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Forschergruppe (FOR) 1525: INUIT - Ice Nuclei research UnIT, In-situ Messungen von eiskeimbildenden Partikeln (INP) und quantitative Bestimmung von biologischen INP

Die Bildung der Eis Phase in der Troposphäre stellt einen wichtigen Fokus der aktuellen Atmosphärenforschung dar. Durch heterogene Nukleation entstehen bei Temperaturen oberhalb von -37°C primäre Eiskristalle an sogenannten eiskeimbildenden Partikeln (INP, engl, ice nucleating particles). Die räumliche Verteilung der INP und deren Quellen variieren stark. In der Atmosphäre finden sich INP nur in sehr geringer Anzahlkonzentration, oft weniger als ein Partikel pro Liter, und sie stellen nur eine kleine Untergruppe des gesamten atmosphärischen Aerosols dar. Ziel dieses Antrages ist es die Anzahlkonzentrationen von eiskeimbildenden Partikeln und deren Variabilität in der Atmosphäre zu messen. Außerdem sind Laborstudien geplant, in denen unser Verständnis über die chemischen und biologischen Eigenschaften der Partikel, die die Eisbildung initiieren, verbessert werden soll. Mit dem von unserer Arbeitsgruppe entwickelten Eiskeimzahler FINCH (Fast Ice Nucleaus CHamber) sollen die atmosphärischen Anzahlkonzentrationen von INP bei verschiedenen Gefriertemperaturen und Übersättigungen an mehreren Standorten gemessen werden. Die Kopplung von FINCH mit einem virtuellen Gegenstromimpaktor (CVI, engl, counter-flow virtual impactor, Kooperation mit RP2), die während lNUIT-1 entwickelt und getestet wurde, soll nun weiter charakterisiert und Messungen damit fortgesetzt werden. Bei dieser Methode werden die Eispartikel, die in FINCH gebildet werden, von den unterkühlten Tröpfchen und inaktivierten Partikeln separiert und mit weiteren Messmethoden untersucht. In Kooperation mit RP2 und RP8 planen wir hierbei die Charakterisierung der INP mittels Größen- und Aerosolmassenspektrometer sowie die Sammlung der INP auf Filtern oder Impaktorplatten zur anschließenden Analyse mit einem Elektronenmikroskop (ESEM, engl. DFG fomi 54.011 -04/14 page 3 of 6 Environmental Scanning Electron Microscopy). Die Feldmessdaten werden von umfangreichen Laborstudien an den Forschungseinrichtungen AIDA (RP6) und LACIS (RP7) ergänzt. Dort soll das Immersionsgefrieren von verschiedenen Testpartikeln aus biologischem Material (z.B. Zellulose), porösem Material (z.B. Zeolith) und Mineralstaub mit geringem organischem Anteil im Detail untersucht werden. Des Weiteren planen wir Labormessungen, bei denen eine verbesserte Charakterisierung der Messunsicherheiten von FINCH erarbeitet werden soll. Außerdem werden regelmäßige Tests und Kalibrierungen mit FINCH durchgeführt, für die Standardroutinen festgelegt werden sollen. Um die Rolle der INP bei der Wolken- und Niederschlagsbildung sowie bei den Wolkeneigenschaften abzuschätzen, werden die gewonnenen Messergebnisse am Ende als Eingabeparameter für erweiterte Wolkenmodelle (Kooperation mit WP-M) dienen.

Einsatz von Zeolith zur Erhöhung der Effizienz der Biogaserzeugung aus Wirtschaftsdüngemitteln und zur Minderung der Stickstoffverluste in die Umwelt bei der Düngenutzung der entstehenden Gärreste, Teilvorhaben 2: Labor- und großtechnische Versuche, LCA

Eine wichtige und umweltschonende Maßnahme für die Verwertung von tierischen und anderen Reststoffen ist deren Vergärung in Biogasanlagen und die Verwertung der Gärreste als Wirtschaftsdünger. Das hier beantragte FuE-Vorhaben soll einen Beitrag leisten, die Attraktivität der Vergärung von Gülle und anderen Wirtschaftsdüngemitteln zu steigern. Dabei ist es fokussiert auf den Einsatz des Tonminerals Zeolith im Fermenter zur Steigerung des Methanertrags aufgrund einer Optimierung der Vergärung und daraus folgend einer schnelleren und vollständigeren Umsetzung der Substrate. Außerdem werden eine Verbesserung der Düngewirkung und positive ökobilanzielle Auswirkungen durch die Minderung umweltrelevanter Gasemissionen (NH3 und N2O) bei bzw. nach der Düngung erwartet. Während Erfolge aus Einzelstudien bekannt sind, fehlen kombinierte Prüfungen. Ziel des Teilvorhabens 2 'Labor- und großtechnische Versuche, LCA' (HAWK) sind die Auswahl der besten Zeolithtypen und Aufwandmengen sowie die Prozessoptimierung auf Basis kontinuierlicher und großtechnischer Versuche. Durch Lebenszyklusanalysen sollen die Zeolithzusätze im Hinblick auf die Biogasausbeute, die Düngewirkung von Wirtschaftsdüngern und Gärresten und weitere Umweltwirkungen, die sich aus den angepassten Prozessketten ergeben, systematisch und umfassend bewertet und daraus Handlungsempfehlungen abgeleitet werden.

Entwicklung eines energieeffizienten Sorptions-Wäschetrommeltrockners für den gewerblichen und industriellen Einsatz, Teilvorhaben: Energieeffizienter Wäschetrockner auf Basis eines Trocknungsprozesses mit Zeolith basiertem Wärmespeicher

Effektive und verlustarme Wärmespeicher- und Wärmepumpen auf Basis neuartiger Zeolithe für die Nutzung industrieller Restwärme

Einsatz von Zeolith zur Erhöhung der Effizienz der Biogaserzeugung aus Wirtschaftsdüngemitteln und zur Minderung der Stickstoffverluste in die Umwelt bei der Düngenutzung der entstehenden Gärreste

Eine wichtige und umweltschonende Maßnahme für die Verwertung von tierischen und anderen Reststoffen ist deren Vergärung in Biogasanlagen und die Verwertung der Gärreste als Wirtschaftsdünger. Das hier beantragte FuE-Vorhaben soll einen Beitrag leisten, die Attraktivität der Vergärung von Gülle und anderen Wirtschaftsdüngemitteln zu steigern. Dabei ist es fokussiert auf den Einsatz des Tonminerals Zeolith im Fermenter zur Steigerung des Methanertrags aufgrund einer Optimierung der Vergärung und daraus folgend einer schnelleren und vollständigeren Umsetzung der Substrate. Außerdem werden eine Verbesserung der Düngewirkung und positive ökobilanzielle Auswirkungen durch die Minderung umweltrelevanter Gasemissionen (NH3 und N2O) bei bzw. nach der Düngung erwartet. Während Erfolge aus Einzelstudien bekannt sind, fehlen kombinierte Prüfungen. Ziel des Teilvorhabens 1 'Datenanalyse und -auswertung, Düngeversuche' (Uni-Gö) ist es das Forschungsprojekt zu koordinieren und Feld- und Gewächshausversuche auf Grundlage der von Teilvorhaben 2 'Labor- und großtechnische Versuche, Lebenszyklusanalysen (Life Cycle Assessment, LCA)' (HAWK) ausgewählten Wirtschaftsdünger-Zeolith-Kombinationen durchzuführen. Dadurch sollen das Minderungspotenzial der Treibhausgasemissionen an CO2, N2O und CH4 aus dem Boden sowie die NH3-Volatilisation und die Nährstoffnutzungseffizienz durch die Anwendung der Zeolith-Gärreste erfasst werden.

Einsatz von Zeolith zur Erhöhung der Effizienz der Biogaserzeugung aus Wirtschaftsdüngemitteln und zur Minderung der Stickstoffverluste in die Umwelt bei der Düngenutzung der entstehenden Gärreste, Teilvorhaben 1: Datenanalyse und -auswertung, Düngeversuche

Eine wichtige und umweltschonende Maßnahme für die Verwertung von tierischen und anderen Reststoffen ist deren Vergärung in Biogasanlagen und die Verwertung der Gärreste als Wirtschaftsdünger. Das hier beantragte FuE-Vorhaben soll einen Beitrag leisten, die Attraktivität der Vergärung von Gülle und anderen Wirtschaftsdüngemitteln zu steigern. Dabei ist es fokussiert auf den Einsatz des Tonminerals Zeolith im Fermenter zur Steigerung des Methanertrags aufgrund einer Optimierung der Vergärung und daraus folgend einer schnelleren und vollständigeren Umsetzung der Substrate. Außerdem werden eine Verbesserung der Düngewirkung und positive ökobilanzielle Auswirkungen durch die Minderung umweltrelevanter Gasemissionen (NH3 und N2O) bei bzw. nach der Düngung erwartet. Während Erfolge aus Einzelstudien bekannt sind, fehlen kombinierte Prüfungen. Ziel des Teilvorhabens 1 'Datenanalyse und -auswertung, Düngeversuche' (Uni-Gö) ist es das Forschungsprojekt zu koordinieren und Feld- und Gewächshausversuche auf Grundlage der von Teilvorhaben 2 'Labor- und großtechnische Versuche, Lebenszyklusanalysen (Life Cycle Assessment, LCA)' (HAWK) ausgewählten Wirtschaftsdünger-Zeolith-Kombinationen durchzuführen. Dadurch sollen das Minderungspotenzial der Treibhausgasemissionen an CO2, N2O und CH4 aus dem Boden sowie die NH3-Volatilisation und die Nährstoffnutzungseffizienz durch die Anwendung der Zeolith-Gärreste erfasst werden.

Effektive und verlustarme Wärmespeicher- und Wärmepumpen auf Basis neuartiger Zeolithe für die Nutzung industrieller Restwärme, Teilvorhaben: Entwicklung, Formgebung und Testung neuartiger Zeolithe für die Nutzung industrieller Restwärme

In dem zu beantragenden Projekt 'ZeoHeat - Effektive und verlustarme Wärmespeicher- und Wärmepumpen auf Basis neuartiger Zeolithe für die Nutzung industrieller Restwärme' geht es um die Entwicklung neuer Speichermaterialien und deren Einsatz in verlustarmen Wärmespeichern für die Nutzung industrieller Restwärme. Die Entwicklung der Speichermaterialien soll vom Labormaßstab ausgehend durch die Aufscalierung der Synthese- und Formgebungsprozesse bis in den industriellen Maßstab untersucht werden. Die Konstellation des Projektes ermöglicht es, die Eignung der Materialien sowohl für offene als auch für geschlossene Speicher zu untersuchen. Durch die Entwicklung neuartiger Module für geschlossene Wärmespeicher, welche registerartig miteinander kombiniert bzw. geschaltet werden können, soll ein vereinfachter Aufbau eines geschlossenen Wärmespeichers ermöglicht werden. Auf Basis vorhandener Erfahrungen und sowie aus den publizierten und auch persönlich kommunizierten Ergebnissen anderer F&E-Aktivitäten soll ein verbessertes Konzept für einen offenen sorptiven Wärmespeicher realisiert werden. Durch den Einsatz etablierter Fertigungstechnologien, wie sie im Heizkörperbau zum Einsatz kommen, wird eine Vereinfachung beim Bau geschlossener Wärmespeicher angestrebt (weg vom Spezialgeräte-/ -maschinenbau hin zu Standardtechnologien).

Effektive und verlustarme Wärmespeicher- und Wärmepumpen auf Basis neuartiger Zeolithe für die Nutzung industrieller Restwärme, Teilvorhaben: Ingenieurswissenschaftliche Entwicklung, Fertigung und Erprobung eines mobilen Wärmespeichers

In dem zu beantragenden Projekt 'ZeoHeat - Effektive und verlustarme Wärmespeicher- und Wärmepumpen auf Basis neuartiger Zeolithe für die Nutzung industrieller Restwärme' geht es um die Entwicklung neuer Speichermaterialien und deren Einsatz in verlustarmen Wärmespeichern für die Nutzung industrieller Restwärme. Die Entwicklung der Speichermaterialien soll vom Labormaßstab ausgehend durch die Aufscalierung der Synthese- und Formgebungsprozesse bis in den industriellen Maßstab untersucht werden. Die Konstellation des Projektes ermöglicht es, die Eignung der Materialien sowohl für offene als auch für geschlossene Speicher zu untersuchen. Durch die Entwicklung neuartiger Module für geschlossene Wärmespeicher, welche registerartig miteinander kombiniert bzw. geschaltet werden können, soll ein vereinfachter Aufbau eines geschlossenen Wärmespeichers ermöglicht werden. Auf Basis vorhandener Erfahrungen und sowie aus den publizierten und auch persönlich kommunizierten Ergebnissen anderer F&E-Aktivitäten soll ein verbessertes Konzept für einen offenen sorptiven Wärmespeicher realisiert werden. Durch den Einsatz etablierter Fertigungstechnologien, wie sie im Heizkörperbau zum Einsatz kommen, wird eine Vereinfachung beim Bau geschlossener Wärmespeicher angestrebt (weg vom Spezialgeräte-/ -maschinenbau hin zu Standardtechnologien).

Effektive und verlustarme Wärmespeicher- und Wärmepumpen auf Basis neuartiger Zeolithe für die Nutzung industrieller Restwärme, Teilvorhaben: Entwurf, Test und Bau des Zeolith-Wärmespeichers

In dem zu beantragenden Projekt 'ZeoHeat - Effektive und verlustarme Wärmespeicher- und Wärmepumpen auf Basis neuartiger Zeolithe für die Nutzung industrieller Restwärme' geht es um die Entwicklung neuer Speichermaterialien und deren Einsatz in verlustarmen Wärmespeichern für die Nutzung industrieller Restwärme. Die Entwicklung der Speichermaterialien soll vom Labormaßstab ausgehend durch die Aufscalierung der Synthese- und Formgebungsprozesse bis in den industriellen Maßstab untersucht werden. Die Konstellation des Projektes ermöglicht es, die Eignung der Materialien sowohl für offene als auch für geschlossene Speicher zu untersuchen. Durch die Entwicklung neuartiger Module für geschlossene Wärmespeicher, welche registerartig miteinander kombiniert bzw. geschaltet werden können, soll ein vereinfachter Aufbau eines geschlossenen Wärmespeichers ermöglicht werden. Auf Basis vorhandener Erfahrungen und sowie aus den publizierten und auch persönlich kommunizierten Ergebnissen anderer F&E-Aktivitäten soll ein verbessertes Konzept für einen offenen sorptiven Wärmespeicher realisiert werden. Durch den Einsatz etablierter Fertigungstechnologien, wie sie im Heizkörperbau zum Einsatz kommen, wird eine Vereinfachung beim Bau geschlossener Wärmespeicher angestrebt (weg vom Spezialgeräte-/ -maschinenbau hin zu Standardtechnologien).

Sonderabfall und Deponieverfahren

Verwertung und schadlose Beseitigung von Sonderabfaellen durch thermische Verfahren. Betrieb von Labor- und Technikumsanlagen zur Abfallverbrennung mit reinem Sauerstoff. Entwicklung einer zweistufigen Wirbelschichtanlage zur Verbrennung fluidisierbarer Produktionsrueckstaende. Entwicklung und praxisnahe Erprobung von on-line- und in-situ-Sensoren zur Emissionskontrolle von polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAH) in Aerosolform. Untersuchungen zum Verhalten von Schadstoffen an Aktivkohlen und Zeolithen bei der trockenen Rauchgasreinigung. Verfestigung von Rueckstaenden aus der Rauchgasreinigung. Pyrolyse von Klaerschlamm und Einsatz des Pyrolysekokses bei der Abwasserreinigung und Behandlung frischer Klaerschlaemme.

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