlammes durch einen moeglichst weitgehenden biologischen Abbau von organischer Substanz, sowohl bei der aeroben als auch bei der anaeroben Klaerschlammstabilisierung (Faulung). Letztgenanntes Stabilisierungsverfahren fuehrt bei Erhoehung des biologischen Abbaus von organischer Substanz gleichzeitig zu einer Mehrproduktion von energetisch nutzbarem Biogas. Vorliegende theoretische und praktische Untersuchungen belegen, dass durch gezielten mechanischen Zellaufschluss (Desintegration) beide o.g. genannten Moeglichkeiten der Klaerschlammreduzierung positiv beeinflusst werden koennen. Dies wird dadurch bewirkt, dass einerseits durch das Aufbrechen der Zellwaende die enzymatische Hydrolyse der zellinternen Bestandteile und somit ein weitergehender anaerober Abbau ermoeglicht wird und andererseits Schlammpartikelstrukturen geschaffen werden, die anhaftendes Wasser, sowie Zellwasser besser freigeben koennen. Im Rahmen des beantragten F/E- Projektes soll im grosstechnischen Massstab ein technologisches Verfahren zur Kombination von Faulung und Klaerschlammdesintegration durch Einsatz von Hochleistungsultraschallprozessoren entwickelt werden, das gleichzeitig Grundlage fuer eine Breitenanwendung ist. Die Klaerschlammdesintergration zur Intensivierung der Schlammbehandlung gehoert heute noch nicht zum Stand der Technik im Klaerwerk. Ziel des Vorhabens ist es, mit einer aus bisher nicht verfuegbaren Hochleistungsultraschallkomponenten selbst zu errichtenden Anlage den Verfahrensnachweis zur Volumen- und Massenreduzierung beim Klaerschlamm, sowie der Intensivierung der Schlammfaulung im grosstechnischen Massstab zu erbringen. Als innovativer Kern des Vorhabens steht dabei im Mittelpunkt des F/E-Vorhabens die Optimierung aller relevanten Prozessparameter. Bei seiner Entwicklung stuetzt sich der Antragsteller auf eigene umfangreiche Untersuchungen zur mechanischen Beeinflussung der Klaerschlammpartikel und zum Zellaufschluss durch Ultraschall.
Das Projekt "Die Wirkung der Desintegration eines Teils der aktiven Biomasse auf die mikrobiologische Diversität und Abbauleistung eines biologischen Reaktors zur Abwasserreinigung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Abwasserwirtschaft und Gewässerschutz B-2 durchgeführt.
| Origin | Count |
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| Förderprogramm | 27 |
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| Weitere | 27 |