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Entwicklung von Messverfahren zur Bestimmung von CO, H2, H2CO, Hg und N2O in Luft und Wasser

Zielsetzung: Erforschung der Kreislaeufe der o.g. Gase in der Atmosphaere. Dazu gehoert u.a. die Bestimmung der Verteilung dieser Gase in der Atmosphaere, die Erfassung moeglicher Quellen und Senken sowie Bestimmung der Abbau- bzw. Produktionsraten. Da kommerziell verfuegbare Geraete, die zu diesen Untersuchungen benoetigt werden, nicht ueber die ausreichende Empfindlichkeit verfuegen, muessen Nachweismethoden und Messgeraete selbst entwickelt werden.

Chemischer Angriff auf geotechnische Elemente - Veränderung der Grenztragfähigkeit

Zement angreifende chemische Stoffe im Grundwasser wie z. B. Kohlensäure, Ammonium und Sulfat können die Grenztragfähigkeit von geotechnischen Bauteilen wie Verpressanker und Pfählen reduzieren. Dies soll anhand von Versuchen und numerischen Simulationen untersucht werden. Aufgabenstellung und Ziel Bei den laufenden Projekten und Baumaßnahmen der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) ergeben sich immer wieder Schwierigkeiten, die Auswirkungen eines chemischen Angriffs auf den Mörtel bzw. Beton bei geotechnischen Elementen wie Verpressankern, Kleinverpresspfählen und Betonpfählen bezüglich der dauerhaften Tragfähigkeit realistisch zu bewerten und angemessene Anforderungen an Baustoffe und Bauweisen festzulegen. Die in der Literatur und teilweise auch im Regelwerk sowie in Zulassungen beschriebenen Lösungsansätze sind zumeist entweder nicht praxistauglich oder aufgrund der gewählten Randbedingungen bei den dokumentierten Modellversuchen nicht ausreichend realitätsnah. Im Rahmen eines in drei Teile gegliederten Gesamtvorhabens (1. Einwirkungen von chemischen Substanzen aus dem Grundwasser, 2. Widerstand des Mörtels bzw. Betons gegenüber dem chemischen Angriff, 3. Veränderung des Tragverhaltens aufgrund der Veränderung des Mörtels bzw. Betons) wird in diesem Teilprojekt 3 die Grenztragfähigkeit der geotechnischen Elemente unter der Einwirkung eines chemischen Angriffs untersucht. Ein Hauptaspekt des FuE-Vorhabens ist die Untersuchung des kalklösenden Kohlensäureangriffs auf Verpressanker. Zur Tragfähigkeit von Ankern und Verpresspfählen unter Einwirkung von kalklösender Kohlensäure sind bisher nur wenige Versuchsreihen (Manns und Lange 1993, Hof 2004, Triantafyllidis und Schreiner 2007) durchgeführt worden, welche aufgrund der differierenden Versuchsrandbedingungen nur schwer direkt vergleichbar sind. Unterschiede liegen zum Beispiel in der Größe der Ankerkörper und deren Herstellung. In allen Versuchsreihen zeigte sich in den ersten Monaten eine deutlich erkennbare Abnahme der Tragfähigkeit, die sich mit fortschreitender Dauer des chemischen Angriffs verlangsamte. Dabei variierte der Tragfähigkeitsverlust zwischen 20 und 70 Prozent. Diese divergierenden Ergebnisse für die Grenztragfähigkeit der Verpressanker sollen verifiziert und entsprechend der neuen Erkenntnisse angepasst werden. Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Verpressanker und Kleinverpresspfähle werden im Rahmen von Baumaßnahmen der WSV - beispielweise bei Auftriebssicherungen von Schleusen- und Wehrsohlen, bei Rückverankerungen von Ufereinfassungen, aber auch bei der temporären Sicherung von Baugruben - verwendet. In den Fällen mit einem erhöhten chemischen Angriff aus dem Grundwasser oder dem Boden auf den Mörtel bzw. Beton dieser geotechnischen Elemente müssen diese aufgrund nicht ausreichender praxistauglicher Erkenntnisse und Lösungsansätze über die Tragfähigkeitsverluste durch kostenintensivere Konstruktionen wie z. B. Stahlrammpfähle ersetzt werden. Die Konsequenzen sind deutliche Kostensteigerungen, höhere Lärmbelästigungen, größere Erschütterungen sowie insgesamt ein gestiegener Arbeitsaufwand in Verbindung mit einer längeren Bauzeit. Untersuchungsmethoden Im Rahmen dieses Forschungs- und Entwicklungsvorhabens wird zum einen ein umfangreiches Laborprogramm mit Modellankern, bei denen baupraktische Randbedingungen wie In-situ-Spannungszustände und der Verpressvorgang berücksichtigt werden können, durchgeführt. Zum anderen findet parallel die Untersuchung an Verpressankern hinsichtlich ihrer Grenztragfähigkeit bei betroffenen Bauvorhaben der WSV statt. In Verbindung mit der Ruhr-Universität Bochum und der Firma Schudy Sondermaschinenbau erfolgte die Entwicklung eines Versuchsstandes, der im Frühjahr 2019 in Betrieb genommen wurde. Der Versuchsstand besteht insgesamt aus sieben Versuchscontainern. (Text gekürzt)

Geochemie und 13C/12C-Isotopenchemie kohlensaeurereicher Mineralwaesser

Die mineralhaltigen Waesser in Hessen besitzen neben hohen Ionenkonzentrationen oft auch hohe Kohlensaeuregehalte. Sie sind durch Bohrungen erschlossen und treten in Form von Quellen oder Brunnen auf. Viele dieser Waesser werden als Trink-, Mineral-, Heil- und Badewasser genutzt. Die Herkunft der zum Teil grossen CO2-Mengen wurde bereits frueher von den in dieser Region vorkommenden Basalten abgeleitet. Da jedoch keine rezente vulkanische Aktivitaet existiert, konnte letztlich nicht geklaert werden, wie das CO2-Gas, das bis heute stetig in den Kohlensaeuerlingen gefoerdert wird, ueber den langen Zeitraum fixiert werden konnte. Anhand der durchgefuehrten chemischen und 13C/12C-isotopenchemischen Untersuchungen liess sich bereits zeigen, dass vulkanogenes CO2 mit hoher Wahrscheinlichkeit in den Evaporit-Gesteinen des Zechsteins gebunden sein kann. In fortgesetzten Arbeiten wird das Untersuchungsgebiet erweitert. Hierbei sind andere moegliche Lagerungsformen von vulkanogenem CO2-Gas zu beachten. Die Zusammensetzung der Waesser wird im wesentlichen durch die Zusammensetzung der im Gesteinsverband vorkommenden Minerale bestimmt. Die im Vergleich zum Input-Wasser des Aquifers angereicherten Spurenelemente spiegeln die Aufloesungsprozesse sowie die Verweilzeit der Waesser im Gesteinsuntergrund wider. Die 18O/16O-Signatur des geloesten Gesamtkarbonats zeigt eindeutig die Anwesenheit von meteorischem Wasser.

Zweidimensionales Transport-Reaktions-Modell fuer Ionen im Grundwasser

Modell fuer Transport und Dispersion im Grundwasser kombiniert mit chemischen Reaktionen des Kationenaustausches und der Kalkloesung-Kalkfaellung. Basis der Transport-Dispersions-Simulation ist ein zweidimensionaler Mischungszellen-Ansatz. Kationenaustausch und jeweils Neueinstellung des Kalk-Kohlensaeure-Gleichgewichts fuehren zu wichtigen Veraenderungen beim Fliessen durch einen Grundwasserleiter. Das Modell dient zum besseren Verstaendnis natuerlicher Vorgaenge.

Natuerliche Kohlensaeure als Ersatz fuer umweltbelastende und toxische Loesungsmittel in der chemischen Industrie

Kohlendioxid besitzt in gewissen Temperatur- und Druckbereichen ein selektives Loesungsvermoegen fuer eine grosse Anzahl von Stoffen mit vorwiegend unpolarem Charakter. Das darauf aufbauende Verfahren ermoeglicht ausgehend von festen oder fluessigen Rohmaterialien die Gewinnung von loesungsmittelfreien Extrakten und Raffinaten. Vor allem durch die physiologische Unbedenklichkeit von CO2 ist ein Schwerpunkt dieser Anwendung in der Lebensmittel- und pharmazeutischen Industrie zu suchen und ersetzt dabei niedrigsiedende organische Loesungsmittel, wie etwa chlorierte Kohlenwasserstoffe, Methanol, Hexan, Essigester etc. Das entwickelte Hochdruck-Extraktionsverfahren ist aber nicht nur auf die Produktion von rueckstandsfreien Nahrungs- und Genussmitteln beschraenkt, sondern ist als Alternativverfahren vielseitig einsetzbar. Es wurde die Extraktion von pflanzlichen und tierieschen Fetten und Oelen, die Extraktion von physiologisch unbedenklichen Insektiziden und das Recycling von Loesungsmitteln in technisch-chemischen Prozessen untersucht. Das Hochdruck-Extraktionsverfahren mit CO2 ist ein semikontinuierlicher Prozess: der eingesetzte Rohstoff verbleibt waehrend der Extraktion im Extraktionsautoklaven, das CO2 als Loesungsmittel wird in einem geschlossenen Kreislauf gefuehrt.

Katrin Eder: „Unternehmen mit ambitionierten Klima- und Nachhaltigkeitsmaßnahmen helfen beim Erreichen unserer Klimaschutzziele“

Klimaschutzministerin besucht auf ihrer Sommertour die Westerwald-Brauerei H. Schneider GmbH & Co. KG in Hachenburg – Unternehmen hat sich zum Ziel gesetzt bis 2030 klimaneutral nach Scope 1 und 2 zu produzieren „Die Folgen des Klimawandels spüren wir schon jetzt. In Rheinland-Pfalz wollen wir bis 2040 klimaneutral sein. Dabei helfen uns Unternehmen, die mit mutigen Zielsetzungen vorangehen. Die Hachenburger Brauerei will bereits bis 2030 klimaneutral produzieren. Hierzu richtet sich das Unternehmen konsequent auf Nachhaltigkeit aus. Davon profitiert das Unternehmen selbst, aber auch wir als Gesellschaft“, sagte Klimaschutzministerin Katrin Eder anlässlich eines Besuchs des klimastarken Unternehmens im Rahmen ihrer Sommertour. Auf ihrer Zukunftstour „Klimastarke Unternehmen“ besucht Katrin Eder insgesamt sieben Unternehmen in Rheinland-Pfalz, die zeigen, dass Klimaschutz und nachhaltiges Wirtschaften ideale Partner sind. Die Brauerei fängt CO 2 , das bei der Gärung entsteht, in einem riesigen Zeppelin im Hachenburger Reifehaus auf. Der ist Teil einer CO 2 -Rückgewinnungsanlage, die das Gas anschließend reinigt und zu hochreiner Kohlensäure aufbereitet und die hier erstmals für eine mittelständische Brauerei entwickelt wurde. So können rund 500 Tonnen CO 2 pro Jahr zurückgewonnen werden. Die aufbereitete Kohlensäure wird dann zum Beispiel für alkoholfreie Produkte der Brauerei verwendet. Darüber hinaus ist der gesamte Pkw- und Stapler-Fuhrpark der Brauerei bereits vollelektrisch, weiterhin bisher ein Drittel der Lkw-Flotte. Bis 2030 sollen auch die restlichen Lkw vollelektrisch fahren. Außerdem setzt das Unternehmen auf regionale Beschaffung und seit etwa drei Jahren auf ein nahezu 100-prozentiges Wertstoffrecycling. Aktuell wird eine komplett neue Flaschenfüllerei gebaut – in ein bestehendes altes Gebäude. Es werden keinerlei neue Flächen hierfür versiegelt. „Wir verbinden Klimaschutz mit wirtschaftlichem Handeln. In vielen Bereichen sparen wir Ressourcen – und somit auch Geld. Wenn Klimaschutz gelingen soll, darf er kein Luxus und kein Widerspruch zur ökonomischen Nachhaltigkeit sein“, sagte Jens Geimer, geschäftsführender Gesellschafter der Westerwald-Brauerei. Die Hachenburger Brauerei gilt als Vorzeigebetrieb hinsichtlich der Mitarbeitendenausbildung und im Nachhaltigkeitsbereich, in dem sie auch bereits mit dem European Beer Star Future Award ausgezeichnet wurde. Die Brauerei wurde außerdem als Zukunftsunternehmen 2023 von Ministerpräsidentin a.D. Malu Dreyer für vorbildliches unternehmerisches Handeln unter Nachhaltigkeits- und Digitalisierungsgesichtspunkten ausgezeichnet.

Antrag der Tönissteiner Sprudel, Dr. C. Kerstiens GmbH & Co. KG auf Erteilung einer Erlaubnis zur Entnahme von Grundwasser zur Kohlensäuregewinnung

Die Firma Tönissteiner Sprudel, Dr. C. Kerstiens GmbH & Co. KG betreibt in Brohl-Lützing einen Abfüllbetrieb für natürliche Mineralwässer und Erfrischungsgetränke. Auf dem Betriebsgelände wird zur Gewinnung von quelleigener Kohlensäure u. a. der Brunnen „Schauquelle“ genutzt.

Antrag der Hirsch-Brauerei Honer GmbH & Co. KG auf immissionsschutzrechtliche Genehmigung für den Neubau eines Gär- und Lagerkellers in 78573 Wurmlingen

Beantragt wird die Errichtung und der Betrieb eines Gär- und Lagerkellers als Gebäude mit unterirdischem Verbindungsgang zur prozesstechnischen Anbindung des Neubaus an das Bestandsgebäude. Einzige Emissionsquelle ist eine Abluftanlage (CO2), welche mit Schalldämpfern ausgestattet wird. Die im Gärprozess entstehende Kohlensäure wird im geschlossenen Rohrsystem zur CO2-Rückgewinnungsanlage im Bestand abgeleitet.

Dauerhaftigkeitsnachweise chemisch beanspruchter Betone und Betonbauteile: Nachweise am Beton bei Angriff durch kalklösende Kohlensäure

Messergebnisse zur Radioaktivität in: Natürliches Mineralwasser mit Kohlensäure versetzt (09.01.2023)

Messdaten zur Überwachung der Radioaktivität in der Umwelt, in Lebens- und Futtermitteln

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