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s/industrialisieung/Industrialisierung/gi

Entwicklung eines kosteneffizienten Perowskit-Heterojunction-Tandemprozess im industriellen Umfeld, Teilvorhaben: Aufbau eines Demonstrators zur Co-Verdampfung von Perowskit-Absorbern

Im Teilvorhaben 'Aufbau eines Demonstrators zur Co-Verdampfung von Perowskit-Absorbern' des öffentlich geförderten Forschungsvorhabens 'TANTRUM' liegt der Fokus auf der Industrialisierung der Perowskit-Silizium-Tandem-Technologie. Das vorliegende Projekt hat den Ausbau der Heterojunction-Forschungslinie von Meyer Burger zu einer Perowskit-Silizium-Tandem-Linie mit einem vakuumbruchfreien Verdampfer Prozess zum Ziel. Aufbauend auf der im Projekt erarbeitet Aufstellung der bisher bekannten Schichtsysteme, der verwendeten Materialien und der Verfahren zur Herstellung wird anhand eines Bewertungsschemas eine bevorzugte Prozessroute ermittelt. Neben den Funktionalitäten der Materialien und Verfahrenstechniken, der IP/Rechtslage, wird hierbei auch das ökologische Gefährdungspotenzial mit betrachtet. Entsprechend der erarbeiteten Entscheidungsmatrix wird ein industrialisierbarer Prozessfluss definiert und ein entsprechendes Verdampfer-Equipment inkl. Facility-Anpassungen, sowie Messtechnik und Handhabungstechnik für den Transport aufgebaut, welches auch dem besonderen Recovery-Verhalten von Perowskiten gerecht wird. Während des Ramp-up des Basis-Tandem-Prozesses bei Meyer Burger (Germany) GmbH werden die Einzelprozesse der Top-Zelle entwickelt und anschließend im Gesamt-Tandem-Prozess integriert. Als Maßstab dient hier der Referenzprozess des HZB als Benchmark.

Entwicklung eines persönlichen Expositionsmodells für die Feinstaubbelastung

Feine und ultrafeine Partikel stellen auf Grund hoher Industrialisierung und zunehmender Verkehrsdichte ein zunehmendes Problem dar. Zahlreiche Studien konnten negative Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit nachweisen, die bei Belastung mit feinen und ultrafeinen Partikeln verursacht werden können. Diese Studie befasst sich mit der Erfassung der zeit- und aktivitätsbezogenen persönlichen Exposition. Hauptziel ist die Entwicklung eines persönlichen Expositionsmodels, welches in der Lage ist, Belastungen für Fein- und Ultrafeinstaub vorherzusagen.

Humanized River Systems - Der Einfluss von Landnutzungsänderungen und Industrialisierung auf die Morphodynamik kleiner Fließgewässer im Übergang vom Mittelgebirge zum Tiefland: Beispiele aus dem Rureinzugsgebiet

Es werden im Rahmen des Projektes anthropogen induzierte Folgen von Landnutzungsänderungen und der Industrialisierung auf die Morphodynamik von Fließgewässern anhand von Beispielen aus dem Rureinzugsgebiet untersucht. Die Rur ist ein 165 km langer Fluss mit einer Einzugsgebietsgröße von 2340 km2 in Nordrhein-Westfalen und verbindet ein heute überwiegend bewaldetes Mittelgebirge mit einer Quellregion in einer Höhe von 660 m mit einem agrarisch geprägten Tiefland zwischen 200 und 30 m NHN. Wie in vielen anderen Flusssystemen Mitteleuropas sorgten anthropogene Eingriffe für erhebliche Veränderungen der Naturräume und der fluvialen Systeme. Im Einzugsgebiet der Rur wurden die Rur selbst, aber auch ihre Zuflüsse erheblich durch Siedlungsausdehnung, Mühlenbau, Rodungen, Bergbau, Industrieeinleitungen, Talsperrenbau, Wiederaufforstungen, Flurbereinigungen und Naturschutzmaßnahmen (u.a. Nationalpark Eifel) geprägt. Ziel des Projektes ist es, die unterschiedlichen Einflüsse und deren jeweiligen Folgen für die fluvialen Systeme in verschiedenen Zeitabschnitten (u.a. Mittelalter, Neuzeit, heute und Zukunft) mittels geowissenschaftlicher und ingenieurwissenschaftlicher Methoden zu untersuchen. Dies beinhaltet u.a. Kartierungen, Beprobungen fluviale Sedimente, sedimentologische und geochemische Analysen, 14C und 137Cs Datierungen sowie numerische Modellierungen von Fließgewässern und deren Auen einschließlich der Talsperren. Ein besonderer Fokus liegt neben den unterschiedlichen anthropogenen Eingriffen auf den natürlichen Einflüssen und dem Vergleich der fluvialen Dynamik im Mittelgebirge und im Tiefland. Dieser interdisziplinäre Ansatz soll ein möglichst umfassendes Bild des anthropogenen sowie natürlichen Einflusses und seinen Folgen auf das Einzugsgebiet der Rur in der Vergangenheit, Gegenwart und in der Zukunft vermitteln.

Förderinitiative: Umwelt als knappes Gut, Entwicklung einer Methode zur wirtschaftlichen Bewertung der Sanierung von Böden

Angesichts der Unzulänglichkeit bisher verwendeter Bewertungsverfahren soll in Abstimmung mit einschlägigen Natur- und Ingenieurwissenschaften eine verlässliche, praktikable und wissenschaftlichen Anforderungen entsprechende Bewertungsmethodik entwickelt werden. Ein ausführlicher Schlussbericht und eine Publikation liegen vor.

Vergleichende Untersuchungen zur Verarmung der Flechtenflora und zum Rueckgang der Flechtenvegetation im Kuestenbereich Nord- und Mittelchiles (Suedamerika)

Der Flechtenbesatz bestimmter Lebensraeume gestattet weitreichende chorologische und oekologische Aussagen. Nicht zuletzt aus diesem Grunde wurde von 1960-1965 erstmalig versucht, die chilenische Flechtenflora und die entsprechenden Flechtengesellschaften systematisch zu erfassen. Durch den Vergleich dieser Florenlisten und Vegetationstabellen liess sich waehrend dieser drei 1989, 1990 und 1991 durchgefuehrter Forschungsreisen unschwer ermitteln, dass die Flechtenflora und Flechtenvegetation Mittel- und Nordchiles im Verlauf des vergangenen Vierteljahrhunderts drastisch verarmte. Der Befund ist insofern aufschlussreich, als bisher meist angenommen wurde, der notorische Flechtenrueckgang betraefe vor allem Ballungsraeume der Industrienationen. Hier handelt es sich dagegen um einen sehr duenn besiedelten Kuestenstreifen von rund 2500 km Nordsuedausdehnung ohne nennenswerte Industrialisierung oder Landwirtschaft, der geradezu als oekologisches Modellsystem angesprochen werden kann. Die Auswertung im Gelaende durchgefuehrter Populationsstudien und Produktivitaetsmessungen soll in Verbindung mit allen verfuegbaren Umweltdaten zur Kausalanalyse des Rezessionsphaenomens beitragen.

GcBÜK400 - Cadmium im Oberboden

Cadmium verdient unter den Schwermetallen besondere Beachtung, da seine Toxizität für Tiere und Menschen erheblich größer als die anderer Schwermetalle ist. Als Akkumulationsgift wird es im Körper angereichert und kann dort über Jahrzehnte verbleiben. Auf Grund seiner chemischen Verwandtschaft zum Zink kommt es fast ausschließlich mit diesem vor, insbesondere in allen zinkführenden Mineralen (u. a. Zinkblende, Galmei) und Gesteinen. Die durchschnittliche Cd-Konzentration der Gesteine der oberen kontinentalen Erdkruste (Clarkewert) beträgt 0,1 mg/kg, in Böden finden sich Gehalte in der Regel 0,50 mg/kg. Im Gegensatz zu As und anderen Schwermetallen (z. B. Cr, Ni) ist in den oberflächennah anstehenden sächsischen Hauptgesteinstypen keine geochemische Spezialisierung auf Cd nachweisbar. Die petrogeochemische Komponente liegt im Bereich des Clarkwertes um 0,1 mg/kg. In den Erzlagerstätten ist Cd vor allem an die Zinkerze der polymetallischen hydrothermalen Gänge und teilweise an die Skarnlagerstätten und stratigen-stratiformen Ausbildungen gebunden (chalkogene Komponente). Seit Beginn der Industrialisierung gelangt Cadmium über die Emissionen der Buntmetallhütten, die Verbrennung von Kohlen und Erdöl und in jüngerer Zeit über Galvanotechnik, Müllverbrennung, Düngemittel, Klärschlämme und Komposte anthropogen in die Umwelt. Während in den Oberböden Nord- und Mittelsachsens niedrige Gehalte dominieren (Cd-arme periglaziäre sandige bis lehmige Substrate; Löss), kommt es in den Verwitterungsböden über Festgesteinen zu einer relativen Anreicherung. Eine Abhängigkeit vom Tongehalt ist insofern festzustellen, dass die sandigen Substrate gegenüber lehmigen Substraten etwas niedrigere Cd-Gehalte aufweisen. Auf Acker- und Grünlandstandorten sind im Vergleich zu den Waldstandorten im Oberboden höhere Cd-Gehalte anzutreffen, da infolge der sehr niedrigen pH-Werte unter Forst eine Cd-Mobilisierung und Verlagerung in größere Bodentiefen stattfindet. Besonders hohe Cd-Belastungen befinden sich im Freiberger Raum, die durch die geogene Cd-Anreicherung bei der Bildung buntmetallführender Erzgänge aber vor allem anthropogen durch die Verhüttung von Zinkerzen verursacht werden. Die höchsten Gehalte sind in den Oberböden in unmittelbarer Nähe der Hüttenstandorte sowie in geringeren Konzentrationen östlich davon (in Hauptwindrichtung) festzustellen. Andere Lagerstättengebiete mit Zinkverzungen im Westerzgebirge und in der Erzgebirgsnordrandzone weisen nur schwach erhöhte Gehalte auf. Eine besondere Stellung bei der Belastung mit Cadmium nehmen die Auenböden der Freiberger und der Vereinigten Mulde ein. Durch die Abtragung von Böden mit geogen verursachten Anreicherungen im Einzugsgebiet und den enormen anthropogenen Zusatzbelastungen durch die Erzaufbereitung und die Hüttenindustrie, kommt es bei Ablagerung der Flusssedimente und Schwebanteile in den Überflutungsbereichen zu hohen Cd-Anreicherungen. In den Auenböden der Elbe und Zwickauer Mulde treten dagegen deutlich niedrigere Gehalte auf. Die geogenen und anthropogenen Prozesse führen im Freiberger Raum und in den Auenböden der Freiberger und Vereinigten Mulde zu flächenhaften Überschreitungen der Prüf- und Maßnahmenwerte der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV) für Cadmium.

H2Giga_NG2_StacIE: Industrialisierung PEM Elektrolyse, Teilvorhaben: Entwicklung der Beschichtungslösungen PEM EL-Komponenten und deren Charakterisierung

GcBÜK400 - Cadmium im Oberboden

Cadmium verdient unter den Schwermetallen besondere Beachtung, da seine Toxizität für Tiere und Menschen erheblich größer als die anderer Schwermetalle ist. Als Akkumulationsgift wird es im Körper angereichert und kann dort über Jahrzehnte verbleiben. Auf Grund seiner chemischen Verwandtschaft zum Zink kommt es fast ausschließlich mit diesem vor, insbesondere in allen zinkführenden Mineralen (u. a. Zinkblende, Galmei) und Gesteinen. Die durchschnittliche Cd-Konzentration der Gesteine der oberen kontinentalen Erdkruste (Clarkewert) beträgt 0,1 mg/kg, in Böden finden sich Gehalte in der Regel 0,50 mg/kg. Im Gegensatz zu As und anderen Schwermetallen (z. B. Cr, Ni) ist in den oberflächennah anstehenden sächsischen Hauptgesteinstypen keine geochemische Spezialisierung auf Cd nachweisbar. Die petrogeochemische Komponente liegt im Bereich des Clarkwertes um 0,1 mg/kg. In den Erzlagerstätten ist Cd vor allem an die Zinkerze der polymetallischen hydrothermalen Gänge und teilweise an die Skarnlagerstätten und stratigen-stratiformen Ausbildungen gebunden (chalkogene Komponente). Seit Beginn der Industrialisierung gelangt Cadmium über die Emissionen der Buntmetallhütten, die Verbrennung von Kohlen und Erdöl und in jüngerer Zeit über Galvanotechnik, Müllverbrennung, Düngemittel, Klärschlämme und Komposte anthropogen in die Umwelt. Während in den Oberböden Nord- und Mittelsachsens niedrige Gehalte dominieren (Cd-arme periglaziäre sandige bis lehmige Substrate; Löss), kommt es in den Verwitterungsböden über Festgesteinen zu einer relativen Anreicherung. Eine Abhängigkeit vom Tongehalt ist insofern festzustellen, dass die sandigen Substrate gegenüber lehmigen Substraten etwas niedrigere Cd-Gehalte aufweisen. Auf Acker- und Grünlandstandorten sind im Vergleich zu den Waldstandorten im Oberboden höhere Cd-Gehalte anzutreffen, da infolge der sehr niedrigen pH-Werte unter Forst eine Cd-Mobilisierung und Verlagerung in größere Bodentiefen stattfindet. Besonders hohe Cd-Belastungen befinden sich im Freiberger Raum, die durch die geogene Cd-Anreicherung bei der Bildung buntmetallführender Erzgänge aber vor allem anthropogen durch die Verhüttung von Zinkerzen verursacht werden. Die höchsten Gehalte sind in den Oberböden in unmittelbarer Nähe der Hüttenstandorte sowie in geringeren Konzentrationen östlich davon (in Hauptwindrichtung) festzustellen. Andere Lagerstättengebiete mit Zinkverzungen im Westerzgebirge und in der Erzgebirgsnordrandzone weisen nur schwach erhöhte Gehalte auf. Eine besondere Stellung bei der Belastung mit Cadmium nehmen die Auenböden der Freiberger und der Vereinigten Mulde ein. Durch die Abtragung von Böden mit geogen verursachten Anreicherungen im Einzugsgebiet und den enormen anthropogenen Zusatzbelastungen durch die Erzaufbereitung und die Hüttenindustrie, kommt es bei Ablagerung der Flusssedimente und Schwebanteile in den Überflutungsbereichen zu hohen Cd-Anreicherungen. In den Auenböden der Elbe und Zwickauer Mulde treten dagegen deutlich niedrigere Gehalte auf. Die geogenen und anthropogenen Prozesse führen im Freiberger Raum und in den Auenböden der Freiberger und Vereinigten Mulde zu flächenhaften Überschreitungen der Prüf- und Maßnahmenwerte der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV) für Cadmium.

Entwicklung und Validierung von höherfesten Leichtbaurohren für die Erzeugung, den Transport und die Anwendung von Druckwasserstoff, Teilvorhabentitel: Industrialisierung und Herstellung von Warmbandwerkstoffen für die Fertigung von Wasserstofftransportleitungen

Hochfeste Leichtbaurohre für den Wasserstofftransport bei hohen Drücken können einen wesentlichen Beitrag zur Erreichung der deutschen und europäischen Klimaziele leisten. Ziel des beantragten Projektes ist die Entwicklung und Validierung hochfester und hochduktiler Leichtbaurohre für Wasserstoffdruckleitungen sowie die zur Qualifizierung notwendigen Prüfverfahren. Unter Druck-Wasserstoff wird im Rahmen dieses Projektes gasförmiger Wasserstoff für Anwendungen von der Erzeugung bis hin zum Abnehmer mit Drücken bis 1.000 bar verstanden. Neben dem Einsatz von innovativen Werkstoffkonzepten und dem damit verbundenen Produktions-Know-How zeichnet sich das Vorhaben durch die Entwicklung und Erprobung von effizienten Prüfverfahren aus. Bislang existieren keine genormten Prüfverfahren und Probengeometrien, um die Lebensdauer von Rohren unter Einfluss von Druck-Wasserstoff für den industriellen Einsatz zu qualifizieren. Ein entsprechendes Prüfkonzept soll im Projekt entwickelt werden. Daraufhin erfolgt die Validierung der entwickelten Rohre hinsichtlich Biegen, Verarbeitbarkeit, Einbau und Montage der Rohre analog ihrem späteren Einsatz in Wasserstoffanwendungen. Das Projekt widmet sich dem Zukunftsthema Wasserstoffleichtbaurohr entlang der gesamten Wertschöpfungskette von der Stahl- und Rohrherstellung, über die Verarbeitung kompletter Rohrkomponenten, bis hin zum Transfer in die Anwendung.

Grüner industrieller Wasserstoff durch Hochtemperatur-Dampfelektrolyse in einer Stahlwerksumgebung, Teilvorhaben: Betrieb von SOEC-Modulen der 3. Generation im Verbund

Das beantragte Vorhaben hat zum Ziel, die neueste Generation der Hochtemperatur-Dampfelektrolyse in einer Stahlwerksumgebung erstmalig zum Einsatz zu bringen und im Langzeitbetrieb zu validieren. Dazu werden im Stahlwerk der Salzgitter Flachstahl GmbH zwei Testmodule als Technologieträger für die für Industrialisierung gestaltete Stacks sowie für eine großserientaugliche verfahrenstechnische Systemstruktur installiert und für drei Jahre betrieben. Die Gesamtelektrolyseleistung wird ca. 540 kW betragen, entsprechend einer Produktionsleistung von ca. 153 Nm³/h. Der produzierte Wasserstoff wird für die Versorgung einer Forschungsanlage zur Eisendirektreduktion sowie für Wärmebehandlungsanlagen eingesetzt. Die Anlage knüpft an das erfolgreiche Projekt GrInHy2.0 an, welches die vorige Generation der HTE am selben Standort integrierte Forschungsschwerpunkte sind die optimale Verschaltung und Betriebsstrategien von zwei Modulen im Systemkontext und die Auswertung des Betriebs und Validierung der neuen Stack- und Systemtechnologien. Darüber hinaus sollen ökobilanzielle Betrachtungen für die Elektrolyseure durchgeführt werden, die durch die Entwicklung von praktikablen Recyclingkonzepte untermauert werden.

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