Die Ergebnisse eines vorangegangenen DFG-Projektes lieferten Hinweise darauf, dass die verstärkte Abgabe von Citrat und Protonen unter P-Mangelbedingungen auf einer erhöhten Akkumulation von Citronensäure im Wurzelgewebe beruht. Diese verstärkte Citratakkumulation ist einerseits die Folge einer erhöhten Biosyntheserate, beruht andererseits aber wahrscheinlich auch auf einem durch P-Limitierung der Atmungskette verminderten Citratumsatz im Citratcyklus. Zur Prüfung dieser Hypothese sollen P-Mangel induzierte Veränderungen der am Citratumsatz beteiligten Stoffwechselwege untersucht werden, um so Hinweise auf die an der Regulation beteiligten Schlüsselreaktionen zu erhalten. Im einzelnen sind Messungen der Wurzelatmung, des Pools an Adeninnukleotiden, des Redoxstatus (NADH/NAD-Verhältnis), 14C markierter Intermediärprodukte des Citratstoffwechsels und der an den Umsetzungen beteiligten Enzymaktivitäten, sowie Untersuchungen zur Citratakkumulation nach gezielter Applikation von Respirationshemmstoffen (KCN, SHAM) geplant. Die Wirksamkeit verschiedener Anionenkanalinhibitoren lieferte erste Hinweise, dass die Citratabgabe durch einen Anionenkanal im Plasmalemma erfolgt. Nach Isolierung von Protoplasten aus dem Proteoidwurzelgewebe soll über Patch-Clamp Messungen versucht werden, die Beteiligung eines Anionenkanals direkt nachzuweisen.
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Motivation Bis 2045 will Deutschland erreichen, dass die Bilanzen der Industrie und damit auch die der Glasindustrie klimaneutral auszuweisen sind. Die Glasindustrie in Deutschland stößt z.Zt. etwa 5,4 Mio. t CO2 bei einer Jahresproduktion von 7,4 Mio. t Glas aus. Der Anteil der eingesetzten Menge an natürlichen und synthetischen Rohstoffen im Massenglasbereich Behälter- und Fensterglas mit einer Jahresproduktion von 6 Mio. t Glas beträgt hier 3,3 Mio. t Rohstoffe ohne Scherben. Von diesen 3,3 Mio. t gelangen ca. 20% als CO2 (0,66 Mio. t) in die Atmosphäre, da ein Teil der Rohstoffe karbonatische Natur besitzen. Im Rahmen dieses Projektes wird versucht, den Ausstoß von klimaschädlichem CO2 aus diesen Rohstoffen (Karbonate) in der Glasindustrie zu verringern. Das soll durch den Einsatz von oxydischen oder hydroxydischen Rohstoffen als Ersatzrohstoff für karbonatische Rohstoffe sowie durch den Einsatz von Fein-Scherben erreicht werden. Im Rahmen dieses Projektes soll die technologische Einsetzbarkeit von alternativen Rohstoffen mittels Engineerings und Laboruntersuchungen bewertet und die Hindernisse für ihren Einsatz in der Glasindustrie beseitigt werden. Ziel des Projektes Die Hauptziele des Projektes in Bezug auf die Behälter- und Flachglasindustrie sind: a) Vermeidung der Anbackung beim Einsatz von oxydischen oder hydroxydischen Rohstoffen als Ersatzrohstoff für karbonatische Rohstoffe. b) Bewertung des Einflusses von Branntkalk / Löschkalk und Natriumhydroxid unter Berücksichtigung unterschiedlicher Scherbengehalte auf das Schmelzverhalten zur Klärung der Intensivierungsmöglichkeiten der Glasherstellung durch diese alternativen Rohstoffe und der damit verbundenen Möglichkeiten zur Reduzierung der Primärschaumproblematik beim Einsatz von Feinscherben.
Die H.C. Starck Tungsten GmbH produziert aus Recyclingmaterialien und Erzen hochleistungsfähige Wolfram-Pulver und Wolfram-Verbindungen für den Maschinen- und Werkzeugbau, die Automobil- und Energieindustrie, die Luftfahrt sowie die Chemische Industrie. Das Unternehmen beschäftigt weltweit 550 Mitarbeiter. Ein wichtiges Produkt der Wolframchemie ist Ammoniummetawolframat (AMW), welches u.a. als Vorstoff für Industriekatalysatoren verwendet wird. Bisher wurde dieser Stoff über ein energieintensives mehrstufiges Aufbereitungsverfahren produziert. Dabei wurden mehrere Verdampfer zum Wasserentzug bzw. zur Aufkonzentrierung der AMW-Lösung verwendet. Darüber hinaus musste die AMW-Lösung mehrmals im Kreis gefahren werden, um die gewünschte Konzentration zu erreichen. Die Umkehrosmosetechnologie wurde nach dem bisherigen Stand der Technik vorrangig im Bereich der Trinkwasseraufbereitung, der Behandlung von nitrathaltigen Abwässern in der chemischen Industrie sowie zur Meerwasserentsalzung eingesetzt. Ziel des Projektes war die energieeffiziente Herstellung von Ammoniummetawolframat (AMW) aus wolframhaltigen Schrotten durch den erstmaligen Einsatz der Hochdruckumkehrosmose zur Aufkonzentrierung von AMW. Dabei sollte der Verdampfungsprozess durch eine energieeffiziente Umkehrosmoseanlage mit Arbeitsdrücken von über 100 bar substituiert werden. Die Hauptinnovation des Projektes besteht darin, dass die Hochdruckumkehrosmose erstmalig nicht nur auf einfache anorganische Salze in wässriger Lösung angewendet wird, sondern auf Isopolyionen bildende Metallate, bei denen zum Teil sehr komplizierte Gleichgewichte zwischen verschiedenen Spezies bestehen, die durch möglicherweise auftretende selektive Ionenpermeabilitäten der Membran nicht gestört werden dürfen. Kern der Anlage sind zwei parallel geschaltete Druckrohre, von denen jedes mit maximal drei Membranwickelmodulen bestückt werden kann. Diese werden über eine Kreislaufpumpe von ihrer Stirnseite her mit mehreren Kubikmetern pro Stunde auf der Konzentratseite durchströmt. Diesem Kreislauf wird über eine vorgeschaltete Vordruckpumpe und eine Hochdruckpumpe Feedlösung geringerer Konzentration zugeführt. Die Membranen haben sich auch im Langzeitbetrieb als stabil erwiesen, was die wirtschaftliche Nutzung dieser Technologie erst ermöglicht. Im Vergleich zum herkömmlichen Verdampfungsverfahren konnte durch die Hochdruckumkehrosmose eine Energieeinsparung von über 97 Prozent erzielt werden. Bei einer jährlichen Produktionsmenge von 1.000 Tonnen AMW entspricht das einer Einsparung von 5600 Megawattstunden Energie und damit ca. 1.021 Tonnen CO 2 -Äquivalente bzw. ca. 1.023 Kilogramm CO 2 -Äquivalente pro Tonne AMW. Da die H.C. Starck Tungsten GmbH ausschließlich Strom aus erneuerbaren Quellen bezieht, beträgt die CO 2 -Einsparung 100 Prozent. Zusätzlich zur Energieeinsparung wurde auch der Verbrauch an Natronlauge (50-prozentige NaOH) um ca. 39 Tonnen pro Jahr gesenkt. Die Emissionen an Neutralsalz (Na 2 SO 4 ) über das behandelte Abwasser konnten so um etwa 35 Tonnen pro Jahr reduziert werden. Das Vorhaben hat einen sehr guten Modellcharakter und ist prinzipiell auch auf andere Anwendungen zur Aufkonzentrierung von Metallaten oder auf andere komplizierte chemische Systeme übertragbar. Branche: Chemische und pharmazeutische Erzeugnisse, Gummi- und Kunststoffwaren Umweltbereich: Klimaschutz Fördernehmer: H.C. Starck Tungsten GmbH Bundesland: Niedersachsen Laufzeit: 2018 - 2020 Status: Abgeschlossen
Die Fa. Zott SE & Co. KG, Bäumenheimer Straße 25, 86690 Mertingen, Fl.-Nr. 1321 Gemarkung Mertingen, betreibt eine Anlage zur Verarbeitung von Milch (Molkerei), eine Ammoniakkälteanlage sowie ein Heizkraftwerk mit mehreren Dampfkesseln in der Bäumenheimer Straße 25, 86690 Mertingen (Werk 2). Diese Anlagen wurden gem. den immissionsschutzrechtlichen Vorschriften genehmigt. Die Fa. plant nunmehr die Errichtung und den Betrieb einer Anlage zum Lagern von Salpetersäure, Phosphorsäure und Natronlauge (Konzentrattanklager) um den sog. Bauteil 5. Dafür soll die bestehende CIP-Anlage (Cleaning-in-Place-Anlage) für die Reinigung von Behältern um 4 Behälter erweitert und eingehaust werden. Die neu errichteten Behälter sollen die folgenden Stoffe aufnehmen und lagern: Natronlauge (NaOH) 1 x 43 m³ Volumen (ca. 65 Tonnen), Salpetersäure (HNO3) 2 x 20 m³ Volumen (ca. 52 Tonnen) AZ Säure (Gemisch Phosphors. und Alkohole) 1 x 20 m³ Volumen (ca. 26 Tonnen). Das bestehende Tanklager für Salpeter- und AZ-Säure bzw. Natronlauge stellte bisher noch keine BImSchG-Anlage entsprechend der 4. BImSchV dar. Die Anlage ist nunmehr der Ziffer Nr. 9.3 des Anhangs 1 der 4. BImSchV i.V.m. Spalte 4 des Anhangs 2 - Stoffliste zuzuordnen. Zudem ist eine Allgemeine Vorprüfung zur Umweltverträglichkeit § 9 Abs. 4 i.V.m. § 7 Abs. 2 und Nr. 9.3.2 der Anlage 1 des Gesetzes über die Umweltverträglichkeitsprüfung, erforderlich.
Thema: Das Gesamtprojekt thematisiert die energetische Nutzung von Geflügelmist und Stroh auf Basis der Biogaserzeugung. Neben der energetischen Bilanz (inkl. Logistik) wird vor allem das stoffliche Potenzial der entstehenden Gärreste (Dünger und Brennstoff) berücksichtigt bzw. erschlossen. Ziel: Zielsetzung ist zum einen der Nachweis der Praxistauglichkeit von strohbasierten Energiepellets in einer großtechnischen BGA und zum anderen die weitere Verbesserung der Energiebilanz bei der gezielten Aufbereitung von Gärresten zu Wertstoffen und Prozesswasser. Weiterhin soll neben der Erzeugung von Düngeprodukten ein Brennstoff aus Gärresten erzeugt werden, welcher hinsichtlich seiner Verbrennungseigenschaften für eine direkte Nutzung in Heizkesseln geeignet ist. Zur weiteren Verbesserung der thermischen Gärrestnutzung wird die Verbrennungsstrecke in praktisch relevanten Heizkesseln hinsichtlich der Emissionsminimierung optimiert. Am Ende des Projektes stehen Auslegungsparameter für die gesamte Verfahrenskette für eine großtechnische Umsetzung zur Verfügung. Maßnahmen: Durch ATS wird ein Demonstrationsversuch zur Herstellung von ca. 250 t Biogaspellets konzipiert und die notwendigen organisatorischen und sicherheitstechnischen Maßnahmen realisiert. Weiterhin übernimmt ATS zum einen die Herstellung größerer Mengen Pellets aus separierten, getrockneten sowie optional konditionierten Gärresten. Zum anderen befasst sich ATS mit der Möglichkeit, ein Düngepellet oder -granulat aus der Zusammenführung von Verbrennungsaschen und den Konzentratströmen der Gärresteindampfung herzustellen. Schwerpunkte: Pelletierung Stroh inkl. Zugabe von NaOH (großtechnisch) - Pelletierung Gärreste - Pelletierung Asche + Eindampferkonzentrat.
Chlorherstellung (Diaphragmaverfahren): Chlor in elementarer Form (Cl2) wird heute elektrochemisch dargestellt. Im Prozess wird die Herstellung von Cl2 durch Elektrolyse von Natriumchlorid (NaCl) nach dem Diaphragmaverfahren bilanziert. Der Prozess liefert neben Chlor stets Natronlauge und Wasserstoff. Ausgangsstoff ist Steinsalz (NaCl) oder direkt die Sole aus dem Bergbau. Verunreinigungen des Rohstoffs werden durch Fällung mit Natronlauge oder Soda entfernt. Bei diesem Verfahren trennt ein Diaphragma (Asbest) Anoden- und Kathodenraum. Der Elektrolyt (NaCl in Wasser) wird beim Diaphragmaverfahren im direkten Durchlauf geführt. Die Kochsalzlösung wird zuerst in den Anodenraum gepumpt. Hier entwickelt sich an der Anode (Titan) Chlor, das gekühlt, mit Schwefelsäure getrocknet und komprimiert wird. Der Elektrolyt fließt nun durch das Diaphragma zur Kathode (Stahl). An der Kathode scheidet sich Wasserstoff ab, und es bildet sich Natronlauge. Die resultierende Natronlauge ist jedoch mit NaCl verunreinigt und muß von 12 auf 50 % eingeengt werden, was den Gesamtenergieverbrauch stark erhöht. Während des Eindampfens und Abkühlens der Lösung fällt Natriumchlorid aus, das in den Prozess zurückgeführt wird. Als Rohstoffe für die Elektrolyse dienen neben Natriumchlorid in geringem Umfang auch Salzsäure und Kaliumchlorid. 1987 wurden etwa 93 % aus NaCl hergestellt. Es stehen drei verschiedene Elektrolyseverfahren für NaCl zur Verfügung: das Amalgamverfahren, das Diaphragmaverfahren und das Membranverfahren. 1985 entfielen in der BRD ca. 63 % der gesamten Chlorproduktion auf das Amalgamverfahren, ca. 31 % auf das Diaphragmaverfahren und ca. 6 % auf sonstige Verfahren (HCl, Schmelzfluß) (Tötsch 1990). Die Verteilung der weltweiten Produktionskapazitäten auf die verschiedenen Verfahren nach (Ullmann 1993) können für das Jahr 1990 der Tabelle 1 entnommen werden. Das Membranverfahren stellt das derzeit modernste Verfahren dar. In der Bundesrepublik sind jedoch nur Versuchsanlagen bei der Hoechst AG und der Bayer AG in Betrieb (UBA 1991). Die Produktion an Chlor betrug 1987 in der BRD ca. 3,5 Mio. Tonnen. Die Weltkapazität für die Chlorherstellung ist größer als 40 Mio. Tonnen pro Jahr (Ullmann 1986). Die Kennziffern dieses Prozesses beziehen sich auf die Chlorherstellung in Deutschland Ende der 80er Jahre. Tabelle 1 Produktionskapazitäten 1990 in Prozent Prozeß USA Kanada Westeuropa Japan Amalgam 18 15 65 0 Diaphragma 76 81 29 20 Membran 6 4 6 80 Allokation Bei der Elektrolyse entstehen Cl und NaOH im molaren Verhältnis von 1 zu 1. Entsprechend diesem Verhältnis werden die Gesamtwerte der Elektrolyse (Massenbilanz, Energiebedarf, Emissionen, Wasser) zwischen Chlor und Natriumhydroxid zu gleichen Anteilen aufgeteilt. Rechnet man das molare Verhältnis auf Mengen um, so enstehen pro Tonne Cl2 1,128 Tonnen NaOH (100 %ig). Bei der Elektrolyse entstehen weiterhin 28 kg Wasserstoff (H2)/t Cl2. Es wird angenommen, dass der Wasserstoff energetisch verwertet wird (Verbrennung). Entsprechend wird für H2 eine Energiegutschrift (siehe: „H2-Kessel-D“) berechnet, die zu jeweils 50 % der Chlor- und Natronlaugeherstellung gutgeschrieben wird. (Vgl. Prozeßeinheit: Chem-Anorg\NaOH). Massenbilanz: Zur Herstellung einer Tonne Cl2 (und gleichzeitig 1,128 t NaOH) werden als Rohstoff 1710 kg Natriumchlorid benötigt. Um Verunreinigungen aus dem Elektrolyten für die Elektrolyse zu entfernen werden 44 kg Fällungsmittel (NaOH, Na2CO3) eingesetzt. Die Verunreinigungen fallen als Abfall (151 kg, feucht) an. Bei der Reaktion enstehen als Nebenprodukt 28 kg Wasserstoff (Energiegutschrift bei GEMIS). (Tötsch 1990). Zur Genese der Kennziffern bei GEMIS werden nach der obigen Allokationsregel dem Chlor 50 % der aufgeführten Mengen zugeteilt. Die restlichen 50 % entfallen auf die Herstellung der Natronlauge. Energiebedarf: Der Energiebedarf für den Gesamtprozess der Herstellung einer Tonne Chlor und 1,128 Tonnen NaOH (die Werte wurden von der Natronlaugen- auf die Chlorherstellung umgerechnet) für die verschiedenen Elektrolyseverfahren kann nach (Ullmann 1993) der Tabelle 2 entnommen werden. Als Kennziffer für den hier betrachteten Prozess (Diaphragmaverfahren) wurde gemäß der Allokationsregel 50 % der Mittelwert der Werte aus Tabelle 2 - 1438 + 451 kWh/t Cl 2 - eingesetzt. Tabelle 2 Energiebedarf in kWh für die Herstellung von 1t Chlor und 1,128 t NaOH Energie [kWh] Amalgam Diaphragma Membran elektr. Energie 3158-3610 2820-2933 2594-2820 Dampf(äquivalent) 0 790-1015 102-203 Summe 3158-3610 3610-3948 2696-3023 Im Vergleich dazu wird der Gesamtenergiebedarf bei (Tötsch 1990) mit 3050 kWh/t Cl2 + 1,128 t NaOH elektrischer Energie - nach Allokation: 1525 kWh/t Cl2 - angegeben. Da die Werte aus (Ullmann 1993) besser nachvollziehbar sind, werden diese für GEMIS verwendet. Prozessbedingte Emissionen: Die Chloremissionen in die Luft werden bei (BUWAL 1991) für die Natronlaugenherstellung nach dem Diaphragmaverfahren mit 0,001 g pro kg Produkt (1 kg NaOH 100 % + 0,887 kg Cl2) beziffert. Umgerechnet auf die Chlorherstellung ergibt sich ein Gesamtemissionswert von 0,0011 g Cl2/kg Produkt (1 kg Cl2 + 1,128 kg NaOH 100 %). Für die Bildung der Kennziffern bei GEMIS wurden die obigen Gesamtemissionen je zur Hälfe der Chlor- und der Natronlaugenherstellung zugeordnet. Wasser: Das für die Chlor- und Natronlaugenherstellung benötigte Wasser setzt sich aus dem chemisch verbrauchten Wasser (508 kg, z.B. für die Bildung von Wasserstoff), dem Lösungswasser (1147 kg, Lösung von NaCl und Bildung der wässrigen NaOH), dem Niederdruckdampf (2800 kg), dem Prozeßwasser (4300 kg) und dem Kühlwasser (290000 kg) zusammen (Tötsch 1990). Abwasser: BUWAL (1991) gibt für die Natronlaugenherstellung nach dem Diaphragmaverfahren mit 0,002 g BSB5, 0,005 g CSB und 0,006 g Blei pro kg Produkt (1 kg NaOH 100 % + 0,887 Cl2) an. Umgerechnet auf die Chlorherstellung ergeben sich Werte von 0,0023 g BSB5, 0,0056 g CSB und 0,0068 g Blei für 1kg Cl2 + 1,128 kg NaOH 100%ig. Die oben aufgeführten Gesamtwassermengen und Abwasserfrachten wurden für GEMIS anteilig zu je 50 % unter den beiden Prozeßeinheiten der Chlor- und Natronlaugeherstellung aufgeteilt. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Rohstoffe gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2010 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 117% Produkt: Grundstoffe-Chemie Verwendete Allokation: Allokation durch Gutschriften
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 134 |
| Land | 1 |
| Type | Count |
|---|---|
| Chemische Verbindung | 33 |
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|---|---|
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|---|---|
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|---|---|
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