Search

Hollow microspheres are spherically symmetrical particles consisting of at least two phases. Their sales are continuously increasing because of a large number of well-known and new applications. While most of the current needs for hollow microspheres are met by inorganic byproducts of combustion processes (cenospheres), the fabrication of tailor-made hollow sphere structures by processes like spray-drying as well as dripping, emulsion and suspension techniques is gaining more and more interest. Surface phenomena play an important role as far as formation, properties and stability of hollow microspheres are concerned. Template techniques can be used to yield structures that have not been available so far. Modeling and simulation of the formation processes are useful tools to understand the formation mechanisms and to simplify the scaleup.

Mikrohohlkugeln sind mindestens zweiphasige, sphärisch symmetrische Feststoffteilchen, für die eine große Zahl potenzieller Nutzungen bekannt ist und deren Marktvolumen kontinuierlich ansteigt. Während der wesentliche Teil des Bedarfs an Mikrohohlkugeln noch durch anorganische Nebenprodukte thermischer Prozesse gedeckt wird, gewinnen zur Herstellung maßgeschneiderter Strukturen zunehmend Sprüh- und Vertropfungsprozesse, Emulsions- und Suspensionstechniken sowie Wirbelschichtverfahren technisches Interesse. Grenzflächeneffekte dominieren sowohl die Bildung als auch die Eigenschaften von Mikrohohlkugeln. Unter Nutzung von Templattechniken können bisher nicht zugängliche Strukturen erzeugt werden. Die Modellierung der Wandbildungsprozesse ermöglicht es, die Bildungsmechanismen besser zu verstehen und das Scale-up zu vereinfachen.

Im Vergleich zur klassischen Kristallisation unterbindet die Kristallisation mit komprimierten Fluiden Verunreinigungen durch Drittkomponenten und vermeidet thermische Beanspruchungen der Wertkomponenten. Besondere Chancen liegen auch in der Möglichkeit, sogenannte Mikrokomposite herzustellen - feinkristalline, aus zwei oder mehreren chemischen Substanzen zusammengesetzte Feststoffpartikeln mit reproduzierbarer Mikrostruktur. Diese können u.a. als Controlled-Release-Systeme für biologische Wirkstoffe und als Füllstoffe für Werkstoffe und Beschichtungssysteme genutzt werden.

Fraunhofer UMSICHT ist in verschiedenen Arbeitsgebieten der Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik tätig. Seit nunmehr zehn Jahren setzt das Institut neue wissenschaftliche Erkenntnisse in marktfähige Produkte und Technologien um. Auf der ENTSORGA präsentiert das Institut ein Verfahren zur Nutzung von Biogas aus Gülle und organischen Reststoffen (Cofermentation) für die integrierte Energieerzeugung sowie seine Aktivitäten im Bereich Membrantrenntechnik insbesondere zur Aufkonzentrierung und Rückgewinnung von Wertstoffen aus Prozesslösungen. Beispiele sind die Rückgewinnung von Mischsäuren aus Edelstahlbeizen, die Rückgewinnung von Salzsäure aus Stahlbeizen, die Konzentration von verdünnter Phosphorsäure bis zur Wiederverwendbarkeit, die Rückgewinnung von Schwefelsäure aus Kupfer- und Stahlbeizen. Auf der ENTSORGA präsentiert das Institut ein Verfahren zur Nutzung von Biogas aus Gülle und organischen Reststoffen (Cofermentation) für die integrierte Energieerzeugung sowie seine Aktivitäten im Bereich Membrantrenntechnik insbesondere zur Aufkonzentrierung und Rückgewinnung von Wertstoffen aus Prozesslösungen. Beispiele sind die Rückgewinnung von Mischsäuren aus Edelstahlbeizen, die Rückgewinnung von Salzsäure aus Stahlbeizen, die Konzentration von verdünnter Phosphorsäure bis zur Wiederverwendbarkeit, die Rückgewinnung von Schwefelsäure aus Kupfer- und Stahlbeizen.

Die deutsche Entsorgungswirtschaft hat in den zurueckliegenden Jahren sowohl technisch als auch oekologisch ein weltweit vielbeachtetes Niveau erreicht. Aufgrund veraenderter Rahmenbedingungen im Markt werden zukuenftig verstaerkt wirtschaftliche Aspekte den Betriebsprozess beeinflussen. Um auf betrieblicher Ebene kontinuierlich eine Kostenfuehrerschaft zu erreichen, ist eine konsequente Identifizierung betriebsinterner sowie marktbezogener Schwachstellen unerlaesslich. Fuer die oekonomische und oekologische Optimierung technischer Prozesse gelten Umweltmanagementsysteme, Stoffstromanalysen, das Oeko-Controlling, Risikoanalysen und Lebenszyklusanalysen (LCA) als etabliert. Der vorliegende Beitrag diskutiert die Methode des Benchmarking als universellen Loesungsansatz zur Identifikation betrieblicher Schwachstellen auf Basis eines branchenweiten Kennzahlenvergleichs. Im Ergebnis eines konsequent durchgefuehrten Benchmarking erhaelt der Betreiber betriebswirtschaftliche, technische und o ekologische Handlungsalternativen aufgezeigt, die in Szenarienanalysen hinsichtlich ihrer Effizienz verglichen werden.

Die photokatalytische Wirkung von Titandioxid bei der UV-Oxidation organisch kontaminierter Waesser oder auch zur Desinfektion ist verschiedentlich untersucht worden. Bisher sind ueberwiegend Untersuchungen an suspendiertem TiO2 durchgefuehrt worden. Die Verwendung immobilisierter TiO2-Katalysatoren ist aufgrund der Verminderung des verfahrenstechnischen Aufwands fuer die Trennung von Loesung und Katalysator erheblich eleganter. In Hinblick auf Stabilitaet und Bestaendigkeit der Beschichtungen sind Techniken sinnvoll, bei denen das Metalloxid kovalent an das Substrat gebunden wird. Dies kann bei Substraten aus Glas durch das Sol-Gel-Verfahren erreicht werden. Die hier vorgestellten Arbeiten stellen die wesentlichen verfahrenstechnischen Informationen fuer die Auslegung eines Sol-Gel-Prozesses zur Erzeugung von TiO2-Coatings am Beispiel des Ethanol/Tetraisopropyltitanat(IV)/Wasser-Systems bereit.

Die Kristallisation von Feststoffen mittels hochkomprimierter bzw. ueberkritischer Fluide ist eine vielversprechende neue Technik zur Herstellung massgeschneiderter Partikeln im Mikro- und Nanomassstab. Durch kooperative Kristallisation koennen spezielle Mikrokomposite erzeugt werden. Kompakter Verfahrensaufbau, geringer Betriebsmitteleinsatz, effektive Stoffstromfuehrung und die moegliche Steuerung der Produkteigenschaften sind Vorteile, die eine zunehmende technische Nutzung des Verfahrens erwarten lassen.

Die Umwelttechnik ist lange Zeit als ein Repertoire von Methoden verstanden worden, um oekologische Auswirkungen etablierter Produktionsprozesse zu mildern. Heute ist Umwelttechnik zunehmend immanenter Bestandteil technologischer Entwicklungen; sie vereint das Bemuehen um minimale Schadstoffemission mit dem Streben nach wirtschaftlichem Gewinn.

Im Rahmen eines Verfahrensvergleichs werden verschiedene oxidative Verfahren (Ozonung, H2O2-UV-Oxidation, H2O2O3-Oxidation) auf ihre Eignung zur Entfernung von EDTA aus Rohwaessern zur Trinkwasseraufbereitung anhand eines Fallbeispiels untersucht. Es zeigt sich, dass die H2O2-Oxidation im Hinblick auf die Bildung unerwuenschter Folgeprodukte wie insbesondere Bromat deutlich vorteilhaft ist.

Die Bildung der unterschiedlichen Kristallmodifikationen bei der diskontinuierlichen Fällung von Calciumcarbonat aus Natriumcarbonat- und Calciumnitratlösungen wurde untersucht. Die Konzentration der Ausgangslösungen, die Vermischungsart und die Temperatur wurden variiert. Aus den Ergebnissen werden Modelle für die Bildung und Umwandlung der Kristallmodifikationen abgeleitet.