TY - JOUR A1 - Simon, Franz-Georg A1 - Vogel, Christian A1 - Kalbe, Ute T1 - Antimony and vanadium in incineration bottom ash – leaching behavior and conclusions for treatment processes JF - Detritus N2 - Due to its large mineral fraction, incineration bottom ash (IBA) from municipal solid waste incineration is an interesting raw material that can be used for road construction or to produce secondary building materials. However, leaching chloride, sulfate, and potentially harmful heavy metals may cause problems in using IBA in civil engineering. Investigating leaching behavior is crucial for the assessment of the environmental compatibility of IBA applications. Various test procedures are available for that purpose. In the present study, a long-term leaching test of a wet-mechanically treated IBA was performed in a lysimeter for almost six years. While concentrations of chloride, sulfate and the majority of the heavy metals started to decrease rapidly with progressive liquid-to-solid ratio (L/S), antimony (Sb) and vanadium (V) behaved differently. At the beginning of the lysimeter test, the Sb and V concentrations were low, but after approximately one year of operation at an L/S ratio of around 0.8 L/kg, a steady increase was observed. It was shown that this increase is the result of low Ca concentrations due to the formation of CaCO3. With the data, the solubility products from Ca-antimonate and Ca-vanadate were calculated. The unusual leaching behavior of Sb and V should be kept in mind when considering field scenarios and evaluating the impact on the environment. KW - Bottom ash KW - Lysimeter KW - Leaching of waste materials KW - Secondary building materials PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-534317 DO - https://doi.org/10.31025/2611-4135/2021.15115 SN - 2611-4135 VL - 16 SP - 75 EP - 81 PB - CISA CY - Padua AN - OPUS4-53431 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Simon, Franz-Georg T1 - EI-GEO (S&T CALL 2017), Environmental impact of geosynthetics in aquatic systems N2 - 2021 marks the 10th anniversary of the first ERA.Net RUS joint call for European-Russian STI cooperation projects. Pooling the resources of more than 20 European and Russian funding agencies, more than 150 projects were funded with an estimated budget of about € 60 million. Being even larger than many thematic ERA.NETs, the ERA.Net RUS Plus has been the biggest and most successful regional ERA.NET so far. Indicating a strong demand for scientific cooperation, the smaller-scale projects funded within the ERA.Net RUS (Plus) calls perfectly complement Russian participation in the EU Framework Programmes. Not least of all, the ERA-Net RUS calls are examples of successful collaboration at a time when cooperation in other fields is complicated by the politically challenging situation. These calls contributed to keeping the communication channels open. Against this background a dedicated event in late 2021 highlighted what has been achieved within the first decade of the initiative. The project EI-GEO coordinated by BAM was selected as best practice project. The presentation displays the main results of the project and discusses the key success factors. T2 - ERA.Net RUS: Celebrating ten years of multilateral European-Russian Research and Innovation cooperation CY - Online meeting DA - 09.12.2021 KW - Geosynthetics KW - Coastal protection KW - European research area PY - 2021 AN - OPUS4-53965 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Simon, Franz-Georg T1 - Beschleunigte Alterung von Geotextilien zur Ermittlung von Materialeigenschaften N2 - Geokunststoffe werden im Wasserbau häufig eingesetzt, beispielsweise bei Maßnahmen für den Küstenschutz oder in Ballastschichten für Windenergieanlagen. Eine zunehmende Anwendung von Geokunststoffen wird aufgrund der Ausweitung der Offshore-Windenergieerzeugung und des Schutzes auf steigende Wasserspiegel und extremere Wetterbedingungen infolge des Klimawandels beobachtet. Die Anwendung von Geokunststoffen in Wasserbauprojekten bietet zwar verschiedene wirtschaftliche und technische Vorteile, wurde jedoch kürzlich in Frage gestellt, da sich diese Materialien während ihrer Lebensdauer verschlechtern und langfristig gefährliche Auswirkungen auf die aquatische Umwelt haben können, insbesondere als Ursprung von Kunststoffabfällen oder als Quelle / Senke für Chemikalien wie Weichmacher und Stabilisatoren, die bei der Herstellung von Geokunststoffen verwendet werden, um deren Leistung zu verbessern. Der Vortrag geht auf diese Bedenken ein. T2 - Geotextilien im Wasserbau CY - Online Meeting DA - 14.04.2021 KW - Wasserbau KW - Geotextilien KW - Beschleunigte Alterung PY - 2021 AN - OPUS4-52434 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Simon, Franz-Georg T1 - Wiedergewinnung von Rohstoffen aus Abfall N2 - Antimon (Sb) wird in Industrieprodukten hauptsächlich als Flammschutzmittel in Kunststoff verwendet. Aufgrund solcher Zusätze in Kunststoffen landet etwa die Hälfte von Sb am Ende der Lebensdauer in der Verbrennung fester Siedlungsabfälle und folglich in relevanten Mengen in der erzeugten Bodenasche. Bei Kontakt mit Wasser ist die anfängliche Auslaugbarkeit gering, da Antimonat mit Ca2+ schwerlösliche Verbindungen bilden. Nach der Carnonatisierung der Verbrennungsasche (IBA) während der fortschreitenden Alterung nimmt der pH-Wert in den Sickerwasser ab. Mit abnehmender Ca-Konzentration im Eluat ändert sich das Lösungsgleichgewicht und Antimonate lösen sich auf. In Deutschland ist beabsichtigt, Sb in IBA mit der geplanten Umsetzung der sogenannten Mantelverordnung (MantelVO, die Bestimmungen zur Verwertung von Mineralabfällen enthält) in naher Zukunft zu regulieren. Die im Entwurf festgelegten Grenzwerte können für IBA kritisch sein und stellen daher ein Risiko für die Verwendung der Mineralfraktion von IBA in den gut etablierten Recyclingwegen dar. T2 - Weiterbildung für Efb-Sachverständige, Mitarbeiter von Entsorgungsunternehmen und Umweltbehörden (GUT GmbH) CY - Online Meeting DA - 07.01.2021 KW - Rostasche KW - Antimon KW - Auslaugverfahren PY - 2021 AN - OPUS4-52438 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Scholz, Philipp A1 - Putna-Nimane, I. A1 - Barda, I. A1 - Liepina-Leimane, I. A1 - Strode, E. A1 - Kileso, A. A1 - Esiukova, E. A1 - Chubarenko, B. A1 - Purina, I. A1 - Simon, Franz-Georg T1 - Environmental impact of geosynthetics in coastal protection JF - Materials N2 - Geosynthetic materials are applied in measures for coastal protection. Weathering or any damage of constructions, as shown by a field study in Kaliningrad Oblast (Russia), could lead to the littering of the beach or the sea (marine littering) and the discharge of possibly harmful additives into the marine environment. The ageing behavior of a widely used geotextile made of polypropylene was studied by artificial accelerated ageing in water-filled autoclaves at temperatures of 30 to 80 °C and pressures of 10 to 50 bar. Tensile strength tests were used to evaluate the progress of ageing, concluding that temperature rather than pressure was the main factor influencing the ageing of geotextiles. Using a modified Arrhenius equation, it was possible to calculate the half-life for the loss of 50% of the strain, which corresponds to approximately 330 years. Dynamic surface leaching and ecotoxicological tests were performed to determine the possible release of contaminants. No harmful effects on the test organisms were observed. KW - Geosynthetics KW - Geotextiles KW - Dynamic surface leaching test KW - Artificial ageing KW - Marine littering PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-520576 DO - https://doi.org/10.3390/ma14030634 SN - 1996-1944 VL - 14 IS - 3 (Special issue: Measurement of the environmental impact of materials) SP - 634-1 EP - 634-13 PB - MDPI CY - Basel AN - OPUS4-52057 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Roesch, Philipp A1 - Vogel, Christian A1 - Huthwelker, T. A1 - Wittwer, Philipp A1 - Simon, Franz-Georg T1 - Investigation of per‑ and polyfluoroalkyl substances (PFAS) in soils and sewage sludges by fluorine K‑edge XANES spectroscopy and combustion ion chromatography JF - Environmental Science and Pollution Research N2 - For the first time, fluorine K-edge X-ray absorption near-edge structure (XANES) spectroscopy was applied to detect per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) in various soil and sewage sludge samples. The method can be used to determine the speciation of inorganic and organic fluorides, without pre-treatment of solid samples. Therefore, XANES spectra of several inorganic fluorides as well as selected fluorinated organic compounds were recorded. While inorganic fluorides partially exhibit a variety of sharp spectral features in the XANES spectrum, almost all inspected organofluorine compounds show two distinct broad features at 688.5 and 692.0 eV. Moreover, the peak intensity ratio 688.5 eV/692.0 eV in the PFAS XANES spectrum can be inversely correlated to the chain length of the perfluoro sulfonic acid group. The detection of targeted PFAS by bulk-XANES spectroscopy in combination with linear combination fitting in soils and sewage sludges was not applicable due to the low organic fluorine to total fluorine ratio of the samples (0.01–1.84%). Nonetheless, direct analysis of pure PFAS revealed that analysis of organofluorine species might be achieved in higher concentrated samples. Furthermore, quantitative measurements by combustion ion chromatography (CIC) evaluated as sum parameters extractable organically bound fluorine (EOF) and total fluorine (TF) emphasize that besides soils, sewage sludges are a significant source of organic fluorine in agriculture (154–7209 μg/kg). KW - Sewage sludge KW - Combustion ion chromatography KW - Oil KW - X-ray absorption near-edge structure (XANES) spectroscopy KW - Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-538953 DO - https://doi.org/10.1007/s11356-021-17838-z VL - 29 IS - 18 SP - 26889 EP - 26899 PB - Springer AN - OPUS4-53895 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Pienkoß, Fabian A1 - Abis, M. A1 - Bruno, M. A1 - Grönholm, R. A1 - Hoppe, M. A1 - Kuchta, K. A1 - Fiore, S. A1 - Simon, Franz-Georg T1 - Heavy metal recovery from the fine fraction of solid waste incineration bottom ash by wet density separation JF - Journal of Material Cycles and Waste Management N2 - This work is aimed at exploring the recovery of heavy metals from the fine fraction of solid waste incineration bottom ash. For this study, wet-discharged bottom ash fine-fraction samples from full-scale treatment plants in Germany and Sweden were analyzed. The potential for the recovery of heavy metal compounds was investigated through wet density-separation with a shaking table. The feed materials were processed without any pre-treatment and the optimum processing conditions were determined by means of design of experiments. Tilt angle and stroke frequency were identified as the most relevant parameters, and the optimum settings were − 7.5° and 266 rpm, respectively. The obtained balanced copper enrichments (and yields) were 4.4 (41%), 6.2 (28%) and 2.4 (23%). A maximum copper enrichment of 14.5 with 2% yield was achieved, providing a concentrate containing 35.9 wt.% relevant heavy metal elements. This included 26.3 wt.% iron, 4.3 wt.% zinc and 3.8 wt.% copper. In conclusion, density separation with shaking tables can recover heavy metals from bottom ash fine fractions. Medium levels of heavy metal enrichment (e.g., for Cu 2.7–4.4) and yield (Cu: 26–41%) can be reached simultaneously. However, the separation performance also depends on the individual bottom ash sample. KW - Bottom ash KW - Density separation KW - Circular economy KW - Design of experiments PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-538569 DO - https://doi.org/10.1007/s10163-021-01325-1 SN - 1438-4957 SN - 1611-8227 VL - 24 SP - 364 EP - 377 PB - Springer Nature CY - Heidelberg AN - OPUS4-53856 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Maisels, A. A1 - Hiller, A. A1 - Simon, Franz-Georg T1 - Chemisches Recycling für Kunststoffe: Status und Perspektiven JF - Chemie Ingenieur Technik N2 - Das mechanische Recycling von Kunststoffen ist seit Jahren großtechnisch etabliert, hat aber technische und ökonomische Grenzen. Durch Verfahren des chemischen Recyclings gelangt man zurück zu Monomeren oder den Rohstoffen, so dass am Ende wieder Neuware für alle Einsatzgebiete von Kunststoffen entsteht. Die Vielfalt von chemischen Recyclingverfahren ist groß. Die Kapazitäten der Anlagen sind heute noch gering und die Wirtschaftlichkeit wird stark vom Ölpreis beeinflusst. Die Rentabilitätsgrenze liegt derzeit bei einem Preis zwischen 50 und 60 US-$ pro Barrel. KW - Chemisches Recycling KW - Oxyfuel-Verbrennung KW - Pyrolyse KW - Solvolyse PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-535952 DO - https://doi.org/10.1002/cite.202100115 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 VL - 93 IS - 11 SP - 1742 EP - 1750 PB - Wiley-VCH GmbH CY - Weinheim AN - OPUS4-53595 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Holm, Olaf A1 - Simon, Franz-Georg T1 - Aufschluss, Trennung und Rückgewinnung von ressourcenrelevanten Metallen aus Rückständen thermischer Prozesse mit innovativen Verfahren Teilprojekt A: Projektkoordination und physikalische-chemische Verfahren T2 - ATR Aufschluss, Trennung und Rückgewinnung von ressourcenrelevanten Metallen aus Rückständen thermischer Prozesse mit innovativen Verfahren N2 - Die Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung (BAM) mit ihrem Fachbereich 4.3 Schadstofftransfer und Umwelttechnologien hat für das Verbundvorhaben „ATR - Aufschluss, Trennung und Rückgewinnung von ressourcenrelevanten Metallen aus Rückständen thermischer Prozesse mit innovativen Verfahren“ die Gesamtkoordination übernommen. Bei insgesamt neun Projektpartnern fiel folgerichtig ein nicht unwesentlicher Aufwand für Verwaltungsaufgaben an. Insbesondere die Verzögerungen bei dem Bau der großtechnischen Anlagen im Teilprojekt B (ausführlich erläutert im Bericht für das Gesamtvorhaben) resultierten in einer Vielzahl von Folgeaufgaben. Wissenschaftlich verfahrenstechnisches Ziel des Teilprojektes A bei der BAM war die Rückgewinnung von Metallen und metallischer Verbindungen aus speziellen, bereits teilaufbereiteten Fraktionen von Aschen aus der Hausmüllverbrennung (HMVA). Ausgangsmaterial sollten Fraktionen sein, die im Rahmen des Projektes vom Projektpartner TARTECH eco industries AG bereitgestellt werden sollten. Eigens und im Rahmen des Projektes entwickelte Hochgeschwindigkeits-Rotations- Beschleuniger sollten die mineralischen Oberflächenverkrustungen abschlagen, die einzelnen Bestandteile trennen und so eine effizientere Sortierung mit Anschlussverfahren ermöglichen. Die Verfahren, die bei der BAM dafür zum Einsatz kamen, waren im Wesentlichen Flotation und Dichtesortierung mittels eines Zentrifugalsortierers. Der Fokus der Untersuchungen lag dabei auf der Rückgewinnung bzw. Anreicherung von Kupfer und Kupferverbindungen. KW - Rostasche KW - Flotation KW - Dichtesortierung KW - Zentrifugalsortierer PY - 2021 UR - https://edocs.tib.eu/files/e01fb21/1748479865.pdf SP - 68 EP - 122 AN - OPUS4-52158 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Hodgkinson, I. A1 - Maletz, R. A1 - Simon, Franz-Georg A1 - Dornack, C. T1 - Mini-review of waste-to-energy related air pollution and their limit value regulations in an international comparison JF - Waste Management & Research N2 - The concept of circular economy supports mitigation of climate change and other environmental pressures to the planet. Circulating materials in anthropogenic processes come with the risk of accumulating hazardous substances and compounds. In this concept, waste incineration or waste-to-energy (WtE) is a necessary technology to remove these compounds from the life cycle. In this mini-review, contaminants of major importance in the flue gas from waste incineration plants and their environmental impact are discussed. Air pollution of WtE is often seen as the most relevant environmental impact of this treatment option. The emission values parameter set for different countries is presented and compared. The most stringent legally set of emission values could be found in parts of Europe and South Korea. Japan also permits similar strict values when authorising individual incineration plants. In North America, the values are partially less strict as the best available technologies in Europe suggest being possible. Emerging economies, such as India and China, have shown efforts to improve their environmental protection standards but still have room to improve. This could be set in relation to other industrial emitting processes and therefore could be used to assess the relevance of this industry sector to the national emission inventories. KW - Waste incineration KW - Waste-to-energy KW - Limit values KW - Regulation KW - Emission KW - Air pollution control PY - 2021 DO - https://doi.org/10.1177/0734242X211060607 SN - 0734-242X SN - 1096-3669 VL - 40 IS - 7 SP - 849 EP - 858 PB - Sage Publishing CY - London AN - OPUS4-53858 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -