Abfaelle aus polyolefinischen Materialien fallen einerseits in grossen Mengen in Form von Verpackungsmaterial oder Ein-Weg-Gebrauchsgegenstaenden beim Endverbraucher an. Andererseits werden auch bei der Herstellung von Polyolefinen, je nach Herstellungsverfahren und -bedingungen niedermolekulare und wachsartige Nebenprodukte erhalten, die nur zum geringen Teil Verwendung finden. Diese Abfaelle - sowohl die Nebenprodukte aus der Produktion als auch die Abfaelle aus dem Endverbrauch - werden zum groessten Teil verworfen und finden nur zum geringen Teil Anwendung, z.B. bei der Dampferzeugung in Kraftwerken oder Muellverbrennungsanlagen. Mit dem Forschungsprojekt soll daher geprueft werden, wie weit aus diesen Polyolefinabfaellen die Rohstoffe - Aethylen oder Propylen - oder andere Komponenten der chemischen Grundstoffproduktion - z.B. Acetylen - gewonnen werden koennen.Bei den entwickelten Verfahren wurden, im Gegensatz zu den mechanisch-thermischen Aufbereitungsverfahren, die Polyolefine einer partiellen Oxidation unterworfen. Bei dem Forschungsprojekt wurde zunaechst von ataktischem Polypropylen ausgegangen. Dies wurde aufgeschmolzen und in einem Injektionsbrenner zerstaeubt und anschliessend in einer Brennkammer mit Sauerstoff partiell oxidiert. Der Oxidationsvorgang wird dabei durch die Eigenschaften des Brennstoffnebels - Troepfchengroesse, Relativgeschwindigkeit Troepfchen/Gas- und durch die Menge des im Unterschuss eingesetzten Sauerstoffs beeinflusst. Hierdurch laesst sich die Produktverteilung bei der partiellen Oxidation, insbesondere die Konzentration an Olefinen und Acetylen, in relativ weiten Grenzen steuern.
Mit einer neuen Kombinationsstechnik aus Chromatographie und Flammen-AAS ist die vollautomatische Trennung und Bestimmung von Cr(III)/Cr(VI) in Abwasserproben in nur einer Minute moeglich. Dies wird durch ein im Institut fuer Spektrochemie und Angewandte Spektroskopie integriertes Chromatographie-/Zerstaeubungssystem erreicht, wobei zur Datenauswertung eine Standard-Chromatographie-Software benutzt wird.
Das Vorhaben umfasst die drei Aktivitäten an den Lehrstühlen für Thermodynamik bzw. für Energiesysteme der TU-München zum Verbundvorhaben 'Last- und Brennstoffflexible Verbrennung (LaBreVer)'. Im Rahmen der ersten Teilaktivität wird ein neues fluiddynamisches Problem bearbeitet, das sich mit dem geplanten Generationswechsel von den traditionell eingesetzten großen Drallbrennern zu zahlreichen kleineren Strahlbrennern ergeben hat. Konkret geht es um die gleichmäßige und zeitlich stabile Versorgung der zahlreichen Einzelelemente solcher Brenner mit Verbrennungsluft nach der Strömungsumkehr im Kopf von Rohrbrennkammern. Die zweite Teilaktivität beschäftigt sich mit der thermoakustischen Verbrennungsinstabilität von Sprayflammen, die im Zusammenhang mit der Erhöhung der Brennstoffflexibilität von Kombikraftwerken von Bedeutung ist. Bisher nur für vorgemischte Gasflammen etablierte Berechnungsansätze sollen auf den deutlich komplexeren Fall mit Zerstäubung, zweiphasiger Mischung und Vorverdampfung ausgedehnt werden. Die dritte Teilaktivität ist auf Systemebene angesiedelt und beschäftigt sich mit der Betriebsflexibilitätserweiterung von Kombikraftwerken durch lokale Energiespeicherung, die im Zusammenhang mit der vermehrten Nutzung erneuerbaren Energien von steigendem Interesse ist.
Climate engineering (CE) wird als mögliche ultimative Maßnahme zur Bekämpfung katastrophaler Klimaänderungen vorgeschlagen. Allerdings ergeben sich zahlreiche Bedenken bei einer möglichen Durchführung von CE oder selbst eines großräumigen Feldexperiments. Jedoch lässt sich CE nicht nur als Entweder-Oder-Entscheidung begreifen, vielmehr kann der Übergang zwischen einem Feldexperiment und dem eigentlichen Einsatz von CE fließend sein. Eine realistische Bewertung möglicher zukünftiger Anwendungen von CE muss daher ernsthaft die Möglichkeit räumlich begrenzten CEs in Betracht ziehen. Die Manipulation von Wolken bewirkt einen Strahlungsantrieb, der sich auf die Region, in der die Wolken geimpft werden, beschränkt. Dies ist eine notwendige, jedoch nicht hinreichende Bedingung für eine räumlich begrenzte Änderung von Klimaparametern wie der bodennahen Temperatur. Zunächst ist zu fragen, inwieweit Anreize für Staaten oder Clubs von Staaten bestehen, Möglichkeiten zum räumlich begrenzten CE einzusetzen. LEAC-II wird dazu abschätzen, wie sehr die ökonomischen Präferenzen bezüglich klimarelevanter Parameter räumlich korreliert sind. Abhängig von der Machbarkeit einer begrenzten Manipulation von Klimaparametern und der Präferenzen in verschiedenen Regionen ist zu fragen, welche Staaten oder Clubs von Staaten begrenztes CE unter Umständen einsetzen würden, und inwiefern dies Maßnahmen zur Vermeidung von Treibhausgasemissionen behinderte, wenn es keine global koordinierte Klimapolitik gibt. Regulierung setzt die Möglichkeit voraus, beabsichtigte Wirkungen klar den CE-Maßnahmen zuzuordnen, sowie für mögliche Schäden außerhalb der Zielregion die Maßnahme als Ursache zurückzuweisen. LEAC-II wird dies auf der Basis von Detection/ Attribution-Methoden untersuchen, wobei innovative Ansätze mit Ensemble-Klimavorhersagen auf kurzen Zeitskalen angewendet werden. LEAC-II schließlich mögliche Entwürfe für einen internationalen Regulationsmechanismus auf der Basis der ökonomischen Theorie diffuser Verschmutzung (non-point source pollution) untersuchen, die zu einer Pareto-Verbesserung im Vergleich mit unkoordinierten Verfahren führen würden. Konkret stellt LEAC-II die folgenden Fragen: 1. Machbarkeit: Inwieweit ist eine räumlich begrenzte Klimaänderung in Reaktion auf einen begrenzten Strahlungsantrieb erreichbar? 2. Anreize: Wie korrelieren räumlich die gesellschaftlichen ökonomischen Präferenzen zu Klimazuständen? 3. Ökonomische Auswirkungen: Was sind mögliche Auswirkungen von begrenztem CE auf den Wohlstand, wenn Länder begrenztes CE einsetzen und Treibhausgasemissionen nicht in koordinierter Weise reduzieren? 4. Nachweisbarkeit: Was ist nötig, um den räumlich begrenzten Effekt von begrenztem CE nachzuweisen, und um nachzuweisen, dass außerhalb der Zielregion das Klima nicht beeinträchtigt wird? 5. Regulierung: Wie lässt sich begrenztes CE unter der Maßgabe von Vorhersagbarkeit und Nachweisbarkeit effizient regulieren?
SecMinTec entwickelt nachhaltige technische Lösungen zur Rückgewinnung von Wertmetallen aus chilenischen Bergbaureststoffen und -abwässern. Die Schwerpunkte der TUBAF: Tailingskörperrückgewinnung mit Detailuntersuchung der Wertelementverteilung - Ausweisung zurückgewinnbarer Anreicherungszonen (= selektive Gewinnung). Zur selektiven Gewinnung wird die Separationssteuerung mittels Online-XRF beim Bandtransport konzipiert und getestet (mit Fa. Bachmann und TAKRAF). Auswahl/ Aktivierung und Testung geeigneter Ionenaustausch- bzw. reaktiven Materialien zu Rückhalt/ Wiedergewinnung aus Tailingsablaufwässern (mit NAN WISMUT). Konzeption zur Zerstäubung flüssiger Schlacken = Grundlage zur ganzheitliche Nutzung. Unterstützende Arbeiten zu kabelloser Messsensorik zur Langzeitüberwachung Zusammenführung der Hauptergebnisse des Gesamtprojekts und Außendarstellung. AP1) - Verständnis Wertelementverteilung - Stoß- und Bohrkernuntersuch. - (hRFA, mineral. Methoden, chem. Aufschlüsse) - Wassersättigungs- und Korngrößeneffekte bei Messungen CPT/XRF, hRFA-Versuche -Vergleich zu Feldrohdaten, Korrekturalgorithmen AP2) - Ableitung Einflussgrößen für Geräte- und Systementwicklung selekt. Rückgewinnung - Konzept/ Test Qualitätssteuerung Bandtransport mittels Online-XRF (Fa. Bachmann) an Bandversuchsstand - Unterstützung Feldtest Online-XRF-Messung AP3) - Vertiefung Kenntnisstand Wertelemente in Ablaufwässern - Labortests zu Rückhalt/Austausch mit kommerziellen Ionenaustauschern - Auswahl/ Aktivierung vor Ort verfügbarer Ionenaustausch/Sorptionsmaterialien - Batch- und Säulenversuchen - Konzept/ Testung zur Aufkonzentration von Rückspüllösungen AP4) - Geochem./ mineral. Charakterisierung relevanter Schlacken - Konzeption zur Zerstäubung flüssiger Schlacken AP5) - Unterstützung von IBEWA bei Feldarbeiten, gerade in Bezug auf chil. Industriepartner AP6) - Ausweisung Hauptergebnisse zur weiterführenden wirtschaftlich, wissenschaftlichen Verwertung.
Die gegenwärtige Problematik direkteinspritzender und turboaufgeladener Downsizing-Ottomotoren ist die Emission von Partikeln. Dies steht im Kontext mit der Einführung der neuen Abgasgesetzgebung EURO 6, die die Limitierung der Masse und Anzahl von Partikeln erstmalig bei Ottomotoren festlegt. Darüber hinaus ist eine Verschärfung der Emissionsgesetzgebung durch die Einführung der Erfassung der Fahrzeugemissionen im realen Fahrbetrieb vorgesehen. Dies erfordert weitere technologische Verbesserungen des Verbrennungsmotors. Die gleichzeitige Reduzierung von Emissionen und Kraftstoffverbrauch stellt einen Zielkonflikt dar. Eine Lösung des Zielkonfliktes infolge einer weiteren Optimierung der Abgasnachbehandlung ist nicht zielführend, da dadurch wiederum Verbrauchs- und Kostensteigerungen entstehen. Der Ansatz liegt im eigentlichen Verbrennungsprozess, in dessen Rahmen die Entstehung der Rohemissionen reduziert werden muss, um eine weitere Kostenerhöhung im Rahmen der Abgasreinigung zu vermeiden und das Emissionsniveau über die Fahrzeuglebensdauer weiterhin sicherzustellen sowie den Verbrauch zu reduzieren. In dem Zusammenhang stellt die Reduzierung der Partikelemission durch die Kombination eines effizienten BDE-Ottomotors und einer Einspritztechnologie, die eine Partikelminimierung bei hohen Motorlasten im realen Fahrbetrieb um 50% senkt, das Projektziel dar. Für die Entwicklung einer Einspritztechnologie, die eine Partikelreduzierung in diesem Umfang ermöglicht, ist eine physikalische Beschreibung des Übergangs von der Injektor-Innenströmung zum Kraftstoffspray erforderlich, da diese die anschließende Gemischbildung und Verbrennung maßgeblich beeinflusst und gegenwärtig eine Wissenslücke darstellt. Hierzu ist die Entwicklung eines messtechnischen Zugangs in Form einer mobilen Spraykammer vorgesehen, mittels dieser sowohl röntgentechnologische als auch optische Untersuchungen simultan und anwendungsnah durchgeführt werden können. Mittels entsprechender Messmethoden sollen die Tröpfchendichte und Austrittsgeschwindigkeit während des Einspritzvorganges analysiert werden. Anhand dieser Messergebnisse ist die Weiterentwicklung der Simulation zur Schließung der Lücke vorgesehen. Abschließend soll eine auf der Basis der Mess- und Simulationsergebnisse optimierte Auslegung der Düsen erfolgen und am Demonstrationsmotor bzw. -fahrzeug der Nachweis zur Reduktion unter realen Fahrbedingungen erbracht werden.
Ziel des angestrebten Projektes ist es, die Partikelemissionen von direkteinspritzenden Ottomotoren zu senken und so einen umweltfreundlichen Antrieb zu schaffen durch Kombination eines effizienten Ottomotors (CO2-arm, niedrige Stickoxidemissionen) mit einer Einspritztechnologie, die die Partikelemissionen bei hohen Motorlasten (realer Fahrbetrieb) um 50% senkt. Erreicht werden muss eine schnelle und vollständige Durchmischung der Frischluft im Brennraum mit dem direkt eingespritzten Kraftstoff, wobei Wandaufträge von Kraftstoff minimiert werden müssen. Für eine Weiterentwicklung der Einspritztechnologie fehlt eine physikalische Beschreibung des Übergangs von der Injektor-Innenströmung zum Spray, das sich am Injektor-Austritt formt und die nachfolgende Gemischbildung und Verbrennung prägt. Geschaffen werden soll ein innovativer messtechnischer Zugang in Form einer mobilen Spraykammer, in der optische und röntgenografische Untersuchungen simultan unter anwendungsnahen Bedingungen durchgeführt werden können. Entscheidend ist dabei der Zugang zu leistungsstarken Röntgenstrahlungsquellen wie ANKA und ESRF unter Einsatz von ultraschneller Röntgenbildgebungstechnik, maßgeschneiderten Detektorsystemen und einem virtuellen Röntgenlabor, in dem Röntgensimulationen und Bildanalysealgorithmen so kombiniert werden, dass Tröpfchendichte und -geschwindigkeiten während der Kraftstoffeinspritzung analysiert werden können. Die daraus enthaltenen Messergebnisse sollen als Enabler für die technische Weiterentwicklung in einer Simulation zusammengefasst und die angestrebte Reduktion der Emissionen an einem Demonstrationsmotor und in einem Demonstrationsfahrzeug nachgewiesen werden. Der LTT übernimmt die Erstellung der mobilen Versuchskammer und die optischen Untersuchungen sowohl an den Transparentdüsen (Glasdüsen, in Realgröße und komplexen Geometrien) wie an Mehrlochinjektoren -- untersucht werden Düseninnenströmung, düsennahe Spraystrukturen und entwickelte Sprays. Das Projekt erfolgt im Rahmen des Verbundprojektes 'PN-Reduktion' in Zusammenarbeit mit dem Karlsruher Institut für Technologie und der Continental Automotive AG.
Entwicklung eines Verbrennungssystems mit erweiterter Brennstofffähigkeit: Ziel ist eine Mehrbrennstofffähigkeit, so dass sowohl flüssige als auch gasförmige Brennstoffe verbrannt werden können. Als Basis dient ein Strahlbrennerkonzept das in vorhergehenden AGTurbo Vorhaben ein sehr gutes Potential bezüglich Betriebsflexibilität und Hochtemperaturfähigkeit gezeigt hat. Ein begleitendes Ziel ist die Weiterentwicklung eines Designsystems zur Qualifizierung von Zweibrennstoffverbrennungssystem für gasförmige als auch flüssige Brennstoffe. Die Zielsetzung erfordert die Entwicklung und Auslegung von Mehrbrennstoffdüsen. Hierbei kann auf die Arbeiten zur Gasverbrennung (COORETEC 2.1.4) zurückgegriffen werden. Allerdings besitzt das Designsystem zur Auslegung des Ölverbrennungssystems noch erhebliche Lücken. Insbesondere sind Methoden zur Charakterisierung von Öl/Wasser Emulsionen, die zur NOx Minderung im Ölbetrieb verwendet werden, hauptsächlich erfahrungsbasiert. Deshalb werden parallel zur Konzeptentwicklung auch die Designmethoden zur Entwicklung des Flüssigbrennstoffsystems vertieft und qualifiziert. Geplant ist die Untersuchung des Ölverbrennungssystems im Labormaßstab bei der DLR. Die Zerstäubung und Brennstoffaufbereitung im Vormischkanal sollen bei SIEMENS im Labormaßstab untersucht werden. Auf Basis der Grundlagen Untersuchungen wird SIEMENS den Ölbrenner in den bestehenden Gasbrenner integrieren und in einem Hochdrucktest im Maschinenmaßstab qualifizieren.
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