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Erfassung der Altlasten aus der Verwendung von Holzschutzmitteln in der ehemaligen DDR

Das Projekt "Erfassung der Altlasten aus der Verwendung von Holzschutzmitteln in der ehemaligen DDR" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Department für Biologie, Zentrum Holzwirtschaft, Ordinariat für Holzbiologie und Institut für Holzbiologie und Holzschutz der Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft durchgeführt. Die quantitative und qualitative Erfassung der Holzschutzmittelproduktion in der ehemaligen DDR stellt einen Beitrag fuer die Abschaetzung der in den neuen Bundeslaendern zur Entsorgung anstehenden holzschutzmittelhaltigen Althoelzer dar. In der ehemaligen DDR wurden in dem Zeitraum von 1970-1988 zwischen ca. 15000 t (1982) und ca. 20000 t (1986) Holzschutzmittel und holzschuetzende Anstrichstoffe hergestellt, mit denen jaehrlich etwa 1,5 Mill. m3 Holz behandelt wurden. Von der Gesamtproduktionsmenge entfallen ca. 50-60 Prozent auf oelige und ca. 20-30 Prozent auf wasserloesliche Holzschutzmittel. Damit entspricht das Gesamtproduktionsvolumen an derartigen Erzeugnissen in etwa 50 Prozent der 1988 in den alten Bundeslaendern vermarkteten Holzschutzmittel. Der Kontaminationsgrad des Bodens im Bereich der Standorte von Kesseldruck- und Trogtraenkanlagen ist besonders kritisch zu beurteilen, da infolge der Nutzung veralteter und unzureichend ausgeruesteter Anlagen mit erhoehten Schadstoffbelastungen auf den Werksgelaenden zu rechnen ist.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei, Institut für Forstgenetik durchgeführt. Das übergeordnete Ziel des Projektes TREEFORJOULES ist es, die wichtigsten Faktoren zu identifizieren, die den physikalisch-chemischen Eigenschaften der Zellwände zugrunde liegen, die eine Schlüsselrolle bei der Schwierigkeit spielen, diesen nachhaltig produzierten Rohstoff als Quelle für die effiziente Erzeugung von Biokraftstoffen der zweiten Generation zu nutzen. Dieses Wissen ist für künftige Assoziationsstudien und Marker-unterstützte Züchtung von Elite-Bäume zur Verbesserung der Verarbeitung von Lignozellulose unverzichtbar. Damit wird gleichzeitig ein Beitrag zur Erreichung der Ziel der KBBE-Ausschreibung für eine Sicherung der nachhaltige Energieversorgung geleistet. Der Arbeitsplan besteht aus 4 Arbeitspaketen, aus denen 29 deliverables erarbeitet und 16 milestones erreicht werden sollen. Das vTI ist an Erarbeitung von 9 deliverables und an Erreichung von 10 milestones beteiligt. Im WP1 sollen Kandidatengene als mögliche Regulatoren für die Holzbildung identifiziert und charakterisiert werden. Die Forstgenetik wird eine Transkriptomanalyse von Xylemzellen durchführen sowie Kandidatengen-inaktive (RNAi) transgene Pappeln herstellen. Die Holzchemie ist an der Identifizierung von Holzeigenschaften sowie der Analyse des bioenergetischen Potentials des Holzes beteiligt. Die Holzbiologie untersucht transgenes Holz mit innovativen mikroskopischen und mikrospektroskopischen Methoden. TREEFORJOULES stützt sich auf die kollektive translationale Expertise der Mitglieder des Konsortiums in der Genomik von Holz, der Herstellung von Vollgeschwister Nachkommenschaften, und bestehende genomische Ressourcen. Die Arbeitsgruppe besteht aus Wissenschaftlern aus öffentlichen und privaten Organisationen, die an der Spitze ihrer Arbeitsfelder sind, und der aktiven Beteiligung von Wald-, Zellstoff und Papier, und Energie-Unternehmen aus Frankreich, Spanien und Portugal, sowie einer deutschen KMU, die Konzepte zur nachhaltigen und ökologischen Nutzung von Bioraffinerien entwickeln.

Chlorfreie Bleiche von Sulfatzellstoff aus Baikalsk (Russland)

Das Projekt "Chlorfreie Bleiche von Sulfatzellstoff aus Baikalsk (Russland)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Department für Biologie, Zentrum Holzwirtschaft, Ordinariat für Chemische Holztechnologie und Institut für Holzchemie und Chemische Technologie des Holzes der Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft durchgeführt. Die TCF (totally chlorine free) Bleiche von Zellstoffen ist eine neue Entwicklung, die zunaechst fuer Sulfitzellstoffe industriell umgesetzt wurde und derzeit auch fuer die schwerer bleichbaren Sulfatzellstoffe zunehmend Anwendung findet. Der wesentliche Beweggrund, auf den Einsatz vor allem von Chlor, aber auch von chlorhaltigen Verbindungen zu verzichten, ist die Bildung und Freisetzung organischer Chlorverbindungen mit oekotoxikologischer Relevanz. Der Ausstoss von Organochlorverbindungen wird insbesondere als bedenklich angesehen, wenn es sich beim Rezipienten um ein sensibles Oekosystem handelt, wie den Baikalsee in Russland. Aus diesem Grunde ist das dort ansaessige Baikalsk-Zellstoffwerk zunehmend in die Kritik geraten. Das Werk verfuegt bereits ueber eine sehr effiziente mehrstufige Abwasserreinigungsanlage, dennoch gelangen groessere Mengen an chlorierter organischer Substanz in den Baikalsee. Zur wirkungsvollen Reduzierung der Gewaesserbelastung waere eine Umstellung der noch konventionell unter Einsatz von Chlor und Chlorverbindungen betriebenen Bleiche auf ein elementarchlorfreies oder besser noch vollstaendig chlorfreies Verfahren erforderlich. Vor diesem Hintergrund wurde dem Institut fuer Holzchemie und chemische Technologie des Holzes der Bundesforschungsanstalt fuer Forst- und Holzwirtschaft angetragen, Untersuchungen zur TCF-Bleiche des im Baikalsk-Werk produzierten Laerchensulfatzellstoffs durchzufuehren. Der Zellstoff wies mit einer Kappazahl von unter 18 zwar einen fuer konventionell erzeugten Nadelholzsulfatzellstoff extrem niedrigen Restligningehalt auf, die ermittelte Viskositaet des Zellstoffes von 814 ml/g deutete aber auf eine erhebliche Kohlenhydratschaedigung hin, die eine gravierende Erschwernis fuer die weniger selektive TCF Bleiche darstellte. Fuer die Bleiche wurden zwei Bleichsequenzen mit und ohne Ozonstufe ausgewaehlt und die Bedingungen dahingehend optimiert, dass die Viskositaetsverluste bei Bleiche auf ein hohes Weissgradniveau moeglichst niedrig gehalten werden.

Chlorfreie Bleiche von Zellstoffen

Das Projekt "Chlorfreie Bleiche von Zellstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Department für Biologie, Zentrum Holzwirtschaft, Ordinariat für Chemische Holztechnologie und Institut für Holzchemie und Chemische Technologie des Holzes der Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft durchgeführt. Das Projekt hat die chlorfreie Bleiche von Sulfatzellstoffen zum Ziel. Dabei werden die Zellstoffe durch Modifikation der Sauerstoffstufe soweit wie moeglich delignifiziert und in der Endbleiche Ozon, Peroxid, Peressigsaeure und Caroat eingesetzt. Verglichen wird auch die Bleichbarkeit von Standardsulfatzellstoffen mit extended delignified Sulfatzellstoffen.

Einsatz von Flash-Pyrolyseoelen aus Biomasse zur Waerme- und Stromerzeugung

Das Projekt "Einsatz von Flash-Pyrolyseoelen aus Biomasse zur Waerme- und Stromerzeugung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Department für Biologie, Zentrum Holzwirtschaft, Ordinariat für Chemische Holztechnologie und Institut für Holzchemie und Chemische Technologie des Holzes der Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft durchgeführt. Durch kurzzeitige Erhitzung (1-2 s) von Biomassepartikeln unter Sauerstoffausschluss (Flash-Pyrolyse) kann etwa 70 Prozent des Ausgangsmaterials in fluessige Produkte ueberfuehrt werden. Diese sogenannten Bio-Oele lassen sich sowohl als fluessiger Energietraeger als auch als Quelle fuer Chemierohstoffe nutzen. Sie sind nicht vergleichbar mit herkoemmlichen Mineraloelen, sondern weisen spezifische Charakteristika auf, denen bei der energetischen Nutzung Rechnung getragen werden muss. Die Bio-Oele enthalten Wasser und koennen auch mit Wasser oder Alkoholen verduennt werden. Ihr Heizwert betraegt ca. 20 MJ/kg und liegt damit nur leicht ueber dem des Holzes. Die Oele sind thermolabil und haben einen sauren Charakter (pH-Wert ca. 2,5). Trotz dieser zunaechst unguenstig erscheinenden Eigenschaften hat sich in der Praxis herausgestellt, dass die Oele ohne oder nur mit wenig Modifikationen direkt in Kesseln oder stationaeren Dieselmotoren energetisch genutzt werden koennen. Im Rahmen eines EU-Forschungsvorhabens 'Bio Fuel Oil for Power Plants and Boilers' sollen Bio-Oele in groesseren Mengen (300 t) produziert, energetisch verwertet, charakterisiert und veredelt werden. Die Produktion findet in Italien beim Stromkonzern ENEL statt, der eine Demonstrationsanlage betreibt. ENEL fuehrt auch Verbrennungsversuche in einem Heizwerk in Livorno durch. Am finnischen Forschungszentrum VTT werden die Bio-Oele in einem Waertsilae-Dieselmotor mit 1 MW elektrischer Leistung eingesetzt. Am Institut fuer Holzchemie und chemische Technologie des Holzes der Bundesforschungsanstalt fuer Forst- und Holzwirtschaft werden die Bio-Oele chemisch und physikalisch charakterisiert sowie Untersuchungen zu deren Langzeitstabilitaet vorgenommen. Die Oele werden unter verschiedenen Bedingungen gelagert, wobei vor allem der Einfluss von Temperatur und Licht beobachtet wird. Gemessen werden nicht nur globale Kenngroessen wie Saeurezahl, Bromzahl, pH- Wert, Wassergehalt, Viskositaet etc. sondern auch die Veraenderung einzelner Substanzklassen und Komponenten.

Untersuchungen von Wipfelschaeden an Fichten, Kiefern und Laerchen

Das Projekt "Untersuchungen von Wipfelschaeden an Fichten, Kiefern und Laerchen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Holzforschung München durchgeführt. Eine Untersuchung einer grossen Zahl von Fichtenwipfeln, die im Rahmen von Altdurchforstungen angefallen ware, hat ergeben, dass 85 vH der Wipfel Deformationen zeigten, die auf Knospentod, Triebtod und/oder Zurueckbleiben von Gipfeltrieben zurueckzufuehren waren. In diesem Zusammenhang ist eine Methode entwickelt worden, die eine Datierung des Absterbens von Gipfelknospen und -trieben gestattet. Die Beobachtungen an Fichtenwipfeln wurden auf andere Nadelbaeume ausgedehnt. Dazu sind anatomische, holzphysikalische und vor allem holzchemische Untersuchungen erforderlich.

Verwendung von schwachem Laubholz für die Produktion von Brettsperrholz

Das Projekt "Verwendung von schwachem Laubholz für die Produktion von Brettsperrholz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für Forstwirtschaft Rottenburg, Professur für Internationale Holzwirtschaft durchgeführt. Der naturnahe und standortangepasste Waldbau führt in Deutschland zu einem starken Anstieg der Laubholzvorräte. Der Anteil der stofflichen Nutzung von Laubholz sank jedoch in den letzten Jahren auf 8,5 % des jährlichen Gesamtaufkommens. Das vorliegende Vorhaben soll, zur Ausweitung des stofflichen Nutzungspotentials von Laubholz, den Einsatz für konstruktive Verwendungen erreichen und folgende Produktinnovationen ermöglichen: Erhöhung der Dimensionsstabilität von Laub-Schwachholz durch neuartige Holzmodifizierungsverfahren und Herstellung von Vollholzwänden, sogenannten Brettsperrholzelementen (BSP), aus Laub-Schwachholz und minderen Holzqualitäten. Das Konsortium deckt die gesamte Wertschöpfungskette des Produktes 'BSP aus schwachem Laubholz' ab: Vom Rohstofferzeuger über Einschnitt und Trocknung bis hin zur industriellen Verarbeitung. Das übergeordnete technische Projektziel ist die Realisierung einer BSP-Wand aus schwachem Laubholz. Eine Verwendung als Konstruktionsmaterial war aufgrund der geringen Dimensionsstabilität von Buchenholz bislang nur sehr eingeschränkt möglich. Die Erhöhung der Dimensionsstabilität soll in diesem Projekt durch neuartige chemische Modifizierungsverfahren des Holzes realisiert werden, welche sich durch geringe Rohstoff- und Prozesskosten auszeichnen und zugleich eine ausreichende Stabilisierung des Laubholzes erreichen. Die uneingeschränkte Nutzbarkeit von Laub-Schwachholz für BSP-Anwendungen soll somit gewährleistet werden. Die im Projekt gewonnenen Ergebnisse münden in der Herstellung eines Laubholz-Brettsperrholz-Prototyps, an dem die produktspezifischen Eigenschaften getestet werden. (AP0): Projektmanagement (AP1): Literatur- und Marktrecherche (AP2): Auswahl geeigneter Modifizierungen und Verklebungen (AP3): Auswahl und Testen von BSP-Varianten im Labormaßstab (AP4): Übertragung der Ergebnisse auf die Brettsperrholzproduktion - Herstellung eines Prototyps (AP 5): Veröffentlichung, Marketing und Wirtschaftlichkeitsanalyse.

Chlorfreie Bleiche von Formacellzellstoffen

Das Projekt "Chlorfreie Bleiche von Formacellzellstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Department für Biologie, Zentrum Holzwirtschaft, Ordinariat für Chemische Holztechnologie und Institut für Holzchemie und Chemische Technologie des Holzes der Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft durchgeführt. Die chlorfreie Bleiche von Sulfitzellstoffen mit Alkali/Sauerstoff und Wasserstoffperoxid ist heute in der Bundesrepublik Stand der Technik. Nicht moeglich ist jedoch die Schliessung der Wasserkreislaeufe wegen der Aufkonzentration der mit den Hackschnitzeln eingetragenen Fremdionen bei der Rueckgewinnung der Aufschlusschemikalien durch Ablaugenverbrennung und wegen der unterschiedlichen Basen beim Aufschluss (MgO) und bei der Bleiche (NaOH).- Sulfatzellstoffe lassen sich im Gegensatz zu Sulfitzellstoffen wesentlich schwerer chlorfrei bleichen und erfordern eine zusaetzliche saure Waesche zur Entfernung der Schwermetallionen sowie Komplexbildner und Aktivatoren, die die Abwaesser zusaetzlich belasten. Das im Institut fuer Holzchemie und chemische Technologie des Holzes entwickelte Formacell-Verfahren ermoeglicht die abwasserfreie Bleiche mit Ozon und Peressigsaeure zu Zellstoffen mit hohen Weissgraden (ueber 85 Prozent ISO) und Festigkeiten. Im Gegensatz zum Sulfit- und Sulfatverfahren werden beim Formacell-Verfahren bereits beim Aufschluss Zellstoffe mit sehr niedrigen Restligningehalten (unter 1,5 Prozent) erhalten. Fuer die anschliessende Bleiche mit Ozon braucht die Aufschlussloesung nicht veraendert zu werden. Vorteile gegenueber der konventionellen Ozonbleiche in Wasser sind die bessere Loeslichkeit und die hoehere Stabilitaet des Ozons in Essigsaeure/Ameisensaeure, wodurch die vollstaendige Delignifizierung ohne signifikanten Festigkeitsabfall der Zellstoffe moeglich ist. Zur Verbesserung des Weissgrades wird Peressigsaeure in Wasser oder Butylacetat eingesetzt, das gleichzeitig als Schleppmittel fuer die Abtrennung des Wassers aus der Aufschlussloesung durch azeotrope Destillation dient. Gegenueber dem in Deutschland zur Zeit angewendeten Sulfitverfahren entfaellt beim Formacell-Verfahren die Ablaugenverbrennung zwecks Rueckgewinnung der beim Aufschluss (Mg(HSO3)2) und in der Bleiche (NaOH) eingesetzten anorganischen Chemikalien, wodurch Abwaesser und Luftverschmutzungen (SO2) vermieden werden.

Teilvorhaben 2

Das Projekt "Teilvorhaben 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Pflanzenchemie und Holzchemie, Lehrstuhl für Holz- und Pflanzenchemie durchgeführt. Da die für die Faserplattenherstellung typischerweise eingesetzten Holzsortimente einer wachsenden Verknappung unterliegen und es zusätzlich zu einem klimatisch bedingten Waldumbau und somit zur Zunahme von Schwachholz kommt, besteht akuter Forschungsbedarf für die stoffliche Verwertung von Buchen- und Eichenholz. Ein wichtiges Kriterium für die Faserplatteneigenschaften sind die Wechselwirkungen zwischen Faserstoff und Bindemittel. Diese werden durch stoffliche und prozesstechnische Parameter beeinflusst. Ziel des Projektes ist die Bewertung des Einflusses dieser Wechselwirkungen zwischen Bindemittel und Holzfaser auf die Eigenschaften der daraus hergestellten Faserplatten. Zur Umsetzung des Vorhabens erfolgt die Herstellung von Laubholzfaserstoffen unter variierten Aufschlussbedingungen. Diese werden im Vergleich zu Fichtenholzfaserstoff charakterisiert (z. B. chemische Zusammensetzung, Porenvolumen und Oberfläche). Anschließend werden diese Faserstoffe mit verschiedenen Bindemitteln beleimt und erneut charakterisiert. Über geeignete Extraktionsverfahren wird der Bindemittelanteil ermittelt. Ferner werden die Verteilung, Penetration und Kinetik der Bindemittel untersucht. Abschließend werden aus den beleimten und unbeleimten Faserstoffen vorgepresste Faservliese und Faserplatten gebildet. An diesen Platten werden neben den Untersuchungen der Faser-Bindemittel-Wechselwirkung zusätzlich physikalische Eigenschaften geprüft und mit den Wechselwirkungen korreliert.

Enzym-unterstuetztes Deinking von Altpapier

Das Projekt "Enzym-unterstuetztes Deinking von Altpapier" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Department für Biologie, Zentrum Holzwirtschaft, Ordinariat für Chemische Holztechnologie und Institut für Holzchemie und Chemische Technologie des Holzes der Bundesforschungsanstalt für Forst- und Holzwirtschaft durchgeführt. Der Einsatz von Altpapier fuer die Papierherstellung ist in den letzten Jahren auf ein hohes Niveau gestiegen, wobei sich die Altpapiereinsatzquote bei der Produktion verschiedener Papiersorten deutlich unterschied. Waehrend Verpackungspapiere bereits zu mehr als 90 Prozent aus Altpapier hergestellt werden, bestehen bei der Produktion graphischer Papiere noch einige Reserven fuer den vermehrten Altpapiereinsatz. Gerade in diesem Bereich ist die entsprechende Quote besonders durch Altpapiereinsatz fuer Zeitungsdruckpapiere stark angestiegen, waehrend sie bei sonstigen graphischen Papieren nahezu konstant blieb. Dies ist unter anderem mit der Struktur der deutschen Papierindustrie zu erklaeren, die zu einem grossen Anteil qualitativ hochwertige Schreib- und Administrationspapiere herstellt. Die angestrebte weitere Erhoehung dieser Quoten stoesst auf qualitative und technische Grenzen. Eine qualitative Verbesserung des Altpapiers kann durch Fortschritte in der Deinking- und Bleichtechnologie erreicht werden. Eine der technischen Grenzen fuer einen hoeheren Altpapiereinsatz in allen Bereichen ist die schlechte Entwaesserung des Altpapierstoffs auf der Papiermaschine und die unvollstaendige Abloesung der Druckfarben beim Deinkingvorgang. In beiden Problembereichen koennen Enzyme moeglicherweise Abhilfe schaffen. Im Rahmen eines von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt gefoerderten Projektes soll am Institut fuer Holzchemie und chemische Technologie des Holzes der Bundesforschungsanstalt fuer Forst - und Holzwirtschaft der Einsatz von Enzymen als alternatives Mittel zur Druckfarbenentfernung (Deinking) untersucht werden. Ziel der Arbeiten ist ein teilweiser oder vollstaendiger Verzicht auf den Einsatz konventioneller Deinkingchemikalien. Hierzu gehoeren Natronlauge, Wasserglas, Komplexbildner, Tenside und Wasserstoffperoxid. In der Regel gelangen diese konventionellen Deinkingchemikalien ins Abwasser oder reichern sich im Papier an.

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