Durch die Verarbeitung und Förderung von Kalisalzen sind in Thüringen große Abraum- und Rückstandshalden entstanden. Die aufgehaldeten Salze werden niederschlagsinduziert aufgelöst und gelangen in Grund- und Oberflächengewässer. Das hoch mineralisierte Infiltrationswasser breitet sich im Grundwasser als Salzfahne aus und kann in Quellen wieder zutage treten. Am Beispiel der Kalirückstandshalde Sollstedt wird die Ausbreitung der in den Untergrund eingebrachten Salzlösung untersucht. Ziel des Vorhabens ist der Erwerb von Kenntnissen über die regionalen geologischen und hydrogeologischen Verhältnisse einerseits. Andererseits im Sinne der Wasserwirtschaft, Untersuchungen der Wasserverhältnisse im Hinblick auf ihre Salinität und Wasserwegsamkeit. Im Abstromgebiet der Halde Sollstedt liegen mehrere Quellen, die stark mineralisiert sind. Die Halde Sollstedt sowie der von ihr ausgehende Salzeintrag in Oberflächen- und Grundwässer ist aufgrund der topographischen Situation und der geologischen Verhältnisse als möglicher Teilverursacher der hohen Mineralisation der Quellen einzustufen. Als weiterer möglicher Teilverursacher der Quellwasserbelastung wird eine ehemalige Hausmülldeponie, die sich im vermuteten Einzugsbereich der Quellen befindet untersucht. Geogene Ursachen, wie bisher nicht bekannte, natürliche Salzvorkommen im Untergrund sind als Weitere Ursachen der hohen Quellwassermineralisation nicht auszuschließen.
Trennverfahren hoher Selektivitaet sind in der anorganischen Chemie und in der Kernchemie wichtig fuer die Abtrennung von Elementen, insbesondere von Schwermetallen und Radioelementen, aus natuerlichen Waessern und aus Abfalloesungen. Besonderes Interesse verdient die Moeglichkeit des 'Recycling' von Schwermetallen. In Darmstadt wird ueber die Entwicklung von anorganischen und organischen, insbesondere chelatbildenden Austauschern gearbeitet. Die Eigenschaften dieser Austauscher werden durch Ermittlung der Kapazitaet, kinetische Messungen und Bestimmung der Verteilungskoeffizienten untersucht. Beispiele sind: die selektive Abtrennung von Uran aus Meerwasser und aus anderen natuerlichen Waessern, die Abtrennung von Eisen, Kupfer, Arsen und Quecksilber aus Wasser, Salzloesungen, Loesungsmitteln und Abfalloesungen sowie die Abtrennung von Radioelementen bzw. Radionukliden aus Abfalloesungen.
Tritium und hoch14C-Datierung des Grundwassers, Identifikation konvektionszellenartiger Stroemungen der tiefen Salzlaugen ueber dem Salzstock anhand von Salz- und Helium-Vertikalprofilen.
Organische Aerosole (OA) stellen einen omnipräsenten Hauptbestandteil atmosphärischer Aerosole dar und beeinflussen zahlreiche atmosphärische Prozesse und Umweltaspekte. Die quantitative Bestimmung beispielsweise von Klimaeffekten der OA wird durch eine Anzahl von Faktoren limitiert, einschließlich eines unvollständigen Verständnisses wie emittierte VOCs zur Bildung von atmosphärischen OA beitragen. Ein Großteil der OA Bestandteile wird sekundär (sekundäres organisches Aerosol (SOA)) in der Atmosphäre durch chemische Gasphasenprozesse sowie nachfolgender Gas-Partikel-Partitionierung (gasSOA) oder durch chemische Prozesse in der wässrigen Phase (aqSOA) gebildet. Jedoch können durch reine Gasphasenansätze, die Eigenschaften von realem SOA nicht erklärt werden. Außerdem neigen gasSOA Ansätze dazu das Gesamt-SOA zu unterschätzen. Aus verschiedenen Labor- und Feldstudien wurde geschlussfolgert, dass die aqSOA Bildung eine ebenso große Bedeutung wie die gasSOA Bildung haben könnte. Somit, gibt es ein wachsendes wissenschaftliches Interesse in Bezug auf Prozesse, die zur aqSOA Bildung führen. Jedoch ist die aqSOA Prozessierung, d.h. die sekundäre Bildung und chemische Alterung von aqSOA, bis jetzt nur wenig verstanden und in aktuellen Multiphasenchemiemechanismen kaum berücksichtigt. Um diesen wissenschaftliche Sachverhalt eingehender zu studieren, sind weitere Untersuchungen mit detaillierteren Multiphasenchemiemechanismen und erweiterten Prozessmodellen erforderlich. Um das aktuelle Verständnis der aqSOA Prozessierung und ihre Bedeutung für die Chemie der Troposphäre sowie den damit verbundenen wissenschaftlichen Fragestellungen zu verbessern, zielt das vorliegende Projekt auf Entwicklung eines fortgeschrittenen chemischen aqSOA Mechanismus und eines modernen Mehrphasenmodells. Das angestrebte Modell wird, neben anorganischen Chemie, die Radikal- und Nichtradikalchemie von organischen Verbindungen in der Gasphase und Flüssigphase nahezu-explizit beschreiben. Darüber hinaus wird das angestrebte moderne Mehrphasenmodell eine adäquate Beschreibung von Komplex-/Salzbildungsprozessen und Effekten von nicht-idealen Lösungen enthalten. Mit Hilfe dieses modernen Mehrphasenmodells soll die chemische aqSOA-Prozessierung detailliert mit begleitenden Modellstudien untersucht werden. Die Modellstudien werden sich vor allem darauf konzentrieren (i) die Hauptbildungswege für aqSOA zu identifizieren, (ii) die Bedeutung von radikalischen, nicht-radikalischen und nicht-oxidativen Prozessen für aqSOA in verschiedenen Umweltregimen aufzuklären und (iii) den Einfluss von chemischen Wechselwirkungen von aqSOA und anorganischen Aerosolbestandteilen auf dessen troposphärische Verweildauer zu untersuchen. Insgesamt sollen mit dem neuen Multiphasenmodell und den assoziierten Studien, neue Erkenntnisse erzielt werden über die aqSOA Prozessierung sowie deren Bedeutung für die OA-Gesamtmasse und andere verknüpfte Themen wie die troposphärischen Oxidationskapazität.
Ziel von ReSalt ist es, ein grundlegendes Verständnis des Reservoirscalings zu erarbeiten und die Interaktion zwischen der Hydrochemie des Thermalfluids und den Reservoirgesteinen und dessen Auswirkungen in Abhängigkeit von Reinjektions- und Förderdruck und -temperatur zu quantifizieren. So sollen die Prognosemöglichkeiten und die verfahrenstechnische Beherrschbarkeit von Reservoirscaling verbessert werden. Dabei spielen die Analyse und Beurteilung der Veränderung der Permeabilität und Gebirgsmechanik bei variierenden p/T-Bedingungen eine zentrale Rolle. Die mit ReSalt entwickelten Verfahren und Methoden sollen bei geplanten, in der Erschließung und im Betrieb befindlichen Geothermiekraftwerken zum Einsatz kommen. Die Ergebnisse sollen darüber hinaus in die Definition von Folgeforschungsvorhaben und die industrielle Begleitforschung zur Optimierung des experimentellen Designs einfließen und helfen, die erzielten Ergebnisse auf Kristallingesteine zu übertragen und zu generalisieren. Aus der generellen Ausrichtung ergeben sich somit folgende Teilziele: (1) Grundlegendes physikalisches-chemisches Prozessverständnis des Reservoirscalings sowie dessen Auswirkungen auf die Reservoireigenschaften (Teilprojekt I: Grundlagenverständnis) (2) Evaluierung und Entwicklung von Verhinderungsmethoden von Reservoirscaling wie z.B. Druck- und Temperaturänderungen, Stimulationsmechanismen oder dem Einsatz von Zuschlagstoffen zur Verhinderung von Ausfällungsreaktionen (Teilprojekt II: Verhinderungsmethoden) (3) Entwicklung von Simulationswerkzeugen für Reservoirscaling mittels experimenteller und modellhafter Überprüfung weniger komplexer Praxisbeispiele und darauf aufsetzend Upscaling auf komplexe Reservoirsysteme (Teilprojekt III: Kalibrierung und Upscaling).