Das Forschungsvorhaben soll dazu dienen, Grundlagen für die gesetzliche Regelungen der PFAS in der BBodSchV zu erarbeiten. Dieses Vorhaben stützt sich einerseits maßgeblich auf die Ergebnisse des Vorhabens 'Bundesweite Hintergrundwerte für PFAS und weitere aufkommende Schadstoffe in Böden' und die bereits laufenden Arbeiten in einigen Bundesländern (NRW; Baden-Württemberg, Bayern). Im Vorfeld ist zunächst ein Konzept zu erarbeiten, wie Boden- und Feststoffwerte für PFAS gesichert methodisch abgeleitet werden können. Es ist zu bestimmen, welche Stoffe bzw. Stoffgruppen dabei zu betrachten sind und inwieweit Summenparameter dabei hilfreich sein können. Aufgrund der Vielzahl der zu betrachtenden Stoffe und der Vorläuferproblematik wird ein pragmatisches Konzept benötigt, das sich möglicherweise von den derzeitigen Herangehensweisen zum Ableiten von Prüfwerten unterscheidet. Das Vorhaben soll erkennbare Datenlücken adressieren und vorschlagen, wie diese zukünftig, beispielsweise durch geeignete Tests und Monitoringsmaßnahmen, zu kompensieren sind. Die zu entwickelnde Ableitungsmethodik soll auch für angrenzende Rechtsbereiche wie das Abfallrecht sowie Düngemittel- und Klärschlamm-VO anwendbar sein und zu einer harmonisierten Regelung für PFAS im Boden- und Feststoffbereich führen.
Wir schlagen vor, den von uns entwickelten Gaschromatographen GhOST-MS (Gas chromatograph for the Observation of tracers - coupled with a mass spectrometer) während der HALO Kampagne WISE einzusetzen um eine breite Palette von Tracern mit unterschiedlichen Lebenszeiten (von fast unendlich wie SF6 bis wenige Wochen, wie CHBr3) in der unteren und untersten Stratosphäre zu messen. Diese Messungen sollen gemeinsam mit den aus den Kampagnen TACTS, SALSA und POLSTRACC vorhandenen Beobachtungen ausgewertet werden. Bei der Auswertung wollen wir uns auf zwei Hauptaspekte konzentrieren. Dies sind die Ableitung von Transit-Zeit Verteilungen (Altersspektren) und die Bestimmung des Halogenbudgets der unteren Stratosphäre, insbesondre des Brombudgets. Die Auswertungen sollen für die verschiedenen Jahreszeiten der Kampagnen und auch im Hinblick auf unterschiedliche meteorologische Situation durchgeführt werden. Zur Ableitung der Altersspektren soll eine neue Methode entwickelt werden, die es erlaubt auch sogenannte bimodale Altersspektren abzuleiten, was eine bessere Beschreibung der Transportzeitverteilung der unteren und untersten Stratosphäre ermöglichen wird. Hierzu ist eine enge Zusammenarbeit mit dem Forschungszentrum Jülich und den Arbeiten zum CLaMS Modell geplant. Als Grundlage für die Methode zur Ableitung der Altersspektren soll der von Ehhalt et al. (2007) veröffentliche Ansatz verwendet werden. Beim Halogenbudget sollen unsere Messungen vor allem verwendet werden um abzuleiten, wieviel anorganisches Brom und Chlor aus kurzlebigen organischen Quellgasen in der unteren Stratosphäre vorhanden ist und dort zum Ozonabbau beitragen kann. Diese Daten sollen mit quasi-simultanen Messungen anorganischer Halogen-Komponenten der Universität Heidelberg kombiniert werden um insbesondre ein komplettes Brombudget der untersten Stratosphäre aufzustellen.
Schwefelhexafluorid (SF6) und Stickstofftrifluorid (NF3) gehören zu den Stoffen mit dem höchsten Treibhauspotential (SF6-GWP= 23500, NF3-GWP= 16.100). Da SF6 im Focus der Politik ist (Verordnung (EU) 517/2014), wird häufig auf NF3 ausgewichen. In diesem zweiten Teil des Globalvorhabens soll eine Zuwendung auf Antrag vergeben werden. Es sind eine Trajektorie und eine Ausreißeranalyse aus SF6 und NF3-Messwerten dreier Luftmessstationen durchzuführen, mit dem Ziel Emissionsquellen in Europa zu ermitteln und die Erkenntnisse in die UNFCCC Berichterstattung einfließen zu lassen. Da dies bisher für diese Stoffe nicht durchgeführt wurde, sind Methoden und Analyseverfahren für die Auswertung zu erarbeiten. In einer Konferenz zu 'SF6 und NF3 als vergessene Treibhausgase' sollen die Ergebnisse beider Teilvorhaben mit Anwendern, Berichterstattern und Atmosphärenchemikern diskutiert und anschließend in einer peer reviewed Publikation in Zusammenarbeit mit den FG II 4.5 und V I.6 veröffentlicht werden.
Hochtemperaturbrennstoffzellen mit keramischem Festelektrolyt (SOFC: Solid Oxide Fuel Cell) sind aufgrund ihres hohen Wirkungsgrades und ihrer Umweltvertraeglichkeit eine zukunftsweisende Alternative gegenueber konventioneller Energieerzeugung. Die Leistungsfaehigkeit und Lebensdauer der Einzelzellen sind dabei entscheidende Kriterien fuer die wirtschaftliche Nutzung von Brennstoffzellen. Bisherige Untersuchungen haben ergeben, dass es bei Langzeitbetrieb zu irreversiblen Veraenderungen in der Mikrostruktur der Anode kommt, die zu einer Senkung der Leistungsfaehigkeit fuehren. Je nach Belastung der Einzelzellen treten unterschiedliche Degradationsmechanismen auf. Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung einer Anode, die aus mehreren Funktionsschichten besteht, um so die noetige Leistungsfaehigkeit und Langzeitstabilitaet zu liefern. Es soll ein Gradient in der Korngroesse, dem Nickelanteil und somit der Porositaet und der elektrischen Leitfaehigkeit erreicht werden, da die einzelnen Bereiche der Anodenstruktur unterschiedlichen Anforderungen genuegen muessen. So sind an der Grenzschicht Elektrolyt/Anode kleine Koerner erwuenscht, um eine moeglichst grosse Reaktionsflaeche zu erhalten. Wohingegen an der Grenzflaeche Anode/Interkonnektor ein hoher Anteil an grossen Nickelkoernern erforderlich ist, um einen guten elektrischen Kontakt und hohe Porositaet zu gewaehrleisten. Die optimale Zusammensetzung und Mikrostruktur der einzelnen Funktionsschichten soll durch systematische Belastungstests (elektrisch, chemisch, thermomechanisch) an verschiedenen homogenen Modellstrukturen, das sind Cermetproben aus Nickel- und YSZ-Teilchen mit definierter, homogener Zusammensetzung und Mikrostruktur, und durch die elektrochemische Charakterisierung von Einzelzellen mit entsprechenden homogenen Anodenstrukturen ermittelt werden. Vor und nach Durchfuehrung der Belastungstests ist eine umfassende Analyse der Zusammensetzung und Mikrostruktur der Modell- und Anodenstrukturen mittels Elektronenmikroskopie (REM, TEM, EDX, WDX) vorgesehen. Anhand der gewonnenen Ergebnisse soll ein Modell fuer die verschiedenen Verlust- und Degradationsmechanismen in der Anode entwickelt werden.
Schwefelhexafluorid (SF6) und Stickstofftrifluorid (NF3) gehören zu den Stoffen mit dem höchsten Treibhauspotential (SF6-GWP= 23500, NF3-GWP= 16.100). Da SF6 im Focus der Politik ist (Verordnung (EU) 517/2014), wird häufig auf NF3 ausgewichen. Das Vorhaben soll eine Strategie entwickeln für den deutschen, europäischen und globalen Ausstieg aus der Verwendung von SF6 und NF3 bzw. die Anwendungen eingrenzen für die es derzeit und evtl. bis 2050 keine Alternativen geben wird. Neben den, bis zum Beginn des Vorhabens, noch nicht geregelten Bereichen bei den elektrischen Betriebsmitteln sind der Einsatz von SF6 und NF3 in der Aluminium- und Magnesiumindustrie, der Halbleiterproduktion, der Solarzellenproduktion und in Teilchenbeschleunigern in Industrie und Medizin zu betrachten. Basierend auf den Ergebnissen früherer Forschungsvorhaben des UBA, intensiver Literaturrecherche sowie Interviews und Workshops mit Branchenexperten und Verbänden soll der aktuelle Stand des Einsatzes beider Stoffe in Deutschland, Europa und weltweit, Alternativen, Emissionsminderungsmaßnahmen, End-of-Life-Maßnahmen und Recyclingmöglichkeiten diskutiert werden. Darauf aufbauend sind Projektionen für Verwendung und Emissionen von SF6 und NF3 national und für Europa bis 2100 zu erarbeiten. In einer Konferenz zu 'SF6 und NF3 als vergessene Treibhausgase' sollen die Ergebnisse beider Teilvorhaben mit Anwendern, Berichterstattern und Atmosphärenchemikern diskutiert und anschließend in einer peer reviewed Publikation in Zusammenarbeit mit den FG II 4.5 und V I.6 veröffentlicht werden.
Mit steigendem Anteil der erneuerbaren Energien und durch die Zunahme der Elektromobilität wird das Mittelspannungsnetz in Deutschland zunehmend belastet und muss dementsprechend ausgebaut werden. In diesem Kontext spielen Schaltanlagen als zentrales Element für die Energieverteilung und den Netzschutz eine entscheidende Rolle. Aufgrund der hohen Anforderungen an Zuverlässigkeit und mit einer Lebensdauer von mehr als 30 Jahren kann die Auslegung und das Design dieser Komponenten bisher als konservativ und vor allem Funktionsgetrieben angesehen werden; Aspekte der Nachhaltigkeit spielen abgesehen vom Ersatz von SF6 als Isoliergas bisher keine relevante Rolle. Ziel des Projects GreEner Tech ist es, Schaltanlagen im Mittelspannungsnetz grundlegend neu zu denken und nachhaltig zu gestalten. Dazu sollen unter anderem bessere und nachhaltigere Materialien gefunden, Konstruktionen verbessert und der Einsatz von Rohstoffen verringert werden. Insbesondere soll im Projekt ein neuer integrierter Ansatz gewählt werden, der das Design und die Materialauswahl mit wissenschaftlichen Methoden der Nachhaltigkeitsforschung verknüpft und den gesamten kooperativen Wissens- und Datengewinn in einer gemeinsamen digitalen Optimierungsplattform bündelt. So kann in Zusammenarbeit zwischen Industrie, Forschung und Netzbetreibern eine bessere Infrastruktur für das deutsche Mittelspannungsnetz entwickelt werden.
Mit steigendem Anteil der erneuerbaren Energien und durch die Zunahme der Elektromobilität wird das Mittelspannungsnetz in Deutschland zunehmend belastet und muss dementsprechend ausgebaut werden. In diesem Kontext spielen Schaltanlagen als zentrales Element für die Energieverteilung und den Netzschutz eine entscheidende Rolle. Aufgrund der hohen Anforderungen an Zuverlässigkeit und mit einer Lebensdauer von mehr als 30 Jahren kann die Auslegung und das Design dieser Komponenten bisher als konservativ und vor allem Funktionsgetrieben angesehen werden; Aspekte der Nachhaltigkeit spielen abgesehen vom Ersatz von SF6 als Isoliergas bisher keine relevante Rolle. Ziel des Projects GreEner Tech ist es, Schaltanlagen im Mittelspannungsnetz grundlegend neu zu denken und nachhaltig zu gestalten. Dazu sollen unter anderem bessere und nachhaltigere Materialien gefunden, Konstruktionen verbessert und der Einsatz von Rohstoffen verringert werden. Insbesondere soll im Projekt ein neuer integrierter Ansatz gewählt werden, der das Design und die Materialauswahl mit wissenschaftlichen Methoden der Nachhaltigkeitsforschung verknüpft und den gesamten kooperativen Wissens- und Datengewinn in einer gemeinsamen digitalen Optimierungsplattform bündelt. So kann in Zusammenarbeit zwischen Industrie, Forschung und Netzbetreibern eine bessere Infrastruktur für das deutsche Mittelspannungsnetz entwickelt werden.
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