Das Projekt "VANTOM - Neuartige, ressourceneffiziente Korrosionsschutzsysteme gegen kombinierten Schwefel- und Natriumvanadat-Angriff in Anlagen zur Gewinnung von Energie und Vorprodukten aus Reststoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von YARA Brunsbüttel GmbH - Technik durchgeführt. Ziel des Projekts ist es, ein wirkungsvolles Korrosionsschutzkonzept für Werkstoffe in Anlagen zur Gewinnung von Energie und chemischen Vorprodukten aus Reststoffen zu entwickeln. Damit soll es möglich werden, bisher nicht ressourceneffizient genutzte Energieträger (Raffinerierückstände, Ölschlämme und Ölsande etc.) einer umwelt freundlichen Verwendung durch Umwandlung in Ausgangstoffe für die chemische Industrie bei gleichzeitiger Energieerzeugung zuzuführen. Bei Verwertung dieser 'Problemenergieträger' führen die Verunreinigungen zu einem extrem korrosiven Angriff in den Anlagen, z.B. bei Verwendung von Schwerstöl, in Form von vanadathaltigen Ablagerungen und schwefelhaltigen, reduzierenden Gasen. Heute werden mangels eines wirksamen Korrosionsschutzkonzepts im Anlagenbau Stähle eingesetzt, die oft in weniger als einem Jahr Laufzeit große Schäden in Form von Durchbrüchen zeigen, weil sie dem hohen Schwefelwasserstoff-Gehalt im Gas und den Schlacke-Ablagerungen nicht standhalten. Im Extremfall muss nach weniger als 10.000 Betriebsstunden der Abhitzekessel kostenintensiv getauscht werden. Dies führt zu Vergeudung von Ressourcen sowohl auf der Werkstoffseite (ca. 40 t Stahl pro ausgetauschtem Abhitzekessel) als auch bezüglich der für den Prozess aufgewendeten Energieträger, denn besonders das Anfahren der Anlagen ist mit einem erhöhten Energieverbrauch sowie erhöhten Emissionen und Belastungen verbunden. Im Projekt VANTOM (Vanadium ash tolerant materials) soll ausgehend von Laborversuchen und thermodynamischen Berechnungen ein wirkungsvolles Schutzkonzept für Abhitzekessel entwickelt werden. Im Fokus stehen neuartige magnesiumhaltige Schutzschichten, die entwickelt und untersucht werden müssen. Magnesiumoxid ist ein umweltfreundlicher, wirkungsvoller Inhibitor für Vanadatkorrosion, dessen Einsatz in Gasturbinen in vollständiger Verbrennungsatmosphäre bereits Stand der Technik ist. Im Projekt soll Magnesiumoxid in eine Beschichtung eingebaut werden, um lokal an der Stelle zu wirken, an der die Vanadiumoxide und Sulfatablagerungen die Probleme verursachen. Diese neuartigen Beschichtungen sollen auch direkt vor Ort auf Rohre in bestehenden Anlagen aufgebracht werden können. Durch das Projekt VANTOM wird es mittels eines neuen Korrosionsschutzkonzepts möglich, minderwertige Energieträger effizient zu nutzen durch eine Verwertung zur Energie- und Synthesegaserzeugung mit deutlich niedrigerem Ausstoß von Schadstoffen. So erfolgt eine ressourceneffiziente und umweltfreundliche Umwandlung von Problemenergieträgern in hochwertige unproblematische Energieträger und Vorprodukte für die chemische Industrie.
Das Projekt "Oxydationszustand ternaerer Oxide aus Vanadium und Titan bei der selektiven, katalytischen Reduktion von Stickoxiden und der partiellen Oxidation von o-Xylol zu Phthalsaeureanhydrid" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe (TH), Institut für Chemische Verfahrenstechnik durchgeführt. Die Sauerstoffaktivitaet im Betriebszustand ist ein Mass fuer die Phasenzusammenmsetzung (Oxidationszustand) oxidischer Katalysatoren. Sie kann mit Hilfe der Festkoerperelektrolytpotentiometrie bestimmt werden. Durch simultane potentiometrische und kinetische Messungen ist es moeglich, den Oxidationszustand und die Selektivitaet des Reaktionsablaufs an derartigen Kontakten gleichzeitig zu bestimmen. In dem Vorhaben sollen ternaere Oxide aus Vanadium und Titan untersucht werden, da sie sowohl bei der partiellen Oxidation von Kohlenwasserstoffen als auch bei der katalytischen Reduktion von Stickoxiden (SCR) durch Ammoniak in Gegenwart von Sauerstoff als Katalysatoren genutzt werden. In beiden Faellen wird ein selektiver Reaktionsablauf erreicht. Im Antragszeitraum soll die partielle Oxidation von o-Xylol zu Phthalsaeureanhydrid an dem genannten Katalysatorsystem untersucht und die Messwerte mit den bei der SCR-Reaktion erhaltenen Ergebnissen verglichen werden.
Das Projekt "Umweltentlastendes Verfahren zur Herstellung von Vanadiumoxiden aus vanadiumhaltigen Blasschlacken ohne Verwendung von Ammoniumsalzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Elektrometallurgie, Werk Nürnberg durchgeführt. Bei den bisher bekannten Verfahren der Vanadiumgewinnung aus Blasschlacken der Stahlindustrie werden Ammoniumsalze verwendet, die eine betraechtliche Abwasserbelastung mit sich bringen. Es ist das Ziel dieses Projekts, ein neues Verfahren zur Gewinnung von Vanadiumoxiden aus Blasschlacken zu entwickeln, welches vollstaendig ohne Ammoniumsalze arbeitet. Das Konzept dieses Projekts sieht vor, aus den vanadiumhaltigen Loesungen des alkalischen Roest/Laugungsprozesses Natriumpolyvanadat zufFaellen. Anschliessend soll das Natriumpolyvanadat mit reduzierenden Gasen reduziert und das freigesetzte Natriumoxid ausgelaugt werden. Das so gewonnene Vanadiumoxid muss auf seine qualitative Eignung fuer die Erzeugung von Ferrovanadium und Vanadium-Aluminium-Legierungen untersucht werden. Letztendlich ist es das Ziel des Vorhabens, die Abwasserbelastung durch Ammoniumsalze erheblich zu reduzieren.
Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Katalyse e.V. an der Universität Rostock durchgeführt. Im angestrebten Verbundprojekt sollen durch die Kombination und Integration von chemokatalytischen mit biokatalytischen Prozessen neue effiziente Verfahren zur Gewinnung von energetisch und stofflich nutzbaren Stoffen aus biogenen gasförmigen oder leichtflüchtigen Verbindungen entwickelt werden. Als biogener Stoffstrom wird Biogas verwendet. Damit werden erste Schritte zur Entwicklung von Biogas-Bioraffinerie-Prozessen und Synthesegas-Bioraffinerie-Prozessen unternommen, mit dem Ziel, Technologieplattformen zu entwickeln, um ressourcenschonende Synthesewege zu Produkten zu ermöglichen, die bisher nur aus petrochemischen Grundstoffen mit hohem Energieaufwand produziert werden können. Das Vorhabenziel soll erreicht werden, indem mit neuen Katalysatoren auf der Basis von nanopartikulären V- oder Nb-haltigen Oxiden bzw. Mischoxiden auf mikro- und mesoporösen Silikaten oder MOFs (i) Biogas-Methan mit molekularem Sauerstoff zu Formaldehyd oder anderen Oxygenaten umgesetzt, (ii) der CO2-Anteil des Biogases als Oxydans genutzt und (iii) Biogas direkt zu Methylformiat evtl. auch Essigsäure gewandelt wird. Diese Reaktionen werden vorrangig im Rohrreaktor verfolgt, im weiteren Verlauf sollen aber auch Membranreaktorkonzepte geprüft werden, um das Oxidationspotenzial der Katalysatoren und die Sauerstoffkonzentration an der Katalysatoroberfläche zu kontrollieren. Neben den Katalysatorsynthesen sind auch umfangreiche Charakterisierungen frischer und gebrauchter Katalysatoren geplant.
Das Projekt "ZIB - Zink-Ionen Batterien als ökonomische und ökologische Alternative für Großspeicher" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Clausthal, Institut für Elektrochemie durchgeführt. Zinkionen-Akkumulatoren erfahren aktuell international steigende Aufmerksamkeit. Die Restriktionen der Lithium-Ionen-Technologie (Rohstoffsituation, Energiedichte, Brennbarkeit) erfordern neue Konzepte, bei denen intrinsisch sichere Akkumulatoren mit Materialien entwickelt werden, die keinem Engpass unterliegen und idealerweise nachhaltig und umweltfreundlich sind. Zink lässt sich aus Mischungen biologisch abbaubarer ionischer Flüssigkeiten mit Wasser dendritenfrei und ohne Wasserstoffentwicklung abscheiden, und als Kathodenmaterial kommen reichlich verfügbare Materialien wie Preußisch Blau Analoge, Manganoxide, Vanadiumoxide oder auch kohlenstoffbasierte Polymere in Frage. In diesem Teilvorhaben werden grundlegende Untersuchungen zur Elektrochemie von Zink in den neuartigen Flüssigkeiten durchgeführt, das Verhalten der Kathodenmaterialien untersucht und letztlich in Knopfzellen verschiedene Materialkombinationen zyklisiert.