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EQUAD - Entwicklung eines kontinuierlichen und kostengünstigen Syntheseverfahrens für Ammoniumdinitramid (ADN) als umweltverträglichen Treibstoffzusatz

Das Projekt "EQUAD - Entwicklung eines kontinuierlichen und kostengünstigen Syntheseverfahrens für Ammoniumdinitramid (ADN) als umweltverträglichen Treibstoffzusatz" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Josef Meißner GmbH & Co. KG.

Entwicklung von InGaNAs Materialtechnologie für höchsteffiziente Mehrfachsolarzellen für Konzentratorphotovoltaik, Teilvorhaben: Erarbeitung geeigneter industrieller Herstellungsverfahren für höchstreine Stickstoffverbindungen zum Einsatz in der MOVPE hocheffizienter Mehrfachsolarzellen

Das Projekt "Entwicklung von InGaNAs Materialtechnologie für höchsteffiziente Mehrfachsolarzellen für Konzentratorphotovoltaik, Teilvorhaben: Erarbeitung geeigneter industrieller Herstellungsverfahren für höchstreine Stickstoffverbindungen zum Einsatz in der MOVPE hocheffizienter Mehrfachsolarzellen" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Dockweiler Chemicals GmbH.Die Dockweiler Chemicals erarbeitet geeignete industrielle Herstellungsverfahren für Hydrazine (N-Prekursoren) und deren Aufreinigung hinsichtlich der Zerlegungs- und Reinheitsanforderungen in der Niedertemperatur-Gasphasen-Epitaxie zur Abscheidung stickstoffhaltiger Schichten. In vorangegangenen Projekten wurden in der Literatur beschriebene Syntheseverfahren auf deren Tauglichkeit zur Herstellung höchstreiner Hydrazine untersucht und Kleinchargen produziert. Bislang stellt jedoch die Aufreinigung dieser Verbindungen (gerade in Bezug auf Sauerstoff) eine extrem hohe Herausforderung dar und die derzeit erreichte Materialqualität bedarf noch der substantiellen Verbesserung, um den Anforderungen der Bauelemente zu genügen. Im vorliegenden Projekt soll zunächst ein Verständnis für die möglichen Quellen der Verunreinigung erarbeitet werden, um dann zielgerichtete Aufreinigungsprozesse anzuwenden. Im weiteren Verlauf sind dann diese Prozesse upzuscalen, um die für die Produktion benötigten Mengen zur Verfügung stellen zu können. Nach Auswahl des technisch und ökonomisch sinnvollsten Verfahrens zur Aufreinigung werden die Zielsubstanzen in Kleinchargen produziert. In mehreren iterativen Schritten sollen potentielle Verunreinigungen, die mit üblichen Analyseverfahren nicht mehr detektiert werden können, über Epitaxiemethoden nachgewiesen und bestimmt werden. Geeignete Aufreinigungsmethoden sollen entwickelt und gemäß der geforderten Materialreinheiten optimiert werden.

2. Begriffsbestimmungen

2. Begriffsbestimmungen 2.1 Salzfreies Speisewasser ist Wasser mit einem Elektrolytgehalt entsprechend einer Leitfähigkeit < 0,2 µS/cm , gemessen hinter starksaurem Probenahme-Kationenaustauscher 1) , und einer Kieselsäurekonzentration < 0,2 mg/l . 2.2 Salzarmes Speisewasser ist Wasser mit einem Elektrolytgehalt entsprechend einer Leitfähigkeit < 50 µS/cm, gemessen ohne starksauren Probenahme-Kationenaustauscher. 2.3 Salzhaltiges Speisewasser ist Wasser mit einem Elektrolytgehalt entsprechend einer Leitfähigkeit ≥ 50 µS/cm, gemessen ohne starksauren Probenahme-Kationenaustauscher. 2.4 Konditionierung im Sinne dieser Anforderungen ist die Verbesserung bestimmter Qualitätsmerkmale des Speisewassers und Kesselwassers durch Anwendung von Konditionierungsmitteln 2) , nach deren Art zwischen drei Fahrweisen unterschieden wird. 2.4.1 Konditionierung mit Alkalisierungsmitteln (alkalische Fahrweise) ist der Betrieb mit Speisewasser und Kesselwasser, deren pH -Wert durch Alkalisierungsmittel angehoben ist. 2.4.2 Konditionierung mit Oxidationsmitteln (neutrale Fahrweise) ist der Betrieb mit neutralem salzfreiem Speisewasser, dem als Oxidationsmittel Sauerstoff oder Wasserstoffperoxid zugegeben wird. 2.4.3 Konditionierung mit Alkalisierungs- und Oxidationsmitteln (kombinierte Fahrweise) ist der Betrieb mit salzfreiem Speisewasser, dessen pH-Wert mit Ammoniak angehoben und dem zusätzlich Sauerstoff zudosiert wird. 2.5 Kreislaufwasser ist Wasser, das in einer Heißwasseranlage zwischen dem Heißwassererzeuger und den Wärmeverbrauchern umgewälzt wird. 2.5.1 Salzarmes Kreislaufwasser ist Wasser mit einem Elektrolytgehalt entsprechend einer direkt gemessenen Leitfähigkeit ≤ 100 µS/cm. 2.5.2 Salzhaltiges Kreislaufwasser ist Wasser mit einem Elektrolytgehalt entsprechend einer direkt gemessenen Leitfähigkeit > 100 µS/cm. 2.6 Füll- und Ergänzungswasser ist das für die Erstbefüllung oder zum Ersatz von Verlusten zugeführte Wasser. 1) Diese Begriffsbestimmung setzt voraus, dass keine freien Basen, z. B. Natriumhydroxid, als Verunreinigung vorhanden sind. 2) Falls Hydrazin zur Anwendung gelangt, sind die berufsgenossenschaftlichen Merkblätter "Hydrazin" (ZH 1/127) und "Grundsätze für die Anerkennung von geschlossenen Umfüll- und Dosieranlagen für wässrige Lösungen von Hydrazin" (ZH 1/109) zu beachten. Stand: 14. März 2018

Entwicklung und Validierung eines innovativen Analyseverfahrens zur selektiven Bestimmung von Zearalenon (ZEN) in pflanzlichen Ölen (ZENOL)^Teilvorhaben: Evaluierung und Validierung des optimierten Analyseverfahrens zur Bestimmung von Zearalenon in Öl, Teilvorhaben: Entwicklung und Optimierung von Hydrazin-Festphase und Analyseverfahren zur Bestimmung von ZEN in pflanzlichen Ölen

Das Projekt "Entwicklung und Validierung eines innovativen Analyseverfahrens zur selektiven Bestimmung von Zearalenon (ZEN) in pflanzlichen Ölen (ZENOL)^Teilvorhaben: Evaluierung und Validierung des optimierten Analyseverfahrens zur Bestimmung von Zearalenon in Öl, Teilvorhaben: Entwicklung und Optimierung von Hydrazin-Festphase und Analyseverfahren zur Bestimmung von ZEN in pflanzlichen Ölen" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Abteilung 1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien, Fachbereich 1.7 - Lebensmittelanalytik.Ziel des Verbundprojektes ist die Entwicklung, Optimierung und Validierung eines normungsfähigen HPLC-Fluoreszenz (FLD) Verfahrens zur quantitativen Analyse von Zearalenon (ZEN) in pflanzlichen Ölen. Ziel des Teilvorhabens (BAM) ist die Entwicklung und Optimierung des HPLC-FLD basierten Analyseverfahren. Kernziel der wiss.-techn. Verfahrensentwicklung ist die Etablierung einer robusten, anwenderfreundlichen Festphasenkartusche (SPE) zur Extraktion und zum clean-up. Als Festphase soll ein für ZEN selektives Hydrazin-funktionalisiertes Polymerharz zum Einsatz kommen, das für diesen Zweck konzipiert, hergestellt und optimiert wird. Arbeitsplanung: Zur Erreichung der Ziele des Teilvorhabens A sind drei Arbeitspakete vorgesehen, die sich mit der (AP 1) Entwicklung eines Hydrazin-funktionalisierten Polymerharzes, (AP 2) mit der entsprechenden SPE-Kartuschen-Entwicklung sowie (AP 3) mit der chem.-analyt. Verfahrensentwicklung beschäftigten. AP 1 bildet die Grundlage der weiteren Arbeiten und wird zusammen mit einem Spezialisten für Festphasen-Entwicklungen (Unterauftrag) durchgeführt. Mit den in AP 2 herzustellenden SPE-Prototypen (500 Stück) werden sowohl die Verfahrensentwicklungen (AP 3) als auch die Validierungsversuche (AP 4 und 5) durchgeführt. Das für Teilvorhaben A abschließende AP 3 beinhaltet chem.-analyt. Verfahrensoptimierungen hinsichtlich Extraktion, clean-up und instrumenteller Analyse. Ergebnisverwertung: Die angestrebte Ergebnisverwertung des Verbundprojektes ist es, das validierte Analyseverfahren als Normentwurf beim DIN mit Ziel dem einzureichen, dieses auch in die europäische Normung zu überführen. In Teilvorhaben A wird eine wissenschaftliche Verwertung sowie ein wiss./wirt. Anschluss angestrebt. Wissenschaftliche Verwertung insbesondere durch Publikation der Ergebnisse in Fachjournalen, den wiss./wirt. Anschluss durch Kooperation mit KMU zur Überführung der SPE-Prototypen zu marktfähigen Produkten.

NOFIDA - Schaffung eines Kraftstoffs mit geringem NO2-Ausstoß und hohem Biogenitätsgehalt

Das Projekt "NOFIDA - Schaffung eines Kraftstoffs mit geringem NO2-Ausstoß und hohem Biogenitätsgehalt" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie. Es wird/wurde ausgeführt durch: Hochschule für angewandte Wissenschaften Fachhochschule Coburg, Technologietransferzentrum Automotive (TAC).Bei der dieselmotorischen Verbrennung kommt es zu gegenläufigen Effekten bei Stickoxid- und Partikelemissionen. Das sogenannte Diesel-Dilemma besagt, dass hohe Verbrennungstemperaturen zwar niedrige Partikelemissionen verursachen, die Bildung von thermischem NOx durch die hohen Temperaturen allerdings begünstigt wird. Verbrennt man den Kraftstoff dagegen bei niedrigen Temperaturen, bilden sich wenig Stickoxide, wohingegen die Partikelemissionen stark ansteigen. Die Bildung der Stickoxide wird über den Zeldovich-Mechanismus beschrieben. In diesen Mechanismus kann durch Zugabe von stickstoffhaltigen Additiven zum Kraftstoff eingegriffen werden. Mittels Zugabe von Hydrazid-Gruppen, welche während der Verbrennung zu Hydrazin und schließlich zum reduzierenden NH2 zerfallen, kann eine Stickoxidreduktion von bis zu 45Prozent bei Biodiesel erreicht werden. Um die jeweiligen Carbonsäurehydrazide im Kraftstoff zu lösen, benötigt man Lösungsvermittler. Diese dürfen keinen negativen Einfluss auf die Stickoxidemissionen haben und sollten nach Möglichkeit den biogenen Anteil im Kraftstoff erhöhen. Ziel dieses Projekt ist es, Kraftstoffadditive und Lösungsvermittler zu entwickeln, die den biogenen Anteil im Kraftstoff erhöhen und eine Reduzierung der Stickoxidemissionen bewirken.

Hydrazine-assisted Routes to 1D Nitride and Oxide Nanomaterials for Environmental and Energy Applications

Das Projekt "Hydrazine-assisted Routes to 1D Nitride and Oxide Nanomaterials for Environmental and Energy Applications" wird/wurde gefördert durch: Schweizerischer Nationalfonds zur Förderung der Wissenschaftlichen Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Zürich, Anorganisch-Chemisches Institut.The development of new technologies for the synthesis of innovative one dimensional (1D) materials is a key issue for fabricating advanced nanodevices with unique surface-related effects and quantum phenomena. The nitride nanomaterials, particularly group III nitrides, have attracted great interest due to their blue light and UV emission properties, piezoelectricity, high stability etc. In contrast to oxides, the synthesis of stoichiometric nitrides is a considerably more complicated task due to the lower reactivity of nitrogen. Therefore, the development of new nitridation technologies operating at low synthesis temperatures is a key challenge for modern materials science. The purpose of this project is to develop a hydrazine-based simple and efficient new technology for fabricating new 1D nanomaterials (nitrides, oxynitrides, oxides of Ge and Ge-In, Ge-Sn, Ge-Zn, Ge-Ga systems) and to furthermore investigate the properties of the emerging novel nanomaterials in order to evaluate their application potential in different nanodevices. Our new technological approach is based on the application of hydrazine for producing nitride and oxide nanomaterials. The advantage of hydrazine over ammonia as the conventionally used agent is its low pyrolysis temperature. Semiconductor surfaces then serve as catalysts for the low temperature decomposition of hydrazine via a chain reaction. Due to the low pyrolysis temperature and the formation of active radicals, a decrease of nitridation temperatures with hydrazine as a nitrogen source is expected. Oxynitride 1D nanomaterials will be synthesized following a similar route based on water-hydrazine mixtures. Preliminary syntheses of germanium nitride nanowires by annealing a Ge source in hydrazine vapor containing 3 molProzent of water molecules demonstrate the efficiency of our strategy as a simple, low-cost technology aiming for the mass production of functional nitride nanomaterials. Special emphasis will furthermore be placed on the application of the newly synthesized 1D nanomaterials in sensors for environmental control and on the fabrication of nano-sized photocatalysts for solar hydrogen production by water splitting. Germanium nitride was the first non-oxide photocatalyst which was used for water splitting. We suggest that the application of this material in the form of flat nanobelts can increase its catalytic efficiency, because a considerable fraction of the atoms are located at the surface of the nanobelts. The insights obtained from the project will lead to a deeper understanding of 1D nanomaterial growth mechanisms and they will facilitate the transition to the zero dimensional (0D) quantum-dot devices.

SOWARLA: Solare Wasserreinigungsanlage für das DLR Zentrum Lampoldshausen

Das Projekt "SOWARLA: Solare Wasserreinigungsanlage für das DLR Zentrum Lampoldshausen" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Bundesstiftung Umwelt. Es wird/wurde ausgeführt durch: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Technische Thermodynamik, Abteilung Solarforschung (TT-SF).Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Abwasser, das aufgrund spezieller Kontaminationen biologisch nicht geklärt werden kann, bedarf häufig einer chemisch-physikalischen Vorbehandlung. Die hierbei angewendeten Verfahren können erhebliche Mengen an Energie und Chemikalien erfordern und technisch relativ aufwändig sein. Eine solar betriebene photokatalytische Reinigung würde eine Ressourcen schonende Vorbehandlung ermöglichen. Um dies zu erreichen, soll eine praxistaugliche Solartechnik am Beispiel einer Abwasserbehandlungsaufgabe des DLR entwickelt werden. Das DLR unterhält am Standort Lampoldshausen Teststände für Raumfahrtantriebe. Die im Betrieb anfallenden Abwässer enthalten u. a. Hydrazinderivate und Cyanide. Vor der Einleitung des Wassers in den natürlichen Kreislauf werden die Schadstoffe bisher mit einem photolytischen Verfahren entfernt. Hierzu werden leistungsstarke UV-Vis-Lichtquellen in Kombination mit Oxidationsmitteln eingesetzt. Im Zuge von drei Projektphasen soll die photolytische Behandlung durch das solare photokatalytische Verfahren ersetzt werden, um elektrische Energie und Chemikalien weitgehend einzusparen. Das hier dargestellte Projekt umfasst die erste Phase. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden: Im Zuge der ersten Projektphase soll ein Solarreaktor in Form eines leicht installierbaren Moduls für die photochemische Wasserbehandlung entwickelt werden. Hierzu werden Reaktorkonzepte zunächst im Labormaßstab entwickelt und mittels photochemischer Reaktionen unter Einsatz künstlicher Lichtquellen bewertet. Danach soll die Konstruktion von Prototypen und anhand des photokatalytischen Abbaus von Cyanid mittels Sonnenlicht die Bewertung erfolgen. Mögliche Einflüsse auf die Katalysatoraktivität durch im Wasser enthaltene Salze wurden in Laborversuchen ermittelt und das Abbauverhalten von Cyanid, Hydrazin und Nitrit untersucht. Fazit: In dem ersten Teilprojekt â€ÌSOWARLA 1 wurden Prototypen für einen solaren Kapillarreceiver-Reaktor und einen Rohrreceiver-Reaktor erstellt. Die technische Machbarkeit wurde für beide Konzepte demonstriert. Für den neuen Rohrreceiver-Reaktor ohne Spiegel wurden bei der Anwendung auf die Halbleiterphotokatalyse mit Titandioxid vergleichbar gute oder auch bessere Abbauleistungen erzielt als mit der bereits verfügbaren solaren Rohreaktortechnik mit CPC-Spiegeln. Die prinzipiell breite Anwendbarkeit der Halbleiterphotokatalyse zur Eliminierung oxidierbarer Stoffe ist bekannt und auf die geringe Selektivität und das große Oxidationspotenzial zurückzuführen. Die Elimination von Cyanid, Nitrit und Hydrazinderivaten bis unter die einzuhaltenden Ausleitegrenzwerte wurde in Gegenwart der wichtigsten Nebenbestandteile sowie in dotierten Brauchwasserproben nachgewiesen.

Identifizierung ausgewählter Arzneimittel und ihrer Umweltmetabolite im Wasserkreislauf und ihre Bewertung aus gesundheitlicher, siedlungs- und trinkwasserhygienischer Sicht

Das Projekt "Identifizierung ausgewählter Arzneimittel und ihrer Umweltmetabolite im Wasserkreislauf und ihre Bewertung aus gesundheitlicher, siedlungs- und trinkwasserhygienischer Sicht" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU), Umweltbundesamt (UBA). Es wird/wurde ausgeführt durch: Universitätsklinikum Freiburg.A) Wirkstoffe in Humanarzneimitteln und ihre Metabolite sind eine sehr heterogene Gruppe zumeist synthetischer Chemikalien. Wegen der Art ihrer nach Gebrauch kaum vermeidbaren Metabolisierung und bestimmungsgemäßen Entsorgung besitzen sie ein hohes Gewässerverschmutzungs-Potenzial. Bisherige Ansätze zur Bewertung der jetzigen und künftigen Belastung des Menschen mit Arzneimittelresten auf dem Trinkwasserpfad sind in toxikologischer, analytischer und umweltchemischer Hinsicht unvollständig. Über das Vorkommen gesundheitlich kritischer Umweltmetabolite in den Gewässern einschließlich solchen, die der Trinkwassergewinnung dienen, ist bisher kaum etwas bekannt. Als kritische Metabolite kommen z.B. Nitrosamine, Hydrazinderivate, aromatische Amine, Nitroverbindungen und bestimmte Heterocyclen in Betracht. Die Entfernung solcher zumeist sehr gut löslicher Strukturen aus dem Roh-/Trinkwasser wäre schwierig. B) Handlungsbedarf: Zur Problemeingrenzung müssen gesundheitlich kritische Metabolite, die aus Arzneimitteln in der Umwelt entstehen könnten, strukturell eingegrenzt, in vitro erzeugt und identifiziert sowie ihr Vorkommen in der Umwelt untersucht und quantifiziert werden. Eintragspfade und Bildungswege/mechanismen sind aufzuklären, um das per Trinkwasser durch diese Stoffe für die menschliche Gesundheit anteilig verursachte Risiko schätzen zu können. Ausmaß, Herkunft und Höhe des Risikos werden die Grundlage für eventuell notwendige trinkwasserhygienische Maßnahmen und regulatorisch-toxikologische Bewertungen abgeben. C) Ziel: Die vorliegenden vereinzelten Daten zum Vorkommen von Arzneimittel-Umweltmetaboliten in Gewässern werden struktur- und ortsbezogen verdichtet und durch in vitro-Abbautests modellhaft ergänzt. Das Hauptaugenmerk ist auf Vorläuferverbindungen (sek. Amine, substituierte Hydrazine) zu legen, aus denen direkt karzinogene (wie Nitrosamine) oder anderweitig hochtoxische (z.B. immuntoxische) Umweltmetabolite entstehen könnten.

Metabolisierung von 1,2-Dimethylhydrazin in Leber- und Darmzellen von Meerschweinchen, Ratte und Mensch

Das Projekt "Metabolisierung von 1,2-Dimethylhydrazin in Leber- und Darmzellen von Meerschweinchen, Ratte und Mensch" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Tübingen, Institut für Toxikologie.

Radikalgestuetzte Oxidation dieselmotorischer Schadstoffe (Anschubfinanzierung zum VH Ro 483/44)

Das Projekt "Radikalgestuetzte Oxidation dieselmotorischer Schadstoffe (Anschubfinanzierung zum VH Ro 483/44)" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Duisburg, Fachbereich 7 Maschinenbau, Institut für Verbrennung und Gasdynamik.Das Teilprojekt befasst sich mit der Regeneration dieselrussbeladener Partikelfilter und dem Einfluss von reaktiven Radikalprecusoren, z.B. Wasserstoffperoxid (H2O2). Keramische Wickelfilter werden im Abgaskanal eines Dieselmotors bis zum Erreichen eines hoechstzulaessigen Druckabfalls beladen. Die Regeneration des Filters erfolgt durch Einduesen eines Radikalprecursors in den Abgasvollstrom bei fortlaufendem Motorbetrieb. Hierdurch wird das Freibrennen des Filters bei normalem Abgastemperaturniveau moeglich, eine Fremdbeheizung ist nicht erforderlich. Ziel ist es, die Effizienz und Wirkungsweise unterschiedlicher Radikalprecusoren in Abhaengigkeit von unterschiedlichen Einflussfaktoren zu erforschen. Fuer die Filterregeneration mit H2O2 konnte bereits eine einfache reaktionskinetische Gesetzmaessigkeit abgeleitet werden, deren Temperaturabhaengigkeit Arrheniusverhalten zeigt. Daneben wurden auch systematische Messungen zum H2O2-Verbrauch durchgefuehrt. Als weiterer vielversprechender Stoff hat sich in ersten Experimenten verduenntes Hydrazin (N2H4) erwiesen. Bezueglich der Filterregeneration zeigt es sich aehnlich geeignet wie H2O2. Da das Hydrazin-Zerfallsprodukt Ammoniak Voraussetzung fuer die DeNOX-katalytische Reduktion der als problematisch geltenden Stickoxide ist, bietet sich die Kombination mit einem nachgeschalteten DeNOX-Katalysator an. Die Versuchsanlage wird derzeit auf diese Kombination erweitert.

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