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Ressortforschungsplan 2024, Ausschleusung von Schadstoffen aus Stoffkreisläufen mittels thermischer Verfahren

Die thermische Abfallbehandlung erfüllt im Rahmen der Circular Economy gleich mehrere Aufgaben: - Gewährleistung der Entsorgungssicherheit als Beitrag zur Daseinsvorsorge unter Ausnutzung vorhandener Potenziale zur Energiebereitstellung und Wertstoffgewinnung - Zerstörung und Ausschleusung von Schadstoffen aus dem Stoffkreislauf und das Bindeglied zwischen Stoffumwandlung und Energie. Thermische Abfallbehandlungsanlagen (TAB) erfüllen bereits heute höchste Umweltstandards, u.a. zur Emissionsminderung. Die absehbaren Entwicklungen zielen auf eine weitere Absenkung der Emissionswerte, optimierte Energieausnutzung, Recycling von Endprodukten aus der thermischen Behandlung. Die thermische Abfallbehandlung in ihrer Funktion als Schadstoffsenke ist essentielle Voraussetzung für das hochwertige Recycling bestimmter Abfallfraktionen und konzentriert sich dabei vor allem auf organische Schadstoffe, die dem Stoffkreislauf entzogen werden müssen. Dabei liegt besonderes Interesse auf den POPs (z.B. bromierte Dioxine) aufgrund deren besonderer Produkteigenschaften wie hohe Stabilität aber die gleichzeitig damit verbundene schwere Abbaubarkeit sowie einigen fluorierten Verbindungen (PFAS). Um die die Funktion der Schadstoffentfrachtung von Stoffströmen sicher erfüllen zu können, sind Kenntnisse über die thermische Zersetzung dieser Stoffgruppen notwendig, die über das geplante Vorhaben generiert werden sollen. Hierzu sind entsprechende Kenntnisse über das Ausgangsmaterial (Abfallanalyse Bauabfälle, Sortierreste Verpackungssortierung (DSD), Gewerbeabfälle) durch die Auswahl geeigneter Leitsubstanzen oder Summenparameter in Verbindung mit der Auswahl geeigneter Messmethoden zu erarbeiten. Weiterhin sind Emissionsmessungen an großtechnischen Anlagen durchzuführen, wobei die Emissionsmessungen aufgrund von Abfallanalysen und den dabei als sinnvoll erkannten Leitparametern erfolgen sollen.

Immissions- und Strahlenschutz (GB 2)

• Überwachung der Radioaktivität in der Umwelt nach dem Strahlenschutzvorsorgegesetz für den Freistaat Sachsen • Überwachung der anlagenbezogenen Radioaktivität nach dem Atomgesetz am Forschungsstandort Rossendorf • Überwachung von Lebensmitteln (u. a. Amtshilfe für die Landesuntersuchungsanstalt für das Gesundheits- und Veterinärwesen Sachsen) • Betrieb der Radonberatungsstelle • Überwachung der anlagenbezogenen Radioaktivität nach der Verordnung zur Gewährleistung von Atomsicherheit und Strahlenschutz an den Standorten der Wismut GmbH • Überwachung der anlagenbezogenen Radioaktivität an den Altstandorten des Uranerzbergbaus • Aufsichtliche Messungen nach der Strahlenschutzverordnung inkl. Sicherheitstechnisch bedeutsame Ereignisse und Nukleare Nachsorge • Der Geschäftsbereich ist akkreditiert nach ISO 17025 für alle relevanten Prüfverfahren im Bereich Immission und Emission. Fachbereich 20 - Zentrale Aufgaben • Probenentnahmen und Feldmessungen (ohne Messungen und Probenentnahmen im Rahmen der Radonberatung) u. a. Probenentnahmen aus Fließgewässern, Messung der nuklidspezifischen Gammaortsdosisleistung • Organisation und Logistik für die von externen Probenehmern gewonnenen und dem Geschäftsbereich 2 zu übergebenden Proben. Betrieb der Landesdatenzentrale und der Datenbank zur Umweltradioaktivität im Freistaat Sachsen • Unterstützung der beiden Landesmessstellen bei der Einführung und Pflege radiochemischer Verfahren Fachbereiche 21, 22 - Erste und Zweite Landesmessstelle für Umweltradioaktivität Laboranalysen • nach dem Strahlenschutzvorsorgegesetz • zur Überwachung der Wismut-Standorte • zur Überwachung des Forschungsstandort Rossendorf • zur Überwachung der Altstandorte des Uranbergbaus • zur Lebensmittelüberwachung • zu den aufsichtlichen Kontrolltätigkeiten des Sächsischen Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie und des Sächsischen Staatsministeriums für Umwelt und Landwirtschaft u. a. in den Medien Wasser, Boden, Luft, Nahrungs- und Futtermittel. Analysierte Parameter: u. a. gamma- und alphastrahlende Radionuklide (z. B. Cäsium-137, Cobalt-60, Kalium-40, Uran-238); Strontium-90; Radium-226 und Radium-228). Fachbereich 23 - Immissionsmessungen Kontinuierliche Überwachung der Luftqualität durch Betrieb des stationären Luftmessnetzes des Freistaates (Online-Betrieb von 30 stationären Messstationen mit Übergabe der Messdaten ins Internet): • Laufende Messung der Luftgüteparameter SO2, NOx, Ozon, Benzol, Toluol, Xylole, Schwebstaub, Ruß • Gewinnung meteorologischer Daten zur Einschätzung der Luftgüteparameter • Sammlung von Schwebstaub (PM 10- und PM 2,5-Fraktionen) und Sedimentationsstaub zur analytischen Bestimmung von Schwermetallen, polyzyklischen Kohlenwasserstoffen (PAK) und Ruß • Absicherung der Messdatenverarbeitung und Kommunikation • Betreiben einer Messnetzzentrale, Plausibilitätskontrolle der Daten und deren Übergabe an das Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie und an die Öffentlichkeit • Absicherung und Überwachung der vorgegebenen Qualitätsstandards bei den Messungen durch den Betrieb eines Referenz- und Kalibrierlabors • Sicherung der Verfügbarkeit aller Messdaten zu > 95% • Weiterentwicklung des Luftmessnetzes entsprechend den gesetzlichen Anforderungen • Betreuung eines Depositionsmessnetzes (Niederschlag) mit zehn Messstellen • Betrieb von drei verkehrsnahen Sondermessstellen an hoch belasteten Straßen • Durchführung von Sondermessungen mit Immissionsmesswagen und mobilen Containern • Betrieb von Partikelmesssystemen im Submikronbereich (Zählung ultrafeiner Partikel) in Dresden • Betrieb von Verkehrszähleinrichtungen und Übernahmen dieser Verkehrszähldaten sowie von Pegelmessstellen der Städte in den Datenbestand des Luftmessnetzes Fachbereich 24 - Emissionsmessungen, Referenz- und Kalibrierlabor Der Fachbereich befasst sich mit der Durchführung von Emissionsmessungen an ausgewählten Anlagen aus besonderem Anlass im Auftrag des LfULG. Beispiele: • Emissionsmessungen an Blockheizkraftwerken in der Landwirtschaft (Geruch, Stickoxide, Gesamtkohlenstoff und Formaldehyd). • Ermittlung der Stickstoff-Deposition aus Tierhaltungsanlagen für Geflügel und Rinder (Emissionsmessungen von Ammoniak, Lachgas, Methan, Wasser, Kohlendioxid, Feuchte, Temperatur und Luftströmung , Ammoniak-Immissionsmessung mit DOAS-Trassenmesssystem). • Untersuchung von Emissionen aus holzgefeuerten Kleinfeuerungsanlagen zur Abschätzung von Auswirkungen der novellierten 1. BImSchV. • Unterstützung des LfULG bei der Überwachung bekannt gegebener Messstellen nach § 26 BImSchG.

Ermittlung von Kohlenwasserstoffemissionen aus Schwimmdachtanks/Fortschreibung - Messungen nach 5 Jahren Betriebszeit -

Im Zuge des Genehmigungsverfahrens für das MERO-Tanklager in Vohburg wurde festgelegt, zusätzlich zu den Emissionsberechnungen Emissionsmessungen (Gesamtkohlenwasserstoffe, Benzol) an einem der vier Schwimmdachtanks nach Inbetriebnahme und nach etwa fünf Jahren Betriebszeit durchzuführen. Die Emissionsmessungen und Emissionsberechnungen nach Inbetriebnahme wurden 1996 durchgeführt und im DGMK-Forschungsbericht 515 'Ermittlung der Kohlenwasserstoffemissionen aus Schwimmdachtanks' veröffentlicht. Im September 2001 fanden die Wiederholungsmessungen nach 5 Jahren Betriebszeit statt. Im Vergleich zu den 1996 ermittelten geringen Kohlenwasserstoffgehalten in der den Tank an - und vom Tank wegströmenden Luft wurden in 2001 wiederum nur Gehalte um die Messgerätenachweisgrenze oder geringfügig erhöht (1 ppm) gemessen. Die Ergebnisse zeigen, dass bei gut gewarteten Schwimmdach-Randabdichtungen sich das Emissionsverhalten im Laufe der Betriebszeit nicht verschlechtert hat. Die messtechnisch ermittelten Emissionen liegen im Bereich der nach der VDI-Richtlinie 3479 errechneten Werte.

Transformation von partikelförmigen Kraftfahrzeugemissionen und deren Vorläufern im Nahfeld der Quelle

Es soll die Verdünnung des Abgases von Kraftfahrzeugen im Straßenverkehr und besonders die dabei erfolgende Transformation der Aerosolpartikel unter atmosphärischen Bedingungen untersucht werden. Um dieses Ziel zu realisieren, wird ein Kofferanhänger mit den notwendigen Messgeräten ausgestattet und von den zu untersuchenden Fahrzeugen gezogen. Der Aerosoleinlass an diesem Anhänger wird variabel angebracht sein, um Messungen in verschiedenen Abständen vom Auspuffrohr zu ermöglichen. Ziel ist es, gemessene Unterschiede zwischen Immissions- und Emissionsmessungen zu quantifizieren und damit beobachtete Differenzen zwischen Messungen am Motorprüfstand und solchen an einem Standort an der Straße soweit wie möglich zu erklären. Weiterhin soll der Einfluss der äußeren Bedingungen, wie meteorologische Parameter (Temperatur, relative Feuchte, etc.) und der Geschwindigkeit des Fahrzeuges quantifiziert werden. Ein wichtiger Bestandteil ist dabei auch die Charakterisierung der Mischungs- und Verdünnungsprozesse zwischen Auspuff und Probennahme. Diese soll mit zeitlich hochaufgelösten Messungen von Temperatur, Geschwindigkeit und Feuchte der Luft realisiert werden. Zusätzlich zu diesen experimentellen Arbeiten soll, wenn sinnvoll, im weiteren Verlauf des Projektes die Transformation der Partikel mit einem Modell simuliert werden.

Photochemie von wichtigen reaktiven Stickstoffverbindungen in der Mesosphäre/unteren Thermosphäre und Stratosphäre

Starkes Nachtleuchten tritt in der oberen Mesosphäre und der unteren Thermosphäre (MUT) der oberen Erdatmosphäre auf und enthält eine Emissionsschicht, die von angeregtem Stickstoffdioxid (NO2) hervorgerufen wird. Anregungsmechanismen, die zum angeregten Stickstoffdioxid in der MUT und Stratosphäre beitragen, stehen im Mittelpunkt dieses Projekts, da sie nicht gut verstanden sind. Stickstoffdioxid ist auch in der Stratosphäre wichtig, da es zum Ozonabbau beiträgt. Die Photochemie von reaktiven Stickstoffverbindungen (N, NO, NO2) wird in der MUT und der Stratosphäre auf der Grundlage der jetzt verfügbaren globalen Emissionsmessungen analysiert. Für diese Aufgabe wird das MAC-Modell (Multiple Airglow Chemie) erweitert, um Reaktionen mit reaktiven Sauerstoff- und Wasserstoffverbindungen (O(3P), O(1D), O3 und H, OH, HO2) zu berücksichtigen. Berechnungen mittels der aktuellen MAC Version ermöglichen die Berücksichtigung von reaktiven Sauerstoff- und Wasserstoff-verbindungen. Diese Berechnungen wurden auf der Grundlage von in situ Raketenmessungen in der MUT validiert. In Anbetracht früherer Studien zur Untersuchung der Stickstoffdioxid-emissionen wird die Berechnung der Konzentrationen der wichtigsten Repräsentanten von reaktiven Sauerstoff-, Wasserstoff- und Stickstoffverbindungen in der Stratosphäre unter Verwendung der erweiterten Version des MAC-Modells auf der Grundlage neuer Messungen durchgeführt. Reaktionen, die in der erweiterten Version des MAC-Modells berücksichtigt werden, können in ein photochemisches Modul eines GCM (general circulation model) übernommen werden.

Entwicklung eines Handmessgeraetes zur Erfassung von Schadstoffen in der Umwelt

Minimierung von Methanemissionen bei der Lagerung von Wirtschaftsdüngern, Teilvorhaben 1: Anlagenauswahl, Emissionsmessungen und Bewertung

Unbehandelt gelagerte Gülle verursacht hohe Methanemissionen, höher als beispielsweise Gärreste aus der anaeroben Güllevergärung . Obwohl verstärkt Anreize geschaffen wurden, Wirtschaftsdünger einer anaeroben Vergärung zuzuführen und über diesen Weg die Emissionen zu senken, ist die Vergärung von Gülle nicht für alle Standorte ökonomisch realisierbar. Die fehlende Wirtschaftlichkeit der vorhandenen Förderungen zeigt sich in dem sehr verhaltenen Zubau in der Klasse der kleinen Anlagen ('75 kW'). Daher sind kostengünstige alternative Lösungen zu entwickeln. Das im Vorhaben zu untersuchende Konzept beinhaltet eine Fassung der entstehenden Emissionen und eine Oxidation des enthaltenen Methans. Die geringen und saisonal stark schwankenden Volumenströme mit teilweise niedrigen Methankonzentrationen stehen einer wirtschaftlichen energetischen Nutzung entgegen. Aus anderen Branchen sind verschiedene Technologien bekannt, die für die Behandlung von schwach methanhaltigen Gasen geeignet sind. Eine Übertragung dieser Technologien auf die Nachbehandlung von Abgasen aus der Güllelagerung erfordert jedoch detaillierte Daten bezüglich Menge und Qualität der Abgase und vor allem zum zeitlichen Verlauf dieser Größen. Das hier beschriebene Vorhaben hat zum Ziel, Emissionen aus Güllelagern unter Praxisbedingungen über mindestens einen kompletten Jahreszyklus zu ermitteln und mögliche Technologien für die Nachbehandlung der Abgase hinsichtlich der Kosten, der energetischen Effizienz, der Leistungsfähigkeit, der Emissionsminderung und den vorhandenen Betriebserfahrungen zu bewerten. Aufbauend darauf soll die Funktionalität geeigneter Technologien praktisch (biologischer Methanoxidationsfilter) und in Form einer Simulation (RTO) demonstriert werden.

Kombinierte Untersuchung von Feinstaub und Mobilität, Teilvorhaben: Füllner & Partner GmbH

CO2-optimierte Materialkonfiguration für die kunststoffverarbeitende Industrie auf Basis von Primärdaten-basierter Emissionsmessung, Teilvorhaben: Entwicklung und Validierung eines Anwendungsszenarios für ein kunststoffverarbeitendes KMU

Verringerung der Lachgas- und Ammoniakemissionen durch Verarbeitung von Ernterückständen im Gemüsebau, Verringerung der Lachgas- und Ammoniakemissionen durch Verarbeitung von Ernterückständen im Gemüsebau

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