Labormessplatz für Naphtalinumsetzung - NaPro

Kontakt

Dipl.-Chem. Katrin Krause
+49 (3643) 564-356
katrin.krause@mfpa.de

Dr.- Ing. Tobias Schnabel
+49 (3643) 564-751
tobias.schnabel@mfpa.de

Laufende Forschungsprojekte

Innovationsgutschein zur Vorbereitung des FuE-Kooperationsprojekts

Fördermittelgeber	Freistaat Thüringen aus EU-Mitteln des EFRE und Landesmitteln des Thüringer Ministeriums für Wirtschaft, Wissenschaft und Digitale Gesellschaft Richtlinie des Freistaats Thüringen zur Förderung von Forschung, Technologie und Innovation (FTI-Richtlinie)
Projektträger	Thüringer Aufbaubank
Projektleitung	Dr. rer. nat. Lars Leidolph
Laufzeit	10/2020 - 01/2021

Kurzfassung

Vorbereitung des FuE-Kooperationsprojekts „Naturintegrierte Kreislaufwirtschaft zur Nutzbarmachung von Sekundärrohstoffen, zur Reduzierung der Schadstoffbelastung in Wasser und zur Entwicklung effizienter, umweltschondender und klimaneutraler Verfahren und Produktionsprozesse“

Ziel ist die Unterstützung zur Formung und Strukturierung einer zukünftigen Bündnis-Initiative in der Skizzenphase und daraus die Erstellung einer förderfähigen Antragsskizze. Es soll eine Projektskizze für das BMBF-Förderprogramm „Regionale unternehmerische Bündnisse für Innovationen" (RUBIN) aus der Programmfamilie „Innovation & Strukturwandel" erstellt werden. Die Skizze ist bis zum 1. Februar 2021 einzureichen.

Innovationsgutschein WlR!-lnitiative Renat-BAU

Fördermittelgeber	Freistaat Thüringen aus EU-Mitteln des EFRE und Landesmitteln des Thüringer Ministeriums für Wirtschaft, Wissenschaft und Digitale Gesellschaft Richtlinie des Freistaats Thüringen zur Förderung von Forschung, Technologie und Innovation (FTI-Richtlinie)
Projektträger	Thüringer Aufbaubank
Projektleitung	Dr. rer. nat. Lars Leidolph
Laufzeit	09/2020 - 05/2021

Kurzfassung

Vorbereitung des FuE-Kooperationsprojekts Begleitende Beratung und Unterstützung der Konzeptphase für die WlRl-lnitiative Renat-BAU „Regionales Bündnis zur ganzheitlichen, ökonomischen und ökologischen Stoffstromanalyse und Stoffstrommanagement im Bereich nachhaltiges Bauen und Baustoffe“.Ziel ist die Unterstützung in der Konzeptionsphase für die Auswahl und Etablierung der WIR!-Initiative Renat-BAU.

In dem BMBF Förderprogramm „WIR! — Wandel durch Innovation in der Region“ aus der Programmfamilie „Innovation & Strukturwandel“ hat ein Aufruf für WIR! - Initiativen stattgefunden. In einem zweistufigen Auswahlprozess sollen ungefähr 25 Initiativen ausgewählt werden für die sich anschließende Umsetzungsphase. Die Initiative Renat-BAU hat die erste Auswahlrunde gemeistert und darf in der zweiten Stufe nun ein komplexes Konzept erstellen.

Photox: Einsatz einer photokatalytischen Ozonierung auf einer kommunalen Kläranlage zur Elimination von Spurenstoffen

Fördermittelgeber	Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) Förderprogramm "KMU-innovativ"
Projektträger	Projektträger Karlsruhe
Projektleitung	Tobias Schnabel
Partner	Lynatox GmbH, Ohrdruf Anseros Klaus Nonnenmacher GmbH, Tübingen Born Ermel Ingenieure, Freital Bauhaus-Universität Weimar
Laufzeit	06/2019 - 05/2021

Kurzfassung

Ziel des beantragten Projektes ist die Entwicklung eines technischen Systems um anthropogene Spurenstoffe durch photokatalytische Oxidation in Kombination mit Ozon aus dem Abwasser zu entfernen. Das Projekt lässt sich dem Schwerpunkt „Nachhaltiges Wassermanagement“ zuordnen. Das Thema anthropogene Spurenstoffe hat in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Da sich die verschiedenen Analysemethoden in den letzten Jahrzehnten immer weiter verbessert haben, konnten viele Spurenstoffe erstmals im Wasserkreislauf nachgewiesen werden. Dazu gehören verschiedene Industriechemikalien, Biozide, Inhaltsstoffe von Kosmetika und Reinigungsmitteln sowie Humanpharmaka (Kümmerer, 2010). Um einen sicheren und zuverlässigen Abbau von relevanten Spurenstoffen aus dem Abwasser zu gewährleisten, soll in diesem Projekt ein Verfahren zur Anwendung gebracht werden, bei dem Ozonierung und Photokatalyse eingesetzt werden. Die photokatalytische Ozonierung ist aufgrund verschiedener Synergieeffekte eine attraktive Alternative gegenüber den bereits erprobten Verfahren.

Aufbau Forschungsinfrastruktur: Gasmonitor - "Gasmesstechnik in der Photokatalyseforschung "

Fördermittelgeber	Freistaat Thüringen aus Landesmitteln des Thüringer Ministeriums für Wirtschaft, Wissenschaft und Digitale Gesellschaft Richtlinie zur Förderung von Forschung, Technologie und Innovation
Projektträger	Thüringer Aufbaubank
Projektleitung	Tobias Schnabel
Laufzeit	05/2019 - 10/2019

Kurzfassung

Im Bereich der Messung von gasförmigen Schadstoffen gibt es die Möglichkeit der Online- oder Offline- Messung. Die MFPA Weimar verfügt bereits über eine messtechnische Ausstattung im Bereich der Offline-Gasmesstechnik mit chromatographischen Methoden. Bei der Online- Messung werden kontinuierlich, zeitlich aufgelöst, Konzentrationen von gasförmigen Schadstoffen bestimmt. Im Bereich der Online-Messsysteme haben sich photoakustische und fotometrische Messprinzipien durchgesetzt. Entsprechende Messsysteme können langzeitstabil verschiedene gasförmige Stoffe quantifizieren. Die beantragte Erweiterung der Geräteausstattung zielt auf die Fähigkeit ab, verschiedene Gase online in hoher zeitlicher Auflösung und Quantifizierung bestimmen zu können. Dies ist am besten mit der photoakustischen Gasmessung möglich, da dort anorganische und organische Verbindungen mit hoher Selektivität und Genauigkeit gemessen werden können.

Wachstumskern AbonoCare

Fördermittelgeber	Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) Förderprogramm "Innovative regionale Wachstumskerne"
Projektträger	Projektträger Jülich
Verbundprojekt	VP4 - Überführung angereicherter Reststoffe in hochwertige Düngeprodukte/Spezialerden
Teilprojekt MFPA	Entwicklung Rezepturmatrix für Düngeendprodukte
Projektleitung	Dr. rer.nat. Lars Leidolph
Partner	A&U Service- und Vertriebs GmbH, Halberstadt DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH, Leipzig Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., München GICON - Großmann Ingenieur Consult GmbH, Dresden Glatt Ingenieurtechnik GmbH, Weimar GM-bioGas GmbH, Baasdorf GNS - Gesellschaft für Nachhaltige Stoffnutzung mbH, Halle (Saale) Landwirtschaftliches Verarbeitungszentrum Markranstädt GmbH, Markranstädt LTC - Lufttechnik Crimmitschau GmbH, Crimmitschau TU Bergakademie Freiberg, Institut für Technische Chemie, Freiberg TU Dresden, Institut für Abfall- und Kreislaufwirtschaft, Pirna Westsächsische Hochschule Zwickau; Fakultät Physikalische Technik/Informatik, Leupold-Institut für Angewandte Naturwissenschaften, Zwickau WIN Wartung und Instandhaltung GmbH Zwickau, Zwickau wks Technik GmbH, Dresden SUEZ Energie und Verwertung GmbH, Zorbau (assoziiert) SERAPLANT GmbH, Haldensleben (assoziiert)
Laufzeit	04/2019 - 03/2022

Kurzfassung

Durch intensive Landwirtschaft und zunehmende Urbanisierung entstehen weltweit erhebliche Mengen an organischen Reststoffen. Bisher sind diese Reststoffmengen, besonders wenn sie lokal konzentriert auftreten, eine Belastung und mit hohem Aufwand, hohen Kosten und Umweltrisiken verbunden. Im Bündnis abonoCARE haben sich innovative kleine und mittelständische Firmen und Forschungsinstitute zusammengeschlossen, um mit gebündelter Innovationskraft technologische Lösungen und geschlossene Technologie- und Wertschöpfungsketten vom organischen Reststoff bis zum Produkt zu entwickeln und wirtschaftlich zu verwerten.
Der Entwicklungsschwerpunkt der MFPA in diesem Wachstrumskern liegt im Verbundprojekt 4. Dort sollen neuartige, wirtschaftliche, ökologische, flexible und einfache Verfahren zur Herstellung von Düngemittelgranulaten und Spezialerdgemischen aus phosphorhaltigen Sekundärrohstoffen auch in Kombination mit weiteren Nährstoffkomponenten erforscht werden. Als Sekundärrohstoffe sollen dabei auch die Zwischen- und Endprodukte aus anderen Verbundprojekten genutzt und verarbeitet werden, so dass hier die Endstufe einer vollständigen stofflichen Aufbereitungskette betrachtet wird Das Verbundprojekt ordnet sich damit innerhalb des geplanten Wachstumskerns in das Technologiefeld Konfektionierung der Technologieplattform abonoCARE® ein.
Die MFPA wird in diesem Verbundprojekt schwerpunktmäßig die materialseitige Entwicklungsarbeit leisten. Es sind Rohstoffe, Zwischen- und Endprodukte eingehend zu charakterisieren und zu bewerten, Rezepturen für unterschiedliche Düngerzusammensetzungen zu entwickeln und Möglichkeiten zur elementspezifischen Schwermetallabtrennung zu erarbeiten. Die entwickelten Rezepturen sind durch MFPA mit materialseitigen Granulationsversuchen im Labormaßstab dahingehend zu prüfen, ob ein Granulationsaufbau (Klebeverhalten) dieser Rezepturen im ausreichenden Maße gegeben ist, welche Granulatstrukturen sich ausbilden und wie diese Granulatstrukturen sich auf das Löseverhalten auswirken. Die Granulationsversuche bei der MFPA dienen damit im Wesentlichen dem Rezepturscreening und der Eingrenzung nachfolgender verfahrenstechnischer Entwicklungsversuche.
Weiterhin soll eine neuartiges, schnelle und genaue Prozessanalytik der Rohstoffe mittels Laserablations ICP-MS entwickelt werden. Dieses Verfahren erlaubt es, eine direkte Analytik des Phosphors und der Schwermetalle sowie den essentiellen Spurenmetallen, am Feststoff in kürzester Zeit durchzuführen. Dies ist zwingend erforderlich, da ein Problem bei der Prozesskontrolle für die Herstellung von Düngemitteln aus Klärschlammaschen die zeitintensive Analytik von Ausgangsstoffen und Endprodukten ist. Die Feststoffe müssen vor einer elementspezifischen Analytik zur Kontrolle der Schwermetalle und Phosphorgehalte in Lösung gebracht werden. Dieser Prozess ist sehr aufwendig und zeitintensiv, somit soll die Möglichkeit der direkten Feststoffanalytik durch Laserablation in Kombination mit Induktiv gekoppelten Plasma und der Massenspektrometrie evaluiert werden. Die Kalibrierung des Gerätesystems soll dabei mit bereits klassisch analysierten Proben erfolgen. Ziel der MFPA ist es, die Möglichkeit einer schnellen Direktfeststoffanalytik mit LA- ICP-MS zu evaluieren. Dies soll durch eine Gerätekalibrierung mit bereits standardmäßig analysierten Proben aus dem Projekt erfolgen.

Weiter Informationen auch unter http://www.abonocare.de

Kooperationsprojekt Photodetox: Entwicklung einer neuartigen Technik/ Verfahren zur Entfernung von Anthropogenen Spurenstoffen aus Abwasser mittels Photokatalyse

Fördermittelgeber	Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Projektträger	AIF Projekt GmbH, ZIM-Kooperationsprojekte
Projektleitung	Dipl.-Chem. Katrin Krause
Partner	Synantik GmbH Ilmenau MUT Dr. Zeising Erfurt Bauhaus-Universität Weimar
Laufzeit	02/2015 – 08/2019

Kurzfassung

In den letzten Jahren wurden vermehrt Medikamentenrückstände in Gewässern nachgewiesen. Diese gelangen durch Ausscheidung von unmetabolisierten Wirkstoffen und die unsachgemäße Entsorgung von Medikamenten in die Abwasseraufbereitungsanlagen. Werden die Verunreinigungen in den Kläranlagen nicht aufgefangen oder abgebaut, so gelangen sie in die Oberflächengewässer und von dort aus in das Grund- und Trinkwasser. In zahlreichen Studien wurde der Einfluss dieser Medikamentenrückstände auf Pflanzen- und Tierwelt untersucht. So wurden beispielsweise gravierende Verhaltensstörungen bei Wasserlebewesen und hormonbedingte Unfruchtbarkeit bei Fischen entdeckt. Einige Gebiete mussten aufgrund erhöhter Schadstoffwerte bereits für die Trinkwassernahme gesperrt werden. Zurzeit stehen keine Systeme zur Verfügung, welche hinreichend zum Abbau bzw. zur Entfernung aller Medikamentenrückstände geeignet sind. Vorhandene Methoden sind kostenintensiv und generieren zahlreiche Abfall- und Zwischenprodukte.

Als Alternative zu den bisherigen Reinigungssystemen soll ein Reaktorsystem entwickelt werden, welches Mikroschadstoffe im Wasser vollständig zu Kohlendioxid und Wasser umsetzen kann. Das dazu grundlegende neue technische Verfahren soll durch eine photokatalytische Reaktion an einem Titandioxid-Katalysator unter UV-Beleuchtung die Schadstoffe effektiv und vollständig abbauen. Der Einsatz erfolgt in Form von leicht nachzurüstenden Reaktor-Modulen als 4. Reinigungsstufe in kommunalen Kläranlagen. Vorteile des zu entwickelnden Systems sind:

breitbandiger, effektiver Abbau von medizinischen Wirkstoffen
Umsetzung zu Wasser, Kohlendioxid und Mineralsalzen ohne Transformation zu organischen Produkten
kein Einsatz von Chemikalien im Abwasser
leicht nachzurüsten aufgrund eines modularen Systems

Die prinzipielle Wirksamkeit des Verfahrens wurde durch Vorversuche bestätigt. Es soll mit einer Demonstrationsanlage der Nachweis erbracht werden, dass die photokatalytische Reinigung von Abwässern eine gute Alternative zu herkömmlichen Verfahren darstellt.

Neuartige photokatalytische Beschichtung

Kooperationsprojekt NaPro: Entwicklung einer neuartigen Technik/ Verfahren zur Beseitigung von Naphthalin und naphthalinähnlichen Verbindungen in belasteter Raumluft

Fördergeber:	Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Projektträger:	AIF Projekt GmbH, ZIM-Kooperationsprojekte
Projektleitung:	Dipl.-Chem. Katrin Krause
Partner:	Leistungselektronik JENA GmbH, Gebäudetechnik Reichmann
Laufzeit:	10/2015 – 09/2017

Kurzfassung

Gegenstand des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines technischen Verfahrens, welches Naphthalin und naphthalinähnliche Verbindungen in belasteter Raumluft in-situ mit Hilfe von UV-Licht an aktiven Oberflächen photokatalytisch vollständig abbaut. Naphthalin und naphthalinähnliche Verbindungen zählen zu der Stoffgruppe der polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffe (PAK) und werden als gesundheitsgefährdend, umweltschädlich und kanzerogen eingestuft.

In dem zu entwickelnden Gerätesystem, das in Gebäuden und Räumen ohne größere Umbauten installiert bzw. integriert werden soll, wird das Naphthalin vollständig zu Kohlendioxid (CO2) und Wasser umgesetzt.

Dieses technische System soll als Alternative zu den aufwendigen baulichen Sanierungen in Gebäuden mit erhöhter PAK-Konzentrationen zum Einsatz kommen.