Zink ist ein für Pflanze, Tier und Mensch essentielles Spurenelement, welches jedoch bei extrem hohen Gehalten auf Pflanzen und Mikroorganismen toxisch wirken kann. Die Zn-Konzentration in der oberen kontinentalen Erdkruste (Clarkewert) beträgt 52 mg/kg, sie kann aber in Abhängigkeit vom Gesteinstyp stark schwanken. Die mittleren Zn-Gehalte (Median) der sächsischen Hauptgesteinstypen liegen zwischen 11 bis 140 mg/kg, der regionale Clarke des Erzgebirges beträgt ca. 79 mg/kg. Sphalerit (Zinkblende) führende polymetallische La-gerstätten können lokal zu zusätzlichen geogenen Zn-Anreicherungen in den Böden führen. Anthropogene Zn-Einträge erfolgen vor allem durch die Eisen- und Buntmetallurgie bzw. durch die Zn-verarbeitenden Industrien (Farben, Legierungen, Galvanik) und durch Großfeuerungsanlagen. Im Bereich von Ballungsgebieten sind Zn-Anreicherungen relativ häufig zu beobachten. Anthropogene Zn-Einträge sind in der Landwirtschaft durch die Verwendung von organischen und mineralischen Düngemitteln möglich. Für unbelastete Böden gelten Zn-Gehalte von 10 bis 80 mg/kg als normal. Die regionale Verbreitung der Zn-Gehalte in den sächsischen Böden wird vor allem durch die geogene Prägung der Substrate bestimmt; niedrige bis mittlere Gehalte sind über den periglaziären Sanden und Lehmen im Norden und den Lössböden in Mittelsachsen (10 bis 50 mg/kg) sowie den Verwitterungsböden über den Festgesteinen des Erzgebirges/Vogtlandes (50 bis 150 mg/kg) zu erwarten. Innerhalb der Grundgebirgseinheiten treten über den polymetallischen Lagerstätten des Erzgebirges, in Abhängigkeit von der Intensität der Vererzung, deutliche positive Zn-Anomalien auf (Freiberg, Annaberg-Buchholz - Marienberg, Aue - Schwarzenberg). Böden über Substraten mit extrem niedrigen Zn-Gehalten (Granit von Eibenstock, Orthogneise der Erzgebirgs-Zentralzone, Osterzgebirgischer Eruptivkomplex, kretazische Sandsteine) treten als negative Zn-Anomalien im Kartenbild in Erscheinung. Verstärkte Zn-Akkumulationen sind in den Auenböden des Muldensystems festzustellen. Auf Grund der höheren geogenen Grundgehalte im Wassereinzugsgebiet, dem Auftreten Zn-führender polymetallischer Vererzungen und insbesondere der Bergbau- und Hüttentätigkeit im Freiberger Raum, kommt es vor allem in den Auenböden der Freiberger und Vereinigten Mulde zu hohen Zn-Konzentrationen (Mediangehalte 370 bzw. 240 mg/kg). Für die Wirkungspfade Boden-Mensch sowie Boden-Pflanze wurden keine Prüf- und Maßnahmenwerte für Gesamtgehalte in der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV) festgeschrieben, da Zn bei der Gefahrenbeurteilung nur von geringer Bedeutung ist.
In the Earth, the dynamo action is strongly linked to core freezing. There is a solid inner core, the growth of which provides a buoyancy flux that drives the dynamo. The buoyancy in this case derives from a difference in composition between the solid inner core and the fluid outer core. In planetary bodies smaller than the Earth, however, this core differentiation process may differ - Fe may precipitate at the core-mantle boundary (CMB) rather than in the center and may fall as iron snow and initially remelt with greater depth. A chemical stable sedimentation zone develops that comprises with time the entire core - at that time a solid inner core starts to grow. The dynamics of this system is not well understood and also whether it can generate a magnetic field or not. The Jovian moon Ganymede, which shows a present-day magnetic dipole field, is a candidate for which such a scenario has been suggested. We plan to study this Fe-snow regime with both a numerical and experimental approach. In the numerical study, we use a 2D/3D thermo-chemical convection model that considers crystallization and sinking of iron crystals together with the dynamics of the liquid core phase (for the 3D case the influence of the rotation of the Fe snow process is further studied).The numerical calculations will be complemented by two series of experiments: (1) investigations in metal alloys by means of X-ray radioscopy, and (2) measurements in transparent analogues by optical techniques. The experiments will examine typical features of the iron snow regime. On the one hand they will serve as a tool to validate the numerical approach and on the other hand they will yield important insight into sub-processes of the iron snow regime, which cannot be accessed within the numerical approach due to their complexity.
Offshore wind energy is a steadily growing sector contributing to the worldwide energy production. The impact of these offshore constructions on the marine environment, however, remains unclear in many aspects. In fact, little is known about potential emissions from corrosion protection systems such as organic coatings or galvanic anodes composed of Al and Zn alloys, used to protect offshore structures. In order to assess potential chemical emissions from offshore wind farms and their impact on the marine environment water and sediment samples were taken in and around offshore wind farms of the German Bight between 04.04.2022 and 14.04.2022 within the context of the Hereon-BSH project OffChEm II. The water samples were taken in metal-free GO-FLO sampling bottles, filtered over <0.45 µm polycarbonate filters into pre-cleaned LDPE bottles and acidified with nitric acid. The filtrates were then measured for their (trace) metal concentrations with ICP-MS/MS coupled online to a seaFAST preconcentration and matrix removal system.
Die synthetische Materialchemie steht vor enormen Herausforderungen: Die Energiewende erfordert völlig neue Materialien mit herausragenden Eigenschaften - effektive Fotokatalysatoren für die solargetriebene Wasserstoffentwicklung, effiziente Energiespeichermaterialien, Materialien für Energiekonversion und vieles mehr. Auf der anderen Seite besteht die zwingende Notwendigkeit des ressourcenschonenden Einsatzes von Rohstoffen und Energie durch effizientere Herstellung bekannter und bereits verwendeter Materialien. Hier müssen nachhaltige chemische Prozesse erdacht und entwickelt werden, die bei niedrigerer Temperatur ablaufen, höhere Reinheit und Ausbeute ermöglichen und weniger Abfall produzieren. Eine Erfolg versprechende Option hierfür ist die Nutzung von ionischen Flüssigkeiten (engl. Ionic Liquids, ILs) - organische Salze, die bereits unterhalb 100 Grad Celsius, oftmals sogar bei Raumtemperatur, als hoch polare Flüssigkeiten vorliegen. Die einzigartigen Eigenschaften dieser neuartigen 'Designer-Lösungsmittel' lassen sich durch vielfältige Variation ihrer chemischen Zusammensetzung an das jeweilige Synthesesystem adaptieren. Vielversprechende erste Forschungsergebnisse zeigen, dass unter Nutzung von ILs anorganische Materialien (Metalle, Legierungen, Halbleiter, Hartstoffe, Funktionswerkstoffe etc.) unter Umgebungsbedingungen hergestellt werden können. Dadurch lassen sich Energieeinsatz und technischer Aufwand im Vergleich zu den bisher notwendigen Hochtemperaturprozessen, wie Schmelzreaktionen, Solvothermalsynthesen oder Gasphasenabscheidungen, enorm reduzieren. Zugleich werden chemische Materialsynthesen besser steuerbar, was ebenfalls die Energie- und Rohstoffeffizienz erhöht. Unabhängig davon eröffnen Synthesen in ILs die Möglichkeit, auch völlig neue Niedertemperaturverbindungen mit noch unbekannten chemischen und physikalischen Eigenschaften erstmalig zugänglich zu machen. Tatsächlich lassen sich in diesem frühen Stadium der Forschung noch längst nicht alle wissenschaftlichen, ökonomischen und ökologischen Implikationen abschätzen. Somit sind die Ziele des Schwerpunktprogramms: (1) Etablierung IL-basierter ressourceneffizienter Synthesen für bekannte Funktionsmaterialien, (2) Entdeckung neuartiger, auch unorthodoxer Funktionsmaterialien, die nur durch die Synthesen nahe Raumtemperatur in ILs zugänglich sind, (3) Verständnis der Prinzipien von Auflösung, Reaktion und Abscheidung anorganischer Feststoffe in ILs.
In vorangegangenen Untersuchungen an hochstickstofflegierten martensitischen Stählen mit (Masseprozent) 15 Cr und 1 Mo wurde eine deutliche Zunahme der Nahordnung und Restaustenitstabilität gefunden, wenn 0.6 C gegen 0.6 N und besonders wenn gegen (0.3 C 0.3 N) ausgetauscht wird. Die starke Nahordnung durch (C N) überrascht, weil C allein die Bildung von Clustern unterstützt. Dieser unerwartete (C N)Effekt ist von Bedeutung für austenitische Stähle, z.B. zur Erhöhung der Austenitstabilität in nichtmagnetisierbaren oder Tieftemperaturanwendungen bzw. zur Einsparung von Legierungselementen. Der letztere Fall wird ausgewählt, um daran die metallphysikalischen Ursachen zu studieren und einen kostengünstigen, korrosionsträgen Austenit für den Verschleißschutz zu entwickeln, der z.Zt. noch fehlt. Das Projekt soll in Zusammenarbeit mit dem Institut für Metallphysik in Kiev durchgeführt werden.
Die S&S Scheftner GmbH ist ein Hersteller von Dentallegierungen mit Sitz in Mainz. Das 1986 gegründete Unternehmen ist ein KMU und beschäftigt 20 Mitarbeiter. Das Unternehmen verkauft jährlich 60 Tonnen Legierungen für dentale Anwendungen weltweit. Bisher bezieht der Hersteller Legierungspulver von Vorlieferanten aus der Industrie, die das Pulver in einer breiten Korngrößenverteilung fertigen. Die maximale Korngröße liegt, je nach Produktionsverfahren, bei etwa 150 Mikrometer. Allerdings können bei der dentalen Anwendung mittels selektivem Laserschmelzverfahren nur Korngrößen bis 65 Mikrometer verarbeitet werden. Somit müssen die größeren Partikel aus einer Charge als nicht verwertbarer Materialauschuss eingestuft werden. Mit dem geplanten Vorhaben wird das Unternehmen bestimmte Legierungspulver zukünftig direkt in der für Dentallegierungen benötigten Pulverkorngröße erzeugen. Dafür soll ein neuartiges Pulverherstellungsverfahren eingesetzt werden, das sehr feine Körner in einer engen Verteilung erzeugen kann. Durch das neue Verfahren wird die nutzbare Pulverausbeute um etwa 50 Prozent gesteigert. Verbleibender Ausschuss kann wiederverwendet werden. Der Einsatz von Schutzgasen verringert sich auf ein Drittel des aktuellen Verbrauchs. Insgesamt soll so eine CO 2 -Reduzierung von fast 50 Prozent erreicht werden. Branche: Sonstiges verarbeitendes Gewerbe/Herstellung von Waren Umweltbereich: Ressourcen Fördernehmer: S&S Scheftner GmbH Bundesland: Rheinland-Pfalz Laufzeit: seit 2020 Status: Laufend
Electrical conductivity is a key parameter in models of magnetic field generation in planetary interiors through magneto-hydrodynamic convection. Measurements of this key material parameter of liquid metals is not possible to date by experiments at relevant conditions, and dynamo models rely on extrapolations from low pressure/temperature experiments, or more recently on ab-initio calculations combining molecular dynamics and linear response calculations, using the Kubo-Greenwood formulation of transport coefficients. Such calculations have been performed for Fe, Fe-alloys, H, He and H-He mixtures to cover the interior of terrestrial and giant gas planets. These simulations are computationally expensive, and an efficient accurate scheme to determine electrical conductivities is desirable. Here we propose a model that can, at much lower computational costs, provide this information. It is based on Ziman theory of electrical conductivity that uses information on the liquid structure, combined with an internally consistent model of potentials for the electron-electron, electron-atom, and atom-atom interactions. In the proposal we formulate the theory and expand it to multi-component systems. We point out that fitting the liquid structure factor is the critical component in the process, and devise strategies on how this can be done efficiently. Fitting the structure factor in a thermodynamically consistent way and having a transferable electron-atom potential we can then relatively cheaply predict the electrical conductivity for a wide range of conditions. Only limited molecular dynamics simulations to obtain the structure factors are required.In the proposed project we will test and advance this model for liquid aluminum, a free-electron like metal, that we have studied with the Kubo-Greenwood method previously. We will then be able to predict the conductivities of Fe, Fe-light elements and H, He, as well as the H-He system that are relevant to the planetary interiors of terrestrial and giant gas planets, respectively.
Whether primordial bodies in the solar system possessed internally-generated dynamos is a fundamental constraint to understand the dynamics and timing of early planetary formation. Paleointensity studies on several meteorites reveal that their host planets possessed magnetic fields within an order-of magnitude of the present Earths field. Interpretation of paleointensity data relies heavily on fundamental knowledge of the magnetic properties of the magnetic carriers, such as the single to multidomain size threshold or how the saturation magnetization varies as a function of grain size, yet very little knowledge exists about these key parameters for some of the main magnetic recorders in meteorites: the iron-nickel alloys. Moreover, most meteorites have experienced some amount of shock during their histories, yet the consequence of even very small stresses on paleointensity data is poorly known.We wish to fill these gaps by magnetically characterizing Fe-Ni alloys as a function of grain size and by determining how absolute and relative paleointensity data are biased by strain levels lower than those petrologically observable (less than 4-5 GPa). For example, our preliminary work shows that an imposed stress of 0.6 GPa will reduce absolute paleointensity estimates by 46Prozent for single domain magnetite-bearing rocks. In general, paleointensity determinations possess inherent disadvantages regarding measurement precision and the inordinate amount of human time investment. We intend to overcome these limitations by extending and improving our fully automated magnetic workstation known as the SushiBar.
In dem vorliegenden Vorhaben sollen Alternativen für die konventionell Titan-basierten Bauteile in einer Protonenaustauschmembran-Wasserelektrolyseure entwickelt und optimiert werden. Haupt-ziele stellen dabei die Kosten- und Materialeinsparung sowie die gleichzeitige Erhöhung der Effizienz und Lebensdauer dar. In TiSPA wird dabei die komplette Wertschöpfungskette von der Bearbeitung der Grundmaterialien, deren Beschichtung bis hin zur Verwendung im Elektrolyse-Stack abgebildet. Die Arbeiten von Eisenhuth sind v.a. im Arbeitspaket 1: Entwicklung und Optimierung von Titan-Bipolarplatten mit den Unterarbeitspaketen AP 1.1 Herstellung von Optimierung von Titan-Composite-Bipolarplatten, Titanlegierungen und Voll-Titanplatten Hier ist die Optimierung und Kostenreduktion titanbasierter Bipolarplatten in PEM-Elektrolyseuren angestrebt. Aufgaben: Materialauswahl und Analyse, Vergleich der Materialkosten und der Verfüg-barkeit, Analyse der Produktionsprozesse und Oberflächenbehandlung und Beschichtungen. AP 1.2 Additive Herstellung der Titan- und titanreduzierten Bipolarplatten mit verschiedenen Designs (EIS). Aufgaben: Materialauswahl und -optimierung,. Auswahl von Legierungen, Material-auswahl zur Sicherstellung der Kompatibilität, AP 1.3 Proof-of-concept-Ermittlung: Herstellung von Edelstahlbasierten-Bipolarplatten konventionell und mit additiven Herstellverfahren und verschiedenen Designs. Aufgaben: Herstellung der Geometrie entsprechenden Platten aus Titan und Edelstahl AP 1.4 Analyse der Korrosionsbeständigkeit von Beschichtungen von Titan- und Edelstahlplatten & Optimierung von Titan- und Edelstahl-Beschichtungs-Verfahren Aufgabe: Erstellung von Beschichtungen und Untersuchungen dieser Beschichtungen AP 1.5 Testung der Platten: Ex situ und in situ in Testsystemen Aufgabe: Single-Cell-Tests in Testständen
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 807 |
| Land | 10 |
| Weitere | 14 |
| Wirtschaft | 8 |
| Wissenschaft | 248 |
| Zivilgesellschaft | 49 |
| Type | Count |
|---|---|
| Chemische Verbindung | 6 |
| Daten und Messstellen | 27 |
| Ereignis | 1 |
| Förderprogramm | 783 |
| Gesetzestext | 1 |
| Text | 27 |
| unbekannt | 11 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 42 |
| Offen | 813 |
| Unbekannt | 1 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 771 |
| Englisch | 121 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 5 |
| Bild | 3 |
| Datei | 28 |
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| Keine | 414 |
| Webdienst | 2 |
| Webseite | 387 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 543 |
| Lebewesen und Lebensräume | 510 |
| Luft | 490 |
| Mensch und Umwelt | 849 |
| Wasser | 352 |
| Weitere | 856 |