TY - JOUR A1 - Vogel, Christian A1 - Adam, Christian A1 - Kappen, P. A1 - Schiller, T. A1 - Lipiec, E. A1 - McNaughton, D. T1 - Chemical state of chromium in sewage sludge ash based phosphorus-fertilisers N2 - Sewage sludge ash (SSA) based P-fertilisers were produced by thermochemical treatment of SSA with Cl-donors at approximately 1000 °C. During this thermochemical process heavy metals are separated as heavy metal chlorides via the gas phase. Chromium cannot be separated under normal conditions. The risk of the development of toxic Cr(VI) during the thermochemical process was investigated. X-ray Absorption Spectroscopy measurements showed that SSA and thermochemically treated SSA with CaCl2, MgCl2 and NaCl contain Cr(III) compounds only. In contrast, treating SSA with elevated quantities of Na2CO3, to enhance the plant-availability of the phosphate phases of the fertiliser, developed approximately 10–15% Cr(VI). Furthermore, Raman microspectroscopy showed that using Mg-carbonate reduces the risk of a Cr(VI) development during thermochemical treatment. Additionally, leaching tests showed that only a Cr–water solubility >10% is an indicator for Cr(VI) in SSA based P-fertilisers. KW - Chromium KW - Fertiliser KW - Sewage sludge ash KW - Raman microspectroscopy KW - X-ray absorption spectroscopy PY - 2014 DO - https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2013.12.012 SN - 0045-6535 SN - 0366-7111 VL - 103 SP - 250 EP - 255 PB - Elsevier Science CY - Kidlington, Oxford AN - OPUS4-30062 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Vogel, Christian A1 - Adam, Christian A1 - Peplinski, Burkhard A1 - Wellendorf, Stephan T1 - Chemical reactions during the preparation of P and NPK fertilizers from thermochemically treated sewage sludge ashes KW - NPK fertilizer KW - P fertilizer KW - Phosphorus recycling KW - Sewage sludge ash KW - Urban mining PY - 2010 DO - https://doi.org/10.1111/j.1747-0765.2010.00485.x SN - 0038-0768 SN - 1747-0765 VL - 56 IS - 4 SP - 627 EP - 635 PB - Blackwell Publ. Asia CY - Tokyo, Japan AN - OPUS4-21924 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Vogel, Christian A1 - Ramsteiner, M. A1 - Sekine, R. A1 - Doolette, A. A1 - Adam, Christian T1 - Characterization of phosphorus compounds in soils by deep ultraviolet (DUV) Raman microspectroscopy N2 - Deep ultraviolet Raman microspectroscopy was successfully investigated as a new approach to analyze the chemical state of phosphorus compounds directly in soil. We demonstrate that ultraviolet excitation has the advantage to avoid the interference with the strong fluorescence, which occurs in the visible spectral range caused by organic matter in soils. Furthermore, the spatial resolution of <1 μm2 enables the detection of very small phosphorus particles. For some organic phosphorus compounds (β-glycerophosphate, aminomethylphosphonic acid), sample cooling to -100 °C is found to strongly reduce the rate of degradation induced by the illumination with the ultraviolet excitation light. However, phytic acid and adenosine monophosphate degraded even with cooling. Our results reveal the capability of deep ultraviolet Raman microspectroscopy as a high-resolution benchtop imaging technique for the analysis of local interactions between soil compounds with the potential to become an analytical key to improve the understanding of transformation mechanisms of phosphates as well as other mineral phases in soils. KW - Phosphorus speciation KW - Deep ultraviolet (DUV) Raman microspectroscopy KW - Soil PY - 2017 DO - https://doi.org/10.1002/jrs.5115 SN - 0377-0486 VL - 48 IS - 6 SP - 867 EP - 871 PB - Wiley AN - OPUS4-40508 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Adam, Christian T1 - Breites Leistungsspektrum - Für die Phosphorrückgewinnung aus Abwasser und Klärschlamm stehen aus technischer und ökonomischer Sicht verschiedene Verfahren zur Verfügung N2 - Die P-Rückgewinnung aus Teilströmen mit erhöhten P-Gehalten kann direkt in den Kläranlagenbetrieb integriert werden und führt dort in vielen Fällen zu betrieblichen und ökonomischen Vorteilen. Sie ist in der Regel auf Bio-P-Kläranlagen beschränkt, da hier die anaerobe P-Rücklösung initiiert und genutzt werden kann. Durch die reine P-Rücklösung durch Schaffung anaerober Bedingungen ist allerdings das Potential der Rückgewinnung auf 5 bis 15 Prozent der Zulauffracht limitiert. Die meisten Kläranlagen in Deutschland werden mit einer chemischen Phosphor-Fällung betrieben. Diese Anlagen können aus dem Klärschlamm Phosphat in ausreichend hoher Konzentration nur zurückgewinnen, indem zusätzlich anorganische Säuren wie Schwefelsäure zugeführt werden oder ein Aufschluss mit flüssigem Kohlendioxid stattfindet. Es wird angenommen, dass sich mit diesen Verfahren mehr als 50 Prozent der Zulauffracht einer Kläranlage zurückgewinnen lassen. Der Aufschluss von Klärschlamm mit Schwefelsäure geht aber mit vergleichsweise hohen Umweltwirkungen sowie mit höheren Kosten im Vergleich zu anderen Phosphor-Rückgewinnungsverfahren einher. Ein sehr hohes Potential der Rückgewinnung von Phosphor (P) ist bei allen Verfahren gegeben, die als Rohstoff die Asche aus der Monoverbrennung verwerten. Der Aufschluss mit anorganischen Säuren ermöglicht die sichere Phosphor-Rückgewinnung von mehr als 80% Prozent des Kläranlagenzulaufs. Die Verfahren sind zum Teil großtechnisch umgesetzt oder es befinden sich großtechnische Anlagen im Bau. Auch thermochemische Verfahren wurden entwickelt und deren Einsatzbereitschaft im großtechnischen Maßstab erfolgreich demonstriert. In dem nachfolgenden Beitrag werden unterschiedliche praxiserprobte Verfahren zur Phosphor-Rückgewinnung unter technischen und wirtschaftlichen Aspekten vorgestellt. KW - Abwasserreinigung KW - Bio-P-Kläranlage KW - Elimination KW - Fällmittel KW - Kläranlage KW - Klärschlamm KW - Klärschlammasche KW - Klärschlammverordnung KW - Monoverbrennung KW - Permeat KW - Phosphat KW - Phosphor KW - Phosphorrückgewinnung KW - Retentat KW - Struvit KW - Zentrat PY - 2019 VL - 32 IS - 1 SP - 4 EP - 13 PB - Rhombos-Verlag CY - Berlin AN - OPUS4-47942 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Stemann, Jan A1 - Kabbe, C. A1 - Adam, Christian T1 - Aus Wasser und Asche - Die Forschungsinitiative P-REX will die Entwicklung von effizienten technischen Lösungen des Phosphor-Recyclings aus Abwasser in Europa beschleunigen N2 - Durch das EU-Forschungsprojekt P-REX soll die Implementierung und Verbreitung technischer Phosphorrückgewinnungsverfahren vorangetrieben werden. Langfristiges Ziel ist die EU-weite Umsetzung von effektiver und nachhaltiger Phosphorrückgewinnung und Recycling aus dem Abwasserpfad, wobei regionale Bedingungen und Bedarfe berücksichtigt werden sollen. Bei den Phosphor-Rückgewinnungsverfahren wird der Phosphor in den meisten Fällen mittels chemischer beziehungsweise biologischer Eliminationstechniken zunächst in eine feste Phase, den Klärschlamm, überführt. Hierbei kommt es zu einer deutlichen Aufkonzentration des Phosphors. Dies ist für die Effizienz einer anschließenden Rückgewinnung entscheidend. Unterschieden werden können zunächst Verfahren, die den Phosphor aus dem Klärschlamm zurückgewinnen, und Verfahren, die den Phosphor aus der Asche im Anschluss an die Monoverbrennung zurückgewinnen. Bei der Rückgewinnung aus Klärschlamm kann zwischen den Verfahren mit direkter P-Fällung und den Verfahren mit chemischer Rücklösung und anschließender P-Fällung unterschieden werden. Bei der Rückgewinnung aus Klärschlammaschen kann zwischen nasschemischen Aufschluss-/Leachingverfahren und thermochemischen Verfahren unterschieden werden. In diesem Beitrag werden die verschiedenen Rückgewinnungsverfahren mit den wichtigsten Verfahrensansätzen und Prozessschritten vorgestellt und bewertet. KW - Abwasser KW - Düngemittel KW - Klärschlamm KW - Nasschemische Aufschluss-/Leachingverfahren KW - Thermochemische Verfahren KW - Phosphataufbereitungsanlage KW - Phosphor-Recycling KW - Phosphorrückgewinnung PY - 2014 SN - 1868-9531 VL - 27 IS - 2 SP - 25 EP - 31 PB - Rhombos-Verl. CY - Berlin AN - OPUS4-31134 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Smol, M. A1 - Adam, Christian A1 - Kugler, Stefan T1 - Analiza możliwości wykorzystania w Polsce popiołów ze spalania komunalnych osadów ściekowych na cele nawozowe T1 - Use of municipal sewage sludge ash for fertilizing purposes. An analysis of possibilities in Poland N2 - Popioły pochodzące z instalacji do spalania komunalnych osadów ściekowych, znajdującej się na terytorium Polski, poddano procesom termochemicznego przekształcania, dzięki czemu otrzymano produkty nawozowe spełniające kryteria dopuszczające je do obrotu jako nawozy mineralne. Ponadto dokonano analizy możliwości wykorzystania popiołów na cele nawozowe zgodnie z obecnie przyjętymi dokumentami strategicznymi i planistycznymi dotyczącymi gospodarki odpadami na poziomie krajowym i europejskim. N2 - Ashes from thermal transformation of municipal sewage sludge were thermochem. modified at 1000°C in the presence of NaHCO3 and sewage sludge to obtain CaNaPO4 and reduce the content of heavy metals in the produced fertilizer. Its bioavailability was more than 99% higher than that of raw ashes (50%). The nutrient content was 13.56 % Ca, 6.33% P, 4.36% K and 5.0% Fe. The content of heavy metals in fertilizer products met the std. requirements and was exceeded only in the case of Pb (278.3 mg/kg d.m.). KW - Ashes KW - Waste KW - Phosphorus KW - Recovery KW - Fertilizer PY - 2020 DO - https://doi.org/10.15199/62.2020.8.14 VL - 99 IS - 8 SP - 1186 EP - 1191 AN - OPUS4-51267 LA - pol AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Vogel, Christian A1 - Hermann, P. A1 - Kästner, B. A1 - Adamczyk, Burkart A1 - Hoehl, A. A1 - Ulm, G. A1 - Adam, Christian T1 - Air and chlorine gas corrosion of different silicon carbides analyzed by nano-Fourier-transform infrared (nano-FTIR) spectroscopy N2 - The present study shows the potential of high-resolution imaging and nano-Fourier-transform infrared (nano-FTIR) spectroscopy for corrosion science. The protective oxidation layers of different chlorine-gas treated silicon carbides (SiCs) were characterized with these techniques. A nitrified SiC showed the highest resistant strength against chlorine corrosion at 1000 °C compared to the other SiCs. Nano-FTIR spectroscopy with a lateral resolution below 40 nm detected differences in the crystallinity of the bulk-SiC and in the transitional region to the protective layer. Furthermore, high-resolution imaging provides deep insight in the interfacial layer between bulk-SiC and the protective oxidation layer on sub-micrometer scale. KW - Nano-Fourier-transform infrared spectroscopy KW - Scattering-type scanning near-field optical microscopy (s-SNOM) KW - Synchrotron radiation KW - Corrosion KW - Silicon carbide KW - Chlorine PY - 2018 DO - https://doi.org/10.1016/j.corsci.2017.12.002 SN - 0010-938X VL - 131 SP - 324 EP - 329 PB - Elsevier AN - OPUS4-43648 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kratz, S. A1 - Vogel, Christian A1 - Adam, Christian T1 - Agronomic performance of P recycling fertilizers and methods to predict it: a review N2 - Phosphorus (P) is an essential element for all life forms, and P-availability thus an important driver of a functioning agriculture. However, phosphate rock resources for P-fertilizer production are only available in a few countries. Therefore, P-recovery from waste materials has become of increasing interest during the last decade and has been investigated worldwide. In order to characterize potential novel P-fertilizers made from recycled materials, a large array of P-compound characterizations, chemical extractions and growth experiments were performed. This review bundles the work carried out in that field over the last years. Overall, P-fertilizers from recycled materials show a broad range of P-compounds with very different chemical structure and solubility. Growth experiments performed to assess their fertilizing effects display high variations for most of the products. While these experiments have demonstrated that some fertilizers made of recycled materials may reach P effects in the same order of magnitude as water-soluble phosphate rock-based fertilizers, an important limitation in their interpretation is the fact that they often vary considerably in their experimental design. The existing data show clearly that standardization of growth experiments is urgently needed to achieve comparable results. Standard chemical extractants used to assess the chemical solubility of P-fertilizers were found to be of limited reliability for predicting plant P uptake. Therefore, alternative methods such as sequential fractionation, or the extraction of incubated soil/fertilizer mixtures with standard soil extractants or with P sink methods should be tested more intensively in the future to provide alternative options to predict the P-availability of fertilizers from recycled materials. KW - Recycling fertilizer KW - Phosphorus KW - Chemical extraction methods KW - Agronomic performance KW - Incubated soil/fertilizer mixtures KW - P sink method KW - Diffusive gradients in thin films (DGT) PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1007/s10705-019-10010-7 SN - 1385-1314 SN - 1573-0867 VL - 115 IS - 1 SP - 1 EP - 39 PB - Springer AN - OPUS4-48713 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kervarec, M.-C. A1 - Kemnitz, E. A1 - Scholz, G. A1 - Rudic, S. A1 - Jäger, Christian A1 - Braun, T. A1 - Michalchuk, Adam A1 - Emmerling, Franziska T1 - A HF Loaded Lewis-Acidic Aluminium Chlorofluoride for Hydrofluorination Reactions N2 - The very strong Lewis acid aluminium chlorofluo-ride (ACF) was loaded with anhydrous HF. The interactionbetween the surface of the catalyst and HF was investigatedusing a variety of characterization methods, which revealed he formation of polyfluorides. Moreover, the reactivity ofthe HF-loaded ACF towards the hydrofluorination of alkyneswas studied. KW - Aluminium KW - HF KW - Hydrofluorination KW - Metal fluorides PY - 2020 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-508360 DO - https://doi.org/10.1002/chem.202001627 VL - 26 SP - 1 PB - Wiley Online Libary AN - OPUS4-50836 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -