Umweltschutz (Green-tec)

Im Feld Umweltschutz (Green-tec) arbeiten wir an neuartigen Verfahren und Technologien zur Abtrennung von Schadstoffen aus Luft, Wasser und Stoffkreisläufen. Ein Schwerpunkt ist dabei die Nutzung photokatalytischer Systeme zur Reduktion von anthropogenen Spurenstoffen im Wasserkreislauf sowie zur Behandlung von Innenraumluft, Abluft und Stadtluft, aber auch die Abtrennung von Schwermetallen in Recyclingprozessen. Daneben entwickeln wir erforderliche Methoden und Messsysteme zur zuverlässigen Detektion der Schadstoffe und zum Monitoring.

Ihre Ansprechpartner
Dr. rer. nat. Lars Leidolph Zentraler Forschungskoordinator +49 (3643) 564313 lars.leidolph@mfpa.de
Dr.-Ing. Tobias Schnabel Wissenschaftlicher Mitarbeiter +49 (3643) 564751 tobias.schnabel@mfpa.de
Dr.-Ingenieurin Anne Tretau Wissenschaftliche Mitarbeiterin +49 (3643) 564376 anne.tretau@mfpa.de

AOP-Verfahren zur Wasserreinigung

Abwässer sind häufig mit organischen Stoffen anthropogenen Ursprungs (so beispielsweise Antibiotika aus der Tierhaltung oder Arzneimittelrückstände) belastet. Dies erfordert zunehmend effiziente Verfahren und Technologien zur weitegehenden Elimination, um die Verseuchung von Gewässern und Grundwasser, aber auch die Rückführung in den Trinkwasserkreislauf zu verhindern.

Wir entwickeln neue und hocheffiziente Verfahren zur Abtrennung von anthropogenen Schadstoffen aus Abwässern, Grundwasser und Trinkwasser. Dazu nutzen wir adsorptive und oxidative Verfahren (Advanced Oxidation Process (AOP)), je nach Anwendungsfeld auch kombiniert. Mit von uns entwickelten hocheffizienten photokatalytischen Beschichtungen gelingt beispielweise der nahezu vollständige Abbau persistenter Schadstoffe aus Abwässern zur möglichen Anwendung in der 4. Reinigungsstufe eines Klärwerks.

Photokatalytische Luftreinigung

Durch die Verschmutzung von Abluft, Raumluft und Stadtluft resultieren Gesundheits- und Umweltschäden im erheblichen Ausmaß. Die Photokatalyse gilt als sehr effizientes Verfahren, um im Innen- und Außenbereich umweltgefährdende und giftige Schadstoffe in der Umwelt abzubauen.


Wir konzentrieren unsere Forschungsaktivitäten in diesem Bereich zurzeit auf die Entwicklung und Erprobung hocheffizienter dauerhafter photokatalytischer Beschichtungen und deren optimale Integration in Systeme zur Raum- und Abluftreinigung.

Abtrennung anthropogener Schadstoffen

Die Schließung von Rohstoff- und Nährstoffkreisläufen gewinnt vernünftigerweise zunehmend weiter an Bedeutung. Häufig sind jedoch Prozessrückstände oder Reststoffe auch mit anthropogenen Schadstoffen wie Schwermetallen, pharmazeutischen oder antibiotischen Rückständen kontaminiert. Um diese Rückstände und Reststoffe einer Wiedernutzung zuzuführen ohne Natur und Gesundheit zu gefährden, ist es notwendig, diese Schadstoffe aus Sekundärrohstoffen abzutrennen und so aus dem Kreislauf auszuschleusen.

Wir arbeiten an Verfahren und technologischen Lösungen, um anthropogene Schadstoffe aus unterschiedlichen Reststoffen abtrennbar zu machen. Damit liefern wir einen wichtigen Baustein zur nachhaltigen Implementierung von Rückgewinnungs- und Kreislaufprozessen, um natürliche Ressourcen zu schonen und die Umwelt zu entlasten.

Methodenentwicklung & Monitoring

Schadstoffbelastungen in Luft und Wasser können hinsichtlich der Art der Schadstoffe, aber auch in ihrer Konzentration vielfältig sein. Die Detektion der Schadstoffbelastung ist Voraussetzung für die Sicherstellung einer gesunden Wohn- und Arbeitsumgebung sowie die Vermeidung von Umweltschäden. Denn nur mit der Kenntnis über Art und Konzentration der vorliegenden Schadstoffe können geeignete Maßnahmen zu deren Minimierung oder Vermeidung entwickelt bzw. getroffen werden.

Mit modernster Analyse- und Prüftechnik gehen wir der Schadstoffbelastung auf die Spur. Wir entwickeln neue Methoden zum sicheren Nachweis verschiedener Schadstoffe und deren Monitoring. Auf dieser Basis können wir effiziente Reinigungsverfahren entwickeln und deren Wirksamkeit experimentell demonstrieren.

Laufende Projekte

Laufende Projekte im Themenfeld Umweltschutz (Green-Tec)

Das laufende ZIM-Kooperationsprojekt hat die Zielstellung, photokatalytische Systeme zur Raumluftreinigung hinsichtlich der desinfizierenden Wirkung auf mikrobielle Raumluftbelastungen, wie Viren, Bakterien und Pilzsporen, zu entwickeln. Kern der Entwicklung ist dabei die sinnvolle Verknüpfung der Photokata-lyse mittels sogenannter UV-A und UV-C solid state Lichtquellen mit einer mathematischen Modellierung des strömungs- und lichttechnischen Verhaltens der zu entwickelnden Systeme.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)

Projektträger/in
AiF Projekt GmbH

Projektleiter/in
Prof. Dr. rer. nat. Tom Lahmer

Partner/innen
Lynatox GmbH, Ohrdruf

Laufzeit
Jan 2021 - Dez 2022

Kurzfassung
Das laufende ZIM-Kooperationsprojekt hat die Zielstellung, photokatalytische Systeme zur Raumluftreinigung hinsichtlich der desinfizierenden Wirkung auf mikrobielle Raumluftbelastungen, wie Viren, Bakterien und Pilzsporen, zu entwickeln. Kern der Entwicklung ist dabei die sinnvolle Verknüpfung der Photokata-lyse mittels sogenannter UV-A und UV-C solid state Lichtquellen mit einer mathematischen Modellierung des strömungs- und lichttechnischen Verhaltens der zu entwickelnden Systeme. Diese Kombination erlaubt eine zielgenaue Konzeption sowie einen virtuellen Entwurf und erspart somit zeitaufwendige und kosten-intensive trial-and-error Versuche. Schlussendlich können am Ende des Projektes neue Produkte auf den Markt gebracht werden, die eine wesentliche Verbesserung für die Raumlufthygiene garantieren und damit die Grundlage schaffen, Räume, auch in Zeiten von Pandemien wie der aktuellen Corona-Krise, intensiv zu nutzen. Die prinzipielle Wirksamkeit des Verfahrens wurde durch Vorversuche und vorangegangene Forschungsvorhaben (NaPro, ZIM AIF, Photodetox ZIM AIF) bestätigt. Somit ist dieses Projekt die ergebnisbasierte Weiterführung dieses Forschungsfelds und soll die bisherigen Entwicklungen in das beschriebene System einfließen lassen.

→ Projektsteckbrief


Teilprojekt MFPA : Laborative Entwicklung und analytische Untersuchungen zum Phosphor-Verwertungsverfahren innerhalb der DreiSATS - Konzeption - Phase 1 In dem Teil der Phosphor (P) - Rückgewinnung innerhalb der DreiSATS-Konzeption wollen die Projektpartner eine prototypische Versuchs- und Demonstratoranlage zur Verwertung von Klärschlammaschen nach dem pontes pabuli - Verfahren konzipieren, errichten und daran systematische Versuche und Untersuchungen durchführen. Die MFPA ist dabei Entwicklungspartner und wird die Versuche analytisch begleiten.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Projektträger/in
Projektträger Karlsruhe

Projektleiter/in
Dr. rer. nat. Frank Hauser

Partner/innen
Veolia Klärschlammverwertung Deutschland GmbH, Markranstädt
pontes pabuli GmbH, Leipzig
Carbotechnik GmbH, Geretsried
Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme lKTS, Dresden
Lufttechnik Crimmitschau GmbH, Crimmitschau

Laufzeit
Jul 2020 - Jun 2023

Kurzfassung
Teilprojekt MFPA : Laborative Entwicklung und analytische Untersuchungen zum Phosphor-Verwertungsverfahren innerhalb der DreiSATS - Konzeption - Phase 1
In dem Teil der Phosphor (P) - Rückgewinnung innerhalb der DreiSATS-Konzeption wollen die Projektpartner eine prototypische Versuchs- und Demonstratoranlage zur Verwertung von Klärschlammaschen nach dem pontes pabuli - Verfahren konzipieren, errichten und daran systematische Versuche und Untersuchungen durchführen. Die MFPA ist dabei Entwicklungspartner und wird die Versuche analytisch begleiten. lm Teilprojekt der MFPA steht die laborative Entwicklung und Untersuchung von Teilprozessschritten des P-Verwertungsverfahrens im Vordergrund. Ziel dabei ist, eine Basis für die Konzeption und den anschließenden Betrieb der Versuchsanlage zu legen. Durch um-fangreiche Laboruntersuchungen soll eine Parametermatrix entwickelt werden, die für unterschiedliche Einsatzstoffe und Rezepturen kausale Zusammenhänge der Einflussgrößen auf den Prozess bzw. die Produktqualität und entsprechend die
erforderliche Prozessführung aufzeigt. Weiterhin steht für die MFPA im Teilprojekt die Evaluierung und analytische Untersuchung von Einsatz-, Zwischen- und Endprodukten sowie der Reaktionsabläufe als Aufgabe. Ziel ist dabei die analytische Begleitung der Entwicklung des P-Verwertungsverfahren und die wissenschaftlich-technische Bewertung der Analysen.

→ Projektsteckbrief


Teilprojekt MFPA : Entwicklung von Gipsschaumbaustoffen mit gezielt eingestellten Eigenschaften für die Verfüllung von mehrdimensionalen textilen Strukturen sowie deren Erprobung im Labormaßstab Im Teilvorhaben der MFPA werden Schaumgipsrezepturen für die Verfüllung von textilen Hüllstrukturen entwickelt. Die neuartigen Verbundbaustoffe werden als modulare Wand-und Deckenelemente mit unterschiedlichen Funktionen eingesetzt.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Projektträger/in
Projektträger Jülich

Projektleiter/in
Dipl.-Ingenieurin Heike Dreuse

Partner/innen
Textilforschungsinstitut Thüringen-Vogtland e.V. (TITV), Greiz
Textilausrüstung Pfand GmbH, Lengenfeld
V.E.P. Baumaschinen GmbH, Plauen
HSP architekten ingenieure, Zwickau

Laufzeit
Jan 2021 - Mär 2023

Kurzfassung
Teilprojekt MFPA : Entwicklung von Gipsschaumbaustoffen mit gezielt eingestellten Eigenschaften für die Verfüllung von mehrdimensionalen textilen Strukturen sowie deren Erprobung im Labormaßstab

Im Teilvorhaben der MFPA werden Schaumgipsrezepturen für die Verfüllung von textilen Hüllstrukturen entwickelt. Die neuartigen Verbundbaustoffe werden als modulare Wand-und Deckenelemente mit unterschiedlichen Funktionen eingesetzt. Sie sollen neben einer gestalterischen Funktion auch zur
Verbesserung von Brand- und Schallschutz sowie zur Akustikverbesserung beitragen. Die MFPA übernimmt die Rezepturentwicklung in Abhängigkeit der gewünschten Ausführung als Decken oder Wandelemente. Im Labormaßstab wird ein Baukastensystem entwickelt, in dem variable Rezepturzusammensetzungen zum Einsatz kommen. Die Demonstratoren werden ebenfalls im Labormaßstab mit den Schaumgipsrezepturen verfüllt und ggf. werden die Rezepturen modifiziert. An allen Schaumgipsmischungen werden die physikalischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften bestimmt. Es werden Möglichkeiten zur sor-tenreinen Trennung der Verbundkonstruktionen eruiert und untersucht. An den Probekörpern der Schaumgipsrezepturen werden Untersuchungen zum Austrocknungsverhalten mit verschiedenen Methoden (Feuchtesensoren, TDR-Messtechnik, hf-Sonden) durchgeführt.

→ Projektsteckbrief


Teilprojekt: Erforschung eines Schmelzbeschleunigers für die Anwendung in der Glasschmelze Die Glasherstellung ist ein energieintensiver Schmelzprozess. Im Verbundvorhaben sollen Komponenten zur Herstellung von Schmelzbeschleunigern ausgewählt und deren Einsatzmöglichkeiten in Kombination mit Glasgemengebestandteilen erforscht werden.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
7. Energieforschungsprogramm der Bundesregierung
„Innovationen für die Energiewende“

Projektträger/in
Projektträger Jülich

Projektleiter/in
Dr.-Ingenieurin Marie-Christin Langenhorst

Partner/innen
Telux Glasproducts & Components GmbH
Mineralmühle Leun, Rau GmbH & Co. KG

Laufzeit
Jan 2021 - Feb 2024

Kurzfassung
Teilprojekt: Erforschung eines Schmelzbeschleunigers für die Anwendung in der Glasschmelze

Die Glasherstellung ist ein energieintensiver Schmelzprozess. Im Verbundvorhaben sollen Komponenten zur Herstellung von Schmelzbeschleunigern ausgewählt und deren Einsatzmöglichkeiten in Kombination mit Glasgemengebestandteilen erforscht werden. Der Schmelzbeschleuniger soll schwerpunktmäßig auf das Einsatzgebiet der Herstellung von Alkali-Kalk-Gläsern abgestimmt werden. Während der Glasschmelze erfolgt der Einsatz der Beschleuniger vor allem bis zum Erreichen der Rauschmelze. Der Einsatz soll sowohl als Zusatz zu Gemengen aus Glasrohstoffen möglich sein als auch über zusätzliche Dosierung zu speziellen Glasgemengen. Nach bisherigem Kenntnisstand werden Zugaben von 5 bis 15 M.-% Schmelzbeschleuniger, bezogen auf das Glasgemenge, erforderlich. Der Schmelzbeschleuniger ist als Komponentenkombination anzusehen. Er besteht aus Ausgangsstoffen, die nach dem Schmelzprozess im Glasgemenge eingebunden sind. Deshalb dürfen sie die chemische Zusammensetzung des Endproduktes Glas nicht oder nur geringfügig beeinflussen. Für die Herstellung sind speziell ausgewählte und aufbereitete Ausgangsstoffe (Calciumsilicate und –aluminate) vorgesehen. Bestandteil der Herstellung sind weiterhin Granulier-, Misch-, Homogenisierungs- und Agglomerationsprozesse sowie Vorlagerungen zur Funktionalisierung des Beschleunigers. Bereits während der Vorlagerung vor dem Einsatz in der Schmelzwanne soll eine Aktivierung von Gemengebestandteilen (Reaktionen mit Soda, Reaktionen mit Quarzsandoberflächen) erfolgen. Erwartet werden bis 15 % Energieeinsparung für den gesamten Glasschmelzprozess. Weitere Effekte sind höhere Durchsatzmengen bei gleicher Schmelzwannengeometrie, geringere Staubfreisetzungen und eine verringerte Freisetzung von CO2 und flüchtiger Alkalien.

→ Projektsteckbrief


Projektgegenstand ist die Entwicklung eines überwiegend auf Holz/Holzwerkstoffen basierten mehrlagigen Wand bzw. Deckenelements mit integrierter hocheffizienter Flächenheiz- bzw.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) im Rahmen des Programms
Zentrales Innnovationsprogramm Mittelstand (ZIM)

Projektträger/in
AiF Projekt GmbH

Projektleiter/in
Dr.-Ing. Stefan Helbig

Partner/innen
Institut für Holztechnologie Dresden gGmbH, Dresden
WEM GmbH Flächenheizung und –kühlung, Urmitz
UdiDämmsysteme GmbH, Chemnitz

Laufzeit
Jan 2020 - Jun 2022

Kurzfassung
Projektgegenstand ist die Entwicklung eines überwiegend auf Holz/Holzwerkstoffen basierten mehrlagigen Wand bzw. Deckenelements mit integrierter hocheffizienter Flächenheiz- bzw. -kühlfunktion. Durch das Element sollen hohe Heiz-/ Kühlleistungen bei einer geringen Spreizung der Vorlauftemperatur realisiert werden. Der Lösungsansatz ist, die geringe Wärmeleitfähigkeit des Holzmaterials durch Einbau wärmeverteilender Komponenten auszugleichen und die Elemente dadurch wärmetechnisch zu optimieren. Das geringe Flächen-gewicht ermöglicht es, großflächige Elemente herzustellen, die rationell mit ge-ringen Arbeitsaufwand verlegbar sind. Hierbei sollen einerseits wieder abnehmbare Deckschichten und andererseits fertig vorgeputzte Deckschichten entwickelt und optimiert werden. Für den Einsatz des Elementes auf der Innenseite von Außenwänden wird das Element rückseitig mit einer komprimierbaren Holzfaserdämmung versehen, wodurch das Element zusätzlich die Funktion einer lnnendämmung besitzt. Im Projekt soll das hygrothermische Verhalten der Elemente mit rückseitiger Dämmung auf Mauerwerk untersucht und durch gezielte Einstellung des Diffusionswiderstands der Deckschichten optimiert werden.

→ Projektsteckbrief


Phosphor (P) spielt bei der Nährstoffversorgung der Pflanzen eine lebensnotwendige Rolle. Es sind bereits verschiedene P-Rückgewinnungsverfahren aus Klärschlamm und Klärschlammaschen bekannt, die solche nährstoffhaltigen Reststoffe in Düngemittel oder deren Vorprodukte überführen.

Fördermittelgeber/in
Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)

Projektträger/in

Projektleiter/in
M. Eng. Aletta Böcker

Partner/innen
pontes pabuli GmbH, Leipzig
Veolia Klärschlammverwertung Deutschland GmbH (VKD), Markranstädt

Laufzeit
Apr 2021 - Mär 2022

Kurzfassung
Phosphor (P) spielt bei der Nährstoffversorgung der Pflanzen eine lebensnotwendige Rolle. Es sind bereits verschiedene P-Rückgewinnungsverfahren aus Klärschlamm und Klärschlammaschen bekannt, die solche nährstoffhaltigen Reststoffe in Düngemittel oder deren Vorprodukte überführen. Allerdings wird sowohl bei konventionellen, als auch bei Recycling Düngern ein Großteil des zu-geführten Phosphors nicht von der Pflanze aufgenommen.
Im Zuge dieses Projektes soll die Pflanzenverfügbarkeit des Phosphors durch den „Einbau“ organischer Säuren als Lösungsmatrix und Resorptions-Katalysatoren (Huminsäuren) in die Düngermatrix deutlich verbessert werden. Ziel ist eine um mindestens 20-30 % höhere Effizienz bei der P-Nährstoffaufnahme als bei konventionellen Düngern.

→ Projektsteckbrief


Im Vorhaben sollen die Anwendung von Gips als Leichtbaustoff (Einsparung mehr als 50 % des Rohstoffes), die Nutzung von Übergangsgestein (Haldenmaterial) als Baustoff, neue Verwendungsmöglichkeiten von Gipsstäuben aus aufbereiteten Gipsabfällen sowie modulare und nutzungsflexible Gipsleichtbauelemente, die als Bauteil wiederverwendbar sind, untersucht werden. Darüber hinaus sollen materialseitige Lösungen für konstruktive und rückbaufreundliche Bauweisen, eine materialselektive Trennung, eine uneingeschränkte Recycelbarkeit sowie Kl-Verfahren zur automatischen Sortiertechnik erarbeitet werden.

Fördermittelgeber/in
Freistaat Thüringen aus Landesmitteln des Thüringer Ministeriums für Wirtschaft, Wissenschaft und Digitale Gesellschaft
Richtlinie zur Förderung der Forschung (FOR-Richtlinie)

Projektträger/in
Thüringer Aufbaubank

Projektleiter/in
Dr.-Ingenieurin Saskia Nowak

Partner/innen
F.A. Finger – Institut für Baustoffkunde Bauhaus-Universität Weimar
Hochschule Nordhausen
Institut für Angewandte Bauforschung Weimar GmbH
CASEA GmbH
MUEG Mitteldeutsche Umwelt- und Entsorgung GmbH

Laufzeit
Mai 2021 - Sep 2023

Kurzfassung
Im Vorhaben sollen die Anwendung von Gips als Leichtbaustoff (Einsparung mehr als 50 % des Rohstoffes), die Nutzung von Übergangsgestein (Haldenmaterial) als Baustoff, neue Verwendungsmöglichkeiten von Gipsstäuben aus aufbereiteten Gipsabfällen sowie modulare und nutzungsflexible Gipsleichtbauelemente, die als Bauteil wiederverwendbar sind, untersucht werden. Darüber
hinaus sollen materialseitige Lösungen für konstruktive und rückbaufreundliche Bauweisen, eine materialselektive Trennung, eine uneingeschränkte Recycelbarkeit sowie Kl-Verfahren zur automatischen Sortiertechnik erarbeitet werden.

→ Projektsteckbrief


Unser Dienstleistungsworkflow

Wir sehen uns als Enabler zwischen Grundlagenforschung und industrieller Anwendung mit anwendungsorientierten Forschungsschwerpunkten.