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s/nhn/NH3/gi

Entwicklung und Erprobung von funktionalen Komponenten und einer Prozesskette zur klimaneutralen Herstellung von Soda und Natron als Senke für erzeugtes CO2, Teilvorhaben: Entwicklung von Membranprozessen für CO2-Abtrennung/Reinigung zur Herstellung von Soda/Natron

Die Gesamtzielstellung des Projektes besteht darin, entscheidende Prozessschritte für eine alternative auf Membrantrennprozessen basierende Produktionsroute für Soda und Natron zu entwickeln und zu erproben. Zentral sind dabei die Abtrennung und Reinigung von CO2 aus Biogas bzw. aus (biogenen) Verbrennungsgasen, die Entwicklung von elektrochemischen Membranverfahren und von Adsorptionseinheiten für die Überführung von Salzsole (NaCl) in Soda-/Natronlösung mittels Salzspaltung/Metathese und die Untersuchung des Einsatzes geothermischer Energie für die weiterhin notwendigen thermische Prozessschritte zur perspektivischen Substitution von Erdgas im Zuge der Produktreinigung und -konfektionierung, siehe Verfahrensfließbild. Prozesse zur Herstellung von Basischemikalien in der chemischen Industrie zählen zu den Großemittenten von CO2. Da diese Produkte in einer Vielzahl von Produktionsketten eingesetzten werden, ist ein Verzicht oder eine Substitution nach derzeitigem Kenntnisstand nicht möglich. Daraus leitet sich die Fragestellung ab, inwieweit es technisch und wirtschaftlich möglich ist, diese Prozesse künftig so zu gestalten, dass die Emission von Treibhausgasen minimiert wird und CO2 ggf. noch stärker als bisher an Stelle fossiler Kohlenstoffträger als Rohstoff dienen kann. Ein großtechnischer Prozess, bei dem dies prinzipiell relativ leicht möglich wäre, ist die Herstellung von Soda und Natron nach dem Solvayverfahren. Im Prozess werden Kochsalz, Kohle, Kalkstein und Ammoniak eingesetzt. Es entstehen sehr große Mengen hochsaliner Abwässer als Abprodukt. Eine Verwertung der FuE-Ergebnisse auf industrieller Anwendungsebene steht daher in Aussicht. Nächster Schritt wäre die Umsetzung im Pilotmaßstab. Das CO2-Vermeidungspotential beläuft sich allein in Deutschland auf ca. 1,8 Mio. t CO2. Hinzukommt die Vermeidung des Anfalls von ca. 12,5 Mio. m3/a hochsaliner Abwässer.

Entwicklung eines innovativen Verfahrens zur kombinierten Stickstoffoxid- und Staubabscheidung mithilfe von katalytisch wirksamen Additiven an einem Holzheizkraftwerk

Um die klimafreundliche Nutzung von biogenen Rest- und Abfallstoffen langfristig sicher zu stellen und den Anforderungen aus der Luftreinhaltung gerecht zu werden, müssen neue Techniken erprobt werden, welche eine deutliche Minderung der in den Rauchgasen enthaltenen Schadstoffe erzielen. In dem Verbundvorhaben DeNOx-DePM soll eine kombinierte Emissionsminderung der Abgaskomponenten NOx und Feinstaub für Biomassefeuerungen, welche unter die 44. BImSchV fallen, erreicht werden. Dabei soll ein innovatives Rauchgasreinigungssystem, bestehend aus einem angepassten Gewebefilter mit Filterkerzen aus Edelstahlgewebe und der Zugabe von katalytisch wirksamen Additiven, entwickelt werden. Das Verfahren soll zunächst im Labor entwickelt, danach im Technikumsmaßstab erprobt und abschließen praxisnah an einem Holzheizkraftwerk untersucht werden. Durch die Zugabe eines Additivs (Precoat) in das Rauchgas vor dem Staubabscheider kann eine verbesserte Partikelabscheidung auf dem Gewebefilter durch den zusätzlich erzeugten Filterkuchen erreicht und die Abscheideeffizienz für Feinstäube gesteigert werden. Zusätzlich soll das Additiv durch ein mikrowellengestütztes Beschichtungsverfahren mit bereits bei niedrigeren Betriebstemperaturen katalytisch wirksamen Komponenten aktiviert werden. Dadurch soll neben der verbesserten Staubabscheidung auch eine katalytische Stickstoffoxidreduktion unter zusätzlicher Zugabe des Reduktionsmittels Ammoniak realisiert werden. Untersucht werden soll neben der reinen Entstickung mit katalytischen Additiven am Filter auch eine Kombination aus Entstickung im Feuerraum (SNCR) und Nutzung des Ammoniak-Schlupfs am Filter für deutlich niedrigere Emissionen. Darüber hinaus wird das System auch ökonomisch und ökologisch im Hinblick auf seine Wettbewerbsfähigkeit und potentiellen Emissionsminderung untersucht und eingeordnet.

Verbesserte Nachhaltigkeit u Energieeffizienz d Salpeterproduktion durch Optimierung d Materialeigenschaften d Katalysators, Reaktors u v Prozessbedingungen - Sustainable Nitrates Production, Teilvorhaben: Neue Katalysatortechnologie für die Ammoniak-Verbrennung u optimierten Bedingungen

Entschlüsselung der zeitlichen Variabilität der Konzentration und Zusammensetzung des glazialen organischen Kohlenstoffs zur Bestimmung des Kohlenstoffexports mittels Abflussseparation und maschinellen Lernverfahren (Falljökull, Island)

Verlässliche Vorhersagen über den Export von organischem Kohlenstoff (OC) bezogen auf den Gletscherabfluss sind sehr begrenzt. Bestehende Studien kombinieren hauptsächlich den OC-Gehalt einzelner Eisproben und Massenbilanzen, um einen mittleren jährlichen OC-Export zu berechnen. Dieser Ansatz berücksichtigt keine potentiellen tages- und jahreszeitlichen Veränderungen und spiegelt daher möglicherweise die gletscherbedingten OC-Exportraten nicht genau wider. Daher ist es wichtig, zeitliche Veränderungen in der Gletscherhydrologie in hoher zeitlicher Auflösung (saisonal, ereignisbezogen, tageszeitlich) zu berücksichtigen und relevante Abflusskomponenten zu berücksichtigen. Dieses Projekt hat das Ziel, den Export von OC aus Gletschern (Konzentration, Zusammensetzung und Bioverfügbarkeit) in hoher zeitlicher Auflösung systematisch zu untersuchen und die biochemische zeitliche Variabilität mit Variationen der hydrologischen Prozesse im Gletscher zu verbinden. Nur durch ein detailliertes Verständnis der Auswirkungen der Hydrologie der Gletscher auf den OC-Export können verlässliche Vorhersagen für die zukünftige Freisetzung von OC durch den Gletscherrückzug gemacht werden. Die Untersuchungen finden am temperierten Gletscher Falljökull (Island) statt, der Teil des Öraefajökull und der Vatnajökull-Eiskappe ist und dessen Eisfront seit 1932 jährlich vermessen wird. Innovative Methoden, wie z.B. maschinelle Lernverfahren, in Kombination mit einer Abflussganglinienseparation, helfen, das zeitliche Zusammenspiel verschiedener Quellgebiete des Gletscherabflusses und dessen tages- und jahreszeitliche Variabilität zu verstehen. Die Verbindung von Prozessverständnis unter Einbeziehung der OC und Abflussdynamik wird die Modellierung des OC-Exports unter Berücksichtigung der OC-Zusammensetzung ermöglichen. Insgesamt werden 972 Eis-, Schnee- und Wasserproben genommen entnommen. Mit einer mobilen Multiparametersonde, die direkt am Gletschertor installiert wird, werden automatisch die Wassertemperatur, elektrischer Leitfähigkeit, Trübung, der Wasserstand und fluoreszierendem DOM im 1h min-Intervall gemessen. Mit modernsten Labormethoden (C/N- und TOC-Analyzer, Picarro) werden BDOC, DOC, POC, optische Eigenschaften (Fluoreszenz, Absorption), Nährstoffe (PO4, NO3, NO2, NH4) und stabile Isotope (18O, 2H) analysiert. Mit dem Einsatz multivariat statistischer Verfahren (z.B. PCA, CCA) sowie Modellen (PARAFAC, SIMMR, LOADest) werden zeitliche Muster, Prozesse und Treiber identifiziert sowie der OC-Export quantifiziert. Diese systematische Untersuchung des OC-Exports wird das aktuelle Prozesswissen über tageszeitliche und saisonale Veränderungen in der Konzentration, Zusammensetzung und Bioverfügbarkeit von glazialem OC wesentlich erweitern. Dadurch kann die (zukünftige) Dynamik des gletscherbedingten OC-Exports aufgrund von klimawandelbedingten Variationen in Gletscherschmelzprozessen zuverlässig vorgesagt werden.

KlimPro: Entwicklung eines umweltfreundlichen Verfahrens zur Herstellung von Soda, Teilprojekt 2: Verfahrensgrundlagen, Prozessentwicklung und Modellierung

Foraminifera census counts at salt-marsch archive GeoHH-FK (Friedrichskoog, south-eastern North Sea)

Here we have evaluated and compared two benthic foraminiferal records derived from sedimentary salt-marsh archives from the south-eastern North Sea coast, covering the past ~100 years. The particular focus was on the agglutinated benthic salt-marsh foraminifera Entzia macrescens, finding a rising number of deformed tests at times of strengthened North Sea storminess and associated more frequent salt-marsh flooding between the mid-century and late 1980s. The study is based on sediment sequences GeoHH-FK (Friedrichskoog, Dithmarschen) and TB13-1 (Bay of Tümlau, Eiderstedt Peninsula; Müller-Navarra et al., 2019; doi:10.1016/j.ecss.2018.12.022) that were retrieved from the salt marshes' erosional cliffs in November 2016 and August 2013. Sediment sequence GeoHH-FK was sampled at 0.5 cm spacing, with every second sample considered for benthic foraminiferal analysis, resulting in a total of 116 samples. All samples were wet-sieved for the 63–500 µm sediment fraction and benthic foraminiferal analysis was based on allocate splits in order to obtain approximately 100 individuals per split. Subsequent taxonomical identification was carried out on the wet sediment samples. Normal and irregular tests of E. macrescens were distinguished and counted separately. The benthic foraminiferal record of TB13-1 was provided by Müller-Navarra et al. (2019; doi:10.1016/j.ecss.2018.12.022). As benthic foraminifera are very sensitive to environmental changes, the consideration of deformed tests of the salt-marsh indicator species E. macrescens allowed for the evaluation of the salt marshes' vulnerability to changing climate conditions, in dependence on the degree of their modification by human interventions.

Immissions- und Strahlenschutz (GB 2)

• Überwachung der Radioaktivität in der Umwelt nach dem Strahlenschutzvorsorgegesetz für den Freistaat Sachsen • Überwachung der anlagenbezogenen Radioaktivität nach dem Atomgesetz am Forschungsstandort Rossendorf • Überwachung von Lebensmitteln (u. a. Amtshilfe für die Landesuntersuchungsanstalt für das Gesundheits- und Veterinärwesen Sachsen) • Betrieb der Radonberatungsstelle • Überwachung der anlagenbezogenen Radioaktivität nach der Verordnung zur Gewährleistung von Atomsicherheit und Strahlenschutz an den Standorten der Wismut GmbH • Überwachung der anlagenbezogenen Radioaktivität an den Altstandorten des Uranerzbergbaus • Aufsichtliche Messungen nach der Strahlenschutzverordnung inkl. Sicherheitstechnisch bedeutsame Ereignisse und Nukleare Nachsorge • Der Geschäftsbereich ist akkreditiert nach ISO 17025 für alle relevanten Prüfverfahren im Bereich Immission und Emission. Fachbereich 20 - Zentrale Aufgaben • Probenentnahmen und Feldmessungen (ohne Messungen und Probenentnahmen im Rahmen der Radonberatung) u. a. Probenentnahmen aus Fließgewässern, Messung der nuklidspezifischen Gammaortsdosisleistung • Organisation und Logistik für die von externen Probenehmern gewonnenen und dem Geschäftsbereich 2 zu übergebenden Proben. Betrieb der Landesdatenzentrale und der Datenbank zur Umweltradioaktivität im Freistaat Sachsen • Unterstützung der beiden Landesmessstellen bei der Einführung und Pflege radiochemischer Verfahren Fachbereiche 21, 22 - Erste und Zweite Landesmessstelle für Umweltradioaktivität Laboranalysen • nach dem Strahlenschutzvorsorgegesetz • zur Überwachung der Wismut-Standorte • zur Überwachung des Forschungsstandort Rossendorf • zur Überwachung der Altstandorte des Uranbergbaus • zur Lebensmittelüberwachung • zu den aufsichtlichen Kontrolltätigkeiten des Sächsischen Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie und des Sächsischen Staatsministeriums für Umwelt und Landwirtschaft u. a. in den Medien Wasser, Boden, Luft, Nahrungs- und Futtermittel. Analysierte Parameter: u. a. gamma- und alphastrahlende Radionuklide (z. B. Cäsium-137, Cobalt-60, Kalium-40, Uran-238); Strontium-90; Radium-226 und Radium-228). Fachbereich 23 - Immissionsmessungen Kontinuierliche Überwachung der Luftqualität durch Betrieb des stationären Luftmessnetzes des Freistaates (Online-Betrieb von 30 stationären Messstationen mit Übergabe der Messdaten ins Internet): • Laufende Messung der Luftgüteparameter SO2, NOx, Ozon, Benzol, Toluol, Xylole, Schwebstaub, Ruß • Gewinnung meteorologischer Daten zur Einschätzung der Luftgüteparameter • Sammlung von Schwebstaub (PM 10- und PM 2,5-Fraktionen) und Sedimentationsstaub zur analytischen Bestimmung von Schwermetallen, polyzyklischen Kohlenwasserstoffen (PAK) und Ruß • Absicherung der Messdatenverarbeitung und Kommunikation • Betreiben einer Messnetzzentrale, Plausibilitätskontrolle der Daten und deren Übergabe an das Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie und an die Öffentlichkeit • Absicherung und Überwachung der vorgegebenen Qualitätsstandards bei den Messungen durch den Betrieb eines Referenz- und Kalibrierlabors • Sicherung der Verfügbarkeit aller Messdaten zu > 95% • Weiterentwicklung des Luftmessnetzes entsprechend den gesetzlichen Anforderungen • Betreuung eines Depositionsmessnetzes (Niederschlag) mit zehn Messstellen • Betrieb von drei verkehrsnahen Sondermessstellen an hoch belasteten Straßen • Durchführung von Sondermessungen mit Immissionsmesswagen und mobilen Containern • Betrieb von Partikelmesssystemen im Submikronbereich (Zählung ultrafeiner Partikel) in Dresden • Betrieb von Verkehrszähleinrichtungen und Übernahmen dieser Verkehrszähldaten sowie von Pegelmessstellen der Städte in den Datenbestand des Luftmessnetzes Fachbereich 24 - Emissionsmessungen, Referenz- und Kalibrierlabor Der Fachbereich befasst sich mit der Durchführung von Emissionsmessungen an ausgewählten Anlagen aus besonderem Anlass im Auftrag des LfULG. Beispiele: • Emissionsmessungen an Blockheizkraftwerken in der Landwirtschaft (Geruch, Stickoxide, Gesamtkohlenstoff und Formaldehyd). • Ermittlung der Stickstoff-Deposition aus Tierhaltungsanlagen für Geflügel und Rinder (Emissionsmessungen von Ammoniak, Lachgas, Methan, Wasser, Kohlendioxid, Feuchte, Temperatur und Luftströmung , Ammoniak-Immissionsmessung mit DOAS-Trassenmesssystem). • Untersuchung von Emissionen aus holzgefeuerten Kleinfeuerungsanlagen zur Abschätzung von Auswirkungen der novellierten 1. BImSchV. • Unterstützung des LfULG bei der Überwachung bekannt gegebener Messstellen nach § 26 BImSchG.

Untersuchung und Bewertung von Staub, Endotoxin, Schadgasen und Keimen in ausgewählten Stallsystemen mit freier Lüftung

Ziel: Das Ziel ist die Erfassung und Bewertung von Emissionen in 13 modernen Rinder-, Schweine- und Geflügelstallungen in Bayern unter den Aspekten Arbeitsmedizin, Tiergesundheit und Umweltwirkung. Methodik: Die ganztägigen Messkampanien erfolgen von Sommer 2004 bis Frühjahr 2005. Ergebnisse: Erste Auswertungen erfolgen im Frühjahr 2005.

Sauerstoffabnahme im Ozean: Implikationen für die N2O Produktion und die Atmosphäre

N2O ist ein wichtiges Treibhausgas und seine atmosphärische Lebensdauer ist ausreichend lang, um in die Stratosphäre zu gelangen wo es an ozonabbauenden photochemische Reaktionen beteiligt ist (de Bie et al. 2002). Der Ozean ist eine bedeutende Quelle von N2O und macht etwa 35% der natürlichen Quellen aus. Die mikrobielle Produktion von N2O (NH4+-Oxidation, Nitrifizierer-Denitrifikation, Denitrifikation) wird weitgehend über die Konzentration von gelöstem Sauerstoff (DO) reguliert. Unterhalb einer bestimmten, aber ungenau definierten DO-Konzentration, findet deutlich erhöhte N2O Produktion statt. Die Hinweise auf sinkende DO-Konzentrationen im Ozean häufen sich und dies wird zu einer erhöhten ozeanischen N2O Produktion und somit zu einer erhöhten N2O-Emission in die Atmosphäre führen. Bevor dies geschieht ist entscheidend, dass wir 1) die aktuellen N2O Bedingungen im Ozean identifizieren (d.h. N2O-Verteilung, Produktion und Produktionswege) und 2) bestimmen, wie sich die N2O Bedingungen unter verschiedenen Szenarien zukünftiger DO-Konzentrationen ändern werden. Für Punkt 1 werden Arbeiten im nordöstlichen tropischen Atlantik durchgeführt, da dort DO-Konzentrationen herrschen, die für den größten Teil des Ozeans charakteristisch sind. Für Punkt 2 werden wir Arbeit in zwei extremen Sauerstoffminimumzonen (OMZ) durchzuführen (im südöstlichen tropischen Pazifik und in einem low oxygen eddy im nordöstlichen tropischen Atlantik), wo die DO-Konzentrationen wesentlich niedriger sind als im Großteil des Ozeans. In beiden Regionen werden wir: 1) N2O-Konzentrationen messen; 2) del15N, del18O und 15N Site Preference von N2O messen, um die relative Bedeutung, die die verschiedenen Produktionswege von N2O an der Gesamtkonzentration haben, zu bestimmen; 3) N2O-Produktionsraten für jeden der verschiedenen Produktionswege mittels der 15N-Tracer-Technik bestimmen. Zusätzliche Molekularanalysen werden helfen, die verschiedenen N2O-produzierenden Organismen zu charakterisieren und zu quantifizieren. Um die Auswirkungen zu studieren, die eine erhöhte N2O-Produktion im Ozean (als Folge der abnehmenden DO-Konzentration) für die Atmosphäre hat, ist es wichtig, dass wir die Faktoren die den Gasaustausch von N2O beeinflussen, besser verstehen. Mittels der Eddy-Kovarianz-Technik werden wir N2O Flüsse aus dem Meer direkt messen und mit physikalischen, chemischen und biologischen Parametern vergleichen.

CO2-Minderung in der Kalkindustrie durch den Einsatz wasserstoffbasierter Brennstoffe (H2, NH3) in Schachtöfen

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