4 Material und Umwelt
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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.
BAM is currently building up a platform of novel nanoRMs relying on iron oxide nanoparticles of different shape, size and surface chemistry. Iron oxide was chosen as a core material because of its relevance to the material and life sciences.
As a first candidate of this series, we present cubic iron oxide nanoparticles with a nominal edge length of 8 nm. These particles were synthesized by thermal decomposition of iron oleate in high boiling organic solvents adapting well-known literature procedures. After dilution to a concentration suitable for electron microscopy (TEM and SEM) as well as for small-angle X-ray scattering (SAXS) measurements, the candidate nanoRM was bottled and assessed for homogeneity and stability by both methods following the guidelines of ISO 17034 and ISO Guide 35.
The particle sizes obtained by both STEM-in-SEM and TEM are in excellent agreement with a minimum Feret of 8.3 nm ± 0.7 nm. The aspect ratio (AR) of the iron oxide cubes were extracted from the images as the ratio of minimum Feret to Feret resulting in an AR of 1.18 for TEM to 1.25 for SEM. Alternatively, a rectangular bounding box was fitted originating from the minimum Feret and the longest distance through the particle in perpendicular direction. This led to AR values of 1.05 for TEM and 1.12 for SEM, respectively. The results confirm the almost ideal cubic shape.
Angesichts der zunehmenden Digitalisierung und dem Einsatz datenintensiver Methodiken in der Wissenschaft stehen Forschende vor der Herausforderung, stetig wachsende Datenmengen nachvollziehbar zu dokumentieren, langfristig zu speichern und für Dritte nachnutzbar zu machen. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, bietet sich die Nutzung von Software-Lösungen an, welche Forschungsdatenmanagement mit der digitalen Dokumentation von Laborinventar und Experimenten in elektronischen Laborbüchern (engl. electronic lab notebooks (ELN)) verknüpfen.
The biogenesis of iron–sulfur (Fe/S) proteins entails the synthesis and trafficking of Fe/S clusters, followed by their insertion into target apoproteins. In eukaryotes, the multiple steps of biogenesis are accomplished by complex protein machineries in both mitochondria and cytosol. The underlying biochemical pathways have been elucidated over the past decades, yet the mechanisms of cytosolic [2Fe-2S] protein assembly have remained ill-defined. Similarly, the precise site of glutathione (GSH) requirement in cytosolic and nuclear Fe/S protein biogenesis is unclear, as is the molecular role of the GSH-dependent cytosolic monothiol glutaredoxins (cGrxs). Here, we investigated these questions in human and yeast cells by various in vivo approaches. [2Fe-2S] cluster assembly of cytosolic target apoproteins required the mitochondrial ISC machinery, the mitochondrial transporter Atm1/ABCB7 and GSH, yet occurred independently of both the CIA system and cGrxs. This mechanism was strikingly different from the ISC-, Atm1/ABCB7-, GSH-, and CIA-dependent assembly of cytosolic–nuclear [4Fe-4S] proteins. One notable exception to this cytosolic [2Fe-2S] protein maturation pathway defined here was yeast Apd1 which used the CIA system via binding to the CIA targeting complex through its C-terminal tryptophan. cGrxs, although attributed as [2Fe-2S] cluster chaperones or trafficking proteins, were not essential in vivo for delivering [2Fe-2S] clusters to either CIA components or target apoproteins. Finally, the most critical GSH requirement was assigned to Atm1-dependent export, i.e. a step before GSH-dependent cGrxs function. Our findings extend the general model of eukaryotic Fe/S protein biogenesis by adding the molecular requirements for cytosolic [2Fe-2S] protein maturation.