TY - JOUR A1 - Sötebier, Carina A1 - Weidner, Steffen A1 - Jakubowski, Norbert A1 - Panne, Ulrich A1 - Bettmer, J. T1 - Separation and quantification of silver nanoparticles and silver ions using reversed phase high performance liquid chromatography coupled to inductively coupled plasma mass spectrometry in combination with isotope dilution analysis N2 - A reversed phase high performance liquid chromatography coupled to an inductively coupled plasma mass spectrometer (HPLC-ICP-MS) approach in combination with isotope dilution analysis (IDA) for the separation and parallel quantification of nanostructured and ionic silver (Ag) is presented. The main focus of this work was the determination of the ionic Ag concentration. For a sufficient stabilization of the ions without dissolving the nanoparticles (NPs), the eluent had to be initially optimized. The determined Ag ion concentration was in a good agreement with results obtained using ultrafiltration. Further, the mechanism of the NP separation in the HPLC column was investigated. Typical size exclusion effects were found by comparing results from columns with different pore sizes. Since the recovery rates decreased with increasing Ag NP size and large Ag NPs did not elute from the column, additional interactions of the particles with the stationary phase were assumed. Our results reveal that the presented method is not only applicable to Ag NPs, but also to gold and polystyrene NPs. Finally, IDA-HPLC-ICP-MS experiments in single particle mode were performed to determine the particle cut-off size. The comparison with conventional spICP-MS experiments resulted in a similar diameter and particle size distribution. KW - ICP-MS KW - Silver nanoparticles KW - HPLC KW - Isotope dilution analysis KW - Field flow fractionation KW - Toxicology PY - 2016 DO - https://doi.org/10.1016/j.chroma.2016.09.028 SN - 0021-9673 VL - 1468 SP - 102 EP - 108 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-38642 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Dudziak, Mateusz A1 - Riechers, Birte A1 - Maaß, Robert A1 - Michalchuk, Adam A1 - Schönhals, Andreas A1 - Szymoniak, Paulina T1 - Beyond conventional calorimetry: Unlocking thermal characterization with fast scanning techniques N2 - Fast scanning calorimetry (FSC) has emerged as a transformative technique in thermal analysis, enabling the investigation of rapid and kinetically driven thermal transitions that are inaccessible to conventional differential scanning calorimetry. This review highlights the capabilities enabled by FSC for studying a wide range of materials under extreme thermal conditions, including polymers, pharmaceuticals, metallic glasses, nanocomposites, and hydrogels. By employing ultrafast heating and cooling rates, FSC allows for the suppression of crystallization, resolution of weak transitions, and analysis of thermally labile or size-limited samples. The technique is particularly valuable for probing glass transitions, relaxation phenomena, and phase behavior in systems with complex morphologies or confined geometries. Case studies demonstrate the use of FSC in characterizing vitrification, physical aging, and interfacial dynamics, as well as its application in emerging fields such as additive manufacturing, supramolecular systems, and neuromorphic materials. Together, these examples underscore the role that FSC plays in advancing the understanding of structure-property relationships across diverse material classes. KW - Flash DSC KW - Calorimetry KW - Glass transition PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-647405 DO - https://doi.org/10.1016/j.tca.2025.180177 VL - 754 SP - 1 EP - 14 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-64740 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Bäßler, Ralph A1 - Bettge, Dirk A1 - Bender, R. A1 - Féron, D. A1 - Mills, D. A1 - Ritter, S. A1 - de Graeve, I. A1 - Dugstad, A. A1 - Grassini, S. A1 - Hack, T. A1 - Halama, M. A1 - Han, E.-H. A1 - Harder, T. A1 - Hinds, G. A1 - Kittel, J. A1 - Krieg, R. A1 - Leygraf, C. A1 - Martinelli, L. A1 - Mol, A. A1 - Neff, D. A1 - Nilsson, J.-O. A1 - Odnevall, I. A1 - Paterson, S. A1 - Paul, S. A1 - Prosek, T. A1 - Raupach, M. A1 - Revilla, R. I. A1 - Ropital, F. A1 - Schweigart, H. A1 - Szala, E. A1 - Therryn, H. A1 - Tidblad, J. A1 - Virtanen, S. A1 - Volovitch, P. A1 - Watkinson, D. A1 - Wilms, M. A1 - Winning, G. A1 - Zheludkevich, M. T1 - La corrosion: un défi pour une société durable N2 - Une transition mondiale vers des systèmes énergétiques plus durables, abordables et fiables a été initiée par l’accord de Paris et l’Agenda 2030 des Nations unies pour un développement durable. Il s’agit là d’un défi industriel majeur car les systèmes et infrastructures énergétiques résilients au changement climatique exigent de se positionner pour le long terme. Se pencher sur le comportement dans la durée des matériaux structurels - principalement des métaux et des alliages - s’impose alors comme une nécessité. Dans cette optique, « La corrosion : un défi pour une société durable »présente une série de cas montrant l’importance de la tenue à la corrosion et de la protection anticorrosion des métaux et des alliages pour le développement de systèmes durables, économiques et fiables de production d’énergie. KW - Corrosion KW - Coûts de la corrosion KW - Protection KW - Anticorrosion KW - Stratégies deprévention PY - 2023 DO - https://doi.org/10.51257/a-v1-cor2000 SN - 2555-5383 VL - 2023 IS - Avril SP - 1 EP - 23 CY - Saint-Denis, France AN - OPUS4-57927 LA - fra AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Vogel, Christian A1 - Urban, Klaus A1 - Ackerhans, C. A1 - Gorbushina, Anna T1 - Analysis of Carbon and Nitrogen from Atmospheric Sources by Bulk Deposition Sampling at various locations in Germany N2 - Atmospheric deposition of particulate matter is an important indicator of air pollution and a significant factor in material surface fouling. The elemental composition of this nutrient-containing dust depends largely on the exposure region and time as well as on climate. Therefore, in this paper we report an analysis of atmospheric pollutions with a self-made low-cost bulk deposition sampler directed at sampling deposition via air transport and rainfall. We used the device in diverse environments - thus comparing an urban region, an area surrounded by forest and an area mainly dominated by agriculture. The total organic carbon (TOC) and total nitrogen (TN) amounts were selected as indicator parameters and analyzed in a biweekly rhythm for three and a half and two years, respectively. The TOC value responded to particulate matter in the urban area, especially significant were the influences of the New Year's firework in urban and pollen in the rural forest area. In contrast, the TN value was more under the influence of the nitrogen emissions in the agriculture-dominated area. However, the TN value did not correlate with the NOx values in the urban area because the atmospheric nitrogen emissions in the city might originate from various emission sources. Summarizing, the TOC and TN values of the self-made low-cost bulk deposition sampler were in good agreement with environmental events of their immediate surrounding. Moreover, the selected containers and sampling procedures are universally applicable to monitor and analyze organic as well as inorganic parameters (e.g. metal ions) of atmospheric deposition. KW - Passive sampling KW - Biomonitoring KW - Air Analysis PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-609373 DO - https://doi.org/10.1016/j.envadv.2024.100583 SN - 2666-7657 VL - 17 SP - 1 EP - 9 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-60937 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Bäßler, Ralph A1 - Aristia, Gabriela T1 - Geothermie aus dem Vulkan – sicher und wirtschaftlich N2 - Indonesien gilt aufgrund seiner vielen Vulkane als einer der Hotspots für Geothermie. Doch Salz und Hitze setzen den Geothermie‐Anlagen zu und gefährden ihre Sicherheit und Wirtschaftlichkeit. Ein Team an der BAM hat günstigen, lokal verfügbaren Baustahl jetzt so beschichtet, dass ein nachhaltiger und sicherer Betrieb der Geothermie‐Kraftwerke möglich ist ‐ auch unter Extrembedingungen. Das BAM‐Team will das Beschichtungssystem nun den Anwendern in Indonesien zur Verfügung stellen, damit es unter Realbedingungen in einem Geothermie‐Kraftwerk getestet werden kann. Der Schutz vor Korrosion ist mitentscheidend, weil sie die Lebensdauer dieser Kraftwerke bestimmt. Unsere Arbeit könnte die Effizienz der Energieproduktion mit Geothermie wesentlich verbessern. KW - Geothermie KW - Korrosion PY - 2020 DO - https://doi.org/10.1002/maco.202070086 SN - 1521-4176 SN - 0947-5117 VL - 71 IS - 8 SP - 1 EP - 2 PB - WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA CY - Weinheim AN - OPUS4-51074 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Stohl, Leonie A1 - Tonon, Chiara A1 - Cook, Jake A1 - Gorbushina, Anna A1 - Dehn, Frank A1 - von Werder, Julia A1 - Manninger, Tanja T1 - Understanding bioreceptivity of concrete: material design and characterization N2 - The climate crisis is driving an increasing demand for ecologically oriented concepts. In the building sector, this demand includes not only the use of environmentally friendly materials but also the greening of urban areas. One promising approach is the development of bioreceptive concrete façades, which support the growth of green biofilms directly on their surfaces. These innovative façades are anticipated to deliver benefits comparable to those of macroscopically greened façades, such as enhanced biodiversity and improved air quality, while offering the advantages of being more self-sustaining and stable systems once fully established. However, the development of bioreceptive concrete presents substantial challenges. Due to the interdisciplinarity and novelty of this field, standardized methods for material characterization and bioreceptivity assessment are currently lacking. This study proposes an approach for evaluating surface properties crucial for bioreceptivity, developed on differently structured samples of ultra-high-performance concrete (UHPC). Existing methods and standards from concrete technology are critically reviewed and, where necessary, modified to meet the unique requirements of measuring bioreceptive material properties. Special attention is given to the surface pH value and water retention characteristics, as these are essential for promoting microbial growth and ensuring the long-term stability of green biofilms. The observed surface characteristics vary according to the imprinted surface structures, offering a spectrum of material properties and enabling the evaluation of their impact on bioreceptivity. The findings presented form the foundation for subsequent laboratory weathering experiments, which will be discussed in a complementary publication. KW - Novel methods KW - Bioreceptivity testing PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-655023 DO - https://doi.org/10.1617/s11527-025-02863-y SN - 1359-5997 VL - 58 SP - 1 EP - 18 PB - Springer Science and Business Media LLC AN - OPUS4-65502 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Vogel, Christian A1 - Helfenstein, J. A1 - Massey, M. A1 - Kretzschmar, R. A1 - Schade, U. A1 - Verel, R. A1 - Chadwick, O. A1 - Frossard, E. T1 - Spectroscopic analysis shows crandallite can be a major component of soil phosphorus N2 - Phosphorus (P) bioavailability is crucial for the productivity of natural and agricultural ecosystems, and soil P speciation plays a major role therein. Better understanding of P forms present in soil is thus essential to predict bioavailability. However, P speciation studies are only as powerful as the reference spectra used to interpret them, and most studies rely on a limited set of reference spectra. Most studies on soil P forms differentiate between Ca-bound P (e.g. apatite), organic P, Fe-bound P, and Al-bound P. In our analysis of a Ca, Al, and P rich soil from the Kohala region of Hawaii, we identified the mineral crandallite, CaAl3(PO4)2(OH)5·H2O, a mineral previously not considered to play a significant role in soils. Crandallite was first identified with powder X-ray diffraction. Subsequently reference spectra were collected, and the presence of crandallite was confirmed using micro-focused P K-edge X-ray absorption near edge structure (XANES) spectroscopy, micro-infrared spectroscopy, and solid-state 31P nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. Crandallite XANES spectra were distinct from other common XANES spectra due to the presence of features in the post-edge region of the spectrum. Linear combination fitting of bulk P K-edge XANES spectra allowed the determination of the proportion of crandallite to the total P content, indicating that crandallite comprises up to half, possibly even more of the soil P in the samples. Crandallite is therefore an important and potentially overlooked component of soil P, which pedogenically forms in soils with high P, Al, and Ca contents, where it could play an important role in P bioavailability. KW - Phosphorus KW - XANES spectrosocpy KW - Infrared spectroscopy KW - NMR spectrocopy PY - 2026 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-654968 DO - https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2026.117712 SN - 0016-7061 VL - 467 SP - 1 EP - 10 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-65496 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schmidt, Wolfram A1 - Tchetgnia Ngassam, Ines Leana A1 - Olonade, K. A. A1 - Mbugua, R. A1 - Kühne, Hans-Carsten T1 - Plant based chemical admixtures – potentials and effects on the performance of cementitious materials N2 - While today, engineers can choose from a wide range of rheology modifying admixtures, in some parts of the world, these are difficult to access, due to their complex processing. However, alternatives can be bio‐based polymers such as polysaccharides from various sources. These are easily accessible all over the world, do not demand for complicated processing, and typically they are more sustainable than many established materials, which are crude oil‐based. The paper presents the effects of acacia gum, cassava starch and the gum of triumfetta pendrata A. Rich on the rheological performance of cementitious systems. It is shown that acacia gum can be as efficient as polycarboxylate based superplasticisers, cassava starch can reduce the yield stress slightly with little effect on the plastic viscosity, and the gum of triumfet ta pendrata A. Rich increases the thixotropy of cement pastes with plasticizing polymers significantly. KW - Polysaccharides KW - Rheology KW - Cement KW - Chemical admixtures KW - Bio-based concrete PY - 2018 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-476748 DO - https://doi.org/10.21809/rilemtechlett.2018.83 VL - 3 SP - 124 EP - 128 PB - RILEM S.A.R.L. CY - Paris AN - OPUS4-47674 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Usmani, Shirin A1 - Stephan, Ina A1 - Huebert, Thomas A1 - Kemnitz, E. T1 - Nano metal fluorides for wood protection against fungi N2 - Wood treated with nano metal fluorides is found to resist fungal decay. Sol−gel synthesis was used to synthesize MgF2 and CaF2 nanoparticles. Electron microscopy images confirmed the localization of MgF2 and CaF2 nanoparticles in wood. Efficacy of nano metal fluoride-treated wood was tested against brown-rot fungi Coniophora puteana and Rhodonia placenta. Untreated wood specimens had higher mass losses (∼30%) compared to treated specimens, which had average mass loss of 2% against C. puteana and 14% against R. placenta, respectively. Nano metal fluorides provide a viable alternative to current wood preservatives. KW - Brown-rot fungi KW - Coniophora puteana KW - Fluoride nanoparticles KW - Fluorolytic sol−gel KW - Rhodonia placenta KW - SEM wood characterization KW - Wood protection PY - 2018 DO - https://doi.org/10.1021/acsanm.8b00144 SN - 2574-0970 VL - 2018 SP - 1 EP - 6 PB - American Chemical Society (ACS) CY - Washington DC, US AN - OPUS4-44730 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Wöhlecke, Andreas T1 - Kunststoffbahnen in Deponieabdichtungssystemen N2 - Bereits im Jahre 1989 wurde die erste Zulassung einer Kunststoffdichtungsbahn (KDB)für Deponieabdichtungen von der BAM erteilt. Mit dem Inkrafttreten der neuen Deponieverordnung (DepV) am 16. Juli 2009 hat die BAM eine neue gesetzliche Grundlage für die Zulassung von Geokunststoffen, Polymeren und Dichtungskontrollsystemen erhalten. Die DepV sieht dabei einen weitreichenden Anforderungskatalog an die Produkte vor, der durch die Zulassungsrichtlinien der BAM in technische Spezifikationen für die Produkte umgesetzt wird. KW - Schweißen KW - Deponie KW - Kunststoffdichtungsbahnen KW - Deponieverordnung PY - 2017 SN - 0938 8303 VL - 61 IS - 2 SP - 10 EP - 13 PB - Vereinigte Fachverlage CY - Mainz AN - OPUS4-40106 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Wöhlecke, Andreas A1 - Müller, Werner T1 - Der Zugversuch an Dichtungsbahnen - Kennwerte, Einwirkungen, prüftechnische Durchführung N2 - Der Zugversuch ist ein wichtiges Prüfverfahren für die Qualitätssicherung von Kunststoffdichtungsbahnen, die in der Geotechnik (Deponiebau, Tunnelbau usw.) verwendet werden. Für die Vergleichbarkeit und Beurteilung der Ergebnisse ist ein standardisiertes Verfahren erforderlich. Da sich Kunststoffe durch ihr ausgeprägtes viskoelastisches Verformungsverhalten von anderen Baumaterialien unterscheiden, werden die ermittelten Kennwerte sowie deren Bedeutung und Verwendbarkeit für die Praxis diskutiert. Die Einsatzmöglichkeiten und -grenzen von Extensometern werden erläutert. Am Beispiel des Zugversuchs werden zudem die Schwierigkeiten bei der Normungsarbeit aufgezeigt: Angefangen vom Einfluss unterschiedlicher Normungsorganisationen und -komitees sowie der Hersteller auf den Entstehungsprozess der Normen bis hin zu Übersetzungsfehlern. Dabei zeigt sich, dass es durchaus sinnvoll sein kann, für bestimmte Arten von Produkten, wie z. B. PEHD-Dichtungsbahnen, eine eigene Norm zu erarbeiten. KW - Normung KW - Zugversuch KW - Kunststoffdichtungsbahnen KW - Geotechnik PY - 2017 UR - https://s3.amazonaws.com/objects.readcube.com/articles/downloaded/wiley/b1a8d2eabd5352c1e4d8770668007df731ba69c04e31eb61e4cc921bb1f5995a.pdf?X-Amz-Algorithm=AWS4-HMAC-SHA256&X-Amz-Credential=AKIAIS5LBPCM5JPOCDGQ%2F20170913%2Fus-east-1%2Fs3%2Faws4_request&X-Amz-Date=20170913T065518Z&X-Amz-Expires=147881&X-Amz-SignedHeaders=host&X-Amz-Signature=8da2eb5035c5eae4a69db56068d4821ba58fab729f678a8d9d4e9165cd2406ff DO - https://doi.org/10.1002/gete.201600024 SN - 0172-6145 SN - 2190-6653 VL - 40 IS - 3 SP - 186 EP - 192 PB - Ernst & Sohn AN - OPUS4-41914 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kratz, S. A1 - Adam, Christian A1 - Vogel, Christian T1 - Düngewirkung von P-Rezyklaten N2 - Die agronomische Effizienz von Düngemitteln wird üblicherweise in Vegetationsversuchen geprüft. Diese erlauben die es, unterschiedliche Kulturpflanzen und deren Strategien der Nährstoffmobilisierung und -aneignung zu betrachten und verschiedene Substrattypen und deren Eigenschaften im Hinblick auf Nährstofffixierung und -freisetzung zu berücksichtigen. Solche Versuche, selbst wenn sie nicht im Feld, sondern nur im Gefäß durchgeführt werden, sind jedoch sowohl zeit- als auch kostenintensiv. In erster Näherung wird die Pflanzenverfügbarkeit insbesondere von Phosphor (P)-Düngemitteln daher in der Regel mit Hilfe standardisierter chemischer Extraktionsmethoden abgeschätzt, deren Durchführung in der deutschen ebenso wie in der europäischen Düngemittelverordnung normiert ist. Diese Methoden werden auch bei der staatlichen Düngemittelverkehrskontrolle genutzt, um zu überprüfen, ob die düngemittelrechtlichen Vorgaben eingehalten werden. Wie jüngere Arbeiten gezeigt haben, ist es jedoch schwierig, herkömmliche Standardextraktionsmethoden auf neue Dünger aus Recyclingmaterialien wie Klärschlamm zu übertragen. Korrelationen zwischen P-Aufnahme im Vegetationsversuch und chemischer Löslichkeit im Standardextrakt sind oft nur mäßig bis schwach oder überhaupt nicht signifikant. Die vorliegende Literaturübersicht gibt einen Überblick zum aktuellen Stand des Wissens über die chemische Löslichkeit von klärschlammbasierten P-Recyclingdüngern, deren Effizienz im Vegetationsversuch und statistische Relationen zwischen beiden Parametern. Anschließend werden alternative Methoden zur Abschätzung der P-Verfügbarkeit von Recyclingdüngern vorgestellt, die derzeit Gegenstand der wissenschaftlichen Diskussion sind. KW - Abwasser KW - Agronomische Effizienz KW - Chemische Löslichkeit KW - Düngemittel KW - Extraktion KW - Klärschlamm KW - Pflanzenverfügbarkeit KW - Pflanzenwurzel KW - Phosphat KW - Phosphor KW - P-Recyclingdünger KW - Relative agronomische Effizienz (RAE) KW - Struvit KW - Vegetationsversuche PY - 2019 VL - 32 IS - 1 SP - 14 EP - 21 PB - Rhombos-Verlag CY - Berlin AN - OPUS4-47941 LA - deu 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 - Müller, Werner A1 - Wöhlecke, Andreas T1 - Das Wasserableitvermögen in den Querstößen von Kunststoff-Dränelementen N2 - Bei den von der Bundesanstalt für Materialforschung und ‐prüfung (BAM) zugelassenen Kunststoff‐Dränelementen sind drei verschiedene Varianten von überlappenden Querstößen nach den Einbauanleitungen zulässig. Das Wasserableitvermögen innerhalb dieser Querstöße wurde vom SKZ – Das Kunststoffzentrum und von der KIWA Deutschland GmbH in Abstimmung mit der BAM gemessen. Dabei zeigte sich bei den gewählten Prüfbedingungen (einem hydraulischer Gradienten i = 1, Auflasten von 20 und 50 kPa sowie den Bettungen hart/weich und weich/weich) praktisch keine Verringerung gegenüber dem Wasserableitvermögen im Kunststoff‐Dränelement selbst. Eine solche war insbesondere dann nicht zu beobachten, wenn die Dränkerne im Überlappungsbereich direkt aufeinandergelegt wurden (Variante A). Werden die Kunststoff‐Dränelemente als Ganzes entweder dachschindelartig hinsichtlich der Strömungsrichtung (Variante B) oder in einer gerade umgekehrten Anordnung (Variante C) übereinandergelegt, so genügt dabei eine Überlappungslänge von 20 cm, damit ausreichend Wasser durch die zwischen den Dränkernen liegende Trennschicht aus Filter‐ und Trägergeotextil strömt. Der bisher in der GDA‐Empfehlung E2‐20 für die Bemessung angesetzte Abminderungsfaktor von 1,2 für Querstöße kann daher für die hier untersuchten, zugelassenen Produkte bei einer genügend großen Überlappung entfallen. Entsprechende Hinweise werden zukünftig in den Zulassungsscheinen gegeben. KW - Deponie KW - Geokunststoffe KW - Kunststoff-Dränelemente PY - 2017 DO - https://doi.org/10.1002/gete.201600001 VL - 40 IS - 1 SP - 54 EP - 59 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin AN - OPUS4-49966 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Auer, G. A1 - Spanka, M. A1 - Hamann, Christopher A1 - Adam, Christian T1 - Thermal zinc extraction from steel mill dust N2 - Treatment and reusing of hazardous wastes have become significant issues of modern societies. Blast furnace sludge (BFS) and electric arc furnace dust (EAFD) are such typical wastes, because they usually contain high amounts of undesirable elements such as zinc (Zn) and lead (Pb). These elements can cause operational problems in reusing of BFS and EAFD. In this study, the Ferro Duo GmbH and the Federal Institute for Materials Research and Testing have investigated a novel approach for eliminating and/or recovering Zn and Pb from both wastes. Applied was a selective chlorination and volatilization of Zn and Pb as chlorides at temperatures between 500 °C and 1100 °C. Both product obtained, Zn and Pb in the form of ZnCl2 and PbCl2 and the purified solid mineral compound are attractive materials for further use. Hydrochloric acid and iron(II) chloride were used as chlorination agents. Exceptionally high Zn and Pb removal efficiencies of >99.5 % could be achieved with both chlorination agents, whereby iron(II) chloride exhibited better performance. KW - Blast furnace sludge KW - Chlorination KW - Electric arc furnace dust KW - Lead KW - Zinc KW - Thermochemical treatment PY - 2019 SN - 1613-2394 VL - 72 IS - 1 SP - 27 EP - 31 PB - GDMB Verlag GmbH CY - Clausthal-Zellerfeld AN - OPUS4-47288 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Taube, Mareike Carolin A1 - Adam, Christian A1 - Adamczyk, Burkart A1 - Beckmann, T. A1 - Reuter, M. A1 - Stelter, M. ED - Reiser, B. T1 - Recycling von metallurgischen Rückständen - Schmelzversuche zeigen, wie die Tantalrückgewinnung aus Zinnschlacken und weiteren Reststoffen optimiert werden kann N2 - Since the recycling of tantalum bearing post-consumer waste is practically not existent, metallurgical residues are the most important feed for the tantalum recycling. Most tin ores naturally contain significant quantities of refractory metals. During the smelting process in primary tin production these elements are enriched in the slag phase. This slag is a highly valuable raw material for tantalum production due to its considerable concentration of tantalum and its functioning as an additional slag former in further pyrometallurgical treatment. In this paper the first process stage of an existing pyrometallurgical process for tantalum recovery, mainly from low grade pyrometallurgical residues, is discussed. Smelting trials were carried out in a pilot-scale electric arc furnace to analyse the effect of feeding on the activity of carbon as a reducing agent. Therefore, blowing petroleum coke through an iron lance and the manual adding of coke into the melting bath were tested. During the pyrometallurgical treatment elements with a high affinity to carbon were reduced to their carbide form and enriched in the molten iron-based metal phase. The objective of the process was to reduce the oxidic tantalum completely and to enrich it into the metal phase. Furthermore, the transfer of unwanted elements such as titanium into the metal phase was aimed to be avoided. Spoon test specimens were taken from the liquid mineral melt to follow the evolution of the reduction process. The cooled down solidified melting bath was investigated by using the XRD and EDX method to characterise the slag system and to identify relevant mineral phases. N2 - Da das Recycling von tantalhaltigen Post-Consumer-Abfällen praktisch nicht existiert, stellen metallurgische Reststoffe eine äußerst wichtige Rohstoffquelle für das Tantalrecycling dar. Die meisten Zinnerze enthalten von Natur aus erhebliche Mengen an Refraktärmetallen. Diese Elemente werden in den Schlacken der pyrometallurgischen Primärzinngewinnung angereichert. Aufgrund ihrer vergleichsweise hohen Wertstoffkonzentration und ihrer Funktion als zusätzlicher Schlackenbildner stellen diese Schlacken einen wertvollen Rohstoff für die Verhüttung tantalhaltiger Reststoffe dar. In der vorliegenden Arbeit wird ein existierendes Verfahren zur Tantalrückgewinnung diskutiert, dem hauptsächlich pyrometallurgische Rückstände geringer Wertstoffkonzentration als Einsatzstoff dienen. Mit Hilfe des Verfahrens sollte dasoxidisch vorliegende Tantal vollständig reduziert und in der Metallphase angereichert werden. Weiterhin sollte vermieden werden, dass unerwünschte Elemente wie Titan in die Metallphase überführt werden. Ziel der Untersuchung war es, die ablaufenden Reduktionsprozesse besser zu verstehen, um so Ansätze für die Prozessoptimierung identifizieren zu können. KW - Lichtbogenofen KW - Pyrometallurgie KW - Recycling KW - Tantal KW - Zinnschlacke PY - 2020 SN - 0934-3482 VL - 33 SP - 10 EP - 17 PB - Rhombos-Verlag CY - Berlin AN - OPUS4-50656 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Taube, Mareike Carolin A1 - Adamczyk, Burkart A1 - Adam, Christian A1 - Feldmann, Ines A1 - Ostermann, Markus A1 - Reuter, M. A1 - Stelter, M. T1 - Tantalrecycling aus pyrometallurgischen Rückständen N2 - Gegenstand dieser Arbeit ist die Untersuchung eines bestehenden pyrometallurgischen Prozesses zur Rückgewinnung von Tantal und Niob aus metallurgischen Reststoffen mit vorwiegend niedriger Wertstoffkonzentration. Zur näheren Erforschung der im vorliegenden Stoffsystem ablaufenden Reduktionsprozesse wurden in einem Elektrolichtbogenofen Schmelzversuche im Pilotmaßstab durchgeführt. Als Reduktionsmittel diente Koks, welcher mithilfe einer Argon-gespülten Eisenlanze in die flüssige mineralische Schmelze eingebracht wurde. Während der Reduktionsbehandlung werden Refraktärmetalle wie Tantal und Niob in ihre Carbide überführt und anschließend in der erschmolzenen eisenbasierten Metallphase am Boden des Reaktors angereichert. Neben Tantal und Niob gelangt auch ein Teil des im Einsatzmaterial enthaltenen Titans als unerwünschtes Begleitelement in die Metallphase. Sein Großteil verbleibt jedoch als Oxid in der Schlacke und wird dort hauptsächlich im Mineral Perowskit (CaTiO3) gebunden. Die erstarrten Schlackeproben wurden mit verschiedenen Methoden wie Röntgenfluoreszensanalyse, Röntgenbeugung und Rasterelektronenmikroskopie mit gekoppelter energiedispersiver Röntgenanalyse untersucht, um die Bildung tantalhaltiger Mineralphasen zu verschiedenen Stadien des Reduktionsprozesses zu verfolgen. Die hier gewonnenen Erkenntnisse zeigen, dass weniger die durch das Einblasen von Koks verursachte Reduktionsreaktion, sondern das Absinken der tantalreichen Eisentröpfchen in der flüssigen mineralischen Schmelze, gefolgt von ihrer Anreicherung in die Metallphase, für die Kinetik ausschlaggebend ist. N2 - An existing pyrometallurgical process for tantalum and niobium recovery, mainly from low grade pyrometallurgical residues, was investigated. Melting experiments were carried out in a pilot-scale electric arc furnace to study the material system during the reduction process caused by blowing coke into the liquid mineral melt. During the pyrometallurgical treatment refractory metals such as tantalum and niobium are converted into their carbides and enriched in the molten iron-based metal phase. Titanium is also enriched in the metal phase as an unwanted accompanying element, but most of it remains in oxidic form in the slag and is mainly bound in the mineral perovskite. Cooled down slag samples were analysed using XRF, XRD, SEM and EDX to investigate the formation of mineral phases rich in tantalum during various stages of the reduction process. The results show that the settling of the tantalum-rich iron droplets in the molten slag into the metal phase May play a greater role for the kinetics than the actual reduction reaction caused by blowing in coke. KW - Tantal KW - Recycling KW - Reduktionsprozess KW - Perowskit KW - Elektrolichtbogenofen PY - 2020 SN - 1613-2394 VL - 73 IS - 4 SP - 196 EP - 205 PB - GDMB Verlag GmbH CY - Clausthal-Zellerfeld AN - OPUS4-51064 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Adam, Christian T1 - Phosphatdüngemittel aus Klärschlammaschen N2 - Das Element Phosphor ist für alle Lebewesen essenziell und wird beispielsweise von Pflanzen in Form von Phosphaten aufgenommen. In der landwirtschaftlichen Produktion werden dem Boden die Phosphate durch Wachstum und Ernte der Pflanzen entzogen und müssen ihm in Form von Phosphatdüngemitteln wieder zugeführt werden, um die Nahrungsmittelproduktion zu sichern. Rohphosphat stellt die Grundlage unserer derzeitigen Phosphatdüngemittel dar, ist aber gleichzeitig ein endlicher Rohstoff. Des Weiteren sind insbesondere sedimentäre Rohphosphate oftmals mit erheblichen Konzentrationen toxischer Schadstoffe wie Cadmium, Uran und Thorium belastet. Eine Kreislaufführung des Phosphats sollte erfolgen, um natürliche Rohstoffvorkommen zu schonen und den Eintrag von Schadstoffen auf unsere Böden zu unterbinden. KW - Phosphat KW - Recyclingdüngemittel PY - 2020 SN - 1610-6563 IS - 3 SP - 14 EP - 15 PB - MuP Verlag GmbH CY - München AN - OPUS4-50792 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Steckenmesser, D. A1 - Vogel, Christian A1 - Adam, Christian A1 - Steffens, D. T1 - Effect of various types of thermochemical processing of sewage sludges on phosphorus speciation, solubility, and fertilization performance N2 - Sewage sludge has one of the highest phosphorus (P) recovery potentials of all waste materials. Therefore, P-recycling from sewage sludge could contribute to closing the P-cycle. Recently, various thermal processes for P-recovery have been developed, but there is still a demand for information on the effect of different process parameters (e.g. additives and temperature) on P-speciation and especially on the fertilization performance. In the present study, two common methods (low-temperature conversion at 400–500° C and thermochemical treatment at 950° C) were investigated and combined to produce highly bioavailable P-fertilizers from two different types of sewage sludge based on chemical phosphorus precipitation (Chem-P) and enhanced biological phosphorus removal (Bio-P). The results of P-fractionation, X-ray diffraction analysis, and pot experiments with maize showed that Bio-P sludges attain high P-plant-availability after treatment at low temperatures (400° C). In contrast, Chem-P sludges can adequately be treated at higher temperatures under reductive conditions with sodium additives to form highly bioavailable calcium-sodium-phosphate. Additionally, also highly heavy-metal contaminated sludges can be thermochemically treated at high temperatures to achieve the legal requirements for fertilizers. KW - P-recovery KW - Low-temperature-conversion KW - Thermochemical treatment KW - P-fractionation KW - P-plant-availability KW - Sewage sludge PY - 2017 DO - https://doi.org/10.1016/j.wasman.2017.02.019 SN - 0956-053X VL - 62 SP - 194 EP - 203 PB - Elsevier CY - Amsterdam AN - OPUS4-41646 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Fortini, Renata A1 - Meyer-Plath, A. A1 - Kehren, D. A1 - Gernert, U. A1 - Agudo Jácome, Leonardo A1 - Sturm, Heinz T1 - Measurement of flexural rigidity of multi-walled carbon nanotubes by Dynamic Scanning Electron Microscopy N2 - In this work the flexural rigidity of individual large diameter multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) was investigated. The bending modulus were obtained by detecting the resonance frequencies of mechanically excited cantilevered carbon nanotubes using the so-called dynamic scanning electron microscopy technique, and applying the Euler–Bernoulli beam theory. For the nanotubes studied, we determined a modulus of up to 160 GPa. This agrees with values reported by other authors for MWCNTs produced by catalytic chemical vapor deposition, however, it is 6-8 times smaller than values reported for single and multi-walled carbon nanotubes produced by arc-discharge synthesis. Toxicological studies with carbon nanotubes have been showing that inhaled airborne nanofibers that reach the deep airways of the respiratory system may lead to serious, asbestos-like lung diseases. These studies suggested that their toxicity critically depends on the fiber flexural rigidity, with high rigidity causing cell lesions. To complement the correlation between observed toxicological effects and fiber rigidities, reliable and routinely applicable measurement techniques for the flexural rigidity of nanofibers are required. KW - Flexural rigidity KW - Bending modulus KW - Resonance frequency KW - Carbon nanotubes KW - Fiber toxicology PY - 2020 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-514190 DO - https://doi.org/10.3390/fib8050031 SN - 2079-6439 VL - 8 IS - 5 SP - 31 PB - MDPI AN - OPUS4-51419 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Müller, Werner A1 - Wöhlecke, Andreas T1 - Influence of rib stiffness and limited long-term junction strength on geogrid performance N2 - The description of the behavior of geogrids in reinforced soil constructions usually ignores long-term behavior and possible failure modes of junctions between longitudinal and transverse ribs. Two proposals have been made during recent years to overcome this drawback. The first analytic approach applies only to rigid geogrids and assumes a specific tensile-shear failure mode of geogrid junctions. The second numerical approach applies also for non-rigid geogrids and takes into account different modes of junction failure. This note discusses the two approaches focusing on the effects of rib stiffness and limited strength, different failure modes and degradation of junctions. It is shown that the mentioned effects should be considered in geogrid design, because they may alter significantly the long-term geogrid performance. KW - Geogrid KW - Junction KW - Anchor trench KW - Design rules KW - Long-term behavior PY - 2019 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-637076 DO - https://doi.org/10.1007/s40515-019-00095-6 SN - 2196-7202 VL - 7 IS - 2 SP - 175 EP - 190 PB - Springer CY - New York, NY AN - OPUS4-63707 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Montag, D. A1 - Adam, Christian T1 - Rechtliche Vorgaben der Klärschlammverordnung und deren Auswirkungen auf die Phosphor-Rückgewinnung N2 - Im Abfalltechnik-Ausschuss der Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Abfall (LAGA) wurde eine Vollzugshilfe zur Klärschlammverordnung erarbeitet, die nach Verabschiedung durch die Umweltministerkonferenz Mitte Mai 2020 als LAGA-Merkblatt M-39 veröffentlicht wurde. Im vorliegenden vierten Arbeitsbericht der DWA-Arbeitsgruppe KEK-1.1 werden verschiedene Aspekte der ab dem Jahr 2029 geltenden Regelungen aufgegriffen und damit einige Punkte des LAGA M-39 hinsichtlich der technischen Auswirkungen für den Kläranlagenbetreiber konkret ausgeführt. KW - Klärschlamm KW - Klärschlammverordnung KW - Phosphor-Rückgewinnung PY - 2022 SN - 1866-0029 VL - 5 IS - 69 SP - 406 EP - 413 PB - Gesellschaft zur Förderung der Abwassertechnik CY - Hennef AN - OPUS4-55009 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schwibbert, Karin A1 - de Eulate Pérez, Elisa García A1 - Wen, Keqing A1 - Voss, Heike A1 - Thiele, Dorothea A1 - Richter, Anja M. A1 - Bonse, Jörn T1 - Escherichia coli repellence via laser-induced periodic surface structures (LIPSS) on titanium: Critical role of biofilm-associated gene expression N2 - The inconsistency in the observed bacteria-repellent effects of laser-induced surface textures remains a subject of scientific debates. With E. coli TG1 as test strain, we performed biofilm formation assays on ultrashort pulse laser textured titanium. Samples covered with low spatial frequency LIPSS (LSFL) of periods around 750 nm or with high spatial frequency LIPSS (HSFL) featuring smaller periods around 100 nm were processed on polished samples. While LSFL significantly reduce the number of adhering bacteria compared to the polished reference, HSFL do not. Simultaneously, we concentrate our study on bacterial strategies employed for biofilm formation, that is the transcription of the biofilm-associated genes csgB, involved in primary adhesion to a surface, and wza, participating in biofilm maturation. Promoter regions of these genes were cloned into a promotor probe plasmid with the green fluorescent protein GFP+ as reporter and transferred into the test strain. As indicated by the fluorescence intensity of the reporter protein, among the bacteria colonizing LSFL-covered areas, a markedly higher proportion of cells transcribing csgB or wza were detected, compared to the bacterial populations colonizing the polished or HSFL-covered areas. To our knowledge, this is the first study indicating that the antifouling effect of LSFL topographies can be counteracted when bacteria activate biofilm-associated genes. KW - Laser-induced periodic surface structures (LIPSS) KW - Titanium KW - Biofilm KW - Antifouling KW - Gene expression KW - Fluorescence microscopy PY - 2026 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-655572 DO - https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2026.166363 SN - 0169-4332 VL - 730 SP - 1 EP - 9 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-65557 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Hernández-García, María Amparo A1 - Rurack, Knut A1 - Bell, Jérémy T1 - Rapid fabrication of optical elements for sensing applications using a standard SLA printer N2 - The demand for compact, high-performance optical components has driven the development of increasingly sophisticated and miniaturized optical elements, often requiring complex and costly fabrication methods. In this study, we propose a cost-effective and accessible methodology for the fabrication of lenses and free-form optics using a commercially available stereolithography (SLA) 3D printer. A systematic characterisation of six transparent photopolymer resins was conducted in terms of their spectroscopic, optical, and morphological properties, i.e., surface and dimensional properties. The evaluation encompassed parameters such as transmittance, autofluorescence, refractive index, and surface roughness. A straightforward yet resilient printing and post-treatment protocol was formulated, facilitating the fabrication of optical components with over 80% transmittance, minimal intrinsic fluorescence, and surface quality that is compatible with exacting optical applications. The fabricated components demonstrated excellent dimensional fidelity to digital designs and high reproducibility. To demonstrate the versatility of this approach, aspherical, miniaturized, and freeform lenses were designed and integrated into three fluorogenic sensing systems, including oil (strip-based) and chlorine (microfluidic-based) detection platforms, as well as a smartphone-based SARS-CoV-2 biosensor. The integration of customized 3D-printed optics has been demonstrated to enhance signal collection and readout performance, thereby highlighting the potential of this approach to democratize the rapid prototyping and deployment of miniaturized optical systems. This work represents a significant advancement in the field of additive manufacturing, particularly in relation to the development of functional photonic devices. Furthermore, it opens new prospects for sensor applications in biosensing, microfluidics, imaging, and integrated optics. KW - 3D-printing KW - Free-form KW - Prototyping KW - Optical resin KW - Surface finishing KW - Fluorescence KW - Sensor PY - 2026 DO - https://doi.org/10.37188/lam.2026.024 VL - 7 SP - 1 EP - 19 PB - Light Publishing Group CY - Changchun AN - OPUS4-65555 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -