Das Projekt "Korrosion in Biokraftstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Staatliche Materialprüfungsanstalt Darmstadt, Zentrum für Konstruktionswerkstoffe, Fachgebiet und Institut für Werkstoffkunde durchgeführt. Im Rahmen des Projektes soll zunächst eine Sachstandserhebung zu aktuellen Kraftstoffnormungen und Kraftstoffen aus dem Feld in Deutschland und Brasilien durchgeführt werden. In einem weiteren Ziel sollen anhand von Versuchen grundlegende Aussagen zu Materialverträglichkeiten in den verschiedenen Kraftstoffen erarbeitet werden. In Zusammenarbeit mit dem brasilianischen Instituto Nacional de Tecnologia (INT) wird geprüft, welche Ergebnisse aus Deutschland auf brasilianische Verhältnisse übertragbar sind und umgekehrt, wodurch ein erheblicher Nutzen auf beiden Seiten entsteht. Nach Klärung der Zusammensetzung normgemäßer und im Feld eingesetzter Kraftstoffe mit Biokomponenten in Brasilien und Deutschland erfolgt die Auswahl repräsentativer und hinsichtlich Korrosion grenzwertiger Kraftstoffzusammensetzungen. Auf Basis eines DoE-Ansatzes (Design of Experiments) soll zunächst die Signifikanz von Wechselwirkungen zwischen Blendkomponenten (Ethanolgehalt, Wasseranteil, Verunreinigungen) untersucht und bewertet werden. Im Anschluss erfolgt die Auslagerung von Werkstoffproben in Biokraftstoffen zur Ermittlung der Materialverträglichkeiten in Anlehnung an die Prüfrichtlinie VDA 230-207. Für die Versuchsauswertung werden REM-Untersuchungen durchgeführt, metallographische Schliffe angefertigt und Kraftstoffanalysen zur Bestimmung des Metalleintrags in den Prüfkraftstoff vorgenommen. Hierdurch werden Grundlagen zum Verständnis der Korrosionsmechanismen, zur Korrosionsprävention, zum Korrosionsschutz und zur Werkstoffauswahl erarbeitet. Abschließend wird die Bewertung im Hinblick auf die Übertragbarkeit der Untersuchungsergebnisse von Brasilien nach Deutschland und umgekehrt mit Schaffung einer Bewertungsgrundlage für die Übertragung von Felderfahrungen durchgeführt. Angestrebt wird ferner die Erstellung von Korrosivitätsklassen zur landesunabhängigen Abschätzung des Gefährdungspotenzials der jeweiligen Kraftstoffe. Den Verbrauchern können durch die Erkenntnisse entscheidende Informationen zur Verträglichkeit von Werkstoffen vermittelt werden. Die langjährigen Erfahrungen bei der Verwendung von Bioethanolbeimischungen aus Brasilien werden technologisch nutzbar gemacht. Durch wissenschaftlich abgesicherte öffentliche Verbraucherinformationen kann eine Erhöhung der Akzeptanz der Biokraftstoffe beim Verbraucher erzielt werden und die Produktentwicklung wird durch den öffentlich verfügbaren Wissenszuwachs bezüglich der Materialverträglichkeiten verbessert. Die Schaffung einer übergreifenden Vergleichsgrundlage gibt die Voraussetzungen für die schnellere Entwicklung sicherer, effizienterer Produkte, wie sie der Markt und die Gesellschaft verlangen. Die Ergebnisse können außerdem in die Überarbeitung von designrelevanten Richtlinien, z.B. VDA 230-207, einfließen. Die erlangten Erkenntnisse zur Schadensprävention fördern die Ressourceneffizienz durch einen verminderten Werkstoff- und Energieeinsatz und die Vermeidung der Freisetzung umweltgefährdender Stoffe.
Das Projekt "Teilvorhaben 6: Von der Legierung zum Magneten im Labormaßstab" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Studienbüro Materialwissenschaft, Fachgebiet Funktionale Materialien durchgeführt. Brasilien zählt zu den bedeutendsten Ländern für die globale Rohstoffwirtschaft und verfügt über Selten-Erd (SE)-Reserven von rund 22 Mio. t (ca. 17% der weltweiten Reserven). Zukünftig wird der Bedarf an Seltenen Erden durch den Ausbau grüner Technologien weiter ansteigen bspw. durch Hightech-Produkte, die SE-haltige Magnete benötigen. Basierend auf brasilianischen Rohstoffen deckt das Verbundprojekt REGINA die Wertschöpfungskette von der Trennung der Seltenen Erden bis hin zur Magnetherstellung ab. Der Schwerpunkt soll auf der umwelt- und sozialverträglichen Produktion der SE und Magneten liegen, gepaart mit der Entwicklung tragfähiger Geschäftsmodelle zur wettbewerbsfähigen Vermarktung. Ziel ist die Reduktion der Abhängigkeit von China und die Etablierung einer stabilen langfristigen Rohstoffversorgung. Zu diesem Zweck haben sich die Fraunhofer-Projektgruppe IWKS, TU Darmstadt, RWTH Aachen, TU Clausthal, TH Georg Agricola Bochum, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf und die Industriepartner KME Germany GmbH und GMB Deutsche Magnetwerke GmbH zusammengeschlossen, um in enger Kooperation mit brasilianischen Partnern aus Forschung und Industrie die derzeitigen Herausforderungen der SE-Industrie zu bewältigen. Durch eine umfassende Gefüge- und Strukturanalyse unter Einsatz hochmoderner Rasterelektronenmikroskopie, Elektronstrahl-Rasterdiffraktometrie und Röntgendiffraktometrie soll im Teilvorhaben 6 eine optimierte Legierungszusammensetzung spezifiziert und anschließend mit einem maßgeschneiderten Gefüge erschmolzen werden. Hauptaugenmerk liegt hierbei auf der Optimierung des Erstarrungsverhaltens während des Strip-Castings und der Rascherstarrung. Des Weiteren besteht die Aufgabe, die zu feinen Pulvern weiterverarbeiteten Materialien in einem Sinterprozess zu verdichten und mittels optimierter Glühbedingungen eine Korngrenzendiffusion anzuregen. Am Ende soll ein Didymium-Labormagnet mit hervorragenden magnetischen Eigenschaften und einem grünen Fußabdruck stehen.
Das Projekt "Abscheidung und Haftung von Aerosolpartikeln auf Blaettern und Aufnahme von Schadstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Physik durchgeführt. Die Struktur von Blattoberflaechen, insbesondere das Vorhandensein von Oberflaechenwachs, ist fuer die Ablagerung von Schadstoffen von Bedeutung. Daher wird das Haften und die Abscheidung fester und fluessiger Aerosolpartikel und die Aufnahme gasfoermiger Schadstoffe durch Pflanzen mit verschiedenen Methoden untersucht (Durchstrahlungs- und Rasterelektronenmikroskopie, Roentgenfluoreszenzanalyse). Bei verschiedenen Pflanzen von autobahnnahen Standorten wird die Oberflaechenstruktur der Blaetter untersucht, sowie der Blei- und Bromgehalt bestimmt. Eine Methode zur Trennung oberflaechlich auf den Blaettern abgelagerter und in den Blaettern aufgenommener Stoffe wurde entwickelt.
Das Projekt "Identifizierung von Mixed Tropical Hardwood (MTH) in Papier - ein Beitrag zum Artenschutz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Fachgebiet Papierfabrikation und Mechanische Verfahrenstechnik durchgeführt. Die wichtige ökologische Funktion des tropischen Regenwaldes für die gesamte Erde ist allgemein anerkannt. Der Schutz dieses Ökosystems soll unter anderem durch eine nur eingeschränkte, reglementierte Forstnutzung gewährleistet werden, wozu auch die EU-Holzhandelsverordnung dient, die seit März 2013 vollständig in Kraft getreten ist. Zur Überprüfung der Regelungen ist es notwendig, dass in Holzprodukten, zu denen auch Zellstoff, Papier und Karton gehören, Tropenholz nachgewiesen werden kann. Ziel dieses Projektes ist die Erarbeitung fasermorphologischer Merkmale typischer Tropenhölzer unter dem Lichtmikroskop, damit diese in Papier- und Kartonprodukten nachgewiesen werden können. Eine Verifizierung und Ergänzung erfolgt mit Hilfe eines Rasterelektronenmikroskops. Des Weiteren soll geprüft werden, ob trotz erheblicher mechanischer und chemischer Beanspruchung der Fasern die Chemotaxonomie an Zellstoffen noch zu nutzbaren Ergebnissen führt. Die heutigen Faseratlanten können um die im Projekt bearbeiteten Hölzer erweitert werden. Ein Abgleich unbekannter Proben mit den Referenzen dieser Gattungen und Untergattungen ist somit zur Identifikation dieser Hölzer in Papier möglich. Zudem können durch den Einsatz der Rasterelektronenmikroskopie weitere Details erfasst werden. Die bildanalytische Auswertung erlaubt eine Identifikation der untersuchten Hölzer mit einer gewissen statistischen Wahrscheinlichkeit, das gewünschte Werkzeug ist somit geschaffen. Der erstmalige Einsatz der Chemotaxonomie zur Identifizierung von Gattungen und Untergattungen in Papier hat sich als erfolgversprechende Methode erwiesen, für deren Etablierung nun weiterführende Untersuchungen nötig sind.
Das Projekt "Dynamic (redox) interfaces in soil - Carbon turnover in microbial biomass and flux into soil organic matter" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, Department Umweltbiotechnologie durchgeführt. Existing models of soil organic matter (SOM) formation consider plant material as the main source of SOM. Recent results from nuclear magnetic resonance analyses of SOM and from own incubation studies, however, show that microbial residues also contribute to a large extent to SOM formation. Scanning electron microscopy showed that the soil mineral sur-faces are covered by numerous small patchy fragments (100 - 500 nm) deriving from microbial cell wall residues. We will study the formation and fate of these patchy fragments as continuously produced interfaces in artificial soil systems (quartz, montmorillonite, iron oxides, bacteria and carbon sources). We will quantify the relative contributions of different types of soil organisms to patchy fragment formation and elucidate the effect of redox con-ditions and iron mineralogy on the formation and turnover of patchy fragments. The develop-ment of patchy fragments during pedogenesis will be followed by studying soil samples from a chronosequence in the forefield of the retreating Damma glacier. We will characterize chemical and physical properties of the patchy fragments by nanothermal analysis and microscale condensation experiments in an environmental scanning electron microscope. The results will help understanding the processes at and characteristics of biogeochemical interfaces.
Das Projekt "Verwendung des bei der TiO2-Produktion anfallenden Gruensalzes zur Regelung des Erstarrens von Zement" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsinstitut der Zementindustrie durchgeführt. Es war zu pruefen, ob Gruensalz FeSO4.7H2O anstelle von Gips CaSO4.2H2O und Anhydrit CaSO4 als Erstarrungsregler von Zement verwendet werden kann, ohne die Eigenschaften des Zements zu beeintraechtigen. Durch quantitative Roentgenbeugungsanalyse wurden der Reaktionsverlauf von C3A und C3S, durch technische Pruefungen das Erstarren und die Festigkeitsentwicklung und durch Rasterelektronenmikroskopie die Phasenbildung und Gefuegeentwicklung von gruensalzhaltigen Zementen untersucht. Ergebnis: Das zum Regeln des Erstarrens zugesetzte Sulfat kann z.T. als Gruensalz zugegeben werden. Die maximal einsetzbare Menge ist von der Reaktionsfaehigkeit des Zements abhaengig und muss fuer jeden Zement gesondert bestimmt werden. Gruensalz vermindert die Anfangsfestigkeit und steigert die 28-Tage-Festigkeit. Durch Zusatz von Gruensalz zum Zement koennen das in geringen Mengen vorliegende Chromat reduziert und dadurch Hauterkrankungen verhindert werden.
Das Projekt "Hitzebständige Mikrosiebe aus Glimmer und ihr Einsatz im Umweltschutz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Marburg, Fachbereich Chemie - Analytische Chemie und Radiochemie, Fachgebiet Radiochemie durchgeführt. Nachdem die Herstellung hitzebestaendiger Mikrosiebe aus Glimmer durch Bestrahlung mit Schwerionen am UNILAC bei der GSI (Darmstadt) und anschliessende Aetzung im Laboratorium in Marburg grundsaetzlich beherrscht wird, sollen jetzt anwendungsspezifisch Mikrosiebe zum Einsatz im Umweltschutz entwickelt werden: In Zusammenarbeit mit der NUKEM (Hanau) wird die Abluft aus einem im Betrieb befindlichen Sinterofen gereinigt. Die Abluft ist 300-500 Grad Celsius heiss und mit allen moeglichen radioaktiven Aerosolpartikeln beladen. Mit 3-5 hintereinandergeschalteten Mikrosieben (Kantenlaengen der Loecher werden immer kleiner, startend von k=15 mue bis k annaehernd 0.2 mue) in einem 'Kaskadenimpaktor' kann bis zu 99,5 Prozent der Radioaktivitaet abgeschieden werden. Wenn man die Eingangsloecher durch Aetzen in NaOH abrundet, erhaelt man auch eine Fraktionierung nach Korngroessen auf den verschiedenen Mikrosieben. Die abgeschiedenen Aerosole liegen flach auf der Glimmeroberflaeche und erlauben eine einfache Analyse mit alpha-Spektrographie oder Bestimmung der Korngroessen mittels Raster-Elektronenmikroskopaufnahmen.
Das Projekt "Biodiversity of Heterobranchia from Southern Coast of Iran (Persian Gulf)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zoologisches Forschungsmuseum Alexander König - Leibniz-Institut für Biodiversität der Tiere durchgeführt. Fauna of South Iranian shore lines and the Persian Gulf in general is hardly investigated at all, and only few studies document the occurrence of marine Heterobranchia, many of them generally known as sea slugs. We investigate biodiversity of these slugs analysing molecular data, as well as anatomical data by using Histology, Micro-Computer Tomography and Scanning Electron microscopy.
Das Projekt "Material- und Grenzflächenforschung - Teilprojekt Uni Stuttgart" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Physikalische Elektronik durchgeführt. *Das Gesamtziel des Vorhabens ist die Etablierung einer gemeinsamen Grundlagenforschung der Partner am Material ZnO. Dabei sollen alle Eigenschaften des ZnO, die für den Einsatz in Solarzellen relevant sind, genauer charakterisiert und darauf aufbauend besser verstanden werden: Das wissenschaftliche Ziel ist also die Auslotung der Möglichkeiten und Grenzen von ZnO zur Verbesserung von Dünnschichtsolarzellen. Das technologische Ziel ist darauf aufbauend, die Realisierung von ZnO-Schichten mit optimalen opto-elektronischen Eigenschaften mit Verfahren, die langfristig in die Industrie übertragen werden können. Ergebnisse: Aufbauend auf einem für die Herstellung von hocheffizienten Cu(In, Ga)Se2 (CIGS) Solarzellen entwickelten ZnO-Prozess, führte das ipe Parameterstudien von ZnO-Schichten auf Glas durch. Diese Schichten dienen zum Vergleich der Schichteigenschaften bei der Herstellung mit unterschiedlichen Technologien und als Basis für eine Damp-Heat-Stabilitätsuntersuchung. Im Vergleich der Serien aller Verbundpartner hat sich herausgestellt, dass neben verschiedenen Anregungsformen (rf, mf und dc) und Versuchsanlagen, auch kleine Variationen der O2-Versorgung einen kritischen Einfluss auf die Schichteigenschaften haben können. Die am ipe mit rf-Anregung hergestellten ZnO-Schichten zeigen in XRD Messungen eine Verkleinerung der Gitterkonstante mit zunehmenden Ar-Sputterdrücken. Diese Zunahme weist auf eine zunehmende Verspannung in den Schichten hin (Makrostress) und korreliert mit dem Hinzukommen weiterer Vorzugsorientierungen, die wahrscheinlich der Verspannung entgegenwirken. Ebenso nimmt die Breite des (002)-Reflexes mit ansteigendem Druck zu, was auf eine Abnahme der Kristallitgrößen, bzw. eine Zunahme von Krongrenzen hinweist (Mikrostress). In Damp-Heat-Stabilitätsuntersuchungen ergab sich folgendes Bild der Belastbarkeit der unterschiedlich hergestellten ZnO-Schichten: ZnO-Schichten, die bei geringen Sputterdrücken hergestellt werden, zeigen eine höhere Schichtstabilität im Test. Die hochauflösenden Rasterelektronenmikroskop-Aufnahmen von ZnO-Bruchkanten in Abbildung 3 weisen zudem darauf hin, dass dieses Stabilitätsverhalten mit der Kompaktheit der Schichten korreliert. Des weiteren wurden, um die Bedeutung der Grenzflächen zwischen ZnO-Fenster/CdS-Puffer und CdS-Puffer/CIGS-Absorber zu untersuchen, Experimente mit Doppelpufferschichten bestehend aus dem Standardpuffer CdS und dem Alterantivpuffer Inx(OH,S)y durchgeführt. Aus den Analysen ergibt sich, dass die Hysterese in Bauelementen mit der Struktur CIGS/Inx(OH,S)i-ZnO direkt mit der Inx(OH,S)yi-ZnO Grenzfläche und nicht mit der CIGS/InX(OH,S)y Grenzfläche oder den Volumeneigenschaften des Inx(OH,S)y Puffers zusammenhängt. Wir schlussfolgern daher, dass bei der CdS Pufferschicht die Grenzfläche zum ZnO-Fenster von größerer Bedeutung ist wie bislang angenommen. usw.
Das Projekt "Beitrag der Holzstrahlen zur Biomechanik des lebenden Baumes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Department für Biologie, Zentrum Holzwirtschaft, Ordinariat für Holzbiologie und Institut für Holztechnologie und Holzbiologie des Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei durchgeführt. Das Holzstrahlgewebe in lebenden Bäumen dient der Speicherung und dem radialen Stofftransport. Darüber hinaus besteht die Vermutung, daß es auch zur Festigkeit eines Baumes beiträgt. Anhand der Ergebnisse aus einem zweijährigen Feldversuch, in dem Forstpflanzen einer künstlichen Querzugbeanspruchung ausgesetzt und danach holzanatomisch untersucht wurden, sowie aus transversalen Festigkeits- und Elastizitätsprüfungen an erwachsenen Laubbäumen wird der Einfluß des Holzstrahlgewebes auf die elastomechanischen Eigenschaften im lebenden Baum untersucht. Dazu werden Mikrozugbeanspruchungen unter einem Rasterelektronenmikroskop durchgeführt sowie die Festigkeit und Elastizität an isoliertem Holzstrahlgewebe der Buche bestimmt. Neben Erkenntnissen zu elastomechanischen Verhalten des Gewebeverbunds aus Holzstrahl- und Axialgewebe im lebenden Baum werden auch Hinweise darauf erwartet, wie das Kambium auf Radialspannungen durch die Ausbildung anatomisch angepaßter Zellen reagiert.
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