Das Ziel des geplanten Verbundforschungsvorhabens besteht in der Entwicklung neuartiger Werkstoffe für tribologische Anwendungen auf Basis von elastomeren, thermoplastischen und duromeren Grundwerkstoffen mit chemisch gekoppelten Polytetrafluorethylen-Mikropulvern (PTFE) bzw. inkorporiertem PE. Aus dem gesamten Spektrum der technischen Polymere werden repräsentative Vertreter aus den drei Kunststoffgruppen ausgewählt und für tribologische Einsatzgebiete entsprechend modifiziert. Carbonsäurefunktionalisierte PTFE-Mikropulver als Basismaterialien entstehen durch Strahlenmodifizierung von PTFE in Gegenwart von Sauerstoff. Die Synthese der speziell für die Kopplung mit anderen Polymersystemen modifizierten PTFE-Mikropulver bildet somit den Ausgangspunkt für die ingenieurtechnischen Arbeiten. Die Modifizierung von PA-66 durch chemische Kopplung mit maleinsäureanhydridgepfropftem Polyethylen (PE) mit der anschließenden selektiven Vernetzung des PE ist ein weiteres Arbeitsziel für vergleichende Untersuchungen zu den chemisch gekoppelten PTFE-Polyamidmaterialien. PTFE und PE zeichnen sich durch niedrige adhäsive Haftung bzw. Reibungszahl aus. PE besitzt zwar eine geringe Wärmeformstabilität, liegt aber preislich weit unterhalb von PTFE-Werkstoffen. Nach der Herstellung der neuen Werkstoffsysteme werden diese hinsichtlich der mechanischen und tribologischen Eigenschaften charakterisiert. Analog zu den Ergebnissen aus vorangegangenen Untersuchungen zur Herstellung und Charakterisierung von PTFE-Polyamid-6-Materialien am IPF und LKT wird durch die chemische Kopplung von PTFE bzw. PE mit den Matrixpolymeren anstelle der bisherigen physikalisch gebundenen Einlagerung die Verbesserung der tribologischen Eigenschaften und vor allem eine Erniedrigung der Reibungszahl und die Erhöhung der Verschleißfestigkeit angestrebt. Die chemisch gekoppelten PTFE bzw. PE-Werkstoffsysteme besitzen den Vorteil, dass die für die Verbesserung der tribologischen Eigenschaften verantwortlichen Zusatzstoffe nicht mehr aus der Matrix heraus gerieben werden können. Es sind somit die werkstoff- und verfahrenstechnischen Grundlagen für völlig neuartige Tribowerkstoffe zu entwickeln.Über die Untersuchung der Verarbeitungsbedingungen und eine erste Optimierung der tribologischen und Werkstoffeigenschaften werden grundlegende Erkenntnisse zu den Zusammenhängen zwischen den Strukturbildungs- und Struktur-Eigenschaftsbeziehungen erarbeitet. Der Ausgangspunkt für die Forschungsarbeiten in diesem Verbundprojekt sind die bisher erfolgreich durchgeführten Arbeiten zu einer chemischen Kopplung zwischen PTFE und PA-6 am IPF. Für die Elastomerkopplung werden die PTFE-PA-Produkte mit olefinischen Doppelbindungen modifiziert, die in der Mischungsherstellung bzw. während der Vulkanisation unter chemischer Kopplung mit dem Matrixelastomer reagieren. usw.
In diesem Projekt wird eine elektrochemisch hergestellte Polymerkathode aus poly(4-(thiophen-3-yl) benzenethiol (PTBT) mit operando Methoden und theoretischen Modellierungen untersucht. Diese Kathode ist frei-stehend, elektrisch leitfähig, mechanisch flexibel und dient als Schwefelreservoir für Lithium/Schwefel Batterien. Im Besonderen, wird PTBT mittels Elektropolymerisation auf einen Nickelschaum aufgetragen. Dies ermöglicht eine Anwendung als hochporöse und binderfreie Kathode in Li-S Batterien. Schwefel kann mit dem Polymer PTBT durch inverse Vulkanisierung ein hochvernetztes Copolymer bilden P(S-PTBT), wobei der Schwefel chemisch an die Thiolgruppen von PTBT gebunden wird. Durch die Anwendung eines neuartigen, eigenentwickelten operando Setups, das mehr als drei verschiedene Messungen gleichzeitig erlaubt, während die Zelle geladen bzw. entladen wird, werden mechanistische Einsichten von wichtigen Reaktionsschritten ermöglicht z.B. der Prozess, der den Schwefel während der elektrochemischen Oxidation chemisch an die Polymerkette bindet. Für diese Untersuchungen werden UV/vis-, Raman- und Impedanzspektroskopie in Kombination mit entweder Röntgenbildgebung oder Kleinwinkelstreuung genutzt. Die Experimente werden in enger Zusammenarbeit mit intensiven Modellierungs- und Simulationsstudien auf elektronischer und molekularer Skala ausgewertet. Es werden sowohl die Stabilität als auch die elektronische/molekulare Struktur des an die Thiolgruppen des neutral und geladenen Polymers kovalent-gebundenen Schwefels untersucht. Hierzu werden moderne Austauschkorellationsfunktionale aus der Dichtefunktionaltheorie (DFT) benutzt. Um die Struktur-Performanz Beziehung der in diesem Projekt vorgeschlagenen Kathoden darzulegen, werden die Ergebnisse der operando Analyse herangezogen. Hierbei werden Resultate der UV/vis Spektroskopie direkt mit DFT-Berechnungen und DFT-optimierten, klassischen molekulardynamischen (MD) Simulationen verglichen. Kurzum, durch die Kombination von Synthese, operando Analyse und Simulation wird ein besseres mechanistisches Verständnis der Energiespeicherprozesse und Struktur-Eigenschafts-Beziehung in diesem System erwartet. Diese so gewonnenen Kenntnisse werden für eine kontinuierliche Verbesserung der Materialparameter verwendet. Somit wird eine Erhöhung der elektrochemischen Leistungsfähigkeit von Li-S Batterien der nächsten Generation erreicht.
Die Firma ESN Deutsche Tischtennis Technologie GmbH stellt in Hofheim i.UFr. Tischtennisschlägerbeläge her und verfügt hierfür bereits über eine immissionsschutzrechtliche Genehmigung für eine Anlage zum Vulkanisierung von Natur- oder Synthesekautschaut unter Verwendung von Schwefel oder Schwefelverbindungen nach Ziffer 10.7.1.2 des Anhangs 1 der 4. BImSchV. Die Erweiterung des Standorts umfasst insgesamt mehrere Stufen, die im Laufe der nächsten Jahre umgesetzt werden sollen. Der vorliegende Antrag auf Erteilung einer immissionsschutzrechtlichen Änderungsgenehmigung umfasst die Errichtung und den Betrieb einer neuen Produktionshalle inkl. eines Verbindungsbaus zum bestehenden Produktionsgebäude sowie den Umbau der bestehenden Produktion. Die zu verarbeitende Menge an Kautschuk steigt von 200 kg/h auf 220 kg/h an. Hintergrund des Vorhabens ist vor allem die Produktions- bzw. Kapazitätssteigerung sowie die energetische Optimierung des Standorts.
Lithium-Schwefel Batterien sind aufgrund ihres geringen Gewichts, der Verfügbarkeit des aktiven Materials, ihrer hohen theoretischen Kapazität, ihrer hohen Energiedichte im Vergleich zu existierenden Li-Ionen Batterien, ihrer kurzen Ladungszeiten sowie ihrer langen Lebensdauer vielversprechend für Energiespeicher. Organische Polymere mit elektronisch isolierten Redoxzentren sind attraktive Materialien für Batterieelektroden aufgrund ihres vielfältigen strukturellen Designs, ihrer Verarbeitung aus Lösung, der Verfügbarkeit der entsprechenden Elemente, und ihrer Skalierbarkeit. Solche Redoxpolymere weisen definierte Redoxpotentiale auf und erlauben die Herstellung von Batterien mit stabilen Lade/ Entladepotentialen. Gleichzeitig sind jedoch spezifische Kapazität und Energie limitiert. In diesem project sollen daher neue Kathodenmaterialien für Lithium-Schwefel Batterien mit zusätzlichen Redoxeinheiten synthetisiert, charakterisiert, modelliert und mit hochanspruchsvoller in-operando X-ray Spektroskopie untersucht werden. Redox-aktive Comonomere mit unterschiedlichem Redoxpotential sollen als Vernetzer für die inverse Vulkanisierung von elementarem Schwefel verwendet werden. In den so hergestellten Schwefel-Copolymernetzwerken kann durch das Vorhandensein des redoxaktiven Vernetzers zusätzliche Ladung gespeichert werden. Für die neuen Schwefel-Copolymernetzwerke werden weiterhin maßgeschneiderte Gelelektrolyte verwendet werden, die innerhalb eines erweiterten Potentialfensters stabil sind. Als Kontrolle werden Schwefel-Copolymernetzwerke ohne redox-aktiven Vernetzer verwendet. Die Synthese, Charakterisierung, Elektrodenherstellung, Optimierung des Elektrolyten sowie elektrochemische Untersuchungen werden an der Technischen Universität Chemnitz durchgeführt. Die neuen Batterieelektroden werden weiterhin an der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt mittels in-operando, synchrotron-basierter Röntgenspektroskopie untersucht. So sollen in-operando near edge X-ray absorption fine structure (NEXAFS) Spektroskopie, X-ray emission spectroscopy (XES) und referenzefreie X-ray Fluoreszenzanalyse (XRF) verwendet werden, um sowohl den gegenseitigen Einfluss der beiden Redoxsysteme (Schwefel und Redoxmonomer), mechanistische Details sowie Nebenreaktionen während dem Batteriebetrieb zu untersuchen. Diese Untersuchungen werden weiterhin durch theoretische Berechnungen der Universität Freiburg untermauert, um die Stabilität und elektronische Struktur der beteiligten Spezies zu verstehen. Der theoretische Teil umfasst auch die Berechnung von NEXAFS Spektren auf einer absoluten Skala, wodurch eine verlässliche Identifizierung von Intermediaten durch NEXAFS und XES möglich wird. Die Synergien dieses kombinierten theoretischen und experimentellen Projekts werden zu einem verbesserten mechanistischem Verständnis, und zuletzt zu stabileren und effizienteren Materialien für LiS Batterien führen.
Die Rigdon GmbH mit Sitz in Günzburg an der Donau führt Runderneuerung von Reifen für Lastkraftwagen, Busse, Bagger, Flugfeldschlepper sowie für Erdbewegungsmaschinen und landwirtschaftliche Fahrzeuge durch. Das Unternehmen gilt als größter unabhängiger Werksrunderneuerer in Deutschland. Runderneuerte Reifen sind im Vergleich zu Neureifen umweltfreundlicher, da für ihre Herstellung 50 Prozent weniger Energie und zwei Drittel weniger Material benötigt wird. Pro Jahr fallen zwischen 550.000 und 600.000 Tonnen Altreifen in Deutschland an. Die Runderneuerung ist dabei als Vorbereitung zur Wiederverwendung die ökologischste Form der Altreifenverwertung. Bislang erfolgt die Runderneuerung von Pkw-Reifen in einem überwiegend manuellen Prozess. Zu Beginn steht die manuelle Eingangsprüfung, nur stichprobenartig kommt eine maschinelle Prüfung in einer Shearografie-Anlage zum Einsatz. Für das anschließende Abrauen der alten Lauffläche in einer Raumaschine bestehen voreingestellte Rauprogramme, deren Auswahl manuell erfolgt. Da sich die Reifendimensionen trotz gleicher Typangabe der Hersteller erheblich unterscheiden, ist die Wahl des korrekten Rauprogramms besonders wichtig, durch die manuelle Auswahl ist sie jedoch fehleranfällig. Für die Runderneuerung von Pkw-Reifen hat sich das Verfahren der Heißerneuerung durchgesetzt, bei der die Reifen mit dem zukünftigen Profil versehen werden. Mittels eines Extruders wird eine nicht vulkanisierte Gummimischung aufgebracht, die anschließend bei ca. 165 Grad Celsius in speziellen Heizpressen vulkanisiert wird. Abschließend erfolgen die Endkontrolle und das Entfernen überschüssigen Materials und kleiner Grate. Mit dem Investitionsvorhaben beabsichtigt die Rigdon GmbH eine innovative Anlage für die PKW-Reifenrunderneuerung zu errichten, in der das gesamte Handling der Reifen automatisiert erfolgt und damit der stark manuell geprägte Stand der Technik mittels Anlagenautomatisierung weiterentwickelt werden soll. Mit neuartiger Prüftechnik, die für alle behandelten Reifen zum Einsatz kommt, werden zuverlässig Fehler erkannt bzw. vermieden. Ziel ist dabei, qualitativ mit Neureifen gleichwertige Produkte herzustellen. Die vormals manuelle Altreifen-Eingangskontrolle wird durch eine automatische Erfassung von Reifentyp und Größe mit anschließender QR-Code-Vergabe ersetzt. Dieser enthält alle festgestellten Parameter als auch einen digitalisierten Lebenslauf. Es schließt sich die Altreifenprüfung mittels Shearografie und kombinierter Röntgentechnik an. Mittels KI-gestützter Bilderkennung sollen erstmalig neben Schadbildern wie Schichtseparationen in der Altreifenkarkasse auch potentielle Beschädigungen in den metallischen Komponenten geprüft werden, was nach Stand der Technik bislang nicht möglich ist. Die für die Runderneuerung als geeignet sortierten Reifen werden automatisiert in die Rauanlage gegeben. Entsprechend der zuvor erfassten Parameter wählt die Anlage das geeignete Rauprogramm. Anschließend durchlaufen die Reifen die Wulstreinigungsmaschine sowie ein Cementingsystem zum Lösungsauftrag und folgend das Aufbringen des neuen Materials in einer Spezial-Belegmaschine. Die Belegmaschine trägt Silica-Compounds, die in ähnlicher Form auch bei der Neureifenfertigung eingesetzt werden, mittels Multi-Extruder gezielt auf die Karkasse auf. In den Heizpressen, welche mittels Roboter bestückt werden, erfolgt die Vulkanisation für 0,5 Stunden und bei 165 Grad Celsius. Einer Reinigung schließt sich eine Ausgangskontrolle mittels Shearografie und Röntgenprüfanlage an. Positiv geprüfte Reifen werden in das vollautomatisierte Hochregallager weitergeführt. Runderneuerte PKW-Reifen verursachen bei der Produktion 21 Kilogramm CO 2 weniger als ein vergleichbarer Neureifen. Bei der in diesem Vorhaben geplanten Ausbringungsmenge von 300.000 Stück pro Jahr ergäbe dies eine Einsparung von rund 6.300 Tonnen CO 2 pro Jahr. Aufgrund von eingeschränkter Kundenakzeptanz und einem hohen Kostendruck durch preisgünstige Neureifen aus dem asiatischen Raum beträgt die Runderneuerungsrate derzeit weniger als 1 Prozent. Da die geplante Anlage erstmals qualitativ mit Neureifen vergleichbare Produkte herstellt, wird erwartet, die Akzeptanz für runderneuerte Pkw-Reifen zu erhöhen und damit einen wesentlichen Beitrag zur Kreislaufwirtschaft in der Automobil- bzw. Reifenbranche zu leisten. Nach erfolgreicher Umsetzung kann dieses Vorhaben der gesamten Branche als Demonstrationsvorhaben dienen. Branche: Chemische und pharmazeutische Erzeugnisse, Gummi- und Kunststoffwaren Umweltbereich: Ressourcen Fördernehmer: Rigdon GmbH Bundesland: Bayern Laufzeit: seit 2024 Status: Laufend
Der unmittelbar an der Rummelsburger Bucht in Berlin-Lichtenberg gelegene Standort hat eine mehr als 100-jährige Industriegeschichte. Zunächst als Färberei genutzt, entstand 1880 am Standort einschließlich benachbarter Grundstücke die “AG für Anilinfabrikation”, später Aceta, die ab 1920 in die IG Farben aufging. Es wurden Acetatseiden und Acetatfasern (Zellwolle) hergestellt und veredelt (gefärbt, versponnen oder verwebt). Bei der Anilinproduktion auf der Basis von Nitrobenzolen und Nitrotoluolen wurden als Vor- und Zwischenprodukte Chlorbenzol, Chlornitrobenzol, Nitrophenol, Dichlorbenzol, Chloroform und Toluol eingesetzt. Nach 1945 gab es eine Umnutzung des IG Farben-Standortes. Es entstanden ein Gummiwerk (VEB Polymant), in dem auch in größerem Umfang Mineralölkohlenwasserstoffe im Rahmen der Vulkanisation eingesetzt wurden, eine Fotochemische Fabrik und ein Produktionswerk für Elektrorelais. Das Gummiwerk und die fotochemische Fabrik wurden im Zeitraum zwischen 1990 und 1993 aufgelöst und ein Großteil der Produktionsgebäude zurückgebaut. Die Grundstücke wurden seit 1994 durch die Wasserstadt GmbH Berlin entwickelt. Durch die ab 1991 durchgeführten umfangreichen Boden- und Grundwasseruntersuchungen sind erhebliche Boden- und Grundwasserbelastungen am Standort festgestellt worden. Entsprechend der Produktionsspezifik handelt es sich um einen Schadstoffcocktail aus v.a. organischen Schadstoffen. Hauptkontaminanten im Boden und im Grundwasser sind chlororganische Verbindungen, Arsen, aromatische Kohlenwasserstoffe (AKW) sowie lokal Mineralölkohlenwasserstoffe (MKW) mit aufschwimmender Ölphase. Die Quellbereiche im Boden konnten auf Grundlage einer in 2004 durchgeführten vertiefenden Archivrecherche weitestgehend lokalisiert werden. Das Grundwasser ist flächenhaft durch Chlorbenzole, Chloraniline und Chlornitrobenzole in hohen Konzentrationen (lokal bis zu 10.000 µg/l) sowie in Teilbereichen durch Chlormethylaniline, Methylaniline und Nitrotoluole sowie Arsen verunreinigt. Die Hauptkontaminanten konnten bis in eine Tiefe von > 50 m unter GOK auf der Aquifersohle nachgewiesen werden. Im Rahmen von Erschließungsmaßnahmen zur Standortentwicklung wurden Sanierungsmaßnahmen mit vorheriger Tiefenenttrümmerung durchgeführt. In diesem Zusammenhang wurde mit AKW, MKW und Chlororganika belasteter Boden entsorgt. Im Herbst/Winter 2003/2004 erfolgte die Sanierung eines lokalen MKW-Schadens mit aufschwimmender Ölphase. Dabei wurden 2.100 m³ mit MKW und Chlororganika belasteter Boden ausgetauscht, über 13 t Ölphase (Öl-Wasser-Gemisch) abgesaugt und rund 3.200 m³ Wasser im Rahmen der begleitenden Bauwasserhaltung gereinigt. Im Frühjahr/Sommer 2005 wurde im Vorlauf von Investitionsmaßnahmen (Ansiedlung eines Hi-Tech-Unternehmens) an zwei durch vertiefende Erkundungen lokalisierten Eintragsquellen Bodensanierungsmaßnahmen durch Rüttelsenkkasten- (Waben-) verfahren (2.600 m³) und Großlochbohrungen (600 m³) durchgeführt. Im Zusammenhang mit der Sanierungsmaßnahme wurden insgesamt ca. 5.400 t mit Chlorbenzolen, Chloranilinen und Chlornitrobenzolen belasteter Boden ausgetauscht sowie begleitend insgesamt ca. 7.000 m³ Grundwasser gereinigt. Weitere lokale Bodensanierungen sowie Tiefenenttrümmerungen im Zusammenhang mit der Grundstücksentwicklung erfolgten 2008 bis 2010. Im Rahmen der Bodensanierung und Tiefenenttrümmerung wurden ca. 9,2 t der chlor- und nitroorganischen Schadstoffe und ca. 91 t MKW inkl. Phase aus dem Boden entfernt. Den Bodensanierungen nachfolgend wird seit 2010 auf einem Teilbereich des Grundstückskomplexes eine Grundwasserreinigungsanlage (GWRA) betrieben. Im ersten Halbjahr 2023 wurde die Gefahrenabwehrmaßnahme um das Nachbargrundstück erweitert. Die Bestandsanlage wurde an die zukünftige Aufgabenstellung angepasst. In der aktuellen Ausbaustufe besteht das System aus insgesamt 10 Vertikalbrunnen. Entnommene Grundwässer werden über die modifizierte GWRA behandelt und anschließend in den Rummelsburger See abgeleitet. Ein Teilstrom des Reinwassers wurde bis April 2024 dem Aquifer über vertikale Infiltrationsbrunnen wieder zugeführt. Seit Inbetriebnahme der GWRA wurden am Standort insgesamt ca. 3.007.200 m³ Grundwasser gefördert und abgereinigt. Die mittlere Förderrate liegt bei ca. 32 m³/h. Der kumulierte Schadstoffaustrag am Standort beläuft sich auf ca. 6.420 kg organische Schadstoffe und ca. 940 kg Arsen. Der Sanierungsbetrieb wird durch ein engmaschiges Monitoring überwacht und über Modellrechnungen fortlaufend optimiert. Für die Erkundungs-, Planungs- und Sanierungsmaßnahmen einschließlich Grundwassermonitoring entstanden bisher Kosten in Höhe von rund 13,6 Mio. €. Auf dem Grundstückskomplex haben sich diverse Unternehmen angesiedelt – von der Boulderhalle über zwei mittelständige Betriebe des verarbeitenden Gewerbes bis hin zu einer kleineren Werft erfreut sich das Grundstück einer regen Nachnutzung.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 27 |
| Land | 4 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 27 |
| Text | 1 |
| Umweltprüfung | 3 |
| License | Count |
|---|---|
| geschlossen | 6 |
| offen | 25 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 31 |
| Englisch | 2 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Dokument | 4 |
| Keine | 13 |
| Webseite | 14 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 18 |
| Lebewesen und Lebensräume | 15 |
| Luft | 14 |
| Mensch und Umwelt | 31 |
| Wasser | 8 |
| Weitere | 30 |