TY - JOUR A1 - Keshmiri, Hamid A1 - Cikes, Domagoj A1 - Samalova, Marketa A1 - Schindler, Lukas A1 - Appel, Lisa-Marie A1 - Urbanek, Michal A1 - Yudushkin, Ivan A1 - Slade, Dea A1 - Weninger, Wolfgang J. A1 - Peaucelle, Alexis A1 - Penninger, Josef A1 - Elsayad, Kareem T1 - Brillouin light scattering anisotropy microscopy for imaging the viscoelastic anisotropy in living cells N2 - Maintaining and modulating mechanical anisotropy is essential for biological processes. However, how this is achieved at the microscopic scale in living soft matter is not always clear. Although Brillouin light scattering (BLS) spectroscopy can probe the mechanical properties of materials, spatiotemporal mapping of mechanical anisotropies in living matter with BLS microscopy has been complicated by the need for sequential measurements with tilted excitation and detection angles. Here we introduce Brillouin light scattering anisotropy microscopy (BLAM) for mapping high-frequency viscoelastic anisotropy inside living cells. BLAM employs a radial virtually imaged phased array that enables the collection of angle-resolved dispersion in a single shot, thus enabling us to probe phonon modes in living matter along different directions simultaneously. We demonstrate a precision of 10 MHz in the determination of the Brillouin frequency shift, at a spatial resolution of 2 µm. Following proof-of-principle experiments on muscle myofibres, we apply BLAM to the study of two fundamental biological processes. In plant cell walls, we observe a switch from anisotropic to isotropic wall properties that may lead to asymmetric growth. In mammalian cell nuclei, we uncover a spatiotemporally oscillating elastic anisotropy correlated to chromatin condensation. Our results highlight the role that high-frequency mechanics can play in the regulation of diverse fundamental processes in biological systems. We expect BLAM to find diverse applications in biomedical imaging and material characterization. KW - Optical and magnetic materials KW - Atomic and molecular physics and optics KW - Electronic PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-595125 DO - https://doi.org/10.1038/s41566-023-01368-w SN - 1749-4885 SN - 1749-4893 VL - 18 IS - 3 SP - 276 EP - 285 PB - Nature Publ. Group CY - London AN - OPUS4-59512 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Singh, Amit Kumar A1 - Mishra, Biswajit A1 - Sinha, Om Prakash T1 - Reduction Kinetics of Fluxed Iron Ore Pellets Made of Coarse Iron Ore Particles N2 - The present work demonstrates a sustainable approach of using relatively coarser iron ore particles for ironmaking. The motivation is to reduce the energy consumption in the milling of the iron ore by utilizing coarser iron ore particles (+0.05 mm) and to select a suitable binder for improving pellet properties. Iron ore fines in the range of 0.05–0.25 mm was selected and classified into three size ranges. Fluxed iron ore pellets were prepared using lime as a binder for the basicity of 0, 1, and 2. Reduction of these pellets with a packed bed of coal fines was performed in the temperature range of 900–1200 °C for a duration of 30–120 min. The direct reduction kinetics of the iron ore pellets were studied by employing diffusion and chemical reaction control models to the experimental data. The results show that pellets made with coarser iron ore particles have improved reduction behavior and kinetics. The reduction reaction is found to be a mixed control. The activation energy for the reduction reaction varies from 44.3 to 74.76 kJ mol−1 as iron ore particle size decreases from 0.25 to 0.05 mm and basicity increases from 0 to 2. KW - Materials Chemistry KW - Metals and Alloys KW - Process Metallurgy KW - Iron making PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-598326 DO - https://doi.org/10.1002/srin.202300669 SN - 1611-3683 IS - 2300669 SP - 1 EP - 9 PB - Wiley VHC-Verlag AN - OPUS4-59832 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Piehl, Patrick T1 - Thermochemische Aufarbeitung von Stahlwerksstäuben und -schlämmen zur Zink- und Eisenrückgewinnung N2 - Stahlwerksstäube und -schlämme enthalten in der Regel Schwermetalle wie Zink, Blei und Cadmium, die ein direktes Recycling verhindern und diese Stoffe potenziell umweltgefährdend machen. Um diese Schwermetalle aus den Materialien zu entfernen, werden drei thermochemische Verfahren zur Aufarbeitung von Gichtgasschlamm, Elektroofenstaub und ähnlichen Stahlwerksstäuben vorgestellt. Zum einen kann die Mischung von Elektroofenstaub mit chloridhaltigen Lösungen, wie sie z. B. in der Titandioxidproduktion anfallen, gemischt werden, um bei der thermischen Behandlung Schwermetallchloride zu effektiv verdampfen. Weiterhin kann der im Gichtgasschlamm enthaltene Kohlenstoff genutzt werden, um in Mischungen aus Gichtgasschlamm und Elektroofenstaub bei der thermischen Behandlung als Reduktionsmittel zu wirken. Dieses Verfahren führt zur Rückgewinnung von Zink und metallischem Eisen und wird im Technikums- und Pilotmaßstab erprobt. Abschließend wird die Nutzung von Wasserstoff als Reduktionsmittel für Elektroofenstaub vorgestellt. Hierbei lässt sich der Reststoff potenziell klimaneutral in Eisenschwamm umwandeln, wobei die chemischen Grundlagen anhand von DTA-Experimenten und thermodynamischen Simulationen ergründet werden. T2 - Berliner Konferenz Metallkreisläufe CY - Berlin, Germany DA - 13.04.2024 KW - Elektroofenstaub KW - Gichtgasschlamm KW - Recycling KW - Ressourcenrückgewinnung KW - Zink PY - 2024 AN - OPUS4-59726 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Plarre, Rüdiger T1 - Sylfuryldiflourid im Holzschutz N2 - Die Anwendung von Sulfuryldiflourid ist auf den bekämpfenden Holzschutz gegen Insekten beschränkt. Die Anwendung in Deutschland regelt die DIN 68800 Teil 4 und das europäische Biozidgesetz. Zur Erhaltung von Kulturgut ist dieses Begasungsmittel einzigartig. T2 - Seminar E.: Symposium zukünftige Verwendung von Sulfuryldifluorid CY - Hannover, Germany DA - 17.04.2024 KW - Holzschutz KW - Begasung KW - Regelwerk PY - 2024 AN - OPUS4-59917 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Simon, Franz-Georg A1 - Scholz, Philipp A1 - Gleis, Markus ED - Thiel, Stephanie ED - Thome-Kozminesky, Elisabeth ED - Quicker, Pater ED - Gosten, Alexander ED - Stengler, Ella T1 - Einstufung von Aschen und Schlacken aus der Abfallverbrennung im Hinblick auf die weitere Verwertung N2 - There are two mirror entries in the European Waste Catalogue for bottom ash and slag from waste incineration: 19 01 11* and 19 01 12. Entry 19 01 11* describes a waste material containing hazardous substances. It was shown that only the hazardous property HP14 (ecotoxic) is of relevance for the classification. If substances with the hazard statement code (HSC) H400, H410, H411, H412 and H413 are present in incineration bottom ash (IBA) above certain level the waste is classified as hazardous, otherwise it is non-hazardous (in this case 19 01 12). It was further shown that only Cu, Zn and Pb compounds have an impact on the classification using a summation rule: 100xΣ c(H410) + 10xΣ c(H411) + Σ c(H412). Limit value is 25 percent. It is obvious that H410 substances have the highest impact. Therefore, the knowledge of the elemental composition of IBA is not sufficient because the content of distinct chemical compounds (with the respective molecular weight) is needed. When the exact speciation is not known a worst-case approach has to be applied. A practical guideline for the estimation of HP14 was developed based on the definition of 4 substance groups: 1. Metals and alloys, 2. Water-soluble substances, 3. Oxides and carbonates and 4. Substances not soluble in weak acids. In substance group 1 only fine Zn powder has the HSC H410. Water-soluble substances are assumed to be H410 substances. Their concentrations are, however, regularly below the cut-off value of 0.1 %. The amount of substance group 3 is estimated by a selective extraction with maleic acid. According to the worst-case approach it is assumed that CuCO3xCu(OH)2 and ZnO represent the respective Cu and Zn species in IBA because these substances have the highest stochiometric factor. Even with this worst-case approach results from operators of IBA treatment plant showed that the limit value of 25 % is not exceeded. The requirements for utilization of IBA in Germany are defined in the Secondary Building Materials Decree (Ersatzbaustoffverordnung EBV) which was set into force in August 2023. Leaching methods (batch test or column test) with a liquid-to-solid ratio of 2 l/kg are applied. IBA fulfills the requirements for class HMVA-2. Actually, even a classification of IBA as hazardous (i.e 19 01 11*) would not affect utilization but handling and transport. KW - Rostasche KW - Ökotoxizität KW - Ersatzbaustoffverordnung KW - XANES-Spektroskopie PY - 2024 SN - 978-3-944310-90-9 VL - 1 SP - 402 EP - 414 PB - TK-Verlag CY - Neuruppin ET - 1 AN - OPUS4-59465 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Simon, Franz-Georg T1 - Aschen und Schlacken aus der Abfallverbrennung im Lichte der Ersatzbaustoffverordnung N2 - Im Rahmen eines vom Umweltbundesamt geförderten Forschungsprojekts wurde untersucht, ob die Abtrennung der Feinfraktion (0-2 mm) eine Verbesserung der umweltrelevanten Eigenschaften bewirkt und somit HMVA-1 erreicht werden kann. In Deutschland wird die Rostasche durch Nassentschlackungssysteme aus dem Feuerraum ausgetragen. Durch den Kontakt mit Wasser setzen direkt hydraulische Reaktionen ein, die eine vollständige Abtrennung der Feinfraktion unmöglich machen. Das wurde bereits in den 1990er Jahren erkannt und führte zur Entwicklung des ABB InRec Verfahrens mit Trockenentaschung als ersten Verfahrensschritt. Auch damals war das Ziel eine möglichst inerte Rostasche für die Verwertung zu erzeugen. In den letzten Jahren wurden in der Schweiz Trockenentaschungssystem installiert, hier vor allem um die Rückgewinnung von elementaren Metallen auch in der Feinfraktion zu verbessern. Welche Potenziale sich dabei erschließen lassen, wurde in einem anderen UBA-Projekt untersucht. Im Rahmen unserer Arbeiten wurde versuchsweise trockene Rostasche an einer Anlage in Süddeutschland genommen und im Labor untersucht. Im Vortrag werden die Ergebnisse zum Auslaugverhalten und zur Gefahreneigenschaft HP14 (Ökotoxizität) vorgestellt. T2 - Jahrestreffen 2024 der DECHEMA-Fachgruppen Abfallbehandlung und Wertstoffrückgewinnung (AuW) und Gasreinigung (GAS) CY - Dresden, Germany DA - 25.03.2024 KW - Rostasche KW - Ersatzbaustoffe PY - 2024 AN - OPUS4-59985 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Scholz, Philipp A1 - Vogel, Christian A1 - Schuck, G. A1 - Simon, Franz-Georg T1 - Speciation of copper and zinc compounds relevant for the hazard property (HP) 14 classification of municipal solid waste incineration bottom and fly ashes N2 - The analysis of the presence and content of substances that are toxic to aquatic life in waste is essential for classification of waste with regard to hazard property (HP) 14 ‘ecotoxic’. For the determination of HP14 classified copper (Cu) and zinc (Zn) compounds in various municipal solid waste incineration bottom ashes (IBA) and one fly ash (FA) from Germany we applied X-ray absorption near-edge structure (XANES) spectroscopy in combination with linear combination fitting. The analysis showed that approx. 50–70% of Cu in the IBA are Cu(I) compounds and elemental Cu(0), but these compounds were not equally distributed in the different IBA. In contrast, the majority (approx. 50–70%) of Zn in all IBA is elemental zinc, which originates from brass or other alloys and galvanized metals with a large content of zinc in the waste. The FA contain higher mass fraction on Zn and other toxic elements, but similar Cu and Zn species. Additional performed selective extraction at a pH of 4 with an organic acid of some IBA showed that the ecotoxic Zn fraction is mainly elemental zinc and zinc oxide. In contrast, for the ecotoxic Cu fraction within the IBA no specific compound could be identified. Furthermore, the XANES analysis showed that the HP14 properties of especially Cu in IBA is overestimated with current best-practice guidelines for sample processing for the current substance-related approach with the 0.1% cut-off rule for each substance. However, it should be considered whether it would not be better from an environmental point of view to take the ecotoxicologically leachable copper and zinc as a reference value. KW - Thermal waste treatment KW - XANES spectroscopy KW - Ecotoxicity KW - Incineration bottom ash PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-609584 DO - https://doi.org/10.1016/j.wasman.2024.09.001 VL - 189 SP - 421 EP - 426 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-60958 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Simon, Franz-Georg A1 - Scholz, Philipp A1 - Ling, Ruisi A1 - Koralewska, Ralf A1 - Gleis, Markus T1 - Aschen und Schlacken aus der Abfallverbrennung im Lichte der Ersatzbaustoffverordnung N2 - Aschen und Schlacken aus der thermischen Abfallbehandlung stellen mit rund 25% Massenanteil die größte Reststofffraktion dar. In Deutschland fallen pro Jahr rund 6 Millionen Tonnen an. Während sich die Verwertung der metallischen Anteile problemlos gestaltet, werden an die mineralische Fraktion Anforderungen bezüglich der möglichen Freisetzung von Schwermetallen sowie Chlorid und Sulfat gestellt. In der Ersatzbaustoffverordnung sind für Aschen und Schlacken aus der Abfallverbrennung zwei Materialklassen mit unterschiedlich hohen Anforderungen an die Umweltverträglichkeit definiert. Im Rahmen eines Forschungsprojekts wurde untersucht, ob mit Abtrennung der Feinfraktion von 0–2mm die höhere Materialklasse HMVA-1 erreicht werden kann. Im Ergebnis wurde eine Verbesserung des Auslaugverhaltens erzielt, doch nicht in dem Maß, dass eine Qualität nach HMVA-1 erreicht wird. Rostaschen halten aber die Anforderungen zur Deponierung auf einer DK I-Deponie sowie die Anforderungen zur Verwertung gemäß HMVA-2 sicher ein. KW - Rostasche KW - Auslaugtest KW - Ersatzbaustoff PY - 2024 DO - https://doi.org/10.37307/j.1863-9763.2024.07.08 SN - 1863-9763 VL - 56 IS - 7 SP - 407 EP - 411 PB - Erich Schmidt Verlag GmbH & Co. KG CY - Berlin AN - OPUS4-60601 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Simon, Franz-Georg A1 - Scholz, Philipp T1 - Sequential Extraction of Incineration Bottom Ash: Conclusions Regarding Ecotoxicity N2 - The classification of incineration bottom ash (IBA) as hazardous or non-hazardous according to ecotoxic hazard property HP14 is still under debate. In this context, only the compounds of Zn and Cu with the hazard statement code H410 are of relevance. With an approach based on the grouping of substances, it was shown that such substances are either readily water-soluble or slightly and sparingly soluble. The concentrations of readily soluble Cu and Zn compounds in IBA are far below the cut-off value of 0.1%. Slightly and sparingly soluble Zn and Cu compounds could be quantified in the first fraction of a four-step sequential extraction procedure. With the results from the complete sequence, the dimensionless synthesis toxicity index (STI) was calculated and was in the range of 494 to 1218 for the four investigated IBA samples. It was concluded that IBA can usually be classified as non-hazardous. KW - Incineration bottom ash KW - Hazard properties KW - Ecotoxicity PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-605262 DO - https://doi.org/10.3390/app14135541 SN - 2076-3417 VL - 14 IS - 13 SP - 1 EP - 12 PB - MDPI CY - Basel AN - OPUS4-60526 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Loose, Florian T1 - 5. Sitzung des projektbegleitenden Ausschuss CF Pyro: Ergebnisse & Technologiebewertung N2 - Obwohl der Leichtbau mit carbonfaserverstärkten Kunststoffen (CFK) einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz und zur Ressourceneffizienz liefert, stellt der wachsende Abfallstrom von aktuell 62 kt/a eine große Herausforderung dar. Weil die Produktion von Carbonfasern (CF) überwiegend auf fossilen Rohstoffen basiert und sehr energieintensiv ist, werden nachhaltige Recyclinglösungen dringend benötigt. Hier geben wir einen Überblick über aktuelle Recyclingprozesse und diskutieren deren Limitierungen. Darüber hinaus zeigen wir eine Möglichkeit zur sicheren chemischen Nutzung von CF-haltigen Reststoffen auf, die nicht zur Wiederverwertung geeignet sind. Das Projekt CF Pyro untersucht deren Einsatz als Sekundärrohstoff in der Pyrometallurgie und setzt besondere Schwerpunkte bei der Reaktivität von CF, der Prozessstabilität und der Vermeidung von Emissionen gesundheitsschädlicher WHO-Fasern. Nach der Präsentation der Projektergebnisse erfolgte in der Diskussion mit Expertinnen und Experten aus Wirtschaft, Wissenschaft und Politik eine Technologiebewertung für die Nutzung von CF in pyrometallurgischen Prozessen. T2 - 5. PA Meeting CF Pyro CY - Berlin, Germany DA - 31.01.2024 KW - Cabonfasern KW - CFK KW - Recycling KW - Leichtbau PY - 2024 AN - OPUS4-60569 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -