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Verfahren zur Eliminierung von fluororganischen Tensiden (PFT) aus dem Abwasser der Galvaniken - Ergänzung des Arbeitsprogramms

Galvaniken verwenden fluorierte Tenside als Netzmittel in den Chrom(VI)-Prozessbädem, da sie gegenüber den stark oxidativen Badbedingungen stabil sind. Andererseits ist diese Stabilität der perfluorierten Tenside (PFT) mit einer Langlebigkeit und auch hohen Verweildauer in lebenden Organismen verbunden, die zu einer unerwünschten kontinuierlichen Anreicherung in der Umwelt führt. Galvaniken verwenden seit wenigen Jahren insbesondere schwach basische Anionenaustauscher während oder nach der betrieblichen Abwasserbehandlung, um die fluorierten, anionischen Tenside den Gewässern fernzuhalten. Nach einer vollständigen Beladung der lonentauscher müssen diese entsorgt bzw. verbrannt werden. Dies ist mit einem hohen Wertstoffverlust verbunden. Auch werden bei der Adsorption ebenfalls Stoffe dem Abwasser entzogen, die in der biologischen Kläranlage eliminiert werden können. Ziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung eines Flockungsverfahrens, das zu einem frühen Zeitpunkt der betrieblichen Abwasserbehandlung (Teilstrom) angewendet wird und die überwiegend anionischen Fluortenside gezielt bindet, dem Abwasser durch Fällung/Flockung entnimmt, zu einem festen Abfall führt und hierüber einer sicheren Entsorgung oder einer Verwertung zuführt. In zwei nachbewilligten Arbeitspaketen sollen zudem die Abtrennung von PFT mit Polyamidadsorbern sowie mittels einer elektrochemische Behandlung untersucht werden. Ziel des Projektes war die Eliminierung von Fluortensiden aus dem Abwasser von Galvaniken. Dazu wurden drei verschiedene Verfahren untersucht. Mit der ersten Methode sollten die PFT mit Kationenpolymeren lonenpaare bilden, die dann nach Ausfällung des Polymers aus dem zu reinigendem Wasser entfernt werden können. Die Eliminierung mit dem Flockungsverfahren konnte zwar im Laborversuch zu 90% erzielt werden, war aber nur für das Tensid PFOS und unter Einsatz eines Fällungshilfsmittels (Alginat) möglich. Im Vergleich zu den oft eingesetzten Anionentauschem, die Eliminierungsraten von größer als 95% aufweisen, ist die Effektivität nur mäßig. Da zudem bei der Abtrennung mit dem Kationenpolymer vergleichsweise hohe Konzentrationen an Fällungsmittel und Flockungshilfsmittel benötigt werden, ist das Verfahren derzeit aus ökologischer und ökonomischer Sicht nicht zu empfehlen. Bei dem zweiten Verfahren wurde für die Abwasserbehandlung erstmals Polyamid als Adsorbermaterial verwendet. Dieses Verfahren hat den großen Vorteil, dass die PFT-Beladung der Module reversibel ist und sowohl das Polyamid als auch die zurückgewonnenen PFT dem Wertstoffkreislauf zurückgeführt werden können. (Text gekürzt)

Umstellung bestehender galvanotechnischer Anlagen auf eine stoffverlustminimierte Prozesstechnik bei gleichzeitiger Kostensenkung, Teilvorhaben 6: Gestell- und Trommelautomaten zum Verzinken, Verkupfern, Elektropolieren und Vernickeln

Galvanotechnische Altanlagen in Deutschland setzten fast alle konventionelle, nachsorgende Systeme zur Abwasserreinigung ein. Eine Prozesstechnik mit Massnahmen zur Verminderung von Abwasser- und Abfallaufkommen durch Primaermassnahmen wurde bisher nur in gefoerderten, neu errichteten galvanotechnischen Anlagen realisiert und hat noch nicht zur breiten Wirksamkeit gefuehrt. Die Umstellung der galvanotechnischen Altanlage der Lohngalvanik Fa. Sessler GmbH auf eine stoffverlustminimierte Prozesstechnik soll schrittweise durch die Reduzierung von Elektrolytausschleppungen, Optimierung der Spueltechnik, Rueckfuehrung von Spuelwasserkonzentraten, Regenerierung von Prozessloesungen und stoffliche Verwertung von Abfaellen auf moeglichst hohem Niveau erfolgen. Dazu muessen die peripheren Ausruestungen wie Konzentratoren und Regeneratoren unter Praxisbedingungen erprobt und in die Anlage integriert werden. Fuer alle Massnahmen werden Kostenrechnungen erstellt, die dazu beitragen, dass nur Massnahmen umgesetzt werden, die zu Kostenvorteilen fuehren und somit eine Signalwirkung erzielt wird.

Entwicklung einer umweltverträglichen Technologie für die Metallchemie und Galvanotechnik, Teilprojekt 4: Anwendungstechnische Weiterentwicklung der chemischen Prozeßtechnologie für die umweltverträgliche Oberflächenbehandlung von Metallen

Deponiekoerper - Teilvorhaben 6: Vorbereitung und Koordination des Verbundvorhabens sowie Untersuchungen des Gefaehrdungspotentials, Deponie- und Langzeitverhalten vorbehandelter und z.T. separierter Siedlungsabfaelle

Im Rahmen der Koordinierung des Projektes wurde die Arbeit der verschiedenen Arbeitsgruppen aufeinander abgestimmt, qualitaetssichernde Massnahmen iniiert und begleitet. Die Arbeitsmethoden zur Erkundung von Altdeponien und Altstandorten wurden in Standardarbeitsanweisungen dokumentiert und in der Fachpresse publiziert. Zur umfassenden Praesentation des Projektes wurden zwei international besuchte Statusseminare organisiert. In eigenen Untersuchungen wurden das langfristige Deponieverhalten von derzeit anfallenden haeuslichen Restabfaellen und mechanisch-biologisch vorbehandelter Varianten ermittelt. Daneben wurden Monoabfaelle gewerblicher Herkunft auf ihr Ablagerungsverhalten untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass sich der Restabfall trotz abfallwirtschaflicher Massnahmen (Wertstofferfassung, getrennte Sammlung einer Bioabfallfraktion, Schadstoffsammlungen) in seinem Deponieverhalten nicht von dem Hausmuell vergangener Jahre unterscheidet. Die Schadstoffbelastung des Restabfalls ist als gering einzuschaetzen. Durch eine mechanisch-biologische Vorbehandlung wird das Deponieverhalten entscheidend verbessert, es muss allerdings noch mit signifikanten Belastungen des Sickerwassers mit TOC/TKN und einer geringen Bildung von Deponiegas gerechnet werden. Die untersuchten Monoabfaelle (Schleif-, Metall-, Galvanikschlaemme) zeigten nur geringe Belastungen mit organischen Kohlenstoff und wurden daher als TASi-nah definiert. Die erwarteten Belastungen (TOC/TKN) des Sickerwassers sind gering und es wird mit einem schnellen Erreichen der Grenzwerte fuer Direkteinleitung gerechnet. Eine Bildung von Deponiegas wird fuer diese Abfallarten nicht erwartet.

Akteursfigurationen einer produktionsintegrierten Abwasservermeidung des Forschungsschwerpunktes 'Produktionsintegrierte Umweltschutztechnik'

Die 5. Novelle des Wasserhaushaltsgesetzes (WHG) konfrontiert u.a. Betriebe der metallverarbeitenden Industrie mit verschaerften abwasserrechtlichen Anforderungen. Der Paragraph 7a WHG verpflichtet indirekteinleitende Betriebe, sogenannte 'gefaehrliche Stoffe' nach dem Stand der Technik abwassertechnisch vorzubehandeln (Konkretisierung im Anhang 40 und Verordnungen). Ziel des Projektes ist die Analyse der Umsetzung dieser Verpflichtungen in kleinen und mittleren Betrieben der galvanotechnischen Industrie (Lohngalvaniken). Die Konsequenzen fuer betroffene Betriebe sind in der Regel gravierend, da die im behoerdlichen Vollzug formulierten wasserrechtlichen Auflagen neben additiven auch die Einfuehrung produktionsintegrierter Techniken fordern koennen (Vorsorgeprinzip), so dass die Produktionsverfahren selber von Aenderungen betroffen sind. Fragestellung: Im Mittelpunkt steht die Untersuchung der Frage, unter welchen ueber-, zwischen- und innerbetrieblichen Handlungszusammenhaengen und Kooperationsformen technische und organisatorische Massnahmen durchgefuehrt werden, die zu einer produktionsintegrierten Vermeidung/Verminderung von Abwasseremissionen 'gefaehrlicher Stoffe' beitragen. Aufgrund der Hypothese, dass die erhoehte - und nicht nur - technische Komplexitaet produktionsintegrierter Techniken kleine Lohngalvaniken tendenziell ueberfordert, bezieht sich die zentrale Forschungsperspektive auf die Analyse der Bedeutung ueber- und zwischenbetrieblicher Handlungszusammenhaenge ('externer Figurationen' Grunt, 1984) und neuer sozialer Koordinationsmuster fuer das umweltschutzorientierte Innovationsverhalten. Untersuchungsdesign: Die Untersuchung ist als explorative Studie angelegt und traegt hypothesenbildenden Charakter. Die zentrale Untersuchungsmethode besteht in der Durchfuehrung von problemzentrierten Interviews (ca. 60) in vier Gemeinden: Neben Experteninterviews (Verbaenden, Behoerden) liegt der Schwerpunkt auf Interviews mit Geschaeftsfuehrern von Galvaniken und mit technischen Experten der Technik- und Chemielieferanten dieser Galvaniken. (Zwischen-)Ergebnisse: Die Hypothese, dass die untersuchten Galvaniken mit den zu erbringenden Koordinationsleistungen ueberfordert sind und sich auf die Suche nach externen Wissensressourcen begeben, wurde bestaetigt. Ausserorientierung und Qualitaet der Kooperation ist aber abhaengig von der 'Umsetzungsphilosophie' der zustaendigen Behoerde und die Existenz von kooperativen sozialen Beziehungen auf ueberbetrieblicher Ebene ist eher die Ausnahme. Die entscheidende Voraussetzung fuer die erfolgreiche Planung und Einfuehrung integrierter Abwasservermeidungstechniken besteht in der Herausbildung neuartiger Akteursfigurationen zwischen Galvaniken, deren Zulieferern, Abwassertechnikfirmen und den staatlichen Wasserbehoerden.

Verfahren zur Eliminierung von Fluororganischen Tensiden (PFT) aus dem Abwasser der Galvaniken

Galvaniken verwenden fluorierte Tenside als Netzmittel in den Chrom(Vl)-Prozessbädern, da sie gegenüber den stark oxidativen Badbedingungen stabil sind. Andererseits ist diese Stabilität der perfluorierten Tenside (PFT) mit einer Langlebigkeit und auch hohen Verweildauer in lebenden Organismen verbunden, die zu einer unerwünschten kontinuierlichen Anreicherung in der Umwelt führt. Galvaniken verwenden seit wenigen Jahren insbesondere schwach basische Anionenaustauscher während oder nach der betrieblichen Abwasserbehandlung, um die fluorierten, anionischen Tenside den Gewässern fernzuhalten. Nach einer vollständigen Beladung der Ionentauscher müssen diese entsorgt bzw. verbrannt werden. Dies ist mit einem hohen Wertstoffverlust verbunden. Auch werden bei der Adsorption ebenfalls Stoffe dem Abwasser entzogen, die in der biologischen Kläranlage eliminiert werden können. Ziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung eines Flockungsverfahrens, das zu einem frühen Zeitpunkt der betrieblichen Abwasserbehandlung (Teilstrom) angewendet wird und die überwiegend anionischen Fluortenside gezielt bindet, dem Abwasser durch Fällung/Flockung entnimmt, zu einem festen Abfall führt und hierüber einer sicheren Entsorgung oder einer Verwertung zuführt. In zwei nachbewilligten Arbeitspaketen sollen zudem die Abtrennung von PFT mit Polyamidadsorbern sowie mittels einer elektrochemische Behandlung untersucht werden. Ziel des Projektes war die Eliminierung von Fluortensiden aus dem Abwasser von Galvaniken. Da wurden drei verschiedene Verfahren untersucht. Mit der ersten Methode sollten die PFT mit Kationenpolymeren Ionenpaare bilden, die dann nach Ausfällung des Polymers aus dem zu reinigendem Wasser entfernt werden können. Die Eliminierung mit dem Flockungsverfahren konnte zwar im Laborversuch zu 90% erzielt werden, war aber nur für das Tensid PFOS und unter Einsatz eines Fällungshilfsmittels (Alginat) möglich. Im Vergleich zu den oft eingesetzten Anionentauschern, die Eliminierungsraten von größer als 95% aufweisen, ist die Effektivität nur mäßig. Da zudem bei der Abtrennung mit dem Kationenpolymcr vcrglcichowcioc hoho Konzontrationon an Fällungsmittel und Flockungshilfsmittel benötigt werden, ist das Verfahren derzeit aus ökologischer und ökonomischer Sicht nicht zu empfehlen. (Text gekürzt)

Filtration gequollener Abfallkunststoffe aus Galvanik-Verbund-Abfällen zur Abreinigung der Galvanometalle und zur Produktion hochwertiger Sekundärkunststoffe für den Spritzgusseinsatz

Ziel des Verbundvorhabens FiltraSolv war die Gewinnung hochwertiger technischer Kunststoffprodukte aus kunststoffhaltigen Galvanikabfällen, die in der Produktion des Projektpartners WAFA Kunststofftechnik GmbH anfallen. Bei einer Jahresproduktion galvanisierter Kunststoffteile von über 5000 Tonnen ist der Rohstoffbedarf der WAFA immens: Pro Tonne werden im Mittel 80% Kunststoff (ca. 60% Acrylnitrilbutadienstyrol (ABS) und 40% PC/ABS, ein Blend aus ABS und Polycarbonat (PC)), 0,4% Chrom, 7,8% Nickel und 11,8% Kupfer eingesetzt. Dabei entstehen über 150 Tonnen Ausschuss, die bei WAFA nicht wieder eingesetzt werden können. Allein über den Kunststoffanteil verliert WAFA damit Wertstoffe im Wert von ca. 210.000 Euro pro Jahr. Gleichzeitig entsteht bei der Abwasserreinigung der WAFA Galvanikschlamm, der in der heutigen Form nicht recycelt werden kann und als Sondermüll deponiert wird. Das Schließen dieses Rohstoffkreislaufs durch ein innovatives hochwertiges Kunststoffrecycling aus galvanisierten Kunststoffabfällen und die Aufwertung des Galvanikschlamms durch die im Recyclingprozess abgetrennte Galvanikmetallfraktion würde Kosten (und entsprechende CO2-Äquivalente) für ca. 450 Jahrestonnen Abfall (150 Tonnen Galvanikschrott und 300 Tonnen Galvanikschlamm) und rund 200 Jahrestonnen Neukunststoffe einsparen. Vor allem aber reduzierten diese Maßnahmen die CO2-Emission beim Kunststoffhersteller allein durch den Verzicht auf die genannte Neuwaremenge. Das Recycling galvanisierter Kunststoffe zu hochwertigen und bei WAFA wieder einsetzbaren Recyclaten scheitert bislang aber an der nur unzureichenden Trennung der Galvanikbeschichtung vom Basispolymer. So erzeugen kostengünstige Recyclingverfahren wie die Reextrusion mit einer State-of-the-art Schmelzefiltration Recyclate mit hohem Restgehalt an Kupfer-, Chrom- und Nickel-haltigen Partikeln, die die mechanischen Eigenschaften der Recyclate und eventuell daraus hergestellter Produkte sehr negativ beeinflussen. Daher wurde im FiltraSolv-Projekt ein auf Polymerquellung basierendes Recyclingverfahren entwickelt und getestet, dass aufgrund eines geringeren Lösungsmitteleinsatzes mit herkömmlichen Kunststoffverarbeitungsmaschinen umsetzbar ist. So wäre diese technische Neuentwicklung auf einem Extruder mit Schmelzefiltration und einer Vakuumentgasung umzusetzen. Ein solches System würde die Polymerquellung, Filtration von Galvanometallen und die Lösungsmittelrückgewinnung in einer Linie bewerkstelligen und im Vergleich zu bisher entwickelten lösungsmittelbasierten Kunststoffrecyclingverfahren (z.B. CreaSolv®-Prozess) deutlich geringere Investitions- und Betriebskosten nach sich ziehen. Zusammenfassend wird festgestellt, dass im Projekt eine erfolgreiche Verfahrensentwicklung für Produktionsabfälle galvanisierter Kunststoffe durchgeführt wurde. Das Verfahren erzeugt hochwertige Polymerregranulate sowie ein nickel- und kupferreiches Metall-Reject. Es entstehen keine nennenswerten Nebenprodukte. usw

Recycling von Katalysatoren, Prozessintegrierter Umweltschutz in der Kupfermetallurgie - Schließung von Metallkreisläufen und Reduzierung von CO2-Emissionen - Teilvorhaben 2: Großtechnische Verfahrensentwicklung

Recycling von Katalysatoren, Recycling von Nickel/Cobalt/Molybdän- und Vanadium/ Wolfram/ Molybdän-Katalysatoren - halbtechnische und technische Verfahrensentwicklung, Teilvorhaben 2

Ziel des Verbundvorhabens ist die Entwicklung eines ökonomisch vertretbaren Verfahrens zum Recycling komplex zusammengesetzter Nichtedelmetallkatalysatoren. Bei letzteren handelt es sich speziell um Nickel, Kobalt / Molybdän, Nickel / Wolfram / Molybdän und Vanadium /Wolfram / Molybdän- Katalysatoren. In der Literatur beschriebene Untersuchungen zum Recycling von Nichtedelmetall-Katalysatoren beschränken sich meist auf maximal 2 bis 3 Wertmetalle. In der Industrie werden zukünftig immer mehr komplex zusammengesetzte Katalysatoren eingesetzt (z.B. Erdölindustrie). Darüber hinaus erfolgt meist keine sortenreine Lagerung der verbrauchten Katalysatoren. Aus diesen Gemischen werden heute mit klassischen pyrometallurgischen Prozessen 1 bis maximal 2 Wertkomponenten gewonnen. Eine Rückgewinnung aller Wertkomponenten ist mit den derzeit zur Verfügung stehenden Verfahren im technischen Maßstab unter Berücksichtigung ökonomischer Gesichtspunkte nicht möglich. Die ständige Weiterentwicklung moderner Trennverfahren wie Solventextraktion und Membrantechnologie ermöglicht heute prinzipiell die Gewinnung aller Wertmetalle auch aus komplex zusammengesetzten Stoffen. Allerdings steigen mit der Anzahl der zu gewinnenden Wertkomponenten und Verunreinigungen auch die Zahl der notwendigen Trennoperationen und damit der technische Aufwand stark an. So wurde eine Marktrecherche durchgeführt. Darüber hinaus wurden Katalysatoren als Untersuchungsproben beschafft und chemisch charakterisiert. Auf der Grundlage dieser Aussagen werden Katalysatoren mit einem hohen Anteil an wertintensiven Metallen und einem hohen Marktvolumen für das Recycling ausgewählt. Dabei müssen aufgrund der sich ständig ändernden Marktsituation die Mengen und Zusammensetzungen verbrauchter Katalysatoren über den gesamten Zeitraum des Verbundprojektes weiterverfolgt werden. Auf der Grundlage einer vom Projektpartner TU Bergakademie Freiberg durchgeführten Literaturstudie können Aussagen für die weiteren experimentellen Untersuchungen getroffen werden. Das zu entwickelnde Verfahren lässt sich auch auf andere Katalysatoren und Zusammensetzungen übertragen und liefert damit Metallerzeugern und Recyclingbetrieben wirtschaftliche Möglichkeiten der Stoffkreislaufschließung komplex zusammengesetzter metallhaltiger Sekundärrohstoffe (z.B. Galvanikschlämme, Stäube). Die Zielsetzungen des Verbundvorhabens dienen somit einer Ressourcenschonung durch Rückführung aller in den verbrauchten komplex zusammengesetzten Katalysatoren enthaltenen Wertkomponenten. Darüber hinaus wird mit der Entwicklung von Technologien zum Recycling komplex zusammengesetzter Katalysatoren auch ein wesentlicher Beitrag zum Umweltschutz durch eine drastische Reduzierung der Lagermenge und der Lagerzeit von u.a. mit toxischen organischen Bestandteilen kontaminierten verbrauchten Katalysatoren geleistet. ...

BIOLEACHING - Mikrokinetische und technologische Untersuchungen zur heterotrophen Laugung metallhaltiger Abfallstoffe und Altlasten

Mikrobielle Prozesse spielen eine wichtige Rolle im globalen Metallkreislauf. Biologische Laugungs- und Remediationsprozesse stellen ein wichtiges Forschungsgebiet v.a. mit Bedeutung für die Zukunft dar, in der Aspekte einer nachhaltigen und umweltfreundlichen Entwicklung immer stärker zu berücksichtigen sind. Sie besitzen eine hohe Relevanz für saubere Technologien, Materialrecycling und Abfallminimierung. Ziel des gesamten Projektes war es, weitere Erkenntnisse auf dem Gebiet der heterotrophen Laugung zu erreichen. Mit dem steigenden grundlegenden Verständnis derartiger Prozesse sollen bessere Einsichten in allgemeine natürliche Vorgänge sowie rationelle Lösungsansätze für eine Anwendung auf Abfälle und Altlasten möglich werden. Das gesamte Projekt wurde in 3 wesentlichen Etappen durchgeführt - Es wurden mikrobielle Laugungsprozesse in alkalischen Ablagerungen und Rückständen (silikatisches Schlackenmaterial) durchgeführt- Mikrobielle Laugungsprozesse wurden in sauren Ablagerungen untersucht (in pyritischem Tailingmaterial aus einer Flussniederung- Der Mechanismus der heterotrophen mikrobiellen Laugung wurde näher untersucht (mit einem Galvanikschlamm in verschiedenen Reaktorsystemen). Als Ergebnis der gesamten Arbeit wurde herausgearbeitet, dass heterotrophe mikrobielle Laugungs- und Verwitterungsprozesse nicht nur in neutralen pH-Bereichen, sondern auch in sauren und alkalischen Umgebungen unter günstigen Voraussetzungen ablaufen können. Die umfassenden Ergebnisse dieser Arbeit geben tiefe Einblicke in den Ablauf und die Wirkung mikrobieller Verwitterungsprozesse in natürlichen Systemen und anthropogenen Ablagerungen. Derartige Prozesse spielen eine wichtige Rolle bei der natürlichen Verwitterung von Mineralen sowie von anthropogen verursachten Ablagerungen letztere stellen schließlich global eine beträchtliche Kontaminationsquelle für Grund- und Oberflächenwasser dar. Biologische Laugungsprozesse sind jedoch auch anwendbar zur Behandlung metallkontaminierter Abfällen und Altlasten. Sie besitzen eine hohe Relevanz für saubere Technologien, Materialrecycling und Abfallminimierung.

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