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Model Output Statistics for ELAT (40199)

DWD’s fully automatic MOSMIX product optimizes and interprets the forecast calculations of the NWP models ICON (DWD) and IFS (ECMWF), combines these and calculates statistically optimized weather forecasts in terms of point forecasts (PFCs). Thus, statistically corrected, updated forecasts for the next ten days are calculated for about 5400 locations around the world. Most forecasting locations are spread over Germany and Europe. MOSMIX forecasts (PFCs) include nearly all common meteorological parameters measured by weather stations. For further information please refer to: [in German: https://www.dwd.de/DE/leistungen/met_verfahren_mosmix/met_verfahren_mosmix.html ] [in English: https://www.dwd.de/EN/ourservices/met_application_mosmix/met_application_mosmix.html ]

Entwicklung eines Schnellauslaugungsverfahrens zur Beurteilung von industriellen Nebenprodukten und Recycling-Baustoffen für den Einsatz im Straßenbau

Das Auslaugverfahren nach DEV S4 soll durch ein Schnellauslaugverfahren ergänzt werden, mit dem industrielle Nebenprodukte und RC-Baustoffe in ca. 30 Minuten in vergleichbarer Weise eluiert werden können wie nach dem Normverfahren. Das Verfahren soll so weit optimiert werden, dass es zur Eingangskontrolle bei der Anlieferung von Baustoffen zugelassen werden kann. Es sollen verschiedene Ultraschallsysteme erprobt und die Randbedingungen des Verfahrens so variiert werden, dass die Ergebnisse weitgehend denen aus dem modifizierten S4-Verfahren gleichen. Das Verfahren wird an auseinandergesiebten und nach vorgegebener Sieblinie zusammengesetzten Rückstellproben sowie an weiteren praxisrelevanten Baustoffen erprobt. Durch Vergleich mit laufenden praxisgerechten Feldversuchen an RC-Baustoffen können die für Routineanalysen wichtigen Parameter ermittelt werden. Eine Schnelluntersuchung einschließlich der Analyseverfahren soll modellhaft vorgeschlagen werden.

Oekologische Bewertung des zur Verfuellung im Kalkbergbau Gerstheim vorgesehenen Materials

Zu begutachten war das Eluat der zur Verfuellung der Hohlraeume im Kalkbergwerk Gerstheim vorgesehenen Wirbelschichtasche des Steinkohlekraftwerkes Roemerbruecke. Dabei wurde von der unguenstigen Bedingung ausgegangen, dass Wasser in die bisher ueberwiegend trockenen Kalkbergwerkstollen eindringt und das angereicherte Eluat das Grundwasser kontaminiert.

Untersuchungen des Einflusses von Betriebsparametern thermischer Abfallbehandlungsanlagen auf die Schlackequalitaet und -zusammensetzung

Mit dem Inkrafttreten der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung werden fuer die oberirdische Verwertung von Schlacken aus Abfallverbrennungsanlagen strengere Massstaebe angesetzt. Durch Thermodynamische Berechnungen, Laboruntersuchungen und Pilotversuche mit Restabfaellen wurde nachgewiesen, dass bei den in Abfallverbrennungsanlagen ueblichen Temperaturen und moeglichen Verweilzeiten eine weitgehende Entfrachtung der mineralischen Rueckstaende erreicht werden kann. Bereits bei Verbrennungstemperaturen von 850 Grad Celsius und Verweilzeiten unterhalb von 30 min konnten die Eluatwerte der mineralischen Rueckstaende erheblich unter die Grenzwerte der Bodenschutzverordnung abgesenkt werden. Thermodynamische Berechnungen ermoeglichen unter Beruecksichtigung der Eingabe saemtlicher an Reaktionen beteiligter Elemente die Ermittlung von Temperaturen, die eine weitgehende Verdampfung von Schwermetallen zulassen. Labortechnische Untersuchungen an Filterstaeuben zeigten, dass die Gleichgewichtseinstellung fuer die Verdampfung je nach Fluechtigkeit der Schwermetalle in 20-30 min erreicht werden kann. Verbrennungsversuche an pelletierten Siedlungsabfaellen in einem Versuchsdrehrohrofen erlaubten es, Temperaturen zwischen 850 Grad Celsius und 1200 Grad Celsius einzustellen. Die Untersuchung der Eluatwerte erfolgte an Schlacken, die aus Restsiedlungsabfaellen hergestellt waren und bei denen auch schwerfluechtige Schwermetalle (Kupfer, Nickel) bei 850 Grad Celsius weitgehend immobilisiert werden konnten. Ein Einfluss der Temperatur auf die Entfrachtung konnte bei Blei und Zink festgestellt werden. Temperaturen von 1200 Grad Celsius fuehren bereits zum vollstaendigen Einschmelzen der Schlacken.

Rückgewinnung von Phosphor aus Aschen der Klärschlammverbrennung - Konzepte, Strategien, Wirtschaftlichkeit

Aufgabe technischer Klärschlammbehandlungsverfahren muss die Trennung von 'Schad-' und 'Wertstoffen' sein. Als wesentlicher Wertstoff im Klärschlamm ist das Phosphat zu betrachten, da die derzeit bekannten Phosphaterzvorräte der Welt den Bedarf nach qualitativ hochwertigem, wenig verunreinigtem und zu heutigen Preisen abbaubarem Phosphaterz nur noch für ca. 60 -130 Jahre decken können. Dabei ist Phosphor ein essentieller Nährstoff, der durch kein anderes Element ersetzt werden kann. Derzeit werden weltweit etwa 38 Mio. Mg P2O5 verbraucht, wovon etwa 80 Prozent für die Herstellung von Düngemitteln verwendet werden. Die begrenzte Verfügbarkeit des Rohstoffes Phosphor hat dazu geführt, dass es inzwischen europaweit unterschiedlichste Bestrebungen gibt, die Rückgewinnung dieses Wertstoffes aus verschiedenen Ausgangsprodukten politisch und wirtschaftlich zu forcieren. Hauptziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines ökologisch und ökonomisch sinnvollen Verfahrens zur Rückgewinnung von Phosphor aus der Asche der Klärschlammverbrennung in den Wertstoffkreislauf. Des Weiteren sollen Untersuchungen zur Varianz der Aschezusammensetzung sowie der Einfluss der verschiedenen Phosphoreliminationsverfahren (Fällung, Bio-P) und die Art der Veraschung (z.B. Verbrennungstemperatur) auf das Eluierungsverhalten untersucht werden.

Untersuchungen zur möglichen Freisetzung von Nanopartikeln bei der Ablagerung und bodenbezogenen Anwendung von mineralischen Abfällen

Erste wissenschaftliche Studien zum Verbleib von technischem Nanomaterial (ENM) in Abfallverbrennungsanlagen [BÖR16, LAN16, WAL12, BAR16] deuten darauf hin, dass der Großteil der verwendeten ENM in den festen Verbrennungsrückständen verbleibt, wobei es möglicherweise nicht dauerhaft in diesen gebunden wird [WAL12]. Dementsprechend verlagert sich der Fokus der Untersuchungen hin zu nachgelagerten Schritten in der Verwertung bzw. Entsorgung der nanomaterialhaltigen mineralischen Rückstände aus der Verbrennung. Dies wurde zum Anlass genommen, um im Rahmen des zwei-jährigen UFOPLAN-Vorhabens "Untersuchungen zur möglichen Freisetzung von Nanopartikeln bei der Ablagerung und bodenbezogenen Anwendung von mineralischen Abfällen" mögliche Emissionspfade für aus der Hausmüll- bzw. Klärschlammverbrennung stammende Nanopartikel mithilfe von Labor-versuchen zu untersuchen. Als ENM wurde nanoskaliges Titandioxid (nTiO2) in Form des Produkts Hombikat UV 100 WP der Fa. Venator eingesetzt. Nach der Herstellung ENM-haltiger HMV-Schlacken und Klärschlammaschen in großtechnischen Abfallbehandlungsanlagen, wurden diese in Laborversu-chen hinsichtlich ihres Staubungs- und Elutionsverhaltens untersucht. Bei den Staubungsversuchen wurde bei Proben mit geringem Wasseranteil Titan sowohl bei den untersuchten HMV-Schlacken als auch bei den Klärschlammaschen in der alveolengängigen, der thorakalen und der einatembaren Frak-tion des Staubs in höherer Konzentration als bei der Referenz detektiert. Bei den nassen Schlacken - welche typischerweise den Verhältnissen in der Praxis entsprechen - konnte Titan nur im thorakalen Staub gegenüber der Referenzprobe nachgewiesen werden. Neben den Staubungsversuchen wurden auch Elutionsversuche durchgeführt. In den Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass standardisierte Labor-Elutionsverfahren in der Lage sind, im Vergleich mit Kontrollmaterialien erhöhte Mobilität von nTiO2 sicher anzuzeigen. Die beobachtete erhöhte Mobilität im Laborversuch konnten in Simu-lationsversuchen im Technikumsmaßstab bestätigt werden. Dort, wo die Elutionsversuche keine er-höhte Mobilität anzeigte, trat sie auch im Simulationsversuch nicht auf. Quelle: Forschungsbericht

Verbesserung der Bewertung der Schadstofflangzeitauslaugung von Verfestigungsprodukten

Durch die in den neuen Bundeslaendern gegebenen Bedingungen sind die Chancen fuer den Einsatz der Verfestigung mit hydraulischen Bindemitteln als Sanierungsvariante als guenstig zu beurteilen. Allerdings ist dazu eine sichere Bewertung der Schadstofflangzeitauslaugung mittels eines geeigneten Kurzzeitverfahrens nach allgemeinen Gesichtspunkten und unter Beachtung der spezifischen Rahmenbedingungen im konkreten Anwendungsfall Voraussetzung. Mit Ausnahme des standardisierten Verfahrens DEV S4 liegen fuer weitere Verfahren der Eluatgewinnung Grenzwerte zur Beurteilung der Moeglichkeit des Wiedereinbaus bzw. der Ablagerung vor. Im Rahmen der Projektbearbeitung zur Verbesserung der Schadstofflangzeitauslaugung von Verfestigungsprodukten sollen deshalb allgemeine Anhaltspunkte fuer eine Einordnung der Schadstoffkonzentrationen der Eluate aus der Bestimmung der Wasserdurchlaessigkeit ermittelt werden. Als potentielle Einflussgroessen auf die in langen Zeitraum aus den hydraulisch gebundenen Messen auslaugbaren Schadstofffrachten werden die Schadstoffklassen Schwermetalle, Mineraloelkohlenwasserstoffe sowie Cyanide, der Schadstoffgehalt, die Bodenart, die Zementsorte, der W/Z-Wert, der einwirkende hydraulische Gradient, der Zeitpunkt der Erstbeaufschlagung, die erreichte Wasserdurchlaessigkeit und deren zeitliche Entwicklung sowie der Einfluss von Trocknungsphasen zwischen den Wasserbeaufschlagungen untersucht. Die ersten Versuchsergebnisse zeigen eine Abhaengigkeit der Schadstoffrueckhaltung bzw. der zeitbezogenen Schadstofffreisetzung bei der Auslaugung ueber Triaxialzellen von der Bodenart und der Schadstoffart auf. Im Ergebnis soll eine Ableitung von Regressionskoeffizienten fuer eine Hochrechnung der langzeitauslaugbaren Schadstofffracht anhand der Konzentrationen und der Ganglinie in den Anfangseluaten unter Beruecksichtigung wesentlicher Einflussfaktoren mit dem Ziel der Verkuerzung der notwendigen Bewertungszeitraeume erfolgen.

r4 - wirtschaftsstrategische Rohstoffe: ELEXSA - Elektrodynamische Fragmentierung von Schlacken und Aschen mit nachfolgender hydrothermaler Extraktion, Teilvorhaben 2: Bereitstellung von Aschen und Schlacken sowie deren eluviale Charakterisierung

Mit der neuartigen Kombination aus elektrodynamischer Fragmentierung und hydrothermaler Extraktion sollen wirtschaftlich strategisch interessante Metalle aus der Feinfraktion von Aschen und Schlackenmaterial effizienter gewonnen werden als bisher möglich. Das Ziel ist es am Ende der Prozesskette eine metallfreie silikatische Fraktion zu erhalten, welche im Baubereich Verwendung finden könnte. Die gewonnenen Metalle bzw. Metallverbindungen sollen wieder direkt einer Verwertung zugeführt werden. Zunächst wird mit Hilfe der elektrodynamischen Fragmentierung das Material selektiv in seine Einzelkomponenten aufgetrennt. Der Feinanteil wird anschließend unter Restdampfbedingungen behandelt, die Metalle aus dem Feinstaub hydrothermal extrahiert und anschließend ausgefällt. Durch eine effiziente Aufbereitung dieser Feinfraktionen wäre es möglich, anfallende MVA-Aschen und Schlacken aus der Industrie zu hohen Anteilen wiederzuverwerten und eine kostenintensive Deponierung zu vermeiden. Innerhalb dieses Teilprojektes werden drei Materialien beprobt (10 Jahre deponierte MV-Asche, vermarktungsfertig aufbereitete MV-Asche, Filterkuchen aus Feinmaterial aus der Wäsche von MV-Asche). Eluate aus den Aschen/Schlacken aller Projektpartner werden erzeugt und analysiert um Aussagen über die Metall-Mobilität treffen zu können. Die Prozesse der Fragmentierung und hydrothermalen Extraktion werden ökologisch und ökonomisch bewertet.

r4 - wirtschaftsstrategische Rohstoffe: ELEXSA - Elektrodynamische Fragmentierung von Schlacken und Aschen mit nachfolgender hydrothermaler Extraktion, Teilvorhaben 3: Hydrothermale Extraktion von wirtschaftsstrategischen Metallen aus dem Feinstanteil von Schlacken und Aschen

Teilvorhaben 3: Technologieentwicklung physikalische und mechanochemische Aufbereitung, Teilvorhaben 2: Technologieentwicklung mikrobiologische Gewinnungsprozesse

Der Fokus des SEEsand Projektes liegt auf der Gewinnung schwerer Seltenerdelemente (SEE) aus Schwermineralsanden. Die Hauptziele des Teilvorhabens 2 - Technologieentwicklung mikrobiologische Gewinnungsprozesse - sind die Entwicklung von alternativen Methoden der Aufbereitung mittels Biohydrometallurgie, die Entwicklung von Biosorptionsprozessen zur Abtrennung schwerer Seltenerdelemente aus Lösungen sowie die Bestimmung von ökonomischen Kennzahlen und Nachhaltigkeitsfaktoren für die entwickelten Technologien. Arbeitspaket (AP) 1.4.2: mineralogische und geochemische Charakterisierung der Schwerminerale, Analytik der SEE-Gehalte und des SEE-Spektrums AP 3 - Technologieentwicklung zur Gewinnung der SEE - biologische Verfahren (AP-Leiter: BGR) AP 3.1 Entwicklung einer Technologie zur mikrobiologischen Laugung von SEE aus Zirkon und Zirkoniummineralen, verantwortlicher Partner: BGR 3.1.1 Biolaugungsversuche in Schüttelkolben zur Auswahl der am besten geeigneten Mikroorganismen- und Medienzusammensetzung 3.1.2 Optimierung der Biolaugung (Erhöhung des Ausbringens, Verkürzung der Laugungsdauer) durch Variation der Verfahrensparameter in 2 L-Bioreaktoren 3.1.3 Ermittlung von Parametern zur Berechnung der Wirtschaftlichkeit und Abschätzung potentieller Umweltauswirkungen AP 3.2 Technologieübertragung verantwortlicher Partner: BGR 3.2.1 Übertragung der Ergebnisse auf andere Zirkoniumsilikate (z.B. Eudialyt Grönland) AP 5 - Downstream-Prozesse - (Bio-)Hydrometallurgische Lösungsaufarbeitung, Rückstandsverwertung (AP-Leiter: BGR) AP 5.2 Verfahrensentwicklung zur Abtrennung der SEE aus den Laugungslösungen mittels Biosorption, verantwortlicher Partner: BGR AP 5.2.1 Etablierung der Methode zur Biosorption von SEE, Optimierung für die in AP 3 - 4 erhaltenen Laugungslösungen AP 6.3 Biologische, chemische und mechanochemische Laugung von Zirkonkonzentrat, verantwortlicher Partner: BGR 6.3.1 Konzeption und Betrieb semikontinuierliche Demonstrationsanlage (biologisch).

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