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Entwicklung einer Methode zur Aufarbeitung gebrauchter und minderwertiger nativer Fette und Öle zu Treibstoff für Dieselmaschinen

Gebrauchte oder minderwertige native Fette und Öle sind eine interessante Energiequelle für Dieselmaschinen, die sich durch eine ausgezeichnete Ökobilanz auszeichnen und nicht in Konkurrenz zu Nahrungs- oder Futtermitteln stehen. Dem Einsatz in Dieselmschinen stehen der i.d.R. hohe Gehalt an Schlackebildnern (Ca, Mg, Na, K, P) und an freien Fettsäuren entgegen. Ziel des Vorhabens ist es, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem die o.g. Rohstoffe so aufzuarbeiten sind, dass sie ohne weiteres in Dieselmaschinen eingesetzt werden können. Dazu wurde der Rohstoff einer sauer katalysierten Veresterung mit biogenem Ethanol unterworfen, mit dem die Gehalte sowohl an freien Fettsäuren, als auch an den genannten Schlackebildnern soweit gesenkt werden konnten, dass die Maßgaben der DIN-VN 51 605 erfüllt werden. Abgesehen davon, dass die so gewonnen Treibstoffe aus rein biogenen Rohstoffen bestehen, weisen sie Stockpunkte von teilweise unter -20 Grad Celsius auf.

Klaerschlammkonzept fuer Niederoesterreich

In relativ kurzer Zeit wurde es unmoeglich, Klaerschlamm landwirtschaftlich zu verwerten. Die Entwaesserung und Verbringung von Klaerschlamm auf Deponien wuerde das gesamte zur Verfuegung stehende Deponievolumen beanspruchen, die flaechendeckende Entwaesserung, Verbringung und Inertisierung (Veraschung und Herstellung einer wasserunloeslichen Schlacke) waere mit sehr hohen Kosten verknuepft und wuerde auch noch ca 20 Prozent des derzeitigen Deponievolumens beanspruchen. Klaerschlamm faellt jedoch wegen der Verpflichtung zur Abwasserreinigung weiter an und muss wegen der Massenerhaltung irgendwohin verfrachtet werden. Um diesen vielfach vernetzten Fragenkreis zu klaeren, wurde eine Studie initiiert, die gemeinsam mit der Universitaet fuer Bodenkultur abgewickelt wird.

Innovative Kupferschlackenaufbereitung für die Rohstoffversorgung, Teilvorhaben 2: Entwicklung eines Prozessschemas sowie Umweltverträglichkeitsprüfungen mittels Life Cycle Assessment

Die Natur kehrt zurück

Die obere Illustration zeigt am Beispiel des Natur-Parks Südgelände die Phasen des über viele Jahrzehnte andauernden Entwicklungsprozesses der Flora und Fauna auf einem Areal. Unter dem Begriff “Sukzession” wird die Veränderung und zeitliche Abfolge unterschiedlicher Gemeinschaften aus Pflanzen und Tierarten auf derselben Fläche verstanden. Jedes Sukzessionsstadium ist durch charakteristische Tier- und Pflanzenarten bestimmt. Boden, Klima und Wasserversorgung beeinflussen die Entwicklung ebenso wie die Geschichte des Ortes. Das Endstadium ist ein Waldtyp, der den jeweiligen Standortbedingungen entspricht. Für den Rangierbahnhof Tempelhof wurde das Gelände mit mehreren Metern Sand, Kies, Schotter und Schlacke aufgeschüttet. Der Bau von Überführungsbauwerken, Ablaufbergen und Dämmen gibt dem Gelände ein ausgeprägtes Relief. Mit der Aufgabe der Bahnnutzung nehmen die Tiere und Pflanzen das Gelände wieder in Besitz. Auf Sanden und Schottern wachsen Kanadisches Berufkraut und Klatschmohn. Erste Gehölze fassen Fuß. Pionierarten wie Birke, Zitterpappel und die aus Nordamerika stammende Robinie beginnen ebenso zu keimen wie durch Tiere aus der Umgebung verschleppte Eicheln. Den Erstbesiedlern folgen Arten wie Natternkopf, Kronen-Nachtkerze, Wilde Möhre und Echter Steinklee. Die Arten der Sandtrockenrasen besiedeln trockene und nährstoffarme Standorte. Prägend sind Gräser wie der Rauhblattschwingel, die Rispen-Flockenblume und verschiedene Habichtskrautarten. Auf nährstoffreichen Standorten wachsen ruderale Staudenfluren, darunter der gelbblühende Rainfarn. Die angesiedelten Gehöl­ze entwickeln sich zu ausgedehnten Gebüschen und geschlossenen Waldbe­ständen. Robinie und Zitterpappel dringen mit ihren unterirdischen Ausläufern in die krautigen Vegetations­bestände vor und lösen diese allmählich ab. Im Unterholz wachsen Eiche, Buche und Ahorn als neue Baum­generation auf.

Schmelzreaktor zur Aufarbeitung industrieller Reststoffe mit niedrigem Zinkgehalt

In einer Zinksekundaerhuette werden in einem neu entwickelten Schmelzreaktor zinkarme Reststoffe, vorwiegend aus der Zinkmetallurgie, mit Zinkgehalten kleiner 15 Prozent direkt aufgearbeitet. Fluechtige Metalle, hauptsaechlich Zink und Blei werden hierbei in einem oxidischen Filterstaub stark angereichert und die restlichen Bestandteile zu einer als Baustoff verwendbaren Schlacke verschmolzen. Damit wird erstmals ein grosstechnisches, wirtschaftlich arbeitendes Aufarbeitungsverfahren fuer metallarme Vorstoffe fuer die Verhuettung von Nichteisenmetallen geschaffen. Der Schmelzreaktor besteht aus einer wassergekuehlten, zylindrischen Brennkammer mit vertikaler Achse. Er ist durch ein Uebergangsstueck mit dem Schlackenabsetzherd verbunden. Hohe Temperaturen der Schmelze und das bei der unterstoechiometrischen Verbrennung des eingetragenen Kohlenstoffs gebildete CO bewirken, dass das in der Beschickung befindliche Zink als Zinkdampf in die Gasphase uebergeht. Der Zinkdampf wird mit dem Abgasstrom aus dem Reaktor ausgetragen und gelangt nach dem Absetzherd in die Nachverbrennungskammer. Durch Zugabe einer definierten Luftmenge verbrennen Zinkdampf und CO vollstaendig zu Zinkoxid und Kohlendioxid. Die staubhaltigen Abgase (Oxidanfall ca. 6.000 t/a) des Schmelzreaktors werden mittels Gewebefilter entstaubt. Das abgeschiedene Oxid wird fuer den weiteren Transport abgefuellt. Rd. 3.000 t/a Mischoxid werden direkt in die Muffeloefen der Zinksekundaerhuette eingetragen.

Oekologische Verwertung von Feinschlacke aus Abfallverbrennungsanlagen im Asphaltstrassenbau

Muellverbrennungsschlacke dient bereits seit den siebziger Jahren als Baumaterial im Wegebau. Die Einsatzmoeglichkeiten werden durch die mangelnde Festigkeit sowie die unzureichende Frostsicherheit des Materials bestimmt. Zur Verbesserung der Produktqualitaet und zur Einhaltung von Verarbeitungsvorschriften wird daher die Absiebung des Feinanteiles der Schlacken notwendig. Diese Feinschlacke muss derzeit groesstenteils deponiert werden, da zu hohe Eluatwerte einer umweltoffenen Verwendung entgegenstehen. Bei der Asphaltherstellung wird bislang Kalksteinmehl und Natursand zugesetzt. Diese beiden Fraktionen lassen sich durch Feinschlacke teilweise substituieren. Die Nutzung der Feinschlacke im Asphaltstrassenbau stellt zudem eine elutionsverhindernde Verwertung dar, da das Material nach der Umhuellung mit Bitumen hydrophobe Eigenschaften besitzt. Mit dem Forschungsvorhaben soll gezeigt werden, dass es oekologisch vorteilhaft ist, den Feinanteil der Muellverbrennungsschlacke umweltgeschuetzt im Asphaltstrassenbau zu verwerten.

Mobilisierung und Immobilisierung von Schadstoffen in Muellverbrennungsschlacken im realistischen Massstab

Wissenschaftliche Aufklaerung des kurz- und langfristigen Verhaltens von Schadstoffen bei der offenen Verwendung von Reststoffen mit dem Ziel, das Nutzungspotential zu quantifizieren. Dazu werden organische und anorganische Schadstoffe in Muellverbrennungsschlacken charakterisiert und spezifiziert, anhand geochemischer Modellrechnungen die thermodynamischen Existenzbereiche von Schwermetallspecies in Waessern ermittelt, die wesentlichen Mobilisierungsmechanismen untersucht und diese mit kapazitiven Groessen wie Saeure- und Redoxpufferkapazitaet gekoppelt. Bisher konnte an drei MVA-Schlacken durch TG- und DTA-Untersuchungen eine Speziation des Kohlenstoffs in organisch gebundenen, karbonatischen und graphitaehnlichen (black carbon) Kohlenstoff erreicht werden. Die Identifikation organischer Bestandteile gelang nach Soxhlet-Extraktion mit einer Reihe an Loesemitteln sinkender Polaritaet und dem Einsatz von GC-MS und HPLC-Technik. Damit konnten erstmals Alkane, Fettsaeuren, Phenole und Phthalate im mg/kg-Bereich in MVA-Schlacken nachgewiesen werden. Die Ionenchromatographie eignet sich nach Elimination von SO4 hoch 2minus, Cl minus fuer die Identifikation pelarer, org. Saeuren. Am Beispiel des Kupfers konnte fuer ein Schwermetall eine Speziation durchgefuehrt werden. Dabei wurden sechs Kupferphasen (Cu(O), Cu(l)-Oxid, Cu(II)-Oxid, Cu-Legierungen und basische Kupferkarbonate) identifiziert.

Untersuchungen zur Maximierung des Mülldurchsatzes in Müllverbrennungsanlagen bei Sicherstellung eines ausreichenden Ausbrande

Das Qualitätskriterium für die Müllverbrennung, bzw. für die Ablagerung der Schlacke aus der Thermischen Abfallbehandlung ist der Glühverlust. Im FG Abfalltechnik besteht die begründete Vermutung, dass die Müllverbrennung verändert werden kann, wenn als Qualitätskriterium für eine Ablagerung der Schlacke nicht mehr der Glühverlust verwendet wird, sondern die für die mechanisch-biologisch behandelten Abfälle zu Grunde gelegten Größen Atmungsaktivität und Gasbildungsrate herangezogen werden und dabei in jedem Fall immer noch eine ausreichende Inertisierung erreicht wird. Um dies zu untersuchen soll die in die Müllverbrennung eingesetzte Abfallmenge durch Kurzverbrennungen vergrößert werden. Eine Kurzverbrennung kann durch die Verstärkung der Feuerraumbelastung, sowie die Verkürzung die Verweilzeit des Abfalls im Feuerraum erreicht werden. Den Zuordnungskriterien für Deponien für mechanisch-biologisch vorbehandelten Abfälle liegt der Ansatz zugrunde, dass beim biologischen Teilprozess der MBA der biologisch abbaubare Kohlenstoff weitestgehend abgebaut wird, so dass sich der verbleibende Abfall bei der Ablagerung auf einer Deponie trotz des Vorhandenseins von kohlenstoffhaltigen Bestandteilen inert verhält. Wenn bei der Verbrennung in Müllverbrennungsanlagen der biologisch abbaubare Kohlenstoffanteil als leicht flüchtiger Anteil zuerst und schnell abgebaut wird, sollte trotz des oben beschriebenen erhöhten Mülldurchsatzes (Kurzverbrennung), die Atmungsaktivität und die Gasbildungsrate für die Schlacke, eingehalten werden können. Es muss überprüft werden, ob der bei der Kurzverbrennung verbleibende fixe Kohlenstoff biologisch nicht abbaubar ist und dadurch die Atmungsaktivität und die Gasbildungsrate nicht erhöht. Die Auswirkungen der Kurzverbrennung auf den Ausbrand sollen in Versuchen in der Technikumsverbrennungsanlage des FG Abfalltechnik durchgeführt werden. Die Kurzverbrennungen sollen durch zum einen die Erhöhung der Rostbelastung und zum anderen die Reduzierung der Verweilzeit umgesetzt werden. Zur Beurteilung des Ausbrandes wird von den Schlacken die Atmungsaktivität und die Gasbildungsrate und zum Vergleich der Glühverlust bestimmt. Die bei den Versuchen gewonnenen Ergebnisse sollen zeigen, dass eine Erhöhung der Mülldurchsatzleistung erreicht und dennoch ein ausreichender Ausbrand unter den Gesichtspunkten der Atmungsaktivität und der Gasbildungsrate gewährleistet werden kann. Unter diesen Bedingungen könnten die Durchsätze in den Müllverbrennungsanlagen vergrößert werden und dadurch eine Möglichkeit, das ab dem 01.06.2005 erwartete Kapazitätsdefizit an Abfallbehandlungsanlagen zu vermindern oder gar auszugleichen, gegeben werden.

r3 - Strategische Metalle, Verbundvorhaben: TÖNSLM - Entwicklung innovativer Verfahren zur Rückgewinnung ausgewählter Ressourcen aus Siedlungsabfall - und Schlackendeponien - Teilprojekt 5

Aufklaerung des Verhaltens von Schadstoffen in Pedo- und Hydrosphaere

Geochemische Fixierung von Schadstoffen in Speichermineralen. Untersuchung der Bildungsbedingungen und Struktur von Erdalkalisilikaten, die als Speichermineral geeignet sein koennen: Synthese und Strukturmodell, das die Ableitung thermodynamischer Daten erlaubt. Ermittlung der Mineralneubildungen bei Verwitterung schadstoffhaltiger Rueckstaende zur Identifikation potentieller Speicherminerale fuer Schadstoffe: Zeitrafferexperimente der Verwitterung von Hochtemperatur-Muellverbrennungsschlacken und Untersuchung der Mineralneubildungen aus schwefelhaltigen Rueckstaenden. Untersuchung der Verwendung von Natriumkarbonatsodalith als technische Base zur Inertisierung.

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