s/sulfatbelastung/Sulfitbelastung/gi
Bei der Zellstoff- und Papierherstellung fallen grosse Mengen von Sulfit- bzw. Sulfatablaugen an, die als wertvolle Sekundaerrohstoffe in Betracht gezogen werden koennen. In diesem Sinne werden Verfahren, die die Sulfitablaugen zu Huminstoff-aehnlichen Substanzen umwandeln, entwickelt. Die Sulfitablaugen werden anaerob und dann aerob behandelt, wobei Produkte mit hoher Umwelt- und Pflanzenvertraeglichkeit erzielt werden. Die erhaltenen Produkte (fluessig oder fest) koennten im Bereich der Bodenverbesserung eingesetzt werden.
Die Chemiewerk Bad Köstritz GmbH ist ein mittelständischer Hersteller von anorganischen Spezialchemikalien. Für die chemischen Herstellungsprozesse im Werk wird Dampf benötigt, für dessen Erzeugung Erdgas verbrannt wird. Zur Herstellung von Thiosulfaten und Sulfiten kommen flüssiges Schwefeldioxid und Schwefel zum Einsatz. Um Kieselsole und -gele herzustellen, wird konzentrierte Schwefelsäure verwendet. Bisher werden die benötigten Rohstoffe von externen Lieferanten bezogen und am Standort gelagert. Gegenstand des Vorhabens ist die Umsetzung eines innovativen Verfahrenskonzepts, mit welchem auf Basis von flüssigem Schwefel die weiteren benötigten Rohstoffe nach Bedarf am Standort hergestellt werden können. Im Zentrum steht die Errichtung einer Anlage zur Verbrennung von flüssigem Schwefel, der als Abprodukt bei Entschwefelungsprozessen in Raffinerien oder Kraftwerken anfällt. Das bei der Verbrennung entstehende Schwefeldioxid (SO 2 ) wird mit einem Abhitzekessel abgekühlt. Ein Teil davon wird im Anschluss mit Hilfe einer Adsorptionskälteanlage verflüssigt. Der andere Teil des SO 2 wird in einem Konverter mittels eines Katalysators zu Schwefeltrioxid (SO 3 ) oxidiert und anschließend in einem Adsorber in konzentrierte Schwefelsäure umgewandelt, das Verhältnis SO 2 zu H 2 SO 4 (Schwefelsäure) kann dem Bedarf der Produktion flexibel angepasst werden. Mit der bei den Prozessen entstehenden Wärme wird Dampf erzeugt, welcher für den Antrieb des Gebläses für die Verbrennungsluft, zum Betrieb der Adsorptionskälteanlage und mittels einer Turbine zur Stromerzeugung genutzt wird. Der restliche Dampf wird in das vorhandene Dampfnetz des Werks eingespeist. Der erzeugte Strom wird zum Betrieb der Anlage und darüber hinaus für den Eigenbedarf am Standort verwendet. Das innovative Verfahrenskonzept geht deutlich über den Stand der Technik in der Chemiebranche hinaus und hat Modellcharakter. Es zeigt auf, wie an einem Standort aus einem einzigen Rohstoff verschiedene Produkte wirtschaftlich, bedarfsgerecht und gleichzeitig umweltfreundlich hergestellt werden können. Die Reduzierung der Anzahl der Rohstofftransporte trägt zur Umweltentlastung bei. Das Verfahren erzeugt keine Abfälle und Abwässer. Mit der konsequenten Abwärmenutzung zur Dampferzeugung können ca. 50 Prozent des Grundbedarfs an Dampf des Werks gedeckt und dadurch etwa die Hälfte des bisher zur Dampferzeugung genutzten Erdgases eingespart werden. Gegenüber dem gegenwärtigen Produktionsverfahren können insgesamt ca. 3.400 Tonnen CO 2 -Emissionen jährlich vermieden werden, was einer Minderung um etwa 33 Prozent entspricht. Branche: Chemische und pharmazeutische Erzeugnisse, Gummi- und Kunststoffwaren Umweltbereich: Ressourcen Fördernehmer: Chemiewerk Bad Köstritz GmbH Bundesland: Thüringen Laufzeit: seit 2019 Status: Laufend
Bei modernen Zellstoffabriken (Sulfit) ist der groesste Anteil der Verschmutzung im Abwasser in den Kondensaten der Laugeneindampfung sowie in den Abwaessern der Bleicherei enthalten. Von den Inhaltstoffen her ist das Kondensat sehr gut, das Bleichereiabwasser nur in bestimmten Faellen dem anaeroben biologischen Abbau zugaenglich. Neben den biologisch abbaubaren Stoffen sind jedoch auch toxische Stoffe im Abwasser, die den anaeroben Abbau stark behindern koennen (SO2, Ligninverbindung, Cl). Seit einiger Zeit laufen sowohl Laborversuche an der TU als auch halbtechnische Versuche in einem grossen Zellstoffwerk, um die Probleme der praktischen Anwendung zu loesen.
Die Chemiewerk Bad Köstritz GmbH ist ein mittelständischer Hersteller von anorganischen Spezialchemikalien. Für die chemischen Herstellungsprozesse im Werk wird Dampf benötigt, für dessen Erzeugung Erdgas verbrannt wird. Zur Herstellung von Thiosulfaten und Sulfiten kommen flüssiges Schwefeldioxid und Schwefel zum Einsatz. Um Kieselsole und -gele herzustellen, wird konzentrierte Schwefelsäure verwendet. Bisher werden die benötigten Rohstoffe von externen Lieferanten bezogen und am Standort gelagert. Gegenstand des Vorhabens ist die Umsetzung eines innovativen Verfahrenskonzepts, mit welchem auf Basis von flüssigem Schwefel die weiteren benötigten Rohstoffe nach Bedarf am Standort hergestellt werden können. Im Zentrum steht die Errichtung einer Anlage zur Verbrennung von flüssigem Schwefel, der als Abprodukt bei Entschwefelungsprozessen in Raffinerien oder Kraftwerken anfällt. Das bei der Verbrennung entstehende Schwefeldioxid (SO2) wird mit einem Abhitzekessel abgekühlt. Ein Teil davon wird im Anschluss mit Hilfe einer Adsorptionskälteanlage verflüssigt. Der andere Teil des SO2 wird in einem Konverter mittels eines Katalysators zu Schwefeltrioxid (SO3) oxidiert und anschließend in einem Adsorber in konzentrierte Schwefelsäure umgewandelt, das Verhältnis SO2 zu H2SO4 (Schwefelsäure) kann dem Bedarf der Produktion flexibel angepasst werden. Mit der bei den Prozessen entstehenden Wärme wird Dampf erzeugt, welcher für den Antrieb des Gebläses für die Verbrennungsluft, zum Betrieb der Adsorptionskälteanlage und mittels einer Turbine zur Stromerzeugung genutzt wird. Der restliche Dampf wird in das vorhandene Dampfnetz des Werks eingespeist. Der erzeugte Strom wird zum Betrieb der Anlage und darüber hinaus für den Eigenbedarf am Standort verwendet. Das innovative Verfahrenskonzept geht deutlich über den Stand der Technik in der Chemiebranche hinaus und hat Modellcharakter. Es zeigt auf, wie an einem Standort aus einem einzigen Rohstoff verschiedene Produkte wirtschaftlich, bedarfsgerecht und gleichzeitig umweltfreundlich hergestellt werden können. Die Reduzierung der Anzahl der Rohstofftransporte trägt zur Umweltentlastung bei. Das Verfahren erzeugt keine Abfälle und Abwässer. Mit der konsequenten Abwärmenutzung zur Dampferzeugung können ca. 50 Prozent des Grundbedarfs an Dampf des Werks gedeckt und dadurch etwa die Hälfte des bisher zur Dampferzeugung genutzten Erdgases eingespart werden. Gegenüber dem gegenwärtigen Produktionsverfahren können insgesamt ca. 3.400 Tonnen CO2-Emissionen jährlich vermieden werden, was einer Minderung um etwa 33 Prozent entspricht.
Die Mechanismen der biologischen Oxidation von H2S zu Sulfit sind voellig unbekannt. Die S-oxidationskodierenden Gene werden bei dem Bakterium Paracoccus denitrificans analysiert. Die Funktion der Gene wird aufgeklaert durch gerichtete Mutation. Bislang ist klar, dass etwa doppelt so viele Gene fuer die lithotrophe S-Oxidation benoetigt werden als fuer die biochemische Oxidation von Thiosulfat in vitro notwendig sind. Die hieran beteiligten Proteine werden gereinigt und fuer die Strukturaufklaerung vorbereitet.
Sulfonamid-Antibiotika werden nur unzureichend in Kläranlagen abgebaut und können daher ubiquitär in der aquatischen Umwelt nachgewiesen werden. Es konnte gezeigt werden, dass ständige Exposition von Mikroorganismen, auch bei nicht-hemmenden Konzentrationen, die Ausbreitung von Antibiotika-Resistenzen fördert, was Anlass zur Sorge gibt im Hinblick auf die steigende Zahl von Berichten über multiresistente Erreger. Microbacterium sp. Stamm BR1 wurde aus einer Anreicherungskultur aus Belebtschlamm isoliert. Dieser Stamm ist in der Lage Sulfonamid-Antibiotika als Kohlenstoff- und Energiequelle zu nutzen. In diesem Stamm wurden die kodierten Gene, die für den Sulfonamidabbau verantwortlich sind, identifiziert. Es konnte gezeigt werden, das eine FMN-abhängige Monooxygenase, kodiert durch ein sadA Gen, die ipso-Substitution von Sulfonamiden katalysiert, was den Abbau zu 4-benzoquinone-imin, Sulfite und dem zuvor an der Sulfogruppe verbliebenen Rest einleitet. Während 4-Benzochinon-imin als Kohlenstoff- und Energiequelle dient, verbleibt der meist heterozyklische Rest als Dead-End Metabolit in den Kulturüberständen. In dem vorgeschlagenen Projekt soll der Zusammenhang zwischen dem Entstehen der identifizierten Dead-End Metabolite und dem biologischen Abbau von Sulfonamiden untersucht werden. Gleichzeitig soll untersucht werden, ob die Präsenz von homologen Bakteriengenen in ausgesuchten Kläranlagen der Abbauaktivität von Sulfonamiden zugeordnet werden kann. Dazu sollen Genomsequenzen aus weiteren sulfonamide-abbauenden Bakterienkulturen isoliert und bezüglich des Vorhandensein von sadA Homologen untersucht werden. Aus den Homologsequenzen soll eine Consensus-Sequenz berechnet werden, die als Basis für PCR Primer dient, um speziell sadA Homologe aus Belebtschlammkulturen zu vervielfachen und zu quantifizieren. Flankierende Sequenzen dieser Homologe werden ebenfalls analysiert hinsichtlich Gen-Clustern, die dem in Microbacterium sp. Stamm BR1 ähneln. Eliminationsraten von Sulfonamiden in Kläranlagen sollen über Massenbilanzen aus Zulauf und Ablauf bestimmt werden. Zusätzlich soll der Belebtschlamm bezüglich seines Abbaupotentials in Experimenten mit zugegebenen Sulfamethoxazole getestet werden. Der Abbau von Sulfonamiden in Reinkulturen bei Unterschiedlichen Nährstoffbedingungen soll Aufschluss über Grenzwerte für die Up- oder Down-Regulierung von Genen geben, die an der ipso-substitution von Sulfonamiden beteiligt sind. Das übergeordnete Ziel ist es, an die Ergebnisse des vom SNF geförderten vorangegangen Projektes anzuknüpfen, um die Abbauwege von Sulfonamiden während der Abwasserbehandlung besser zu verstehen. Die Ergebnisse und Arbeiten in diesem Projekt ermöglichen eine bessere Bewertung diesen Sulfonamidabbaus sowie das Verständnis der Rolle von FNM-abhängigen Monooxygenasen, die bereits im Vorläuferprojekt isoliert wurden.
Da Schwefeldioxid als ein wesentlicher Verursacher des sauren Regens gilt, ist es notwendig, dieses aus den Rauchgasen industrieller Prozesse zu entfernen. Derzeit wird dazu ein Prozess verwendet, bei dem die Rauchgase mit Hilfe von Kalziumcarbonat unter der Bildung von Gips gereinigt werden. Der entstandene Gips stellt in der Regel jedoch ein Abfallprodukt dar. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer biologischen Rauchgasentschwefelung, in der als Endprodukt elementarer Schwefel entsteht, der als Wertstoff wiederverwendet werden kann. Unsere Untersuchungen dienen der Suche und Optimierung von dafuer geeigneten Mikroorganismen, die dafuer bei erhoehten Temperaturen (50-65 Grad C) Sulfit zu Schwefelwasserstoff reduzieren koennen, die erste Stufe in dem gesamten Konzept. Dabei konnte bereits ein Mikroorganismus isoliert werden, der in einer Pilotanlage (2 MW) ausgezeichnete Umsatzraten lieferte und als Grundlage eines gerade eingereichten Patentes dient.
Optimierung der Oxidationskinetik von Sulfit zu Sulfat durch effiziente feinblasige Belüftung bei Anlagen zur Rauchgasentschwefelung fossil befeuerter Kraftwerke und Industrieanlagen mittels Seewasser Ermitteln von allgemeingültigen Standards zum Test von Belüftungsaggregaten und zur Angabe von validen und aussagekräftigen technischen Daten über die experimentelle Ermittlung von Kennzahlen. Systematische Untersuchung der verschiedenen Belüfter-Typen (Rohr-, Platten-, Teller-Belüfter, Perforierter Boden) hinsichtlich Belüftungseffizienz und Einfluss auf die Kinetik der Oxidation bzw. des Kohlensäuregleichgewichtes und des Verweilzeitverhaltens, inkl. Test und Erprobung digitaler, bildgebender Verfahren zur Ermittlung der Blasengröße und Verteilung der Belüftungselemente. Optimierung der konstruktiven Seite (Einbringung der Rohrleitung und Befestigung der Elemente, Optimierung der Belegungsdichte der Belüftungselemente im Becken, Luftstufung durch geeignete Wahl von unterschiedlichen Belüftungselementen in Belüftungsclustern). Modellbildung (numerisch / mathematisch) der Oxidationskinetik inkl. Phasenübergang Flüssig/Gas und Validierung mittels experimenteller Daten. Übertragung der gewonnenen Erkenntnisse auf andere industrielle und prozesstechnische Anwendungsfelder, wie beispielsweise der aeroben Abwasserreinigung in der Klärwerkstechnik.
Vorhabensziel: Ziel des Projektes ist die Verwertung der schwer abbaubaren Lignine aus der Teilstrombehandlung sulfat- und sulfithaltiger, heißer und stark alkalischer Bleichereiabwässer aus der Zellstoffproduktion. Deshalb soll im beantragten Projekt ein Reaktionssystem zur photokatalytischen Aufspaltung der Lignine/Ligninsulfonate entwickelt werden. Dabei sind sowohl die Entwicklung eines geeigneten Trägersystems für den Photokatalysator als auch die Optimierung der photokatalytisch aktiven Beschichtung von großer Bedeutung. Arbeitsplanung: Gliederung in 10 Arbeitspakete: AP1: Literatur und Patentrecherche; AP 2: Etablierung der analytischen Methoden (UV/Vis; GC, IC;SEM/EDX; TOC); AP3: Entwicklung und Aufbau des Laborsystems zur Durchführung vergleichender Versuche mit verschiedenen Beschichtungen. Parallelaufbau von 3 Laborreaktoren; AP4: Herstellen der photokatalytisch aktiven Schichten und Optimierung des Beschichtungsverfahrens und Definition eines geeigneten Modellabwassers; AP5: Durchführung der vergleichenden Untersuchungen verschiedener photokatalytisch aktiver Schichten und Charakterisierung der funktionalen Oberflächen; AP6: Entwicklung und Aufbau eines Pilotreaktors; AP 7: Beschaffung und Charakterisierung des realen Prozessabwassers; AP8: Untersuchungen zur Produktbildung im Pilotreaktor und Optimierung der Prozessparameter in Bezug auf die Ausbeute der Produkte; AP9: Analyse der Effizienz und der Ausbeute des Prozesses zur Abschätzung der Wirtschaftlichkeit; AP10: Abschlussbericht.
Previously, we have discovered the occurrence of the enzyme sulfite oxidase (SO) in plants. We have cloned its gene and provided a detailed knowledge about its biochemistry (atomic structure, spectroscopy, reaction mechanism, subcellular localization). The substrate of SO, sulfite, is highly reactive and potentially harmful for the cell
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 47 |
| Europa | 4 |
| Land | 5 |
| Weitere | 2 |
| Wissenschaft | 12 |
| Zivilgesellschaft | 2 |
| Type | Count |
|---|---|
| Chemische Verbindung | 11 |
| Daten und Messstellen | 3 |
| Förderprogramm | 37 |
| Gesetzestext | 7 |
| Text | 1 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 12 |
| Offen | 39 |
| Unbekannt | 1 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 47 |
| Englisch | 6 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 4 |
| Datei | 1 |
| Dokument | 1 |
| Keine | 42 |
| Webseite | 9 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 31 |
| Lebewesen und Lebensräume | 33 |
| Luft | 27 |
| Mensch und Umwelt | 52 |
| Wasser | 25 |
| Weitere | 44 |