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Aufreinigung von Biogas mittels hochselektiver, keramischer Membranen, Teilvorhaben 2: Gastrennung unter Einsatzbedingungen

Das Projekt "Aufreinigung von Biogas mittels hochselektiver, keramischer Membranen, Teilvorhaben 2: Gastrennung unter Einsatzbedingungen" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH.Ziel des Projektansatzes ZeoClean ist die Entwicklung und Erprobung nanoporöser Materialien als Membranmaterial für die Aufbereitung und Bereitstellung von Biomethan. Der große Vorteil bei Verwendung einer Membran im Vergleich zur Adsorption, zum Strippen oder zur kryogenen Trennung ist einerseits die hohe erzielbare Flussleistung, andererseits auch die chemische und mechanische Stabilität. Hierbei grenzen sich die anorganischen, keramischen Membranen deutlich von den Polymermembranen ab. Adressiert wird im Rahmen dieses Forschungsantrages die Entwicklung anorganischer, keramischer Membranen für Volumina im Bereich bis zu 1.000 m³/h. ZeoClean richtet sich auf die Trennaufgabe von CO2 und CH4 mittels Membrantechnologie aus und verfolgt einerseits die Membranentwicklung mit einer CO2/CH4 Selektivität von mehr als 50 und einer CO2-Permenaz von mindestens 1 m³/(m²hbar) und andererseits die Umsetzbarkeit anhand eines experimentellen Nachweises in realem Biogas. Im Rahmen von ZeoClean soll eine neue und hoch selektive Zeolithmembran entwickelt werden, die nahezu undurchlässig für CH4, sehr hohe CO2-Flüsse aufweist und überaus robust gegen Störstoffe ist. Am meisten interessieren die Zeolithe CHA und DD3R. Für das Erreichen dieser Ziele ist das Vorhaben in zwei Projektphasen gegliedert. Die erste Projektphase 'Materialentwicklung und Funktionsnachweis' adressiert die Entwicklung dieser Membranen. In Abhängigkeit der Entwicklungsergebnisse wird eine zweite Projektphase 'Prototypenentwicklung und Technologie' angestrebt, wo es vordergründig um Skalierung und Pilotierung der Membransynthese, aber auch der Technologieentwicklung im Ganzen gehen soll. Der Fokus de DBI (TV 2) liegt die Testung der am Fraunhofer IKTS entwickelten Membran. Dies beginnt im Labor, wird aber primär an einer Biogas- bzw. Klärgasanlage im Projekt erfolgen. Damit wird gewährleitet, dass die Membran auch bezüglich Stabilität und Trennverhalten im realen Anwendungsfall getestet und bewertet wird.

Hybrid 2D Nanomaterial-based Membranes

Das Projekt "Hybrid 2D Nanomaterial-based Membranes" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK), IEK-1: Werkstoffsynthese und Herstellungsverfahren.

Verbesserung der Performance geothermischer Anlagen durch Entwicklung einder innovativen Filtertechnologie, Teilvorhaben: Bau und Betrieb einer Miniplant zur selektiven Ad- und Desorption von Kationen

Das Projekt "Verbesserung der Performance geothermischer Anlagen durch Entwicklung einder innovativen Filtertechnologie, Teilvorhaben: Bau und Betrieb einer Miniplant zur selektiven Ad- und Desorption von Kationen" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geothermie IEG.Gelöste Schwermetalle in Geothermalwässern wie z.B. Blei, Kupfer oder Barium neigen dazu, bei betriebsbedingten Veränderungen des chemischen Gleichgewichtes zu übersättigen und als schwerlösliche Verbindungen auszufallen. Die damit einher gehenden Probleme reichen von Verstopfung und Beschädigung von Installationen bis zu nachlassender Produktivität und Injektivität des Reservoirs und führen zu erhöhtem Wartungsaufwand oder gar Ausfall des Standortes. Um Partikelanreicherungen (Clogging) und Ausfällungen (Scaling) zu verringern wurden im Projekt PERFORM unterschiedliche Filtrationsmethoden entwickelt, die auf der Entfernung von scale-bildenden Schwermetallionen aus den Geothermalwässern basieren. Dabei wurden vielversprechende Ergebnisse mit Zeolith und Chitosanfasern als Filtrationsmittel im Labormaßstab erzielt. Hauptziel der geplanten Arbeiten in PERFORM II ist nun die Translation dieser Filter-Technologien in die industrielle Anwendung und deren Evaluierung unter geothermischen Bedingungen. Durch das IEG soll in diesem Zusammenhang eine Miniplant gebaut, in Betrieb genommen, und an verschiedenen Geothermiestandorten eingesetzt. Die Minianlage soll an den Standorten mit realen geothermalen Fluiden sowohl die Adsorptionsphase, als auch die Desorptionsphase durchlaufen. Hierbei sollen Kationen selektiv dem Eduktstrom entnommen und aus dem Filter abgeschieden werden. Die Anlage soll somit einen TRL von 6 bis 7 erreichen.

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

Das Projekt "Forschergruppe (FOR) 1525: INUIT - Ice Nuclei research UnIT, In-situ Messungen von eiskeimbildenden Partikeln (INP) und quantitative Bestimmung von biologischen INP" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main, Institut für Atmosphäre und Umwelt.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.

Forschergruppe (FOR) 1525: INUIT - Ice Nuclei research UnIT, Heterogende Eisnukleation ausgelöst durch poröse Materialien

Das Projekt "Forschergruppe (FOR) 1525: INUIT - Ice Nuclei research UnIT, Heterogende Eisnukleation ausgelöst durch poröse Materialien" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Bielefeld, Fakultät für Chemie, Arbeitsgruppe Physikalische Chemie II.Die Nukleation von Eispartikeln spielt eine wichtige Rolle bei der Wolken- und Niederschlagsbildung, mit Konsequenten für die atmosphärische Chemie, die Wolkenphysik und das Erdklima. Für eine Quantifizierung und Vorhersage des Einflusses von Wolken in Wettervorhersage- und Klimamodellen muss die Bildung von Eispartikeln daher in einer realistischen Art und Weise beschrieben werden. Einer der wichtigen Bildungsmechanismen ist dabei die heterogene Eisnukleation im Immersionsmodus, bei dem Eis an der Oberfläche eines in einem wässrigen Tröpfchen suspendierten Eiskeims - zum Beispiel eines Mineralstaub- Partikels - gebildet wird. Wir werden im Rahmen dieses Forschungsprojekts zahlreiche Gefrierexperimente im Immersionsmodus durchführen. So werden eine Reihe verschiedener, als Aerosolpartikel in der Atmosphäre vorkommende Materialien auf ihre Eisnukleationseigenschaften hin untersucht werden. Insbesondere sollen hier die Temperatur- und Zeitabhängigkeit der von diesen Materialien ausgelösten Eisnukleation quantifiziert werden. Dabei werden wir spezielles Augenmerk auf die systematische Untersuchung der von porösen Materialien ausgelösten Eisnukleation legen. Es sollen sowohl synthetische Materialien wie beispielsweise mesoporöse Silikate untersucht werden, als auch natürlich vorkommende Materialien wie etwa mikroporöse Zeolithe.

Verbesserung der Performance geothermischer Anlagen durch Entwicklung einder innovativen Filtertechnologie, Teilvorhaben: Bau einer Pilotanlage

Das Projekt "Verbesserung der Performance geothermischer Anlagen durch Entwicklung einder innovativen Filtertechnologie, Teilvorhaben: Bau einer Pilotanlage" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Ruhr-Universität Bochum, Lehrstuhl für Feststoffverfahrenstechnik, Arbeitsgruppe Geoverfahrenstechnik.Das Projekt PERFORM II wird die Entwicklung einer neuen Filtertechnologie vorantreiben, die auf einen kostengünstigen und klimaneutralen Betrieb der geothermischen Wärmeerzeugung abzielt. Es nutzt Wissen und Erkenntnisse aus dem erfolgreichen Vorläuferprojekt PERFORM. Die aktuellen betrieblichen Herausforderungen in Bezug auf Ablagerungen, Korrosion und damit verbundene natürlich vorkommende radioaktive Materialien (NORM) in geothermischen Anlagen behindern den Ausbau der Nutzung geothermischer Energie zum direkten Heizen und Kühlen sowie für andere industrielle Anwendungen. Daher besteht ein dringender Bedarf, diese häufig auftretenden betrieblichen Probleme anzugehen. In Deutschland entstehen hohe Betriebskosten durch Ausfallzeiten durch Niederschläge (Verstopfung von Schläuchen und nachlassender Wärmeaustausch und Injektivität). Ziel von PERFORM II ist es, gezielt bestimmte Ionen aus dem Wasser herauszufiltern, um diese Prozesse oder die Anreicherung von Radionukliden zu verhindern. Dies soll durch die Anwendung von ionenselektiven Adsorptionsfiltern (Zeolith, Chitosan) erfolgen, die im Vorgängerprojekt (PERFORM) bereits im Labor auch bei hohen Temperaturen erfolgreich getestet wurden, und nun für den Anlagenbereich demonstriert werden. Konkrete Arbeitsschritte des deutschen Teilprojektes sind (a) Adsorptionstests mit (natürlichen) Thermalwässern hinsichtlich der Auswirkungen ihrer komplexen Zusammensetzung auf die Funktionalität der Filter; (b) Untersuchungen zur Regeneration der Filtermaterialien; (c) die Entwicklung und der Bau eines Filterkonzepts kombiniert mit einer mobilen Miniplant, in der der Filter integriert ist und welches den gesamten Prozess im Anlagebetrieb (Adsorption/Desorption/Recycling) abbildet (TRL 5); (d) der Test des Miniplant im direkten Anlagebetrieb (TRL 6). Das Teilvorhaben der Ruhr-Universität Bochum umfasst im Wesentlichen die Punkte (c) und (d), also das Design und den Bau des Miniplant und dessen Erprobung im Feld.

Verbesserung der Performance geothermischer Anlagen durch Entwicklung einder innovativen Filtertechnologie, Teilvorhaben: Demonstration der Eignung und Regeneration von Zeolith- und Chitosan-basierten Filtermaterialien in Labor und Technikum

Das Projekt "Verbesserung der Performance geothermischer Anlagen durch Entwicklung einder innovativen Filtertechnologie, Teilvorhaben: Demonstration der Eignung und Regeneration von Zeolith- und Chitosan-basierten Filtermaterialien in Labor und Technikum" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Es wird/wurde ausgeführt durch: Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum.Chemische Reaktionen an denen bestimmte, im Thermalwasser gelöste Komponenten beteiligt sind, können den Betrieb geothermischer Anlagen negativ beeinträchtigen (Scaling, Korrosion). Ziel von PERFORM 2 ist es, gezielt bestimmte Ionen aus dem Wasser herauszufiltern, um diese Prozesse oder die Anreicherung von Radionukliden zu verhindern. Dies soll durch die Anwendung von ionenselektiven Adsorptionsfiltern (Zeolith, Chitosan) erfolgen, die im Vorgängerprojekt (PERFORM) bereits im Labor auch bei hohen Temperaturen erfolgreich getestet wurden (TRL 3), und nun für den Anlagenbereich demonstriert werden. Konkrete Arbeitsschritte des deutschen Verbundprojektes sind (a) Adsorptionstests mit (natürlichen) Thermalwässern zur Identifizierung der Auswirkungen ihrer komplexen Zusammensetzung auf die Funktionalität der Filter; (b) Untersuchungen zur Regeneration der Filtermaterialien; (c) die Entwicklung und der Bau eines Filterkonzepts kombiniert mit einer mobilen Miniplant, in der der Filter integriert ist und welches den gesamten Prozess im Anlagebetrieb (Adsorption/Desorption/Recycling) abbildet (TRL 5); (d) der Test des Miniplant im direkten Anlagenbetrieb (TRL 6). Auch im Teilvorhaben des GFZ werden diese vier Teilaspekte bearbeitet, wobei der Fokus auf den Laborexperimenten (a und b) sowie dem Design der Miniplantanlage (c) liegt.

Verbesserung der Performance geothermischer Anlagen durch Entwicklung einder innovativen Filtertechnologie

Das Projekt "Verbesserung der Performance geothermischer Anlagen durch Entwicklung einder innovativen Filtertechnologie" wird/wurde ausgeführt durch: Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum.Chemische Reaktionen an denen bestimmte, im Thermalwasser gelöste Komponenten beteiligt sind, können den Betrieb geothermischer Anlagen negativ beeinträchtigen (Scaling, Korrosion). Ziel von PERFORM 2 ist es, gezielt bestimmte Ionen aus dem Wasser herauszufiltern, um diese Prozesse oder die Anreicherung von Radionukliden zu verhindern. Dies soll durch die Anwendung von ionenselektiven Adsorptionsfiltern (Zeolith, Chitosan) erfolgen, die im Vorgängerprojekt (PERFORM) bereits im Labor auch bei hohen Temperaturen erfolgreich getestet wurden (TRL 3), und nun für den Anlagenbereich demonstriert werden. Konkrete Arbeitsschritte des deutschen Verbundprojektes sind (a) Adsorptionstests mit (natürlichen) Thermalwässern zur Identifizierung der Auswirkungen ihrer komplexen Zusammensetzung auf die Funktionalität der Filter; (b) Untersuchungen zur Regeneration der Filtermaterialien; (c) die Entwicklung und der Bau eines Filterkonzepts kombiniert mit einer mobilen Miniplant, in der der Filter integriert ist und welches den gesamten Prozess im Anlagebetrieb (Adsorption/Desorption/Recycling) abbildet (TRL 5); (d) der Test des Miniplant im direkten Anlagenbetrieb (TRL 6). Auch im Teilvorhaben des GFZ werden diese vier Teilaspekte bearbeitet, wobei der Fokus auf den Laborexperimenten (a und b) sowie dem Design der Miniplantanlage (c) liegt.

Sonderabfall und Deponieverfahren

Das Projekt "Sonderabfall und Deponieverfahren" wird/wurde ausgeführt durch: Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Chemische Technologie.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.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1006: Bereich Infrastruktur - Internationales Kontinentales Bohrprogramm (ICDP); International Continental Drilling Program (ICDP), Teilprojekt: Die Entschlüsselung von Klimadaten mithilfe der Analyse authigener Minerale in den Chew-Bahir-Sedimentkernen: Auf dem Weg zu einer kontinuierlichen halbe Millionen Jahre Klimageschichte aus dem südäthiopischen Rift

Das Projekt "Schwerpunktprogramm (SPP) 1006: Bereich Infrastruktur - Internationales Kontinentales Bohrprogramm (ICDP); International Continental Drilling Program (ICDP), Teilprojekt: Die Entschlüsselung von Klimadaten mithilfe der Analyse authigener Minerale in den Chew-Bahir-Sedimentkernen: Auf dem Weg zu einer kontinuierlichen halbe Millionen Jahre Klimageschichte aus dem südäthiopischen Rift" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Köln, Institut für Geographiedidaktik.Um den Einfluss des Klimas auf die menschliche physische und kulturelle Evolution besser verstehen zu können, hat das Chew Bahir Drilling Project (CBDP), als Teil des Hominin Sites and Paleolakes Drilling Projects, lange Sedimentkerne aus dem Chew Bahir Becken in Süd-Äthiopien abgetäuft und analysiert. Das komplexe, meist Standort-spezifische, Verhältnis zwischen Sedimentzusammensetzung und Klimaparametern erschwert die Entschlüsselung von Paläoklimainformationen aus den Sedimentkernen jedoch. Die Bestimmung und Analyse von geeigneten Klimaproxys, die zudem durchweg vorhanden sind, ist die Grundvoraussetzung für die Rekonstruktion von hochauflösender und kontinuierlicher Klimageschichte. Als wichtigen Beitrag für solch einen Klimadatensatz wird in diesem Projekt die Untersuchung von authigenen Mineralen in den langen Chew Bahir Sedimentkernen vorgeschlagen. In einem hydrologisch geschlossenen System, wie in Chew Bahir, wird die Zusammensetzung der authigenen Tonminerale und Zeolithe wesentlich durch die Hydrochemie des Paläosees kontrolliert, der wiederum auf Schwankungen im Niederschlag/Verdampfungsverhältnis reagiert. In einer Pilotstudie konnte nachgewiesen werden, dass die Chew-Bahir-Mineral-Zusammensetzungen, insbesondere die sehr reichlich vorhandenen Tonminerale, empfindlich auf Variationen der Paläosalinität und Alkalinität reagieren indem sie ihre Kristallstruktur anpassen. Da der ca. 290-m-lange Kompositkern im Wesentlichen aus diesen sensibel reagierenden Tonen besteht, ist das Material gut geeignet um anhand von mineralogischen und geochemischen Analysen kontinuierliche paläohydrochemische und schließlich paläoklimatische Information zu entschlüsseln, insbesondere da andere Proxys nur teilweise erhalten geblieben sind. Für die ersten beiden Jahre des Projekts schlagen wir daher Folgendes vor: (1a) Die Identifikation charakteristischer Mineralgruppen entlang des gesamten Kerns für jeweils feuchte, trockene und hyperaride Phasen; (1b) Die Bestimmung des Grades der authigenen Umwandlung von Tonmineralen und Zeolithen zur Entschlüsselung der damit verbundenen paläohydrochemischen Daten. (2a) Verknüpfung mineralogischer und geochemischer Ergebnisse, um die Verbindungen zwischen der hydroklimatischen Kontrolle, den beteiligten Prozessen und der Bildung der Chew Bahir Proxys zu zeigen; (2b) Direkte Entschlüsselung von Klimainformationen aus den zuvor definierten hydrochemischen Bedingungen und Schwellenwerten. (3) Evaluation der Auswirkungen von verschiedenen Arten von Klimawandel (Dauer, Abruptheit, interne Variabilität) auf den Lebensraum der frühen Menschen zu bewerten. Die Ergebnisse des Projekts werden wichtige Erkenntnisse für unser wachsendes Verständnis der komplexen Bildung von Klimaproxys liefern und es uns somit ermöglichen, robuste Paläoklimadaten aus den 550 kyr Jahre umfassenden Sedimentkernen abzuleiten und damit zu der Überprüfung von Mensch-Umwelt Hypothesen beizutragen.

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