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Fraunhofer IKTS
Als Forschungs- und Technologiedienstleister entwickelt das Fraunhofer IKTS moderne keramische Hochleistungswerkstoffe, Werkstoffdiagnose und -prüfung, industrierelevante Herstellungsverfahren sowie prototypische Bauteile und Systeme in vollständigen Fertigungslinien bis in den Pilotmaßstab. Darüber hinaus umfasst das Forschungsportfolio Entwicklungen von Technologien und Systeme, die die Umwandlung von Stoffen und Energie sicher, effizient, umwelt- und klimaschonend gestalten. Im Mittelpunkt stehen dabei Prozesse im Bereich konventioneller und Bio-Energien, Strategien und Verfahren zur Boden-, Wasser- und Luftreinhaltung sowie zur Rückgewinnung von werthaltigen Rohstoffen aus Reststoffen. Viele Ansätze zielen dabei auf geschlossene Stoffkreisläufe. Das Fraunhofer IKTS arbeitet in acht marktorientierten Geschäftsfeldern, um keramische Technologien und Komponenten sowie zerstörungsfreie Prüfverfahren für neue Branchen, Produktideen und Märkte innerhalb und außerhalb der klassischen Einsatzgebiete zu demonstrieren und zu qualifizieren. Dazu gehören keramische Werkstoffe und Verfahren, Maschinenbau und Fahrzeugtechnik, Elektronik und Mikrosysteme, Energie, Umwelt- und Verfahrenstechnik, Bio- und Medizintechnik, Optik sowie die Material- und Prozessanalyse.
Die Projektinhalte
Das IKTS beschäftigt sich im Projekt DreiSATS schwerpunktmäßig mit der Material- und Prozessentwicklung sowie der Erprobungen und Up-Scaling der In-Situ-Aschemodifikation sowie der keramischen Filtermaterialien für die Heißgasfiltration in der Klärschlammverbrennung mit Staubfeuerung. Weitere Forschungsschwerpunkte liegen auf der analytischen Bewertung der Inputstoffe, der Stoffströme sowie der Bewertung der Düngeprodukte (Phytotoxikologie). Darüber hinaus wird das IKTS sich an den Themen Stakeholder-Analyse und Geoinformationssystem (GIS)-gestützte Standortbewertung und -auswahl inhaltlich beteiligen und eine Ökobilanzierung (LCA) über die gesamte Prozesskette inkl. der Produkte vornehmen.
Bei der In-Situ-Aschemodifizierung erfolgt die Stofftrennung durch Einstellung unterschiedlicher Flüchtigkeiten der Komponenten im Heißgasbereich und deren stoffliche Trennung. Durch die Zugabe geeigneter Additive bei hohen Temperaturen der Verbrennung ist es möglich leichtflüchtige gasförmige Schwermetallverbindungen zu erzeugen. Diese werden mittels einer direkt an die Verbrennung anschließenden Heißgasfiltration von der Klärschlammasche getrennt. Dazu sind im Rahmen des Projektes die material- und prozesstechnischen Voraussetzungen für die Heißgasfiltration und Aschemodifizierung unter den Bedingungen der Staubfeuerung zu entwickeln. Das Konzept hat den Vorteil, dass das hohe Temperaturniveau der Verbrennung für thermochemische Reaktionen direkt genutzt und entsprechend modifizierte Aschen mit deutlich verringerten Schwermetallgehalten abgetrennt werden können.
Zur Bewertung der modifizierten Aschen und Rezyklaten sowie der Düngerprodukte sollen im Projektzeitraum Messvorschriften und eine Datenbank zur Ascheanalytik (standardisierte Analytik) entwickelt werden. Zudem sollen Versuchsstände zur Bestimmung der Pflanzenverfügbarkeit und der Phytotoxikologie der Düngerprodukte konzipiert, aufgebaut und zur versuchsbegleitenden Bewertung der Klärschlammaschen aus der Staubfeuerung, der Zwischenprodukte und der Düngergranulate eingesetzt werden. Die aufgebauten Prüfstände mit den entwickelten Messvorschriften und dem gewonnenen Know-how sollen dafür genutzt werden, die hergestellten Klärschlammaschen und Düngergranulate zur Zulassung nach DüngVO vorzubereiten und zu kontrollieren.
Beteiligte Arbeitsgruppen
Das Fraunhofer IKTS ‐ mit den beteiligten Abteilungen "Biomassetechnologien und Membranverfahrenstechnik" und "Nanoporöse Membranen" ist seit vielen Jahren auf den Gebieten der Umweltverfahrenstechnik und Energietechnik aktiv. Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit prägen die Zielstellungen der Forschungs- und Systementwicklungsarbeiten auf dem Gebiet des Umweltschutzes zur Ressourcenschonung und zur Schaffung geschlossener Stoff- und Energiekreisläufe.
Die Verfahrens- und Systementwicklung auf den Gebieten Abwasser- und Schlammbehandlung für kommunale und industrielle Kläranlagen, Trinkwasseraufbereitung, Nährstoffrückgewinnung aus organischen Reststoffen sowie regenerative Energieerzeugung durch Fermentationsprozesse (z.B. Biogas) sind Forschungs- und Entwicklungsaufgaben der Abteilung "Biomassetechnologien und Membranverfahrenstechnik". Das Leistungsspektrum reicht von der Entwicklung und Optimierung von Verfahren sowie Prozessen zur energetischen und stofflichen Nutzung von Biomasse, Entwicklung und Implementierung effizienter membrangestützter Trennprozesse in flüssigen und gasförmigen Medien sowie die Planung und Errichtung von Anlagen und deren Überführung in den dauerhaften Praxisbetrieb. Die Abteilung "Nichtoxidkeramik" entwickelt und optimiert Werkstoffe und Komponenten für spezialisierte Anwendungen im Maschinen- und Anlagenbau, in der Chemie- und Energietechnik sowie der Mikroelektronik, untersucht die Wechselwirkungen mit den Herstellungsprozessen sowie die technische Realisierung im Einsatzgebiet. Einen weiteren Schwerpunkt der Abteilung bilden poröse und zellulare Keramiken für Anwendungen als Filter, Katalysator- und Trägermaterial in der Fahrzeugindustrie, der Umwelt-, Bio- und Verfahrenstechnik, sowie der Metallurgie.
Entwicklungen umfassen dabei Schaumkeramiken mit offener Porosität und hohen Porenvolumina, poröse Kornkeramiken mit engen und/oder asymmetrischen Porengrößenverteilungen sowie die zugehörige Analyse von Eigenschaften der Keramik (Porengröße, -volumen und -geometrie, spezifische Oberfläche, Permeabilität etc.). Stetig wird an der Verbesserung von Filtermaterialien, an Technologien zur Herstellung von innovativen Filtergeometrien, an der anwendungsorientierten Auswahl und Weiterentwicklung von porösen Keramiken/Filterkeramiken sowie an Katalysatormaterialien zur Reinigung des zu filternden Abgases gearbeitet.
Kontakt
Marc Lincke
Telefon: +49 351 2553-7766
Fax: +49 351 2554-139
E-Mail : marc.lincke@ikts.fraunhofer.de