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Organisationseinheit der BAM
Derzeit erfolgt in mehreren Arbeitsgruppen unter Einbindung interessierter Kreise die Überarbeitung der 2001 erschienenen Richtlinie 'Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen' (Instandsetzungsrichtlinie) des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton e.V. (DAfStb). Hierüber wird in dem nachfolgenden Beitrag berichtet, um der Fachwelt frühzeitig darzustellen, in welche Richtung die Fortschreibung des Regelwerkes geplant ist.
Die geplante neue Richtlinie wird nach derzeitigem Beratungsstand eine deutliche inhaltliche Erweiterung erfahren. Daher wird sie in 'Richtlinie für die Instandhaltung von Betonbauteilen' (Instandhaltungsrichtlinie) umbenannt und wird Festlegungen zu der grundsätzlichen Vorgehensweise bei der Instandhaltung unter Berücksichtigung der Komponenten Wartung, Inspektion, Instandsetzung und Verbesserung in Anlehnung an DIN 31051 enthalten. Da diese umfassenderen Aufgaben deutlich präziser beschrieben werden, konkretisieren sich auch die Anforderungen an die erforderliche Qualifikation des sachkundigen Planers, der zukünftig verstärkt die 'Restnutzungsdauer' bei seiner Planung beachten und in entsprechende Maßnahmen umsetzen muss.
Mit den Ergänzungen und Änderungen wird die Richtlinie an die aktuellen Entwicklungen und Regelungen im Betonbau angepasst. Gleichzeitig gewinnt die Planungsleistung erheblich an Bedeutung. Für Instandsetzungsprodukte gemäß DIN EN 1504 werden, die Beseitigung derzeit noch enthaltener Unklarheiten und technischer Defizite auf europäischer Ebene vorausgesetzt, Verwendbarkeitsmöglichkeiten aufgezeigt. Die Ausführung von Instandhaltungsmaßnahmen wird durch die Einführung von Überwachungsklassen mit zugehörigen Anforderungen an die durchzuführenden Prüfungen spezifiziert und damit konkretisiert.
Innovative Technologien für die Erkundung, Löschung und Beobachtung von Kohlebränden - Phase B -
(2011)
Aufbauend auf den Erkenntnissen der Phase A, die sich auf das grundlegende Verständnis von Kohlebränden, sowie der Voraussetzung und des prinzipiellen Ablaufs der physikalischchemischen Brandprozesse konzentriert haben, erfolgte in Phase B eine Fokussierung auf Methoden zur Vermeidung von Kohlebränden, sowie der Löschung und Überwachung von Kohlebrandzonen, um einen Beitrag zur Verminderung von C02-Emissionen und zum Erhalt der nutzbaren Energieressourcen leisten zu können. Diese Arbeiten erfolgten insbesondere mit Bezug zu den „Clean Development Mechanisms“ (CDM), die im Rahmen des Kyoto-Protokolls entwickelt worden sind.
Eine Zertifizierung von Löschaktivitäten im Rahmen des Kyoto-Protokolls setzt dabei eine nachvollziehbare Ermittlung der kohlebrandbezogenen C02-Emissionen und eine belastbare Abschätzung der durch die Löschung verringerten Emissionsmengen voraus. Wesentliche Arbeiten konzentrierten sich auf die Entwicklung von Verfahren, die eine solche Abschätzung gewährleisten können. Dazu wurden unterschiedliche Ansätze entwickelt und anhand der erhobenen Felddaten überprüft. Die untersuchten Ansätze konzentrierten sich dabei auf Verfahren, die eine Ermittlung des vorhandenen Kohlevolumens, die Erfassung der emittierten Gase und die durch die Kohlebrände verursachten Temperaturanomalien an der Tagesoberfläche ermöglichen. Die direkten Arbeiten zum Thema CDM wurden dabei in einem Arbeitspaket unter Federführung der BGR gebündelt.
Die deutsche Initiative zur Erforschung der Kohlenbrände in der V.R. China leistete zweifelsfrei signifikante Beiträge zu den oben genannten Zielen. Durch die inventiven Ansätze im Bereich der Brandbewältigung konnte darüber hinaus auch in Teilen die ökonomischen Chancen für ein Engagement deutscher Unternehmen aufgezeigt werden.
Absorption effects in total reflection X-ray fluorescence (TXRF) analysis are important to consider, especially if external calibration is to be applied. With a color X-ray camera (CXC), that enables spatially and energy resolved XRF analysis, the absorption of the primary beam was directly visualized for mL-droplets and an array of pL-droplets printed on a Si-wafer with drop-on-demand technology. As expected, deposits that are hit by the primary beam first shade subsequent droplets, leading to a diminished XRF signal. This shading effect was quantified with enhanced precision making use of sub-pixel analysis that improves the spatial resolution of the camera. The measured absorption was compared to simulated results using three different model calculations. It was found they match very well (average deviation < 10%). Thus errors in quantification due to absorption effects can be accounted for in a more accurate manner.
Recent DNA-based studies have shown that the built environment is surprisingly rich in fungi. These indoor fungi – whether transient visitors or more persistent residents – may hold clues to the rising levels of human allergies and other medical and building-related health problems observed globally. The taxo¬nomic identity of these fungi is crucial in such pursuits. Molecular identification of the built mycobiome is no trivial undertaking, however, given the large number of unidentified, misidentified, and technically compromised fungal sequences in public sequence databases. In addition, the sequence metadata required to make informed taxonomic decisions – such as country and host/substrate of collection – are often lacking even from reference and ex-type sequences. Here we report on a taxonomic annotation workshop (April 10–11, 2017) organized at the James Hutton Institute/University of Aberdeen (UK) to facilitate reproducible studies of the built mycobiome. The 32 participants went through public fungal ITS bar¬code sequences related to the built mycobiome for taxonomic and nomenclatural correctness, technical quality, and metadata availability. A total of 19,508 changes – including 4,783 name changes, 14,121 metadata annotations, and the removal of 99 technically compromised sequences – were implemented in the UNITE database for molecular identification of fungi (https://unite.ut.ee/) and shared with a range of other databases and downstream resources. Among the genera that saw the largest number of changes were Penicillium, Talaromyces, Cladosporium, Acremonium, and Alternaria, all of them of significant importance in both culture-based and culture-independent surveys of the built environment.
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.
Bundling analytical capacities to understand phase formation in recycling of functional materials
(2019)
Transitioning from combustion engine-driven transportation to e-mobility demands a paradigm shift – from a system geared to maximize energy efficiency (i.e. fuel consumption) to a system that may be constrained by the availability of high technology (critical) metals required for electrical energy storage systems and drives. In the wake of these developments efforts in securing new resources of these metals from recycling of end-of-life products are increasing steadily.
Recycling of Li-Ion batteries has recently been evaluated. The results pinpoint to a critical need for understanding slag Formation and its dependence on metal components like Mn under extreme conditions. This will allow researchers to predict optimal Operation setting and to react quickly to changing market demands (which may be Li or Co at one point but may also shift to Ni or rare earth elements (REE)). The long-term goal is to control the formation of specific phases in slags allowing for a Maximum yield of elements of interest and optimal recovery in the separation processes that follows. The combination of data on the physical micro structure and local chemistry of the multi-Phase products during and after processing will help to understand and derive thermodynamic and kinetic data on its formation.
In this paper we are giving an overview on the analytical challenges and approaches to provide robust data on local element concentration and species (especially Mn which is a common component of next generation Li-ion batteries cathodes), spanning the dimensions from the nanometer scale to the bulk material. The complementary interactions of X-rays and electrons make them ideal probes to collect Interface and “in-depth” information. Before- and -after studies as well as in situ structural changes and Phase (trans)formation, changes in elemental and elemental species (e.g. oxidation state) distribution may be tracked by X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence microscopy and X-ray Absorption spectroscopy. The application of such advanced analytical tools will not only provide essential clues during early lab-based experiments towards the development of new recycling technologies, but may also be deployed for on-line and in-line monitoring of industrial processes.
Homogen katalysierte Reaktionen sind wichtige Werkzeuge der chemischen Industrie. Milde Reaktionsbedingungen und hohe Selektivitäten führen zu einer energie- und ressourcenschonenden Produktion. Ein bedeutender Prozessschritt ist die Hydroformylierung. Hier kommen Kobalt- und Rhodiumkomplexe mit mehrzähnigen Liganden zum Einsatz, die zumeist in wässriger Lösung vorliegen. Die Anwendbarkeit beschränkt sich demnach auf kurzkettige Edukte mit hinreichender Wasserlöslichkeit.
Hydroformylation of short-chained olefins has been established as a standard industrial process for the production of C2 to C6 aldehydes. Using aqueous solutions of transition metal complexes these processes are carried out homogeneously catalyzed. A biphasic approach allows for highly efficient catalyst recovery. Regarding renewable feedstocks, the hydroformylation of long-chained alkenes (> C10) in a biphasic system, using highly selective rhodium catalysts has yet not been shown. Therefore, the Collaborative Research Center SFB/TR 63 InPROMPT develops new process concepts, involving innovative tuneable solvent systems to enable rather difficult or so far nonviable synthesis paths. One possible concept is the hydroformylation of long-chained alkenes in microemulsions. For this, a modular mixer-settler concept was proposed, combining high reaction rates and efficient catalyst recycling via the application of technical grade surfactants. The feasibility of such a concept is evaluated in a fully automated, modular mini-plant system within which the characteristics of such a multiphase system pose several obstacles for the operation. Maintaining a stable phase separation for efficient product separation and catalyst recycling is complicated by small and highly dynamic operation windows as well as poor measurability of component concentrations in the liquid phases. In this contribution, a model-based strategy is presented to enable concentration tracking and phase state control within dynamic mini-plant experiments. Raman spectroscopy is used as an advanced process analytical tool, which allows for online in-situ tracking of concentrations. Combined with optical and conductivity analysis optimal plant trajectories can be calculated via the solution of dynamic optimization problem under uncertainty. Applying these, a stable reaction yield of 40 % was achieved, combined with an oil phase purity of 99,8 % (total amount of oily components in the oil phase) and catalyst leaching below 0.1 ppm.