Arbeitsbereiche

Arbeitsbereich Biologische Verfahren in der Kreislaufwirtschaft

Sia_kleinBiologische Verfahren in der Kreislaufwirtschaft

Arbeitsbereich "Biologische Verfahren in der Kreislaufwirtschaft".







 

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Die hochwertige Nutzung (stoffliche und energetische) von Bioabfällen ist ein wichtiger Baustein, um einen hohen Anteil erneuerbarer Energien an der Energieversorgung in Deutschland gewährleisten zu können und um die angestrebten energiepolitischen Ziele der Bundes- und Landesregierung zu erreichen.

Der Arbeitsbereich beschäftigt sich mit Verfahren zur Biologischen Behandlung (Vergärung und Kompostierung) und Aufbereitung von organischen Abfällen sowie Ansätzen zur flexiblen Energiegewinnung und -nutzung aus nachwachsenden Rohstoffen.

Kernkompetenzen des Arbeitsbereichs sind:

  • die technische Bewertung von Verfahrensprozessen großtechnischer Vergärungsanlagen
  • die Untersuchungen von physikalischen und chemischen Stoffeigenschaften von organischen Abfällen, Gärresten und Komposten
  • Bilanzierung von Stör- und Schadstoffen in technischen Systemen

Die methodischen Ansätze für die technisch-ökonomische Bewertung beruhen dabei auf Messungen an der Anlage, experimentellen Versuchsreihen und modellbasierten Berechnungen



Arbeitsbereich Emissionen - EMS

tal_kleinUns stinkt es manchmal ganz gewaltig

Wenn es anderen stinkt, dann sind die Leute dieses Arbeitsbereichs in ihrem Element. Im Arbeitsbereich „Emissionen“ kümmert man sich um fast alles Gasförmige, das irgendwo austritt. Bevorzugt bei Abfallbehandlungsanlagen, Deponien und Kläranlagen, aber auch sonstige Emissionen sind „willkommen“.






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Die Themen „Akzeptanz“ und „gasförmige Emissionen“ sind bei Abfallbehandlungsanlagen oft stark miteinander gekoppelt. Dabei geht es einerseits um die Vermeidung von Belästigungen oder das Einhalten von Grenzwerten aber andererseits auch um Ressourcenschonung und Nachhaltigkeit. So ist die Minimierung von Emissionen klimarelevanter Gase bei der Entsorgung und Verwertung von Abfällen nach wie vor ein wichtiges Forschungsgebiet. Im Arbeitsbereich EMS bildet die Vermeidung der Methan-Entstehung und das Methan-Monitoring derzeit einen wichtigen Schwerpunkt. Anwendung finden diese Forschungen bei Arbeiten zur Nachsorgeverkürzung von Abfalldeponien, Minderung von Emissionen bei der MBA und in der Weiterentwicklung von Messmethoden für Methan.

Bei der Zusammenarbeit mit Unternehmen und Behörden wurden im Berichtszeitraum die vorhandenen Möglichkeiten zur Gasanalytik häufig nachgefragt. Die Palette der zur Verfügung stehenden Geräte reicht von klassischen Verfahren wie Gaschromatographie mit Massenspektrometer und Flammenionisationsdetektoren bis zu ausgefalleneren Methoden wie Olfaktometrie, Laser-Absorptionsspektrometrie und „Sniffing-Port“ (GC-MS-o). Unsere Arbeit ist sowohl in den naturwissenschaftlich-technischen als auch in den ökonomischen Kontext eingebettet. Unsere Erfahrungen fließen in die nationale und internationale Regelsetzung ein.

Forschungsschwerpunkte:

  • Aerobisierung von Abfalldeponien
  • Neue Methoden zur Quantifizierung von Methanemissionen
  • Untersuchung von Emissionen aus Abfallbehandlungsanlagen
  • Gaschromatographische Geruchsstoffanalytik mittels „Schnüffel-Port“ (GC-MS-o)



Arbeitsbereich Ressourcenmanagement und Industrielle Kreislaufwirtschaft - RIK

soa_kleinNichts ist uns zu gefährlich

Betreffend Fragestellungen aus Kommunen und Industrie beschäftigt sich der Arbeitsbereich mit der Bilanzierung von Stoffströmen sowie der Entwicklung von Managementsystemen und technischen Verfahren zur Vermeidung, Verwertung und Behandlung von Abfällen und Reststoffen mit dem Ziel, Abfallwirtschaft in echte Kreislauf- und Ressourcenwirtschaft zu überführen.





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Unter anderem bearbeiten wir derzeit folgende Themen:

  • Nachhaltiger Umgang mit der Ressource „Lebensmittel“: Wir bilanzieren die Mengen der in Deutschland anfallenden Lebensmittelabfälle und erarbeiten parallel Vermeidungsmaßnahmen und Handlungsempfehlungen für die Politik. Ergänzend hierzu werden in mehreren Pilotprojekten Maßnahmen für einen optimierten und nachhaltigen Umgang mit der Ressource „Lebensmittel“ erprobt. Aktuell wird die Entwicklung einer standardisierten Methodik für die Einordnung und Bewertung von Systemen zur Lebensmittelbewirtschaftung erarbeitet, die in ganz Deutschland und Europa in Kooperation mit anderen wissenschaftlichen, politischen und sonstigen Einrichtungen etabliert werden soll.
  • Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlamm-asche: In einem EU-geförderten Verbundprojekt (Projektleitung und Koordination: Montanuniversität Leoben, Österreich) wird ein innovatives thermochemisches Verfahren entwickelt, mit dem Klärschlammasche in Phosphor und andere nutzbare Substanzen aufgespaltet wird. Die vom Arbeitsbereich bearbeiteten Projektteile betreffen sowohl die Durchführung von Versuchen in einer kontinuierlich betriebenen Laboranlage, als auch das qualitative und quantitative Management der eingesetzten Sekundärressourcen sowie der erzeugten Produkte und Reststoffe.
  • Erneuerbare Energien und energetische Nutzung von Abfallströmen (waste to energy): Wir entwickeln Konzepte, um nicht vermeidbare Abfallströme unter technischen und ökologischen Aspekten optimal nutzen und damit fossile Energie substituieren zu können.
  • Praxistaugliche UV-Nassoxidationsprozesse für Flüssig-Sonderabfälle/Industrieabwässer: An unseren bereits mehrfach in der Industrie eingesetzten UV-Freispiegelreaktoren werden ständig technische Neuerungen mit dem Ziel der einfacheren Handhabung und der Kostenminimierung erprobt. Versuche mit realen Abwässern werden sowohl im Labor als auch im industriellen Maßstab durchgeführt. Die Versuchsanlagen und unser Personal stehen ständig zur Verfügung, um die Möglichkeit der Behandlung verschiedener flüssiger Abfälle mittels Advanced Oxidation Process (AOP) zu prüfen.
  • Pyrolyse von organischen Reststoffen: Sowohl in Industrie- als auch in Entwicklungsländern fallen in produzierenden und landwirtschaftlichen Betrieben verschiedene organische Reststoffe an, welche sich für die Produktion von Koks und energiereichem Gas mittels Pyrolyse eignen. Angepaßt an die jeweiligen örtlichen Bedingungen werden Konzepte und Reaktoren für die entsprechende Verwertung entwickelt und erprobt.
  • Weitere Tätigkeitsfelder: Optimierung von Stoffkreisläufen in Industriebetrieben; Ressourcen in anthropogenen Lagern, Abfall- und Reststoffströmen; Verwertungskonzepte für kommunale und industrielle Abwasserschlämme; Trocknung, thermische und biologische Verwertung von Klärschlamm; Untertageverbringung von Abfällen; von Abfällen ausgehende gefährliche Reaktionen und Emissionen; Selbsterhitzung und Selbstentzündung von Abfällen; Behandlungskonzepte für flüssige Sonderabfälle/Industrieabwässer; mikrobiologisch regenerierende Aktivkohle zur Eliminierung von Industriechemikalien aus Abwasser; Entwicklung von abfalladäquaten Analysentechniken sowie chemischen und biologischen Tests; Probenahme und Analytik von festen, pastösen und flüssigen Abfällen.

Weitere Tätigkeitsfelder seien nur kurz erwähnt:

    • Bilanzierung von Lebensmittelabfällen und Vermeidungsstrategien
    • Thermochemische Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlammasche
    • Abfallwirtschaftskonzepte und Ressourcenmanagement
    • Stoffstrombilanzierung und Systemoptimierung
    • Abfallwirtschaftliche Stoff- und Technikdatenbank
    • Bilanzierung der Entropieerzeugung als Maß für Umwelteinflüsse von technischen Prozessen



Arbeitsbereich Systeme der Kreislauf- und Abfallwirtschaft - SKA

SKASysteme der Kreis- und Abfallwirtschaft

Arbeitsbereich "Systeme der Kreislauf- und Abfallwirtschaft".







 

Weitere Infos zum Arbeitsbereich SKA

Die zunehmende Verknappung bzw. Verteuerung von Rohstoffen macht die Kreislauf- und Abfallwirtschaft im Bereich der Siedlungsabfälle zu einem wichtigen Element innerhalb der Ressourcenwirtschaft. Die Erfassung und Verwertung von Sekundärrohstoffen stehen dabei im Vordergrund. Die dazu notwendigen Systeme werden zunehmend komplexer. Bestehende Systeme müssen hinsichtlich der Effizienz, aber auch hinsichtlich der Bürgerfreundlichkeit, überprüft und optimiert werden. Dazu ist es unter anderem notwendig die bestehenden Potenziale und Eigenschaften der jeweiligen Stoffströme zu ermitteln.

Forschungsfelder:

  • Konzeptionelle Entwicklung sowie Analyse von Systemen in der Kreislauf- und Abfallwirtschaft
  • Entsorgungssysteme in der internationalen Abfallwirtschaft
  • Potenzialanalyse von Stoffströmen
  • Analytik von Stoffströmen

 



Abteilung Biologische Abluftreinigung - ALR

ALR_kleinMit heißer Luft kennen wir uns aus

Die biologische Abluftreinigung und die Biodegradation von Xenobiotika (also schwer abbaubarer Stoffe) durch Bakterien sind unser Arbeitsschwerpunkt.








Weitere Infos zur Abteilung ALR

Darüber hinaus bietet die Abteilung Hilfestellung bei der Planung und Auslegung von Biofiltrationsapparaten verschiedenster Bauart (Biofilter, Biotricklingfiltersowie Biowäscher) an. Außerdem kann auch die wissenschaftliche Betreuung dieser Apparate und Anlagen im laufenden Betrieb und im Störfall übernommen werden. Dies geschieht im Interesse der praxisnahen Forschung, denn die dabei aufgedeckten Funktionsschwächen können zur Entwicklung neuer bzw. zur Optimierung bestehender Konzepte herangezogen werden.

Ein weiterer Arbeitsbereich ist die Erforschung des Abbaus von Xenobiotika: Aufdecken degradativer Potentiale, Isolieren von Xenobiotika abbauenden Bakterienstämmen und Pilzen, Untersuchen bakterieller Abbauwege und als Spinoff die Biosynthese von Wertstoffen. Am Beispiel der Verstoffwechselung (Metabolismus) von Styrol kann demonstriert werden, welche Auswirkungen unsere Forschungen haben: In diversen Industrieaufträgen haben wir unser Wissen um den Abbau von Chemikalien und die den Abbau tragenden Mikroorganismen im technischen Umweltschutz umgesetzt. Ein Beispiel: Im Falle des Styrols haben wir beim Bau und Betrieb von Biofilteranlagen für die Reinigung von Ablüften aus der Herstellung von glasfaserverstärkten Kunststoffteilen mitgewirkt.

Weitere Schwerpunkte sind in diesem Zusammenhang die Verstoffwechselung von Halogenbenzol-Derivaten allein und im Gemisch mit Toluol sowie der Abbau von aromatischen und nicht aromatischen Ethern. Ablufttechnisch beschäftigten wir uns mit dem Probleme bereitenden Metabolismus von Stoffgemischen sowie mit dem „Clogging“ von Filtermaterialien (d. h. der Filterverstopfung infolge überschießender Biomasseproduktion). Ein Lösungsansatz ist hier die Entwicklung von Filtern mit bewegten Betten, wie wir dies mit dem Rotorfilter bereits bearbeitet haben, nun aber mit anderer Stoßrichtung weiter fortführen.

Forschungsschwerpunkte:

  • Grundlagen der biologischen Degradation von Umweltschadstoffen
  • Abbau von verschiedenen Kohlenwasserstoffen z.B. von halogenierten Aromaten, PAKs, Etherverbindungen, Alkanen und anderen
  • Detektion degradativer Potentiale
  • Aufklärung von biologischen Abbauwegen mit genetischen und proteomischen Methoden
  • Erforschung von Monooxygenasesystemen
  • Biozönosenuntersuchungen mit genetischen Methoden
  • Entwicklung von experimentellen Methoden zur Optimierung von biologischen Abluftreinigungsprozessen
  • Untersuchung des bakteriellen Abbaus von Medikamentenrückständen
  • Untersuchungen zum Schadstoffabbau unter hypersalinen Bedingungen
  • Immobilisierung von Bakterien auf verschiedenen Oberflächen
  • Biotransformation und Biodegradation

Die Abteilung befasst sich schwerpunktmäßig mit der Ausbildung von Studenten der Studienrichtungen Umweltschutztechnik, Technische Biologie, WAREM, WASTE und Bauingenieurwesen. In Vorlesungen und Praktika werden die Grundlagen der Mikrobiologie von Umweltschutzprozessen, die Biologie von Wasser und Abwasser sowie von biologischen Abluftreinigungsanlagen vermittelt. Ergänzend werden biochemische, genetische, chemische sowie biologisch-analytische Methoden gelehrt, die zu einem ganzheitlichen Verständnis dieser Umweltschutztechnologien beitragen. Es werden vielfältige Themen für Independent Study-, Studien-, Master-, Diplom- und Doktorarbeiten angeboten. Weiterhin besteht für Gymnasiasten die Möglichkeit, durch ein berufsorientierendes Praktikum (BOGY) Einblick in die Arbeitsgebiete Mikrobiologie und biologische Abluftreinigung zu erhalten.

Abluftreinigung

  • Biologische Grundlagen des Biofilters, Biorieselbettreaktors und Biowäschers
  • Verfahrenstechnische Optimierungen von biologischen Abluftreinigungsanlagen
  • Anreicherung und Auswahl von geeigneten Bakterienstämmen für die biologische Abluftreinigung

Keimsammlung und -detektion

  • Luftkeimsammlung, Keimemissionsmessungen
  • Keimdetektion in Wasser- und Abfallproben
  • Keimidentifizierung

Analytik

  • Head-Space Analytik
  • Gasanalytik organischer und anorganischer Komponenten (FID, FTIR, Gasphotometer)
  • Sensorik für die biologische Abluftreinigung

Homepage der Abteilung Biologische Abluftreinigung