Fast pyrolysis of biomass is one of the most promising ways to directly generate liquid fuels from biomass. However, the produced pyrolysis oil may have several major drawbacks which suppress its application for power and heat generation or transportation fuels, such as high oxygen, water and water-soluble (acids) contents, miscibility with petroleum-based fuels, chemical stability, high viscosity and low energy densities. The Enhanced Catalytic Pyrolysis (EnCat) project aims at the development of a new concept for the production of high-quality bio-oil at a high yield. Because of a novel biomass pre-treatment step to be developed the concept shall be suitable for both woody biomass and biomass residues from agriculture. The pre-treated biomass shall be pyrolysed in a reactor making use of deoxygenation catalysts. Simultaneously, CO2 shall be captured with sorbents and via the water-gas-shift reaction in-situ hydrogen shall be produced. After cleaning, the oil vapours shall be mildly hydrogenated to produce a high-quality bio-oil. The high-quality oil shall be used for combustion tests in both a diesel engine and a gas turbine for combined power and heat generation. Parallel to this, the bio-oil shall be further upgraded by a new method of downstream hydrogenation under high pressure for production of high-grade transportation fuels. At the end of the project, a full-scale design concept for the new process shall be available. In order to assure also an economically and environmentally feasible process development, accompanying techno-economic analyses, environmental impact assessments and LCAs shall be performed. Within the framework of the international project, the Austrian partner BIOS shall develop a new biomass pre-treatment process based on leaching with the light (water-rich) fraction of the pyrolysis oil. By this measure the contents of ash forming matter shall be reduced significantly and thereby the suitability of the feedstock for pyrolysis shall be improved. Therefore, systematic lab-scale leaching test with both, simulated wood-derived acids and real light fractions from pyrolysis shall be performed at different temperatures, residence times, acidities and fuel/leaching agent ratios. The process shall be optimised in terms of technological, economic and environmental aspects. The treatment of the waste water (leachate) shall thereby also play a relevant role. As a second main task, BIOS shall contribute to the further development of a gas turbine for the utilisation of bio-oil with numerical (CFD) simulations. The main objective shall be to develop a turbine combustion chamber design and air staging concept for complete burnout and operation at low NOx emissions. To make the turbine better suitable for decentralised (heat controlled) applications, partial load operation capability shall thereby be a relevant development target. (abridged text)
Ziel des Projekts ist die Entwicklung von neuen filmbildenden Stärkedispersionen zur Anwendung als Barriereschichten auf Verpackungsmaterialien aus Papier bzw. Karton. Dazu werden verschiedene neue wasserunlösliche und amphiphile Stärkederivate entwickelt, die zu thermoplastischen Dispersionen mit hohem Feststoffgehalt weiterverarbeitet werden. In dieser kolloidalen Form sollen die Stärkederivate wie synthetische Latices mit bestehenden Beschichtungstechnologien verarbeitet werden können. Die gewünschten Barriereeigenschaften, beispielsweise gegen Wasserdampf, Sauerstoff oder Öle und Fett, sollen über eine auf die jeweiligen Anforderungen maßgeschneiderte Funktionalisierung eingestellt werden. Unter Variation der Stärkeart und der Modifizierung werden verschiedene Produkte hergestellt. Da der Einfluss der molekularen Struktur der Stärkederivate auf die Barrierewirkung noch nicht bekannt ist, werden unter Berücksichtigung der Verarbeitbarkeit und des Filmbildungsvermögens in einem Schwerpunkt des Forschungsvorhabens die Zusammenhänge erarbeitet. Innerhalb des Projekts sollen neue funktionale Stärkederivate mit verschiedenen Substituenten und Substitutionsgraden hergestellt werden. Die Verarbeitung dieser biobasierten Produkte in Dispersionen unter Zuhilfenahme synthetischer Polymere und Hilfsstoffe stellt einen weiteren Arbeitsschwerpunkt dar. Alle Synthese- und Formulierungsschritte werden von einer umfassenden molekularen Charakterisierung sowie der präzisen Beschreibung der Dispersions- und Filmbildungseigenschaften begleitet. Geeignete Produkte können dann auf ihre Barriereeigenschaften getestet und ggf. im größeren Maßstab hergestellt werden. Die Anwendbarkeit der Produkte soll schließlich über mechanische Anwendungstests an beschichteten Kartonen und Faltschachteln bewertet werden.
Die Datenbank ICS (Informationssystem Chemikaliensicherheit) ist die zentrale Vollzugsdatenbank des Umweltbundesamtes. In ihr sind umfangreiche Faktendaten enthalten, die die Grundlage für die Stoffbewertung in den Vollzügen REACH, PflSchG, BiozidG, und AMG bilden. Durch die steigenden Anforderungen an die Datenbankinhalte als auch an die Datenbankinfrastruktur wurde es notwendig, ICS neu zu konzeptionieren. Im ersten Schritt wurde das hier vorliegende Fachkonzept erstellt, dass den Rahmen für die später zu erarbeitenden Feinkonzepte und die Implementierung festlegt. Das Fachkonzept ist in mehrere Teilkonzepte mit unterschiedlichen Inhalten aufgegliedert. Es beinhaltet die Geschäftsanwendungsfälle, und daraus abgeleitet, die Systemanwendungsfälle, die die Arbeit mit ICSneu aus Nutzersicht beschreiben. Aus diesen Anwendungsfällen wurden die Rollen und Rechte abgeleitet, die vollzugsübergreifend ausgeprägt sind. Entsprechend der vollzugsübergreifenden Arbeits- und Sichtweise auf das System wurde ein neues fachliches Datenmodell erstellt, das ein vollzugsunabhängiges und erweitertes Stoff-Identitätskonzept und die Modellierung der Faktendaten beinhaltet. Ein wesentlicher Punkt ist dabei die Flexibilität bei der Erweiterung der Faktendaten mit entsprechenden Strukturierungsmöglichkeiten. Die Funktionalitäten des neuen Systems werden in einem Navigations-, Recherche- und Import-/Export-Konzept beschrieben. Für die interne Kommunikation werden die Anforderungen an die Schnittstellen der zu integrierenden Funktionen/Systeme aus/für eine Vorgangsbearbeitung (VBS) und ein Dokumentenmanagement (DMS) ausgeführt. Die Systemarchitektur beschreibt die Umsetzung des Fachkonzeptes in einer zukunftsorientierten und diensteorientierten Architektur mit Browser basierendem Thin-Client. Die einzelnen Dienste werden ausführlich dargestellt. Im Migrationskonzept werden die Anforderungen und das Vorgehen beim Systemwechsel von ICS auf ICSneu beschrieben. Die IT-Sicherheit wird in einem verfahrensbezogenen IT-Sicherheitskonzept behandelt, die Aspekte des Betriebs sind in einem verfahrensbezogenen Betriebskonzept dargestellt.
Aeusserst geringe Wasserloeslichkeit und sehr hohe Affinitaet zu organischer Substanz im Boden sind bei PCDD/PCDF die wesentlichen limitierenden Faktoren durch ein Aufnahme durch Pflanzenwurzeln. Trotzdem sind Zucchini in der Lage, diese Verbindungen mit ihren Wurzeln aufzunehmen und in die Sprosse zu verlagern. Es konnte von uns nachgewiesen werden, dass dieses unerwartete Verhalten auf Substanzen in den Wurzelexsudaten von Zucchini zurueckzufuehren ist, die eine Mobilisierung der im Boden fest an organische Substanzen gebundene PCDD/PCDF ermoeglichen und gleichzeitig, vermutlich durch eine Bindung der PCDD/PCDF, diese extrem hydrophoben Verbindungen in eine wasserloesliche, also pflanzenverfuegbare Form ueberfuehren. Im vorgeschlagenen Forschungsprogramm sollen die fuer die Mobilisierung verantwortlichen Verbindungen in den Wurzelexsudaten von Zucchini chemisch naeher charakterisiert werden. Hierzu werden Wurzelexsudate von Zucchini und zum Vergleich von Tomate mit nachgewiesenen geringerem Transfer durch verschiedene Methoden fraktioniert und die erhaltenen Fraktionen jeweils auf ihre Faehigkeit untersucht, PCCD/PCDF zu binden und in eine wasserloesliche Form zu ueberfuehren. Als Fernziel sollen die in Wurzelexsudaten identifizierten Dioxin-bindenden Verbindungen auf ihre Eignung getestet werden, den biologischen Abbau von PCDD/PCDF in Boeden zu beschleunigen. Ergebnisse: Ein Transfer Boden-Pflanze von polychlorierten Dibenzo-p-dioxinen und Dibenzofuranen (PCDD/PCDF) spielt nur bei im Boden wachsenden Speicherorganen wie Moehrenwurzeln und Kartoffelknollen eine Rolle, wobei der Transfer auch bei diesen Pflanzenorganen weitgehend auf die Schalen beschraenkt bleibt. Die PCDD/PCDF-Belastungen von Sprossorganen (Blaetter, Fruechte, Samen) stehen in keiner Beziehung zu den PCDD/PCDF-Konzentrationen der Boeden und sind selbst bei sehr hohen Bodenbelastungen auf atmogene PCDD/PCDF-Eintraege zurueckzufuehren. Eine Ausnahme bilden hierbei nur Zucchini und Kuerbis, deren PCDD/PCDF-Belastungen ein bis zwei Groessenordnungen ueber den Konzentrationen in allen untersuchten Sprossorganen anderer Pflanzenarten liegen. Fuer Zucchini konnte indirekt eine Aufnahme von PCDD/PCDF ueber die Wurzeln und eine Verlagerung in den Spross nachgewiesen werden. Ziel des Vorhabens war es, am Beispiel von Zucchini zu untersuchen, ob die Aufnahme der extrem hydrophoben, im Boden fest an organische Substanz gebundenen PCDD/PCDF durch 'Dioxin-mobilisierende' Eigenschaften der Wurzelexsudate ermoeglicht wird. Hierzu wurden Zucchiniwurzelexsudate als Extraktionsmittel fuer einen hoch PCDD/PCDF-kontaminierten Boden eingesetzt und mit der Extraktionsleistung der Wurzelexsudate von Tomaten (eine Pflanzenart mit nachgewiesenen sehr geringem PCDD/PCDF-Transfer) und H2O verglichen. ...
Aufbauend auf den Erkenntnissen dreier vom PEF gefoerderter Vorhaben soll ein neuartiges Verfahren zur Rueckgewinnung von wasserunloeslichen fluechtigen organischen Verbindungen aus Abluft untersucht werden. Das Verfahren besteht aus den Prozessschritten Absorption, Membranpervaporation und Kondensation. Als Absorptions- und Traegerfluessigkeit dient ein Adipinsaeureester. Zur Erprobung des Verfahrens steht eine betriebsbereite halbtechnische Versuchsanlage zur Verfuegung, die im Rahmen eines bereits abgeschlossenen PEF-Projektes errichtet wurde. Ziel des Vorhabens ist der Funktionsnachweis, die Ermittlung von Leistungsdaten und die Bereitstellung von Auslegungsdaten und -programmen fuer die technische Anwendung.
Vor- und Rahmenbedingungen fuer die Abbaubarkeitspruefung von in Wasser schwerloeslichen Substanzen, wie Bestimmung der Loeslichkeit, Bezugsgroessen, Hilfsemulgatoren, Probeneinbringung und Impfung, wurden untersucht. Bestehende Tests, wie der Mueller-Tittizer Test, der Geschlossene Flaschentest, der Sturm-Test und der Blok-Test, wurden auf ihre Eignung fuer den hier diskutierten Zweck untersucht. Ein modifizierter Blok-Test erwies sich fuer Routinepruefungen als am besten geeignet.
In einem Rieselbettreaktor im Labormassstab soll die Umsetzung gasfoermiger Luftverunreinigungen durch immobilisierte Mikroorganismen untersucht werden. Als Schadstoffe sollen technisch bedeutsame Substanzen (organische Loesungsmittel wie zB Aldehyde, Ketone und Aromaten) zum Einsatz kommen. Leistungsfaehigkeit und Einsatzgrenzen der biologischen Abluftreinigung im Rieselbettreaktor sollen experimentell aufgezeigt sowie ein mathematisches Modell zur Beschreibung der Schadstoffumsetzung formuliert werden. Durch Wahl unterschiedlicher Schadstoff-/Bakterien-Kombinationen und durch Steigerung der spezifischen Schadstofffracht kann der Biokatalysator in verschiedenen Betriebsbereichen (analog zur heterogenen Katalyse) untersucht werden. Bei den im kinetischen Bereich arbeitenden Biokatalysatoren soll versucht werden, durch geeignete reaktions- und verfahrenstechnische Massnahmen die Abbaugeschwindigkeit zu erhoehen. Weiterhin ist geplant, nach Moeglichkeiten zur Verbesserung der Abscheidung schlecht wasserloeslicher Schadstoffe zu suchen.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 7 |
| Land | 1 |
| Wissenschaft | 3 |
| Zivilgesellschaft | 1 |
| Type | Count |
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| Förderprogramm | 7 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 7 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 6 |
| Englisch | 1 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 5 |
| Webseite | 2 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 6 |
| Lebewesen und Lebensräume | 5 |
| Luft | 5 |
| Mensch und Umwelt | 7 |
| Wasser | 5 |
| Weitere | 7 |