TÄTIGKEITSBERICHT 2005

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1 TÄTIGKEITSBERICHT 2005 Institut für Energie- und Umwelttechnik e. V.

2 Bildnachweis Deckblatt: oben links: Partikeldepositionsphänomene auf Impaktoroberfläche (IUTA 2006) oben rechts: Katalysator für Kleinfeuerungsanlagen (IUTA 2006) unten links: Verdampfereinheit für Brennstoffzellenbefeuchtung (IUTA 2006) unten rechts: cfd-simulation Ionen-Partikel-Mischkammer (IUTA 2006) Impressum Institut für Energieund Umwelttechnik e. V. Institut an der Universität Duisburg-Essen Bliersheimer Str Duisburg Telefon: (02065) Telefax: (02065) Geschäftsführender Vorstand: Prof. Dr.-Ing. K. G. Schmidt, Wissenschaftlicher Leiter Dipl.-Volkswirt G. Schöppe, Kaufmännischer Geschäftsführer Dr.-Ing. St. Haep, Wissenschaftlich-Technischer Geschäftsführer Dr.-Ing. E. Erich, Stellvertretender Geschäftsführer Dipl.-Ing. J. Schiemann, Stellvertretender Geschäftsführer Redaktion: Prof. Dr.-Ing. K. G. Schmidt Dr.-Ing. S. Haep Druck: Zentrale Vervielfältigungsstelle Universität Duisburg Essen, Campus Duisburg 2

3 TÄTIGKEITSBERICHT 2005 Institut für Energieund Umwelttechnik e. V. Institut an der Universität Duisburg-Essen

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5 TÄTIGKEITSBERICHT Vorwort Organisation, Arbeitsweise und Geschäftsverlauf Organisation und Arbeitsweise Geschäftsverlauf Förderverein des Instituts für Energie- und Umwelttechnik e. V. (FVEU) Kompetenzen der Bereiche - expertise of departments Arbeitsschwerpunkte und technische Ausstattung der Bereiche Gasreinigungsverfahren / Molekulare Kontamination Numerische Mehrphasen-Strömungssimulation (CFD) Molekulare und partikuläre Kontamination (MPK) Arbeitsplatzbezogene Luftreinhaltetechnologien Sorptive und mechanische Gasreinigungstechnologien Luftgetragene Partikel / Luftreinhaltung Immission Emission Nanopartikelexposition an Arbeitsplätzen Untersuchungen der Nanopartikelkontamination auf EUVL Fotomasken Filtration und Umweltverfahrenstechnik Produktionsintegrierter Umweltschutz (PIUS) Minderung von Cr (VI) in Holzaschen Katalytische Gasaufbereitung Absorptive Gasreinigung Biomasse und energetische Verwertung Katalytische Gasaufbereitung Biomasse und energetische Verwertung Kombivergaser zur energetischen Nutzung von Alt- und Restholz Energietechnik/Brennstoffzellentechnik PEM-Brennstoffzellentechnologie Brenngaserzeugung für Brennstoffzellen Wasserstoffspeicher für Brennstoffzellen KlimaTisch Duisburg Umweltmedizin / Instrumentelle Analytik Arbeitsschutzrelevante Pharmaka Pharmazeutika in der Umwelt Innenraumhygiene Methodenentwicklung und Forschungsanalytik

6 4.6.5 Chromatografische Verfahren Kreislaufwirtschaft und Recycling Recycling von Massengütern Begutachtung und Bilanzierung von Kühlgeräteentsorgungsanlagen Aufbereitung von technischen Kunststoffen Untersuchungen an Shredderleichtfraktionen Entsalzung von Wasser Messstelle CEN diffus / Round Robin Test Entwicklung einer Methode zur quasi-kontinuierlichen Bestimmung der Partikelgrößenverteilung und Anzahlkonzentration in industriellen Abgasen Bestimmung des Beitrages von Reifen-, Kupplungs-, Brems- und Fahrbahnabrieb an den PM10-Emissionen von Straßen Spektrum des Dienstleistungsangebots der Messstelle Anhang Vorträge Veröffentlichungen Poster Auftraggeber Mitarbeit in Ausschüssen und Arbeitskreisen Mitglieder des Verwaltungsrats des Instituts für Energie- und Umwelttechnik e. V Mitglieder des Fördervereins des Instituts für Energie- und Umwelttechnik e. V

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8 1 Vorwort iuta Vorwort Die jährliche Rückschau auf ein abgeschlossenes Geschäftsjahr hat ganz unterschiedliche Aspekte. Sicher steht auf der einen Seite der wirtschaftliche Erfolg, der sich in der Bilanz ausdrückt und zahlenmäßig belegt wird. Fortschritte in der Wissenschaft und bei Entwicklungen können meist nur längerfristig bewertet werden. Dabei ist oftmals ausschlaggebend, schon frühzeitig "eine gute Nase" für eine mögliche technische Entwicklung gehabt zu haben. Als bei IUTA vor einigen Jahren eine Technikumsanlage zur Hochdruckabsorption entworfen und gebaut wurde, stand im Vordergrund, für die modellmäßige Beschreibung der Abund Desorptionsvorgänge Daten zu generieren, mit denen die Rechenprogramme evaluiert werden können. Wichtiger Gesichtspunkt dabei war es, die Anlage in einer Größe zu realisieren, die eine Maßstabsvergrößerung in den technischen Anwendungsbereich hinein erlaubt. Die Anlage und die daran gewonnenen wissenschaftlichen Ergebnisse wurden in den Tätigkeitsberichten der vergangenen Jahre beschrieben. Der Folgeschluss, dass diese Verfahrenstechnik eine der wenigen schnell umsetzbaren Möglichkeiten darstellt, CO 2 aus Abgasen von Verbrennungsprozessen abzutrennen und zu speichern, bekommt mit der Diskussion um die Auswirkungen aus dem Emissionshandel erst seine Bedeutung. Nachdem nun IUTA eine der größten und wohl einzigen voll automatisierten Anlagen dieser Art betreibt, sind die Anfragen und Fragestellungen zu den ablaufenden Prozessen sprunghaft angewachsen. Dies gibt mir Gelegenheit, über den Tellerrand hinwegzublicken und politische Aspekte einzubringen mit der Frage, welche positiven Effekte für die Luftreinhaltung mit dem Emissionshandel entstehen könnten. Die deutsche Industrie hat im Verlauf der vergangenen zwanzig Jahre hohe Investitionen in Maßnahmen zur Luftreinhaltung getätigt und über viele Jahre hinweg ihre Anlagen nachgerüstet und modernisiert und so deren Emissionen zum Teil dramatisch verringert. Veranlasst waren diese Aktivitäten durch ein Regelwerk, das sein Hauptaugenmerk auf die Minderung von Schadstoffemissionen, Staub, anorganischen und organischen Stoffen richtet. Die Bundesimmissionsschutzgesetze und die TA-Luft standen am Beginn. Die Konzentration von CO 2 als Gaskomponente ist darin eher Leitkomponente als Ziel von Minderungsmaßnahmen. Die Technik, die insbesondere bei Nachrüstmaßnahmen installiert wurde, hat die Zahl der hintereinander geschalteten Anlagen vergrößert. Sie erhöhen nicht allein über den Druckverlust den Energiebedarf für Filter, Sorptionsanlagen und Katalysatoren, sondern auch über die Aufbereitung und Aufarbeitung von Einsatzstoffen oder sonstige Maßnahmen, die generell den Wirkungsgrad mindern. Beispiele hierfür sind Oxidationsluftzuführung, Abkühlung und Wiederaufheizung vor Wäschern und Katalysatoren. Unterschiedliche Randbedingungen bei der Einführung von emissionsmindernden Maßnahmen und in den gesetzlichen Regelwerken der Länder der Europäischen Gemeinschaft führen trotz der übergeordneten Richtlinien der Gemeinschaft zu Ungleichgewichten allein schon dadurch, wie der Vollzug in den einzelnen Ländern voran schreitet oder verfolgt wird. Deutschland hat solche Maßnahmen sehr früh ergriffen und den Anlagenbestand nach dem jeweiligen Stand der Technik auf einen möglichst günstigen Stand gebracht. Das betrifft sowohl die Emissionen als auch den energetischen Wirkungsgrad. 6

9 1 Vorwort iuta 2005 Der Stellenwert des CO 2 -Handels im Hinblick auf die Belange der Luftreinhaltung und hier insbesondere der Beitrag zur Minderung des globalen Anstiegs in den CO 2 Konzentrationen ist umstritten. Mit der Begrenzung der CO 2 -Emissionen (Selbstverpflichtung, Kyoto) gewinnen alle Verfahren der Energieerzeugung an Bedeutung, die weitgehend CO 2 frei sind oder, bei Verbrennung von fossilen oder nachwachsenden Brennstoffen, einen höheren Wirkungsgrad haben. Aus Deutschland hat man die leistungsstärkste Möglichkeit zur CO 2 -Minderung, die Atomkraftwerke, verbannt und durch regulatorische Maßnahmen (z. B. EEG) Bedingungen geschaffen, die im europäischen und erweiterten Rahmen eine Wettbewerbsverzerrung hervorrufen. Deutschlands Anstrengungen auf dem Energiesektor zielen auf höhere Wirkungsgrade bei thermischen Kraftwerken. Beispiel ist die Auseinandersetzung um die Realisierung eines Referenzkraftwerks, das in manchen Augen einen - gegenüber dem jetzigen Stand - noch zu geringen Fortschritt darstellt. Der wahre Durchbruch zu noch höheren Wirkungsgraden um oder über 50 % bei thermischen Kraftwerken ist an technische Randbedingungen geknüpft, die noch viele Jahre erfolgreicher Entwicklungsarbeit erfordern. Hier bestehen zum Beispiel hohe Entwicklungspotenziale für neue Werkstoffe, die die notwendigen hohen Temperaturen und Festigkeiten beherrschen lassen. Solche stehen frühestens Ende des nächsten Jahrzehnts zur Verfügung. Als Fazit dieser Betrachtung ist festzuhalten, dass die Abtrennung von CO 2 aus Rauchgasen eine kurzfristig realisierbare Möglichkeit darstellt. Wichtige Voraussetzung ist jedoch, dass es gelingt, die sehr hohen Energiekosten durch geeignete, energetisch gekoppelte Verfahrensschritte zu mindern und geeignete, beständige Waschmittel zu entwickeln, die gegenüber Degradationsprozessen beständig sind, damit Ersatzbeschaffung und Rückstandentsorgung bezahlbar bleiben. Szenenwechsel zu einem ganz anderen Thema, bei dem IUTA "den richtigen Riecher" hatte: Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zur Verschleppung von hochwirksamen und toxischen Arzneimitteln bei der Herstellung, Verteilung und Applikation solcher Produkte und von Maßnahmen zu deren Minderung und Vermeidung. Zunächst bekämpft, belächelt, in Frage gestellt, dann erstaunt zu Kenntnis genommen, relativiert und akzeptiert, hat IUTA heute in Fragen des sichern Umgangs mit Zytostatika die Nase vorn. Die Fortbildungsveranstaltungen, die zusammen mit der BGW durchgeführt werden, sind ausgebucht. Auch die Hersteller dieser Arzneimittel haben reagiert und treten nun selbst die Offensive an. Sie werben mit neu konfektionierten Produkten, z. B. von kontaminationsfreien Verpackungen. Die Anbieter so genannter geschlossener Applikationssysteme übertreffen einander mit immer raffinierteren Systemen. Das Thema Partikel und Feinstäube wurde in den vergangenen Berichten ausführlich behandelt und soll dieses Mal zurück stehen, weil es mir ein Anliegen ist, an dieser Stelle noch ein wichtiges Thema anzusprechen, den Nachwuchsmangel. Leider ist festzuhalten, dass in den technischen Disziplinen der Universitäten und Hochschulen trotz wieder zunehmender Studentenzahlen zu wenige qualifizierte Ingenieure ihr Studium beenden und in der Industrie unterkommen, die ja das Manko beklagt. Es ist dringend geboten, die Qualität der Ausbildung mit der drastischen Kürzung der Studieneingangsbedingungen und Studienanforderungen während des letzten Jahrzehnts in Einklang zu bringen. Die ständigen Reformen, die unheilvolle Schiene spezialisierter oder augenblicklichen Trends folgender Studiengänge mit unsicherem Anforderungsprofil, die ungezügelte Freiheit in der Wahl der 7

10 1 Vorwort iuta 2005 Studienfächer waren und sind Gift für alle Mittelbegabten und nur von der Spitze zielgerecht zu meistern. Im IUTA sind wir glücklich darüber, dass wir in unseren Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern aus dieser Spitze auswählen konnten. Das Werk, ein Institut wie IUTA erfolgreich zu betreiben, wäre sonst nicht durchführbar. Dass das Institut in diesem Jahr außergewöhnlich erfolgreich war, ist dem Geschäftsbericht zu entnehmen. Fleiß, Können und Einsatzbereitschaft aller, katalysiert von Herrn Schöppe und Herrn Dr. Haep, haben das zustande gebracht. Besonders hervorzuheben ist das hohe Engagement von Herrn Prof. Fissan, der uns nicht allein als Berater zur Seite steht. Nach seiner Emeritierung realisiert er am IUTA neue Forschungsaktivitäten, knüpft neue Verbindungen und stärkt Bedeutung und Anerkennung des Instituts. So wird wenigstens dieser Teil der Fachkompetenz aus der Universität ins IUTA gerettet, der dort verloren geht. Als Vorsitzender des Verwaltungsrats des IUTA e. V. ist Herr Prof. Kecskeméthy ein wichtiges Bindeglied zur Universität. Gerade in der Zeit fortlaufender Brüche in Bildung und Forschung der Universitäten sind wir dankbar, dass er als Dekan die Neuberufung auf den Universitätslehrstuhl nach meiner Emeritierung vorantreibt und mit uns darum kämpft, dass in den öffentlichen Rankings die herausragenden Leistungen der An-Institute gewürdigt und anerkannt werden. Auch den Mitgliedern des Wissenschaftlichen Beirats des Vereins zur Förderung der Energie- und Umwelttechnik (VEU) und seinem Vorsitzenden, Herrn Prof. Dr.-Ing. Bernd Neukirchen, ist herzlich zu danken. Die Erfolge, die IUTA bei der Beantragung von Vorhaben in der Gemeinschaftsforschung bei der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen Otto von Guericke (AiF) erzielen konnte, gehen zu einem wesentlichen Teil auf die Arbeit dieses Wissenschaftlichen Beirats zurück, insbesondere auch auf das Engagement seines Vorsitzenden, Herrn Dr. Günther Holtmeyer. Die intensive Bearbeitung und Beratung von vorgelegten Forschungsanträgen und Projektskizzen, verbunden mit Verbesserungsvorschlägen und Anregungen aus der Praxis, haben großen Erfolg gebracht. Der Förderverein des Instituts für Energie- und Umwelttechnik e. V., FVEU, steht unter dem Vorsitz von Herrn Dr. G. Holtmeyer. Die finanzielle Unterstützung durch den Förderverein des Instituts für Energie- und Umwelttechnik und die Projektförderung durch das Ministerium für Wissenschaft und Forschung des Landes NRW, durch die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen und die Deutsche Bundesstiftung Umwelt verdienen, gebührend anerkannt zu werden. Zusammen leisten sie einen wesentlichen Beitrag zur Unabhängigkeit des IUTA. IUTA ist auf die freiwillige und ehrenamtliche Mitarbeit vieler Personen angewiesen. In Gremien und Institutionen erfahren wir solche Unterstützung in vielfältiger Weise und erkennen ihre Wirkung direkt und indirekt, freuen uns über die Verbundenheit, die darin zum Ausdruck kommt und danken auch dafür. Duisburg, im Mai 2006 Prof. Dr.-Ing. K. G. Schmidt (Wissenschaftlicher Leiter IUTA e. V.) 8

11 2 Organisation, Arbeitsweise und Geschäftsverlauf iuta Organisation, Arbeitsweise und Geschäftsverlauf 2.1 Organisation und Arbeitsweise IUTA hat die Rechtsform eines eingetragenen Vereins. Der Verein ist als gemeinnützig anerkannt und betätigt sich dementsprechend auch überwiegend gemeinnützig. Sowohl für den gewerblichen als auch den gemeinnützigen Bereich versteht sich IUTA als unternehmerisch handelndes Institut, das das Ziel einer Verwertung der erarbeiteten FuE-Ergebnisse verfolgt. Öffentliche Förderung wird für Forschungs- und Entwicklungsprojekte angestrebt, deren Ergebnisse praxisrelevant sind und in der weiteren Betätigung IUTAs zu Erlösen durch Technologietranser führen sollen. Insofern strebt IUTA auch bei gemeinnützigen Vorhaben und Vorhaben der industriellen Gemeinschaftsforschung stets Praxisnähe und eine enge Kooperation mit Industriepartnern an. Es sind - im steuerlichen Sprachgebrauch - letztlich Vorbereitungshandlungen für entgeltliche Auftragsforschung. Der Vorstand des Instituts besteht im Sinne des 26 Abs. 2 BGB aus dem wissenschaftlichen Leiter, dem kaufmännischen Geschäftsführer, dem wissenschaftlich-technischen Geschäftsführer sowie zwei stellvertretenden Geschäftsführern, die zusammen die Geschäfte des Instituts in Abstimmung mit einem wissenschaftlichen Board, bestehend aus der Geschäftsleitung, den wissenschaftlichen Beratern und den Bereichsleitern, führen. Prof. Dr.-Ing. A. Kecskeméthy Dipl.-Volksw. G. Schöppe Dr.-Ing. S. Haep Dr.-Ing. E. Erich Dipl.-Ing. J. Schiemann Mitgliederversammlung Verwaltungsrat Vorstand / Geschäftsführung Wissenschaftlicher Leiter Prof. Dr.-Ing. K. G. Schmidt Bereiche Universität Duisburg-Essen Vorsitzender Kaufm. Geschäftsführer Wiss.-Techn. Geschäftsführer Stellv. Geschäftsführer Stellv. Geschäftsführer Wissenschaftliche Berater Prof. Dr.-Ing. H. Fissan Prozeß- und Aerosolmesstechnik Prof. Dr.-Ing. G. Witt Prof. Dr. J.-D. Herbell Nanotechnologie Fertigungstechnik Abfallwirtschaft Gasreinigungsverfahren/ Molekulare Kontamination Luftgetragene Partikel / Luftreinhaltung Energietechnik/ Brennstoffzellentechnik Produktionsintegrierter Umweltschutz Dr.-Ing. S. Haep Dr. rer. nat. T. Kuhlbusch N.N. Dr.-Ing. E. Erich Filtration/ Umweltverfahrenstechnik Umweltmedizin/ Instrumentelle Analytik Kreislaufwirtschaft und Recycling Messstelle PD Dr.-Ing. F. Schmidt Dr. rer. nat. T. Kiffmeyer Dipl.-Ing. J. Schiemann Dipl.-Ing. M. Beyer Abbildung 2.1 Organigramm IUTA 9

12 2 Organisation, Arbeitsweise und Geschäftsverlauf iuta Geschäftsverlauf Die nachstehende Darstellung und Erläuterung des Geschäftsverlaufs im Geschäftsjahr 2005 ist im Wesentlichen eine gekürzte Fassung des Lageberichtes für das Geschäftsjahr 2005, der zusammen mit dem korrespondierenden Bericht über die Prüfung des Jahresabschlusses den zuständigen Gremien des IUTA e. V. zugeleitet wird. Besondere Ereignisse des Jahres 2005 Das Geschäftsjahr 2005 war für IUTA nach den Schwierigkeiten im Jahre 2004 ein sehr erfreuliches Jahr. Wie über das Jahr 2004 berichtet, waren die Schwierigkeiten weniger selbst verursacht, sondern hingen im Wesentlichen mit der verspätet begonnenen Umsetzung des Bundeshaushalts und der Abhängigkeit IUTAs von dieser Finanzierungsquelle ab. Die konsequente Projektakquisition zielt seitdem darauf, diese Abhängigkeit zu reduzieren. Dies ist im laufenden Jahr gelungen und wird zielgerichtet fortgeführt. Zum Jahresende 2004 deutete sich bereits an, dass die in der ersten Hälfte des Jahres aufgetretenen Schwierigkeiten überwunden waren. Der Geschäftsverlauf des Jahres 2005 bestätigte diesen Eindruck, so dass Ende 2005 die frühere Mitarbeiterstärke nominell wieder erreicht war und die Neueinstellungen eine konsequente Verstärkung des Akquisitionspotenzials brachten. Die politischen Veränderungen in Nordrhein- Westfalen und im Bund wirkten sich zunächst nur vor den Wahlen durch Freigabe von Mitteln aus. Anders als in früheren Legislaturperioden kam es im Bereich FuE-Förderung nach den Wahlen aber weder im Land NRW noch im Bund zu Mittelsperrungen. Es ist landauf, landab spürbar, dass nicht nur über die Notwendigkeit verstärkter FuE-Förderung gesprochen, sondern auch danach gehandelt und dabei konsequent Spitzenleistung und Exzellenz, und vor allem auch Praxisbezug eingefordert wird. IUTA war im abgelaufenen Jahr für diese Entwicklung gut vorbereitet und konnte seine Position mit den IUTA-Arbeitsschwerpunkten weiter festigen und ausbauen und sich auch neue Arbeitsfelder erschließen. Der Ausblick auf das Jahr 2006 ist dementsprechend positiv und nicht durch die in den Vorjahren erlebten Unwägbarkeiten getrübt. Energie- und Umwelttechnik im Rahmen der gesamtwirtschaftlichen Entwicklung Die deutsche Industrie hat in den vergangenen Jahrzehnten außerordentlich hohe Investitionen in Maßnahmen zur Minderung und Vermeidung von Emissionen aus mobilen und stationären technischen Anlagen getätigt. Deutschland kommt hier im europäischen Raum eine Vorreiterrolle zu, die es auch in Zeiten der Öffnung der Märkte und des verstärkten Kostendrucks zu verteidigen gilt. Die ökonomischen Aspekte der Umweltforschung und Umweltpolitik treten daher immer mehr in den Vordergrund, insbesondere wenn es darum geht, technische Innovationen bis zur Marktreife und -etablierung im Zusammenspiel mit kleinen und mittelständigen Unternehmen wie auch der Großindustrie voranzutreiben. Gerade wenn öffentliche Gelder zur Unterstützung der Forschung eingesetzt werden, stellen die Frage nach den technischen Aussichten auf eine spätere Realisierung, den Chancen für neue Produkte auf den jeweiligen nationalen und internationalen Märkten sowie den Perspektiven für den Erhalt oder die Schaffung neuer Arbeitsplätze am Standort Deutschland mittlerweile ein entscheidendes Kriterium für oder wider einer Förderung dar. 10

13 2 Organisation, Arbeitsweise und Geschäftsverlauf iuta 2005 Für IUTA sind Ökologie und Ökonomie von Beginn an nur zwei Seiten einer Medaille. Sie stehen sich nicht konträr und unvereinbar gegenüber, sondern müssen immer unter den jeweiligen Randbedingungen austariert werden. Das Beobachten des Marktes gehört damit auch zu den Kernkompetenzen der Mitarbeiter und ermöglicht auch Einschätzungen für die zeitliche Reife der Umsetzung einer technischen Innovation. Die Nähe zum Kunden ist daher unabdingbar und auch ein Markenzeichen des Instituts, welches sich sowohl als Forschungs- als auch Prüf- bzw. Analytik-Dienstleister versteht. In diesem Zuge wurden 2005 erhebliche Anstrengungen zur Verbesserung der technischen Ausstattung im Bereich der Prüfstände und des Analytik-Labors vorgenommen. Neben der technischen Exzellenz hat IUTA, gewachsen über mehr als 15 Jahre, eine hochprofessionelle Organisationsstruktur aufgebaut. Teams mit 10 oder mehr wissenschaftlichen und technischen Mitarbeitern betreuen die öffentlich geförderten und gewerblichen FuE-Aufgaben, ergänzt durch eine anerkannte Messstelle mit ihrer analytischen Kompetenz. Durch die thematische Fokussierung auf die Kernthemen: gas- und partikelförmige Emissionen/Immissionen sowie Pharmazeutika in der Umwelt und am Arbeitsplatz, ergänzt um die energietechnischen Themen Brennstoffzellentechnik und CO 2 -Abtrennung aus Biogasen, ist IUTA in der Lage, auch größere Projekte mit der dafür erforderlichen manpower durchzuführen und aufgrund kurzer Entscheidungswege entsprechende Teams schnell zu bilden. IUTA gewinnt dadurch die Beweglichkeit, beispielsweise städtische Luftmessnetze zu betreuen, bundesweite Pharma-Monitorings oder auch mehrwöchige Intensivmesskampagnen an großtechnischen Versuchsanlagen im Technikum durchzuführen. Die Vorzüge dieser Struktur spiegeln sich auch im wirtschaftlichen Erfolg nach dem schwierigen Jahr 2004 wider. Im Zuge der Exzellenzdiskussion wird IUTA seine Alleinstellungsmerkmale weiter ausbauen und dabei auch strategische Partnerschaften, wie zum Beispiel mit Arbeitsgruppen der umliegenden Universitäten eingehen. Die Universität Duisburg-Essen nimmt in diesem Kontext insbesondere durch die Verflechtung mit dem dortigen Maschinenbau eine exponierte Rolle ein. Ein Thema, welches IUTA zukünftig mehr und mehr beschäftigen wird, ist die Frage der Nachhaltigkeit der Nanotechnologie und der Beurteilung der gesundheitlichen Relevanz dieser Partikel am Arbeitsplatz, in der Produktion und in der Umwelt. Über die messtechnische Erfassung und die Beurteilung der Exposition ergeben sich hieraus auch immer wieder Aufgaben für technische Entwicklungen im Bereich der Nanopartikel-Filtration, der Abscheidung partikulärer Geruchsträger auch im Zusammenwirken mit der Adsorption gasförmiger Bestandteile in dünnen Schichten. IUTA ist insbesondere mit seinem Prüfzentrum in Zusammenspiel mit der vorhandenen Online- Partikelmesstechnik und Gasanalytik hierfür hervorragend ausgestattet. Ähnliche Bedeutung haben auch kanzerogene, mutagene und reproduktionstoxische Pharmaka, für die IUTA in den letzten Jahren ebenfalls eine hochleistungsfähige Analytik aufgebaut hat. Neu ist z. B. das Thema der Mykotoxine. So beabsichtigt IUTA in Kooperation mit einem kompetenten Partner einen Exzellenz-Cluster Mykotoxin in Nordrhein-Westfalen aufzubauen. IUTA konzentriert sich dabei auf die Schimmelpilzbelastung innerhalb von Gebäuden, 11

14 2 Organisation, Arbeitsweise und Geschäftsverlauf iuta 2005 welche seit einigen Jahrzehnten als zunehmendes Problem wahrgenommen wird. Die Zunahme der Schadensfälle hängt mit veränderten bautechnischen Gegebenheiten zusammen, die sich aus Energiesparmaßnahmen, Lärmschutz, Sanierung und Neubau ergeben. Ziel ist es, ein Kompetenzzentrum Mykotoxine in Innenräumen aufzubauen, das in allen Fragen der Mykotoxin-Belastung von Innenräumen als kompetenter Ansprechpartner auftreten und die Abwicklung von Schadensereignissen von Beginn an über die Begutachtung, die Analytik, die Sanierung bis hin zur Erfolgskontrolle der Sanierungsmaßnahmen betreuen kann. Vor dem Hintergrund der aufgezeigten Potentiale sind die Perspektiven für das Jahr 2006 und darüber hinaus als optimistisch zu beurteilen. Dies setzt voraus, dass IUTA konsequent am Ausbau seiner Stärken festhält, parallel dazu die Politik verlässliche Randbedingungen schafft, die für ein Institut mit einem Personalstamm von über 80 Mitarbeitern notwendig sind. Umsatz- und Auftragsentwicklung Die Aufwendungen im Jahr 2005 betrugen rd. 4,4 Mio.. Sie sind zwar gegenüber dem Vorjahr ebenfalls gestiegen, jedoch nur um rund 20 %. Die Erlöse aus Auftragsforschung, öffentlich geförderter gemeinnütziger Forschung und industrieller Gemeinschaftsforschung, aus Auftragsanalytik und Qualifizierungsmaßnahmen, aus Beratungs- und Veranstaltungstätigkeit lagen mit rd. 4,1 Mio. im Jahr 2005 um 1,4 Mio. über dem Niveau des Vorjahres. Mit 30 T beliefen sich die Zuwendungen des Fördervereins des Instituts für Energie- und Umwelttechnik im Jahr 2005 auf niedrigerem Niveau als im Vorjahr. Sie sind aber auch in dieser Höhe nach wie vor eine Hilfe, um Wettbewerbsnachteile gegenüber institutionell geförderten Konkurrenzinstituten sowie Standortnachteile auszugleichen, "Eigenanteile" für öffentlich geförderte Projekte verfügbar zu haben und neue Arbeitsfelder zu erschließen. Der Bereich des wirtschaftlichen Geschäftsbetriebes (Auftragsforschung, Auftragsanalytik und Beratungstätigkeit) ist 2005 im Vergleich zum Gesamterlös annähernd konstant geblieben. Gleiches gilt dementsprechend für den ideellen (nicht unternehmerischen) Bereich des IUTA e. V. IUTA erreichte im Jahre 2005 mit einem Ergebnis (vor Abschreibungen) in Höhe von T (gegenüber -108 T im Vorjahr) ein zufriedenstellendes Geschäftsergebnis. Aus Umsätzen, öffentlichen und privaten Zuwendungen, sonstigen betrieblichen Erträgen sowie Veränderungen an unfertigen Leistungen erzielte IUTA im Jahre 2005 ein Einnahmevolumen von rd. 5,8 Mio.. Dies entspricht einer Ergebnissteigerung von rd. 2,2 Mio. (+61 %) gegenüber dem Vorjahr. Unter den Zuwendungen und Zuschüssen für Leistungen, die im gemeinnützigen Bereich erbracht wurden, hatten 2005 wesentlichen Anteil vor allem die Förderung von Projekten aus dem Bereich des Europäischen Sozialfonds sowie Projekte der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF), für die Mittel des Bundesministeriums für Wirtschaft über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke e. V." (AiF) zur Verfügung stehen. Im Berichtsjahr wurden von IUTA drei Veranstaltungen über den sicheren Umgang mit hochwirksamen Medikamenten durchgeführt. Qualifizierungsmaßnahmen mit ca. 30 Teilnehmern zu dem Thema Zerlegewerkstatt für 12

15 2 Organisation, Arbeitsweise und Geschäftsverlauf iuta 2005 Elektro- und Elektronikgeräten durch beeinträchtigte Arbeitnehmer haben ebenfalls zu den Umsätzen beigetragen. Die Teilnehmer wurden im Rahmen der Programme auch in die innovativen Technologien des Instituts eingearbeitet und konnten praktische Erfahrungen in externen Betrieben sowie im Rahmen laufender Forschungsprojekte sammeln. Investitionstätigkeit Der IUTA e. V. hat im Berichtsjahr im Wert von rd. 1,5 Mio. Investitionen getätigt. Die investiven Zugänge betreffen vor allem die technischen Einrichtungen, Maschinen und Geräte. Der Buchwert des Anlagevermögens hat sich gegenüber dem Vorjahr rechnerisch um rd. 725 T auf rd. 4,8 Mio. erhöht. Die ursprünglichen Anschaffungs- bzw. Herstellungskosten summieren sich inzwischen auf ca. 16,1 Mio.. Finanzierungsmaßnahmen IUTA hat vom Förderverein des Instituts für Energie- und Umwelttechnik in der Zeit von 1989 bis 2004 Zuwendungen in Höhe von etwa 4,5 Mio. erhalten. Dieser Betrag verteilt sich auf die ersten Jahre mit jährlichen Zuwendungen von 0,5 Mio. und auf die weiteren 5 Jahre mit Zuwendungen in Höhe von jährlich 300 T. Seit dem Jahre 2000 erhält IUTA vom Förderverein geringere Beträge. Im Jahre 2005 belief sich diese Förderung auf 30 T. Die Liquiditätslage war auch im Jahre 2005 im Jahresdurchschnitt gut. Mitarbeiter Am waren am Institut für Energieund Umwelttechnik einschließlich der wissenschaftlichen Direktoren 94 Mitarbeiter beschäftigt. Des Weiteren erhielten im Berichtsjahr rd. 30 Personen im Rahmen von ABMund Qualifizierungsmaßnahmen eine praxisbezogene Fortbildung. Den Hauptanteil der IUTA-Mitarbeiter stellen mit 39 Personen wissenschaftliche Angestellte mit Universitäts- bzw. technischem Hochschulabschluss sowie weitere 4 Mitarbeiter mit Fachhochschulabschluss. Das Institut beschäftigt 2 Auszubildende im Bereich der chemischen Analytik und ist in diesem Bereich von der IHK geprüfter und damit nach Berufsbildungsgesetz anerkannter Ausbildungsbetrieb. Im Rahmen einer Kooperation mit der Universität Duisburg-Essen wurde eine Auszubildende im Bereich Buchhaltung und Rechnungswesen betreut. Sie ist nach erfolgreichem Ausbildungsabschluss von IUTA in ein Anstellungsverhältnis übernommen worden. Qualitätssicherung im Bereich der Analytik Bedeutsam war auch 2005 die erfolgreiche Teilnahme an wichtigen Ringversuchen, womit die Zulassungen der Messstelle gesichert werden konnte. IUTA darf in allen Medien und für alle Stoffgruppen Messungen bzw. Analysen gemäß - 26, 28 BImSchG - 25 Landesabfallgesetz (LAbfG) durchführen. Die Anerkennung als Messstelle nach den 26, 28 BImSchG gilt für NRW, Sachsen und Thüringen. In der Bekanntgabe als Messstelle nach 26, 28 BImSchG wird die fachliche Kompetenz des Instituts und die Qualität der Analytik anerkannt. Als Forschungsinstitut sichert IUTA die erzielte Qualität und wirkt an der Verbesserung 13

16 2 Organisation, Arbeitsweise und Geschäftsverlauf iuta 2005 der erreichten Standards zusammen mit Partnern selbst aktiv mit. In Ergänzung zur Anerkennung als Messstelle besitzt IUTA auch die behördliche Anerkennung zur Durchführung von Lehrgängen zum Fachkundenachweis nach 9 Abs. 2 Nr. 3 Entsorgungsfachbetriebe-Verordnung sowie nach 3 Abs. 2 Nr. 1 Transportgenehmigungsverordnung. Hinzu kommen Angebote für Betriebsbeauftragte für Abfall entsprechend 54, 55 Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz. Die Kompetenz hinsichtlich des Umgangs mit Asbest ist durch die Stellung eines geprüften und behördlich anerkannten Asbest- Sachkundigen dokumentiert. Die von IUTA seit zehn Jahren regelmäßig durchgeführten Fortbildungsveranstaltungen "Sicherer Umgang mit Zytostatika" werden inzwischen gemäß den Richtlinien für zertifizierte Fortbildungen u. a. von der Apothekerkammer Nordrhein mit entsprechenden Punkten für die Teilnahme anerkannt. Dies gilt auch für die Aufsichtsgremien einiger anderer Regionen Deutschlands. Interne Audits und die Teilnahme an freiwilligen Arbeitskreisen zur Qualitätssicherung runden das Spektrum der Maßnahmen zur Sicherung der Qualität der Analysenleistungen ab. Forschung und Entwicklung Das Betätigungsfeld des IUTA e. V. ist anwendungsorientierte Forschung und Entwicklung sowie Transfer von Wissen in Form von Publikation, Beratung, Schulung und Vortragstätigkeit. Während die Forschungs- und Entwicklungstätigkeit mittelfristig stattfindet, ist die eigentliche Transfertätigkeit längerfristig angelegt und reicht i. d. R. über die Laufzeit eines geförderten FuE-Projektes hinaus. Sie zielt letztlich auf die Umsetzung von FuE-Ergebnissen in konkrete Produkte und Verfahren ab. So wurden 2005 zahlreiche in den Vorjahren begonnene Arbeiten fortgeführt oder abgeschlossen, neue Projekte in Angriff genommen und neue Arbeitsfelder erschlossen. Alles in allem handelt es sich um eine Vielfalt von Themen, die von IUTA verfolgt werden und die mit entsprechenden Ergebnissen und erarbeiteten Lösungen wachsen. Die Mittel für diese Arbeiten wurden von zahlreichen Bundes- und Landesministerien, deren Projektträgern oder nachgeordneten Behörden, von Stiftungen, von der EU, von zahlreichen kommunalen Auftraggebern sowie in zunehmendem Maße von Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft zur Verfügung gestellt. Die konkrete Umsetzung von FuE-Ergebnissen in neue und bessere Produkte von Industriepartnern ist im Berichtsjahr deutlich gestiegen. Die projektbezogenen Kooperationen werden gepflegt und stetig ausgebaut. Sie verstärken die transdisziplinäre und branchenübergreifende Ausrichtung der bei IUTA angesiedelten Forschungsarbeiten. Aus der Arbeit des Instituts gingen im Berichtsjahr 30 Veröffentlichungen hervor. Auf in- und ausländischen Veranstaltungen wurden 82 Vorträge gehalten. Im Berichtsjahr wurde ein gewerbliches Schutzrecht beantragt. Ausblick Das Institut hat sich in den entwickelten Arbeitsschwerpunkten einen guten Ruf und damit Akquisitionspotenzial erworben. An technisch und wirtschaftlich erfolgversprechenden neuen Entwicklungsideen mangelt es nicht, ebenso nicht an Projektanträgen, die sich in der Bewilligung, der Begutachtung oder in Vorbereitung 14

17 2 Organisation, Arbeitsweise und Geschäftsverlauf iuta 2005 befinden. Die bestehende Auftragslage und die für Vorhaben bereits erteilten bzw. in Aussicht gestellten Zuwendungen und Aufträge versprechen für das Jahr 2006 eine gute Auslastung der Institutskapazitäten und bewilligte Vorhaben derzeit zum Teil bis in das Jahr Die in Vorbereitung befindlichen Projekte versprechen mittelfristig zumindest den Erhalt der bestehenden Arbeitskapazitäten. 2.3 Förderverein des Instituts für E- nergie- und Umwelttechnik e. V. (FVEU) 1989 hatten sich die Mitinitiatoren der Gründung von IUTA aus dem Kreis der insbesondere in NRW ansässigen privaten und öffentlichen Wirtschaft parallel zur Gründung des IUTA e. V. im Verein zur Förderung der Energie- und Umwelttechnik (VEU) zusammengefunden, um den Aufbau und die Arbeit des Instituts tatkräftig zu unterstützen. Der Verein zur Förderung der Energie- und Umwelttechnik hat seither durch seine umfangreiche finanzielle Unterstützung von IUTA im Bereich der praxisnahen deutschen Umweltforschung einen besonders beispielhaften Beitrag durch finanzielle Zuwendungen und auch personelle Beratungsunterstützung beim Aufbau des Instituts geleistet. Im Laufe der zurückliegenden Jahre hat sich die Mitgliederstruktur entsprechend den Aufgaben und Arbeitsgebieten und gemäß den strukturellen Änderungen in der nordrhein-westfälischen Wirtschaft gewandelt. Die IUTA fördernden Mitglieder arbeiten heute überwiegend sehr eng mit IUTA zusammen und haben ihren Firmensitz nicht mehr ausschließlich in NRW. genannten Bereich. Er nimmt damit an der vom Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit geförderten industriellen Gemeinschaftsforschung teil, hat aber in diesem Zusammenhang nie ausschließlich IUTA gefördert. Inzwischen partizipieren etwa 40 Forschungsstellen aus nahezu allen Bundesländern an der vom VEU organisierten "Industriellen Gemeinschaftsforschung" (IGF) und dieser organisatorischen Vorbereitung von Forschungsprojekten, wobei ein finanzielles Volumen von über 3 Mio. Euro umgesetzt wird. Der Bereich der industriellen Gemeinschaftsforschung hat damit ein Gewicht erhalten, der es nahe legte, die beiden Vereins-zwecke, auch was die Rechtsperson betrifft, zu trennen. Aus diesem Grunde wurde im Jahre 2002 eine Trennung in 2 Vereine vollzogen und dem neu gegründeten FVEU durch Satzungsänderung die Förderung von IUTA übertragen, während der ursprüngliche Verein zur Förderung der Energie- und Umwelttechnik e. V. (VEU) seitdem ausschließlich die Organisation der industriellen Gemeinschaftsforschung wahrnimmt. Die Förderung des Instituts für Energie- und Umwelttechnik e. V. (IUTA) ist nun zentrale Aufgabe und einziger Vereinszweck des FVEU, dessen Mitglieder entsprechend einer Regelung in der Satzung des IUTA e. V. auch zugleich Mitglieder des IUTA e. V. sind, ohne weitere Zahlungsverpflichtungen. Vorsitzender des Fördervereins ist Herr Dr. rer. nat. Günther Holtmeyer. Die Geschäftsführung nimmt Herr Dipl.-Volksw. Günter Schöppe wahr. Der VEU hat seit 1990 als 2. Vereinszweck die Förderung und Organisation der industriellen Gemeinschaftsforschung auf dem Gebiet der Energie- und Umwelttechnik verfolgt. Seit 1991 ist der Verein Mitglied der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke e. V." (AiF) und vertritt dort den 15

18 3 Kompetenzen der Bereiche iuta Kompetenzen der Bereiche - expertise of departments Gasreinigungsverfahren/ Molekulare Kontamination Dr.-Ing. S. Haep Luftgetragene Partikel / Luftreinhaltung Dr. rer. nat. T. Kuhlbusch Energietechnik/ Brennstoffzellentechnik Dr. S. Peil / Dipl.-Ing. M. Vogt Produktionsintegrierter Umweltschutz Dr.-Ing. E. Erich Sorptive und mechanische Gasreinigungstechnologien Molekulare u. partikuläre Kontaminationen Ausbreitungsrechnungen Arbeitsplatzbezogene Luftreinhaltetechnologien Numerische Mehrphasen- Strömungssimulation Olfaktometrie Luftqualität, Exposition und Gesundheit Nachhaltige Nanotechnologie und Nanopartikelkontamination Chemische und physikalische Charakterisierung Quellenidentifizierung und atmosphärische Prozesse Nanopartikel und Exposition an Arbeitsplätzen Partikelmesstechnik PEM-Brennstoffzellentechnologie Brenngaserzeugung für Brennstoffzellen Wasserstoffspeicher für Brennstoffzellen Biomassenutzung zur Energieerzeugung Abscheidung von CO 2 aus Rauchgasen Rationelle Energienutzung Katalytische Gasaufbereitung Absorptive Gasreinigung Energetische Verwertung Biomasse Managementsysteme in Industrie und Einrichtungen des Gesundheitswesens Fort- und Weiterbildungen Umweltund Arbeitsschutz FuE-Dienstleistungen, Beratungen, Gutachten Filtration/ Umweltverfahrenstechnik PD Dr.-Ing. F. Schmidt Umweltmedizin/ Instrumentelle Analytik Dr. rer. nat. T. Kiffmeyer Kreislaufwirtschaft und Recycling Dipl.-Ing. J. Schiemann Messstelle Dipl.-Ing. M. Beyer Filterprüfung, bspw. DIN Prüfinstitut für Anlagen zur Luftreinhaltung und Filtration Geruchsfilter-Prüfstand Adsorption von Schadgasen bei variabler Feuchte und Temperatur Aerosole: elektrost. Aufladung und Neutralisierung Modellierung: Aerosoldeposition, Dünnschichtadsorption Arbeitsschutzrelevante Pharmazeutika (Zytostatika) Xenobiotika in der Umwelt Raumlufthygiene FuE Flüssigchromatografie und Kopplungstechniken Forschungsanalytik und Methodenentwicklung Fort- und Weiterbildungen Hochwirksame Arzneimittel Recycling von Massengütern Begutachtung und Bilanzierung von Kühlgeräteentsorgungsanlagen Aufbereitung technischer Kunststoffe Ausbildung im Bereich Umweltund Kreislaufwirtschaft Untersuchungen von Shredderleichtfraktionen Wasserentsalzung Emissionsmessungen BImSchG Immissionsmessungen BImSchG Feinstaub PM10, org., anorg Gase, EC/OC, NCBA Arbeitsplatzmessungen nach TRGS Messung der Partikelgrößenverteilung in industriellen Abgasen Druckluftfilteruntersuchungen REM-Untersuchungen BET Oberflächenuntersuchung Gas cleaning technologies / molecular contaminations Dr.-Ing. S. Haep Sorption and mechanical technologies Molecular and particulate contaminations Dispersion Modelling Workplace related air purification technologies Computational fluid dynamics and CFD modelling Olfactometry Airborne Particles / Air Quality Dr. rer. nat. T. Kuhlbusch (Sci. Adv.: Prof. Dr.-Ing. H. Fissan) Air quality, exposure and health Sustainable nanotechnology and nanoparticle contamination Chemical and physical characterization Source apportionment and atmospheric processes Nanoparticles and exposition at workplaces Particle measurement technology Energy Technology / Fuel Cell Technology Dr. S. Peil / Dipl.-Ing. M. Vogt PEM-fuel cell technology Fuel gas generation for fuel cells Hydrogen storage for fuel cells Biomass utilization for energy generation Capture of CO 2 from flue gas Energy efficiency Production integrated environmental protection Dr.-Ing. E. Erich Catalytic gas treatment Gas cleaning by absorption Biomass and energy recovery Management systems in industry and medical service Further education of employment protection environmental and industrial safety range Research and development services, proceedings, surveys Filtration/ Environmental Engineering PD Dr.-Ing. F. Schmidt Environmental Medicine / Instrumental Analysis Dr. rer. nat. T. Kiffmeyer Recycling and Close loop economy Dipl.-Ing. J. Schiemann Measurement and Testing Dipl.-Ing. M. Beyer Air filter testing, e.g. DIN Hazardous pharmaceuticals Recycling of bulk material Measurement of emission Laboratory for testing of air conditioning and filtration facilities Test facility for odour-filters Adsorptive gas separation at adjustable temperature and relative humidity Aerosols: electrostatic charging and neutralisation Modelling: aerosol deposition, thin film adsorption processes Xenobiotics in the environment Indoor air quality Liquid chromatography and coupling technologies Specialised analytical methods for R&D applications Advanced training highly efficient pharmaceuticals Survey and evaluation of cooling units Processing and treatment of technical plastics Education and training environment and recycling management Analysis of shredder light fractions Water desalination Measurement of immission Measurements at working place Measurement of number concentrations in industrial waste gases Filter tests for cleaning of compressed air Determination with slow scanning electronic microscope BET surface analysis 16

19 3 Kompetenzen der Bereiche iuta 2005 Bereich: Department: Ansprechpartner/ contact person: Gasreinigungsverfahren / Molekulare Kontamination Gas cleaning technologies / molecular contaminations Dr.-Ing. Stefan Haep (-204) haep@iuta.de Sorptive und mechanische Gasreinigungstechnologien Absorptive Gasreinigung (Bsp. HCl- Wäsche, SO 2 -Wäsche), Aerosolbildung und Abscheidung in der nassen Rauchgaswäsche, Effizienz von Tropfenabscheidern, Quecksilberabscheidung aus Rauchgasen, Adsorption von gasförmigen Schadstoffen an Aktivkohle, Engineering und Begutachtung der Gasreinigung von MVA s Sorption and mechanical technologies Absorptive gas cleaning, heat and mass transfer in scrubbers, effective droplet separation, aerosol formation and separation in chemical (process) engineering, mercury removal from waste gas, adsorption (kinetics) of organic and inorganic substances on activated carbon, engineering and evaluation of gas cleaning devices with focus incineration plants Ansprechpartner: Contact person: Dipl.-Ing. Margot Bittig (-257) bittig@iuta.de Dipl.-Ing. Jörg Lindermann (-105) lindermann@iuta.de Molekulare und partikuläre Kontamination Messungen partikulärer Kontaminationen, Geräteentwicklung (z. B. Staubsensor), Verfahrensentwicklung (physikalische Einbindung von Zytostatika mittels Gelen, Anlagenreinigungstechnologie für pulverförmige Produkte, Reduzierung der Asbestkonzentration) Ausbreitungsrechnungen Immissionsprognosen nach TA Luft; Emissions-Immissionsbeziehung, Deposition, Quellstärkenbestimmung: industrielle Anlagen, Verkehrsemissionen; Inverse Ausbreitungsrechnung, diffuse Emissionen, Einsatz numerischer Modelle: AUSTAL2000, MISKAM, FDM, cfd; Gutachtenerstellung Arbeitsplatzbezogene Luftreinhaltetechnologien Minderungsmaßnahmen (Katalytisch aktive Filter), Geräteentwicklungen (Staubund Partikelmessgeräte), Prüfmethoden (Rückhaltevermögen von Sicherheitswerkbänken), Forschung (Sublimation von Gefahrstoffen) Numerische Mehrphasen- Strömungssimulation Simulation (in-)stationärer Strömungsvorgänge; Modellierung der Partikeldynamik nach Lagrange und Euler (Diffusion, Impaktion, Thermo- und Elektrophorese, Koagulation, Nukleation, Kondensation); Mehrphasensimulation von Wärme- und Stofftransport bzw. chemischen Reaktionen; Entwicklung von Subroutinen zur spezifischen Anpassung der CFD-Software Molecular and particulate contaminations Measurement of particulate contaminations, development of equipment (sensor for charging control of particles), process development (binding of cytotoxic drugs using gelatine, cleaning technology for powdery products, reduction of asbestos contaminations) Dispersion modelling Source emissions rate estimation in legal air quality and emission control, e. g. according to TA Luft, Dispersion modelling, deposition, Industrial plants, street areas, Fugitive dust emissions Modelling software: AUSTAL2000, MISKAM, FDM, cfd Applied Research and Expertise Workplacerelated air purification technologies Reduction procedures (Catalytic active filters), Device developments (Dust- and particle analysers), Test methods (Protection factor of safety cabinets), Research (Sublimation of hazardous substances) Computational fluid dynamics (CFD)- modelling Modelling of steady and unsteady flows; Simulation of particle dynamics (Lagrange an Euler) including diffusion, impaction, thermo- and electrophoresis, coagulation, nucleation und condensation; Multiphase simulation of heat transfer, mass transfer and chemical reactions; Individual adjustment of the CFD-software by customised subroutines Ansprechpartner: Contact person: Dipl.-Ing. Heinz Kaminski (-105) kaminski@iuta.de Ansprechpartner: Contact person: Dipl.-Ing. Achim Hugo (-257) hugo@iuta.de Dipl.-Ing. Thomas Engelke (-131) engelke@iuta.de Ansprechpartner: Contact person: Dr.-Ing. Siegfried Opiolka (-255) opiolka@iuta.de Ansprechpartner: Contact person: Dipl.-Ing. Till van der Zwaag (-131) vanderzwaag@iuta.de Dipl.-Ing. Thomas Engelke (-131) engelke@iuta.de Olfaktometrie Geruchsmessung nach VDA 270 und DIN EN 13725; Geruchsanalytik (GC-MS- Sniffing, Chemometrie); Methodenentwicklung sensorische Geruchserkennung; olfaktometrische Bewertung von Filtersystemen; Methodenentwicklung für die olfaktometrische Materialbewertung; Rechnung zur Geruchsausbreitung mit AUSTAL2000G; Forschungsarbeiten und Gutachten Olfactometry Olfactometric measurement (VDA 270 und DIN EN 13725); odour analytic (GC-MS- Sniffing, Chemometriy); R&D: sensory odour detection, Validation of odour reduction methods, olfactometric validation of filtersystems, methods for the olfactometric validation of materials; Dispersion modelling for odour with AUSTAL2000G; Applied research and expertises Ansprechpartner: Contact person: Dipl. Chem. H. Finger (-220) finger@iuta.de 17

20 3 Kompetenzen der Bereiche iuta 2005 Bereich: Department: Ansprechpartner/ Contact person: Luftgetragene Partikel / Luftreinhaltung Airborne Particles / Air Quality Dr. rer. nat. T. Kuhlbusch (-267) tky@iuta.de Prof. Dr.-Ing. H. Fissan (über -267) Luftqualität, Exposition und Gesundheit Messung von z. B. Partikeleigenschaften, wie Massen- und Anzahlkonzentrationen, Größenverteilungen in Emissionen und Immissionen; diffuse Emissionen; Bewertung der Exposition und Zusammenarbeit mit Toxikologen Nachhaltige Nanotechnologie und Nanopartikelkontamination Bestimmung der Emissionen und Immissionen; Wirkung von Nanopartikeln auf Mensch und Umwelt; Messung und Modellierung von Nanopartikelkontamination auf kritischen Oberflächen (z. B. in der Halbleiterindustrie) bei Normal- und Unterdruck Air quality, exposure and health Measurement of e.g. particle properties, including mass and number concentrations, size distributions in ambient air and emission; diffusive emission; exposure assessment and collaboration with toxicologists Sustainable nanotechnology and nanoparticle contamination Measurement of emission and immission; effect of nanoparticles on human beings and environment; Measurement and modeling of nanoparticle contamination on critical surfaces (e.g. in semiconductor industry) at ambient and low pressure Ansprechpartner: Contact person: Dr. Thomas Kuhlbusch (-267) tky@iuta.de Dr. rer. nat. Astrid John (-209) astrid_john@iuta.de Dipl.-Ing. Achim Hugo (-257) hugo@iuta.de Ansprechpartner: Contact person: Dr.-Ing. Christof Asbach (-209) asbach@iuta.de Dr. Thomas Kuhlbusch (-267) tky@iuta.de Chemische und physikalische Charakterisierung Chemisch: Anorganische und organische Inhaltsstoffe, Einzel- und Bulkanalysen; physikalisch: Anzahlgrößenverteilung (SMPS; FMPS, APS); Partikelmassenkonzentration, diskontinuierlich (Filtersammler) und kontinuierlich (TEOM); Anzahlkonzentration (CPC); Rußkonzentration (Aethalometer) Quellenidentifizierung und atmosphärische Prozesse Luv-/Lee-Messungen, Rückwärtstrajektorien, Multivariate Statistik, Positiv Matrix Faktorisierung Partikeltransport, Umwandlung von Nitraten und Sulfaten, atmosphärenchemische Prozesse Chemical and physical characterisation Chemical: organic and inorganic analysis; Physical: number size distribution (SMPS; FMPS; APS); mass concentrations, discontinuous (filter sampler) and continuous (TEOM); number concentration (CPC); soot concentration (aethalometer) Source apportionment and atmospheric processes Upwind/downwind measurement, backward trajectories, multivariate statistics, positive matrix factorisation Particle transport, conversion of nitrate and sulphate, atmospheric chemistry Ansprechpartner: Contact person: Dr. rer. nat. Astrid John (-209) astrid_john@iuta.de Dipl.-Ing. Heinz Kaminski (-105) kaminski@iuta.de Dipl.-Ing. Matthias Beyer (-272) beyer@iuta.de Ansprechpartner: Contact person: Dr. Thomas Kuhlbusch (-267) tky@iuta.de Dr. rer. nat. Astrid John (-209) astrid.john@iuta.de Nanopartikel und Exposition an Arbeitsplätzen Bestimmung luftgetragener Nanopartikelkonzentrationen, personenbezogene Messungen, Agglomeratstabilitäten, Partikeloberflächenkonzentrationen, Expositionsbeurteilungen Partikelmesstechnik Entwicklung von Impaktoren für Emission und Immission; personengebundenen Messgeräten; Expositionsmessgeräten, Submikron-Partikeldepositionssensor Nanoparticles and exposition at workplaces Measurement of airborne nanoparticle concentrations, personal measurement Stability of agglomerates, particle surface area concentrations, exposure assessment. Particle measurement technology Development of impactor for emission and immission control, personal samplers, exposure meters, submicron particle deposition sensor Ansprechpartner: Contact person: Dr. Thomas Kuhlbusch (-267) tky@iuta.de Dipl.-Ing. Heinz Kaminski (-105) kaminski@iuta.de Ansprechpartner: Contact person: Dr.-Ing. Christof Asbach (-209) asbach@iuta.de Dr. rer. nat. Astrid John (-209) astrid_john@iuta.de 18

21 3 Kompetenzen der Bereiche iuta 2005 Bereich: Filtration und Umweltverfahrenstechnik Departement: Filtration and Environmental Engineering Ansprechpartner/ Contact person: PD Dr.-Ing. F. Schmidt ( ) Filterprüfung Partikelfiltration, z. B. Kfz-Innenraumfilter, DIN 71460, Teil 1, Fraktionsabscheidegradbestimmung, Standzeitprüfung, Differenzdruckbestimmung, Pollenabscheidung, Gasfiltration, Prüfung von adsorptiven Filtermedien, z. B. Kfz-Innenraumfilter DIN 71460, Teil 2, Prüfung von konfektionierten Filtern, Schüttungen, flat sheets, Prüfung bei Temperaturen bis 100 C und relativen Luftfeuchten bis ca. 100 % Prüfinstitut für Anlagen zur Luftreinigung und Filtration Untersuchung der Partikelabscheidung durch z. B. Zyklone, Koaleszer, Raumluftreiniger, Staubsauger, Dieselrussabscheidung, Entwicklung von Prüfmethoden zur Beurteilung von techn. Systemen/ Anlagen Filter testing Particle filtration, e. g. cabin air filters DIN 71460, part 1, determination of fractional collection efficiency, service life testing, measurement of pressure difference, gas filtration, e. g. cabin air filters DIN 71460, part 2, testing of filters, packed beds, flat sheets, testing at temperatures up to 100 C and relative humidities up to 100 % Laboratory for testing of air conditioning/ filtration facilities Examination of particle separation in e. g. cyclones, coalescers, air cleaners or vacuum cleaners, development of testing methods for evaluation of equipment Ansprechpartner: Contact person: Dipl.-Ing. Georg Lauber (-255) lauber@iuta.de Dipl.-Ing. Uta Sager ( ) uta.sager@uni-duisburg.de Dipl.-Ing. E Däuber ( daeuber@uni-duisburg.de Ansprechpartner: Contact person: Dipl. Chem. Ing. G. Rapp (-131) rapp@uni-duisburg.de Dipl.-Ing. Achim Breidenbach ( ) achim.breidenbach@uni-due.de Geruchsfilter-Prüfstand Dieselabgastest (Geruchsminderung durch Filtersysteme); Entwicklung eines Standardverfahrens zur Geruchsabscheidung an Dünnschichtfiltern; Simultanmessung zur Geruchs- und Partikelabscheidung von Dieselabgasaerosolen, Adsorptive Gasreinigung Untersuchungen zum Adsorptionsgleichgewicht und zur Adsorptionskinetik mit der Strömungsmethode, Aufnahme von Durchbruchskurven, zyklische Ad- und Desorptionsprozesse, Mehrkomponentenadsorption, Adsorptive: organische Komponenten, z. B. Toluol, n-butan, Methylethylketon, anorganische Komponenten; z. B. Stickoxide, Schwefeldioxid, Ozon; Adsorptionsbedingungen: Konzentration bis herunter zum Immissionsbereich, Normaldruck Aerosole Generierung und Charakterisierung von Aerosolen, elektrostatische Aufladung und Neutralisation von Partikeln, bipolare Auflader, Vermessung von Ladungsverteilungen und Einzelpartikelladungen, Konzeptionierung von Ionenaufladern/ Koronaentladung Test facility for odour-filters Diesel exhaust test (odour reduction by filter systems); development of a standard method for odour reduction by thin layer filters; simultaneous measurement of the odour- and particle separation from diesel exhaust aerosols, Adsorptive gas separation Adsorption equilibrium and kinetics by fixed bed method, determination of breakthrough curves, cyclic ad- and desorption processes, multicomponent adsorption, adsorptives: organic compounds; toluene, n-butane, methylethylketone, inorganic compounds: sulphur dioxide, nitric oxide, ozone adsorption conditions: concentrations down to immission control, ambient pressure Aerosols Generation and characterisation of aerosols, electrostatic charging/ neutralisation of particles, bipolar chargers, measurement of charge distributions and of single particle charge, development of ion charger/ corona discharge Ansprechpartner: Contact person: Dipl. Chem. H. Finger (-220) finger@iuta.de Ansprechpartner: Contact person: Dipl.-Ing. Georg Lauber (-255) lauber@iuta.de Dipl.-Ing. Uta Sager ( ) uta.sager@uni-duisburg.de Ansprechpartner: Contact person: Dipl.-Ing. Achim Breidenbach ( ) achim.breidenbach@uni-due.de Dipl.-Lab.-Chem. Gerhard Rapp (-131) rapp@uni-duisburg.de Modellierung Partikeldynamik und deposition, dynamische Adsorptionprozesse in Festbetten Modelling Particle dynamics and deposition, dynamic adsorption processes in fixed beds Ansprechpartner: Contact person: Dipl.-Ing. Achim Breidenbach ( ) achim.breidenbach@uni-due.de 19

22 3 Kompetenzen der Bereiche iuta 2005 Bereich: Produktionsintegrierter Umweltschutz (PIUS) Department: Cleaner Production Ansprechpartner/ Contact person: Dr.-Ing. Egon Erich (-268) Katalytische Gasaufbereitung Oxidative Gasaufbereitung Hydrocrackkatalysatoren Redox-Katalysesystem zur Oxidation- und Reduktion von Kohlenwasserstoffen und NOx aus Kaffeerösterabgas Reformierung von Methan Catalytic gas treatment Oxidative gas treatment Catalysts for hydrocracking Redox catalysts for oxidation and reduction of hydrocarbons and NOx from coffee roasters, Steam reforming of methane and natural gas Ansprechpartner: Contact person: Dr. Egon Erich (-268) Dipl.-Ing. Andrew Berry (-154) Absorptive Gasreinigung Druckgaswäsche zur Absorption saurer Gasbestandteile Empirische Optimierung von Druckgaswäschen Untersuchung zur Degradation von Aminen Einsatz von Aminwäschen zur CO 2 Abscheidung aus Rauchgasen Gas cleaning by absorption Pressurized gas scrubber for the absorption of acid gas compounds Empirical optimization of pressurized gas scrubber, Investigation for the degradation of amines, CO 2 separation from flue gases with an amine scrubber Ansprechpartner: Contact person: Dr. Egon Erich (-268) erich@iuta.de Dipl.-Ing. Ralf Goldschmidt (-155) goldschmidt@iuta.de Energetische Verwertung Biomasse Ofenkatalysator für Kleinfeuerungsanlagen Zweistufiger Biomassevergaser Gegenstromvergaser Biomass and energy recovery Catalytic converter for domestic fire places Two-stage biomass gasifier Updraft gasifier Ansprechpartner: Contact person: Dr. Egon Erich (-268) Erich@iuta.de Dipl.-Ing. Frank Grüning (-197) Grüning@iuta.de Managementsysteme in Industrie und Einrichtungen des Gesundheitswesens Qualitätsmanagement Gefährdungsanalyse Umsetzung von Arbeitsschutzund Umweltschutzbestimmungen Management systems in industry and medical service Quality management Hazard analysis Implementation of regulations for the protection of labour and environment Ansprechpartner: Contact person: Dipl.-Ing. Udo Kraft (-180) Kraft@iuta.de Dipl.-Ing. Ralf Goldschmidt (-155) Goldschmidt@iuta.de Fort- und Weiterbildungen Umwelt- und Arbeitsschutzbereich Schulungen zum Betriebsbeauftragten für Abfall, Gefahrstoffmanagement, Gefahrgutverordnung Straße und Eisenbahn (GGVSE), RID, ADR Further education of employment protection environmental and industrial safety range Training courses for company representative for waste, management of hazardous waste, legislation of hazardous goods and transport (RID, ADR). Ansprechpartner: Contact person: Dipl.-Ing. Udo Kraft (-180) Kraft@iuta.de Dipl.-Ing. Ralf Goldschmidt (-155) Goldschmidt@iuta.de FuE-Dienstleistungen, Gutachten Beratungen, Research and development services, proceedings, surveys Ansprechpartner: Contact person: Auftragsforschung zu Eintrag von Schwermetallen in die Umwelt, Reduktion von Chrom-(VI) in Reststoffen, Entfernung von Siloxanen in Deponiegasen. Gutachten und Analysen zu: Abfall- und Umweltmanagement, Biomasseverwertung, Altlastensanierung. Mission oriented research on entry of heavy metals into the environment, reduction of chrome (VI) in residues, elimination of siloxanes from landfill gas. Surveys on waste- and environmental management, energy recovery from biomass, cleanup operations. Dr. Egon Erich (-268) Erich@iuta.de Dr. C. Kube (-213) Kube@iuta.de 20

23 3 Kompetenzen der Bereiche iuta 2005 Bereich: Energietechnik/Brennstoffzellentechnik Department: Energy Technology / Fuel Cell Technology Ansprechpartner/ Contact person: Dr. rer. nat. S. Peil (-223) Dipl.-Ing. M. Vogt (-175) peil@iuta.de vogt@iuta.de PEM-Brennstoffzellentechnologie Brennstoffzellen-Produktwasser: Nutzungsmöglichkeiten, Analytik PEM-Wasserhaushalt PEM-Befeuchtung Entwicklung eines PEM-Brennstoffzellen Regelsystems Katalysatorentwicklung Brennstoffzellenkühlung Brenngaserzeugung für Brennstoffzellen Erzeugung von Brenngas aus organischen Materialien mit überkitischem Wasser (SCWO-Verfahren) PEM-fuel cell technology product water of the fuel cell: usability, analysis of product water PEM water balance PEM humidification development of a fuel cell regulating system development of catalysers fuel cell cooling systems Fuel gas generation for fuel cells generation of fuel gas from organic materials with supercritical water (SuperCritical Water Oxidation SCWO) Ansprechpartner: Contact person: Dr. rer. nat. Stefan Peil (-223) peil@iuta.de Dipl.-Ing. Jens Wartmann (-222) wartmann@iuta.de Ansprechpartner: Contact person: Dr. rer. nat. Stefan Peil (-223) peil@iuta.de Dipl.-Ing. Jens Wartmann (-222) wartmann@iuta.de Wasserstoffspeicher für Brennstoffzellen Integration von Wasserstoff-Metallhydridspeichern in Brennstoffzellensysteme Wärmemanagement Hydrogen storage for fuel cells Integration of metal hydrid hydrogen storage in fuel cell systems heat management Ansprechpartner: Contact person: Dr. rer. nat. Stefan Peil (-223) peil@iuta.de Dipl.-Ing. Jens Wartmann (-222) wartmann@iuta.de Biomassenutzung zur Energieerzeugung Brenn- bzw. Produktgasaufbereitung, Porenbrenner, Brennstoffcharakterisierung Abscheidung von CO 2 aus Rauchgasen Konzeption von CO 2 -Wäschern zur Integration in Kraftwerksprozesse Biomass utilization for energy generation conditioning of fuel gas porous burner characterisation of fuels Capture of CO 2 from flue gas system design of gas scrubber based CO 2 removal integrated in power plants Ansprechpartner: Contact person: Dipl.-Ing. Monika Vogt (-175) vogt@iuta.de Ansprechpartner: Contact person: Dipl.-Ing. Monika Vogt (-175) vogt@iuta.de Rationelle Energienutzung Energiekonzepte und Betriebsuntersuchungen Energiewirtschaftliche Bewertung von Optimierungsmaßnahmen Entwicklung von Bewertungsverfahren zur Beurteilung der Energie- und CO 2 - Emissionsintensität Wärmetechnische Verbesserung von Altbauten in Duisburg (Klimatisch Duisburg) Energy efficiency assessment of energy efficiency of plants development of concepts for rational usage of energy economic evaluation of energy saving measures development of valuation methods to assess specific energy- and CO 2 - emissions thermotechnical improvement of old buildings in Duisburg (Klimatisch Duisburg) Ansprechpartner: Contact person: Dipl.-Ing. Monika Vogt (-175) vogt@iuta.de KimaTisch-Duisburg e.v. Leitung der Geschäftsstelle des Vereins in Kooperation mit dem IUTA e.v. Internet: Aufgaben: Förderberatung zur energetischen Altbausanierung Energieberatung für Duisburger Privathaushalte Ansprechpartner: Contact person: Dipl.-Ing. Architekt Maas-van Schingen 0203/ MvS@Klimatisch-duisburg.de 21

24 3 Kompetenzen der Bereiche iuta 2005 Bereich: Department: Ansprechpartner/ Contact person: Umweltmedizin / Instrumentelle Analytik Environmental Medicine / Instrumental Analysis Dr. rer. nat. Thekla Kiffmeyer (-159) kiffmeyer@iuta.de Arbeitsschutzrelevante Pharmazeutika Umgebungsmonitoring von Zytostatika, Antibiotika, Immunsuppressiva etc. (Oberflächen, LAF-Werkbank,Textilien, Verpackungen, Luft); Biomonitoring; Entwicklung von Schnelltests; Sublimationsverhalten; Reinigung und Dekontamination; Test und Verbesserung von Schutzausrüstungen und systemen Xenobiotika in der Umwelt Pharmaka, EDCs, POPs, PPCPs; Eintrag, Vorkommen und Verhalten in Luft, Wasser, Boden, Schlamm, Gülle etc.; Biologische Abbaubarkeit; Modellkläranlage; Oxidationsverfahren (AOP); Labor- und Pilotanlagen; Minderungs- und Abwasserbehandlungsverfahren Hazardous pharmaceuticals Environmental Monitoring of cytostatics, antibiotics, immunosuppressives etc. (surfaces, LAF-bench, textiles, packaging, air); bio monitoring; development of quick tests; evaporation behaviour; cleaning and decontamination; testing and improvement of protective equipment and devices Xenobiotics in the environment Pharmaceuticals, EDCs, POPs, PPCPs; Sources, occurrence and fate in air, water, soil, sludge, manure etc.; biodegradation; sewage simulation plant; advanced oxidation processes (AOP); laboratory and pilot plants; reduction of input; waste water treatment techniques Ansprechpartner: Contact person: Dr. Thekla Kiffmeyer (-159) kiffmeyer@iuta.de Dipl.-Chem. Jochen Türk (-179) tuerk@iuta.de Ansprechpartner: Contact person: Dipl.-Chem. Jochen Türk (-179) tuerk@iuta.de Dr. Thekla Kiffmeyer (-159) kiffmeyer@iuta.de Raumlufthygiene Messung und Beurteilung von Belastung in Innenräumen; Quellenermittlung: Mykotoxine, flüchtige organische Verbindungen (VOC), Isocyanate, Holzschutzmittel, Biocide, Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), Asbest, Mineralfasern u. a. Innovative flüssigchromatografische Verfahren und Kopplungstechniken Entwicklung von Methoden und technischen Lösungen für Hochtemperatur- Flüssigkeitschromatografie; Stabilitätstests von HPLC Säulenmaterialien unter extremen Bedingungen (ph-wert, Temperatur); neuartige Kopplungs- und Detektionsverfahren für die Flüssigchromatografie; Computerunterstützte Methodenentwicklung mittels Simulationssoftware Indoor air quality Measurement and assessment of indoor pollutants; source determination: Mycotoxins, volatile organic compounds (VOC), isocyanates, wood preservatives, biocides, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH), asbestos, mineral fibres etc. Innovative liquid chromatographic methods and coupling techniques Development of methods and technical solutions for high temperature liquid chromatography; testing of HPLC stationary phase materials under harsh conditions (extreme temperature and ph); new detection and coupling techniques based on liquid chromatography; computer aided method development using simulation software Ansprechpartner: Contact person: Dr. Volker Plegge (-213) plegge@iuta.de Ansprechpartner: Contact person: Dr. Thorsten Teutenberg (-179) teutenberg@iuta.de Forschungsanalytik und Methodenentwicklung Pharma- und Lebensmittelindustrie, Umwelttechnik; Entwicklung und Validierung leistungsfähiger Spezialverfahren für Forschungsvorhaben, Kooperationspartner und externe Auftraggeber, breite Palette an Analysenverfahren und -methoden (u. a. GC, GC-MS, HPLC, LC-MS/MS, LC- MS n ) Fort- und Weiterbildungen Hochwirksame Arzneimittel Beratung, Schulung und Fortbildung Specialised analytical methods for R&D applications Pharmaceutical and food industry, environmental technology; Development and validation of specialised analytical methods for research partners and customers, broad range of analytical instruments and methods (e. g. GC, GC-MS, HPLC, LC- MS/MS, LC-MS n ) Advanced training highly efficient pharmaceuticals Training, education and workshops Ansprechpartner: Contact person: Dr. Volker Plegge (-213) plegge@iuta.de Dipl.-Chem. Jochen Türk (-179) tuerk@iuta.de Ansprechpartner: Contact person: Dipl.-Ing. Sabine Loibingdorfer (-296) loibingdorfer@iuta.de Dr. Thekla Kiffmeyer (-159) kiffmeyer@iuta.de 22

25 3 Kompetenzen der Bereiche iuta 2005 Bereich: Department: Ansprechpartner/ Contact person: Kreislaufwirtschaft und Recycling recycling and close loop economy Dipl.-Ing. Jochen Schiemann (-259) Recycling von Massengütern Verwertung und Entsorgung von Elektronikschrott nach 4. BImSchV bzw. gemäß Entsorgungsfachbetriebsverordnung, Untersuchungen der Verwertungsmöglichkeiten elektronischer und elektrischer Geräte, Pilotversuche zur Verwertung von Brennstoffzellen Sortierung von EDV- Verbrauchsmaterialien Recycling of bulk material Further utilization and waste treatment of electronic scrap, development of technoligies for treatment and handling of electrical and electronical stuff, measurement and modeling ecological treatments for fuell-cells, sorting of toner cartridges. Ansprechpartner: Contact person: Dipl.-Ing. J. Schiemann (-259) Hans Jürgen Prause (-156) Begutachtungen und Bilanzierungen von Kühlgerätentsorgungsanlagen Begutachtung und Bilanzierung von Anlagen zur Verwertung von Haushaltskühlgeräten nach RAL GZ 728; Tests: UBA Leitfaden Tests, Überprüfung nach TA Luft / ; Desorptionsversuche von FCKW; Analyse FCKW-haltiger Schäume und Öle Aufbereitung von technischen Kunststoffen Entwicklung und Bau automatisierter Identifikationsanlagen für technische Thermoplaste; FuE: Identifikation von Brandschutzadditiven in technischen Thermoplasten; Aufbereitung von Kunststoff-Probefraktionen und anschließender Testverarbeitung im Extruder; Entwicklung von Bestimmungsreihen und Schnelltests zur betrieblichen Materialeinordnung; Identifikation von technischen Thermoplasten; Zerstörungsfreie halbquantitative Bestimmung von Inhaltsstoffen auf Elementbasis in Kunststoffen (nicht C, H, O, N); Zerstörungsfreier quantitativer Elementnachweis von Kunststoffadditiven gemäß Kalibrierreihen, Herstellung von definierten Kunststoffmusterplatten durch Extrusion Ausbildung im Bereich Umwelt- und Kreislaufwirtschaft Fort- und Weiterbildungsmaßnahmen sowie ABM; für Jugendliche, für Behinderte und für Berufsrückkehrer; Vorbereitungskurse zur IHK Prüfung Recyclingfachkraft; Schulungen für den Erwerb von Fahrberechtigungen für Flurförderfahrzeuge Untersuchungen an Shredderleichtfraktionen Phänomenologische Untersuchungen, Entwicklung von trockenmechanischen Aufarbeitungsmethoden; Entwicklung von Vorsorgedemontagestrategien zur Minimierung von Schadstoffen Entsalzung von Wasser mobiles Wasseranalytik-Labor, mobile Kleinstkläranlage Surveys and equilibrations of facilities for CFC-recycling Surveys and equilibrations of the recycling process of refrigerators. Measurements of CFC-desorption Analysis of foams and oils. Conditioning of technical plastics development and construction of automatic systems for identifying technical plastics. Analysis of fire-guards in plastics, conditioning of test charges with extruder, Analysis and indentification of technical plastics, Analysis of elements (like bromine, chlorine, cadmium, ) in technical plastics Capacity building qualification courses for young people, unemployed people, handicapped people in environmental protection and recycling operations, driving training for fork lifters Examinations of shredder-fractions Exploration of shredder-material and development of dry procedures for the recycling, minimizing hazardous components by adapted handling Desalination Facilities for desalination technique mobile analysis mobile treatments Ansprechpartner: Contact person: Hans Jürgen Prause (-156) prause@iuta.de Dipl.-Ing. A. Kerßenboom (-156) kerssenboom@iuta.de Ansprechpartner: Contact person: Bettina Schiemann (-158) b.schiemann@iuta.de Ansprechpartner: Contact person: Dipl.-Ing. A. Kerßenboom (-156) kerssenboom@iuta.de Hans Jürgen Prause (-156) prause@iuta.de Ansprechpartner: Contact person: Dipl.-Ing. J. Schiemann (-259) J.Schiemann@IUTA.de Bettina Schiemann (-158) b.schiemann@iuta.de Ansprechpartner: Contact person: Dipl.-Ing. J. Schiemann (-259) j.schiemann@iuta.de 23

26 3 Kompetenzen der Bereiche iuta 2005 Bereich: Department: Ansprechpartner/ Contact person: Messstelle Measurement and testing Dipl.-Ing. M. Beyer (-272) Emissionsmessungen Bekannt gegebene Messstelle nach 26, 28 BImSchG für die Bereiche Staub, Feinstaub (PM10, PM4, PM2,5), Staubinhaltsstoffe, anorganische Gase, organische Gase und hochtoxische organische Stoffe (PCDD/F) Measurement of emission State approved measuring body according to 26, 28 BImSchG for dust, fine dust (PM10, PM4, PM2,5) dust components, anorganic gaseous, organic gaseous and high toxic organic components (PCDD/F) Ansprechpartner: Contact person: Dipl.-Chem. M. Neumann (-194) W. Backhaus (-272) Immissionmessungen Messung und Beurteilung von Immissionsbelastungen in der Außenluft, Messung von PM10, PM2,5, PM1 sowie organischen und anorganischen Gasen (BTXE, NO x, Ozon), Sonderanalytik für spezielle verkehrsrelevante Tracer z. B. Schwermetalle, Silizium, EC/OC, NCBA. Measurement of immission Measurement and assessment of outdoor pollutants, determination of PM10, PM2,5, PM1 and organic and anorganic gaseous (BTXE, NO x, Ozon), analytic of special traffic tracer e.g. heavy metal, soot carbon, organic carbon, NCBA. Ansprechpartner: Contact person: O. Sperber (-194) Dipl.-Chem. M. Neumann (-194) Arbeitsplatzmessungen Messungen zur Beurteilung der Schadstoffbelastung am Arbeitsplatz nach TRGS 402 u Stationäre u. personengetragene Messsysteme z. B. für Gesamt- u. Feinstaub Messung der Partikelgrößenverteilung in industriellen Abgasen Kontinuierliche Messungen der Partikelgrößenverteilung und Anzahlkonzentration mit dem optischen Messsystem WELAS Messbereich: 0,3-17 µm; 0,6-40 µm Measurements at the working place Evaluation and assessment of work places according to guidelines TRGS 402 and TRGS 403 Measurement of number concentrations in industrial waste gases Continuous measurements of particle number concentration and size distribution in industrial waste gases with the optical measurement system WELAS Range: 0,3-17 µm; 0,6-40 µm Ansprechpartner: Contact person: Hr. Backhaus (-193) Ansprechpartner: Contact person: Dipl.-Ing. M. Beyer (-272) Dipl.-Ing. J. Lindermann (-105) Test von Filtern für die Druckluftreinigung Messung nach ISO 8573 und zur Bestimmung der Ölaerosolgehalte, Partikelgehalte, Öldampfgehalte und organischen und anorganischen Gasen Filter tests for cleaning of compressed air Measurements according to ISO 8573 and ISO for determination of oil aerosol content, solid particle content and oil vapour content and organic and anorganic gaseous contents Ansprechpartner: Contact person: Dipl.-Phys.Ing. D. Jarzyna (-272) Dipl.-Ing. G. Lauber (-255) Rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen Untersuchung von Materialien mittels REM und Elementanalyse mittels EDX, Schadensanalysen, Asbestuntersuchungen und Untersuchung anorganischer Fasern (KI-Index), Untersuchung der Korngrößenverteilung. Untersuchung der BET-Oberfläche Untersuchung der spezifischen Oberfläche nach BET und Bestimmung der Porenradienverteilung Determination with slow scanning electronic microscope Determination of materials with REM and element analysis with EDX, determination of damages, determination of asbestos and anorganic fibres (KI- Index). Determination of particle properties e.g. number concentration, size distribution. BET surface analysis Measuring of specific BET surface and pore size distribution Ansprechpartner: Contact person: Dipl.-Phys.-Ing. D. Jarzyna (-272) Ansprechpartner: Contact person: Dipl.-Phys.-Ing. D. Jarzyna (-272) 24

27 4 Arbeitsschwerpunkte und technische Ausstattung der Bereiche 4.1 Gasreinigungsverfahren / Molekulare Kontamination Numerische Mehrphasen-Strömungssimulation (CFD) Ausstattung: Software: Gambit (Netzgenerierung); Fluent (numerische Strömungssimulation); Fine Particle Model (Zusatzmodul für Fluent). Hardware-Cluster: 8 x Intel Xeon (3,6 GHz) CPU, 32 GB RAM, Windows XP 64 Bit, Gigabit-LAN; 3 x Intel Pentium 4 (3,4 GHz) CPU, 6 GB RAM, Windows XP 32 Bit, Gigabit-LAN. Leistungsspektrum: Numerische Strömungssimulationen haben sich aufgrund stetig wachsender Rechnerleistung in den vergangenen Jahren zu einem wichtigen Forschungs- und Entwicklungsinstrument entwickelt und gewinnen gerade im Vergleich zu aufwändigen experimentellen Untersuchungen zunehmend an Attraktivität. Dementsprechend rasant ist die Entwicklung der verfügbaren numerischen Codes. IUTA bietet langjährige Erfahrungen im Umgang mit CFD und eine leistungsstarke Rechnerausstattung zur Lösung individueller Fragestellungen an. Hierzu wird das kommerzielle Programmpaket FLUENT verwendet. Zusätzlich steht speziell zur Untersuchung von Aerosol- oder Nanopartikelphänomenen das Fine Particle Model (FPM) als Ergänzung zu FLUENT zur Verfügung. Diese Programmpakete werden projektspezifisch um Subroutinen zur Abbildung weiterer physikalischer Zusammenhänge bei der Simulation ergänzt (z. B. elektrische Felder, Partikelaufladungskinetik etc.). Aus den bei IUTA bearbeiteten Forschungsprojekten heraus ergibt sich eine Vielzahl von unterschiedlichen Fragestellungen, bei deren Bearbeitung das Werkzeug CFD zum Einsatz kommt. Dies reicht von der strömungstechnischen Optimierung von Bauteilen, über die Optimierung von Filtersystemen im Allgemeinen, bis hin zu sehr speziellen Fragestellungen aus den Bereichen physikalische Modellbildung, Produktschutz, Arbeitssicherheit und Emissionsschutz. Strömungstechnische Optimierung von Bauteilen Der Einsatz von CFD stellt bei der Planung und Optimierung von Anlagen eine kostengünstige Möglichkeit dar, anhand entsprechender Vorgaben zwischen verschiedenen Lösungsstrategien zu entscheiden. Die Berechnung des Strömungsprofils bildet dabei die Basis zur Beurteilung der untersuchten Eigenschaften wie Druckverlust, Anströmung, Vermischung oder Vergleichmäßigung von Strömungen. 25

28 Abbildung 4.1: Durchströmung eines Filters Im folgenden Beispiel wurde die Anströmgeschwindigkeit auf einen im Geruchsfilterprüfstand von IUTA eingebauten Kfz-Innenraumfilter berechnet, um eine gleichmäßige Flächenbelastung des Filters zu garantieren. Der Filter wurde hierbei als poröses Medium abgebildet und erzeugt aufgrund seines Druckverlustes das abgebildete Strömungsprofil. Bei der Filterprüfung von z. B. Kraftfahrzeuginnenraum-Filtern, Filtern für raumtechnische Anlagen oder Filtern für Reinraumlüftungsanlagen beeinflusst der Ladungszustand der verwendeten Prüfpartikeln den Abscheidegrad der Filter maßgeblich. Um eine Reproduzierbarkeit der Tests zu gewährleisten, ist es notwendig, ein Prüfaerosol mit definierten elektrischen Eigenschaften bereitzustellen. Realisiert wird dies durch die gezielte Zumischung positiver und negativer Ionen. Diese werden getrennt erzeugt und dem Prüfaerosol in der dargestellten Mischkammer zugeführt. Die ionisierten Volumenströme treten mit einer sehr hohen Geschwindigkeit in die Kammer ein und sorgen somit für eine gute turbulente Vermischung mit hohen Verweilzeiten. Das Forschungsvorhaben mit der Nummer wurde aus Haushaltsmitteln des BMWi über die gefördert. Abbildung 4.2: Geschwindigkeitsprofile in einer Ionenmischkammer 26

29 Optimierung von Filtersystemen Die Anforderungen an Filtersysteme wachsen kontinuierlich. Die Optimierung von Partikelabscheidesystemen stellt einen großen Schwerpunkt des Einsatzes von CFD im IUTA dar. Dabei werden sowohl Lagrangesche als auch Eulersche Partikelmodelle eingesetzt. Die Modelle ermöglichen die Simulation der Partikeldynamik unter Berücksichtigung von Diffusion, Impaktion, Sedimentation, Thermophorese und Elektrophorese. Zusätzlich können auf die Partikelgrößenverteilung wirkende dynamische Prozesse wie Koagulation, Kondensation und Nukleation berücksichtigt werden. Das Beispiel zeigt berechnete Partikeltrajektorien bei Injektion einer Partikelverteilung mit Durchmessern von 1-20 µm in der Mitte des Einlassrohres eines Tropfenabscheiders. Hierbei kommt es aufgrund von Trägheitseffekten zu einer Auffächerung des Partikelstroms, so dass anschaulich nachvollzogen werden kann, an welcher Stelle die entsprechenden Partikelgrößenklassen deponieren. Abbildung 4.3: Partikeltrajektorien im Tropfenabscheider Zur Ermittlung des Rückhaltevermögens des Abscheiders werden gleichmäßig über dem Einlass verteilte Injektionen jeweils einer bestimmten Partikelgröße vorgenommen. Die Reduktion der Partikeltrajektorien liefert direkt den entsprechenden Fraktionsabscheidegrad. Physikalische Modellbildung Um bei der Realisierung des Kombi-Kraftwerkskonzeptes mit Druckkohlenstaubfeuerung eine hohe Lebensdauer der Gasturbine zu gewährleisten, wird von den Turbinenherstellern ein Abgas nahezu frei von partikulären und dampfförmigen Verunreinigungen gefordert (d p < 3 µm; m p < 3 mg/m 3 N ). Die wissenschaftliche Herausforderung des Projektes liegt in der Erforschung der für eine Feinstpartikelabscheidung bei Temperaturen von ca K verantwortlichen Grundlagen. Gleichzeitig werden die gewonnenen Erkenntnisse in einem physikalischen Modell umgesetzt, das die Auslegung und Optimierung des Abscheiders ermöglichen soll. Im Rahmen des Projektes werden CFD-Simulationen durchgeführt, die der Beschreibung der elektrohydrodynamischen Wechselwirkungen und der Aufladungskinetik der Feinstpartikeln dienen, 27

30 wobei im Fokus die Nutzung der elektrischen Eigenschaften der Feinstpartikeln in Kombination mit unterschiedlichen keramischen Kollektormaterialien bei Temperaturen oberhalb von 1000 C liegt. Die im Rahmen dieses Projektes gewonnenen Ergebnisse liefern zusätzlich die Grundlage für die Entwicklung des DKSF-Konzepts bei Verbrennung in reiner Sauerstoffatmosphäre und nachgeschalteter CO 2 -Abtrennung (Oxycoal). Abbildung 4.4: Einsatz von CFD im Rahmen des DKSF-Projektes Das Forschungsvorhaben mit der Nummer 149 Z wurde aus Haushaltsmitteln des BMWi über die gefördert. Arbeitssicherheit: Die Zubereitung von Zytostatika, hochtoxische Substanzen, die bei der Krebstherapie verabreicht werden, erfolgt zum Personenschutz in sog. Sicherheitswerkbänken (Swb). Die Aufstellungsbedingungen für Swb werden in den entsprechenden Regelwerken beschrieben, sind jedoch relativ unpräzise oder auf Annahmen beruhende Faustregeln, die zum Teil auf Vorgaben der Arbeitsstättenverordnung sowie der Gefahrstoffverordnung basieren und nicht mit den technischen Anforderungen für den sicheren Betrieb einer Sicherheitswerkbank abgestimmt sind. Das Fehlen von gesicherten Kennzahlen und fundierten Entscheidungshilfen, die die Interdependenzen der Einflussmöglichkeiten berücksichtigen, führt bei der Neueinrichtung oder Nachrüstung eines Zytostatika-Labors häufig zu Problemen an der Schnittstelle zwischen der bloßen Aufstellung einer Sicherheitswerkbank und der Einstellung der lüftungstechnischen Gegebenheiten. Mit dem Forschungsvorhaben wird das Ziel verfolgt, auf Basis von numerischen Verfahren zur Visualisierung der Fluid- und Partikeldynamik, in Verbindung mit raumlufttechnischen Untersuchungen, Interdependenzen der die Strömungsführung beeinflussenden Parameter zu ermitteln. Hieraus sollen anschließend Kennzahlen für die Konzipierung von Zytostatika-Laboren, von der Möblierung 28

31 und Möbelplazierung bis zur Auslegung der Lüftungsanlage, formuliert werden. Die Nutzung von numerischen Simulationen ermöglicht dabei die effiziente Durchführung von Parameterstudien. Das Forschungsvorhaben mit dem Förderkennzeichen KF BB4 wurde aus Haushaltsmitteln des BMWi über die im Programm finanziert. Die Durchführung des Projektes erfolgt in Zusammenarbeit mit. Abbildung 4.5: Arbeitssicherheit: Visualisierung der Strömungsführung bei raumlufttechnischen Anlagen (z. B. Zytostatika- Sicherheitswerkbänke) Produktschutz Bei der zukünftigen Chipherstellung wird zur Erhöhung der Leistungsfähigkeit die Extreme Ultraviolett-Lithographie (EUVL) eingesetzt. Die extrem kurzwellige UV-Strahlung von 13 nm Wellenlänge ermöglicht Strukturabstände von 50 nm bis später unter 35 nm. Der Einsatz von EUV-Licht erfordert im Gegensatz zu den heute verwendeten Linsen reflektierende optische Elemente zur Belichtung der Chips. Dies bedeutet, dass sich jeder kleinste Fehler auf der Maske auf dem Chip wiederfindet. Ein entscheidender Schritt im Produktionsablauf ist also der Schutz der Masken vor Partikelverunreinigungen. Schon Partikeln mit einem Durchmesser von 30 nm können eine Maske zerstören. In einem Gemeinschaftsprojekt mit der Universität von Minnesota werden unterschiedliche Wirkungsmechanismen auf den Partikeltransport und die Deposition hinsichtlich ihrer Effektivität zum Schutz der Maskenoberflächen untersucht, wobei in Minnesota die experimentellen Untersuchungen und am IUTA die numerischen Simulationen durchgeführt werden. Zur Beschreibung des Verhaltens elektrisch geladener Partikeln in einem elektrostatischen Potenzialfeld wurde im Rahmen der Untersuchungen eine Subroutine entwickelt und in den CFD-Code implementiert (Die ausführliche Vorstellung des Projekts erfolgt in 4.2.4). 29

32 Die Durchführung des Projektes erfolgt in Zusammenarbeit mit: Gefördert durch: EUROPÄISCHE UNION Europäischer Fonds für regionale Entwicklung Die Landesregierung Nordrhein-Westfalen Emissionsschutz Die Ausbreitung von Abgasfahnen in Abhängigkeit von Abgasgeschwindigkeit, -temperatur und Windgeschwindigkeit kann für gefasste Quellen mittels CFD simuliert werden. Der Prozess der Verdünnung und des Transportes emittierter Stoffe wird hierbei unter Einbeziehung geeigneter Turbulenzmodelle in einem dreidimensionalen Rechengebiet betrachtet. Im Ergebnisbild der Simulationsrechnung sind die Isothermen in der xz-schnittebene für den interessanten Nahbereich der Quelle dargestellt. Der Verlauf der mit dem CFD-Programm simulierten Abgasfahnenachse und die nach TA Luft berechnete Überhöhung für neutrale Temperaturschichtung zeigen hierbei eine gute Übereinstimmung. Abbildung 4.6: Emissionsschutz: Schadstoffausbreitung gefasster Quellen (Temperaturprofil) 30

33 4.1.2 Molekulare und partikuläre Kontamination (MPK) Ausstattung: SMPS (Scanning Mobility Particle Sizer) FMPS (Fast Mobility Particle Sizer) APS (Aerodynamic Particle Sizer) EAD (Electrical Aerosol Detector) NAS/ESP (Nanometer Aerosol Sampler/Elektrostatischer Präzipitator) Leistungs- und Arbeitsspektrum Die Arbeitsgruppe MPK befasst sich mit der Kontamination von Oberflächen durch Moleküle und Partikel und deren Vermeidung. Eine Machbarkeitsstudie zur Verminderung molekularer Kontamination (PTJ-Forschungsprojekt) fasst die Grundlagen über Freisetzung, Transport und Deposition von luftgetragenen Kontaminationen zusammen und zeigt die möglichen Eintragungspfade und Quellen auf. Im Speziellen werden in der Arbeitsgruppe MPK Verfahren entwickelt, die dazu beitragen sollen, die Kontaminationen zu verringern oder bestenfalls ganz zu beseitigen. Dazu zählt z. B. das im September 2005 abgeschlossene FuE-Projekt Entwicklung eines Verfahrens zur physikalischen Einbindung von Zytostatika und anderen hochwirksamen Arzneimitteln mithilfe von Gelen und Schäumen. Hintergrund dieser Entwicklung waren Studien zum Umgebungsmonitoring in Krankenhäusern und Apotheken, die deutliche Belastungen durch Zytostatika auf Oberflächen belegen. Und dies trotz der umgesetzten strengen Sicherheitsmaßnahmen. Daher war ein zentraler Ansatzpunkt zur Vermeidung weiterer Kontaminationen und Verschleppungen die Reinigung und Dekontamination der belasteten Oberflächen. Zu diesem Zweck wurde ein Verfahren entwickelt, mit dem es möglich ist, belastete Oberflächen zu dekontaminieren. Verwendet wurden dazu Bindemittel, die die Schadstoffe durch Adsorption von den Oberflächen entfernen. Mit diesem Dekontaminationsverfahren konnten über 99 % der an den Oberflächen anhaftenden Zytostatikakontaminationen entfernt werden. Die Bindemittel wurden zu anwenderfreundlichen Pads weiterentwickelt, die z. B. den üblichen Zytostatika-Notfallsets beigelegt werden können. Als weiteres Beispiel ist die Entwicklung einer speziellen Reinigungstechnologie für pulverförmige Produkte zur Vermeidung der Verschleppung allergener Lebensmittelbestandteile zu nennen. Hintergrund dieses Forschungsprojekts (Start in 2006) ist die bevorstehende Umsetzung der Richtlinie 2003/89/EG, die das potenzielle Auftreten von bisher nicht deklarierten Lebensmittelallergenen (versteckte Allergene) betrifft. Demnach sind allergieauslösende Lebensmittelbestandteile auch dann zu deklarieren, wenn sie auch ungewollt im jeweiligen Lebensmittel, z. B. durch Verschleppung, enthalten sein können. Im Rahmen dieses Projekts sollen die Grundlagen für die Adaption einer innovativen Reinigungstechnologie erarbeitet werden, wobei eine hochkonzentrierte, filmbildende Reinigungslösung auf die Anlagenoberflächen aufgebracht, angetrocknet und mit den Produktresten entfernt werden soll. Diese neue Technologie soll eine neue Qualität in der Vermeidung von Verschleppungen allergener Lebensmittelbestandteile bei der Herstellung von trockenen Lebensmitteln ermöglichen. 31

34 Weitere Entwicklungen sind die Reduzierung der Asbestkonzentration in asbestkontaminierten Versorgungsgeschossen bei der Durchführung von Instandhaltungsarbeiten und Revisionen im Rahmen von Arbeiten geringer Exposition oder aber auch die Sensorentwicklung zur geregelten Neutralisation von geladenen Partikeln innerhalb eines Gasstroms. Die Machbarkeitsstudie wurde mit Mitteln des EU-Strukturfonds kofinanziert und im Rahmen des Ziel 2 Programms NRW im Rahmen des Zukunftswettbewerbs NRW unter dem Kennzeichen gefördert. 32

35 4.1.3 Arbeitsplatzbezogene Luftreinhaltetechnologien Minderungsmaßnahmen Entwicklung eines katalytisch-aktiven Filters zur Eliminierung gasförmiger Zytostatika im Abluftstrom von Sicherheitswerkbänken ZuTech-Projekt Zytostatika-Werkbänke und mikrobiologische Sicherheitswerkbänke zur Handhabung und Herstellung von applikationsfertigen Zytostatika-Zubereitungen sind zur Sicherstellung des Personen- und Produktschutzes mit Schwebstofffiltern zur Abscheidung der partikulären Luftinhaltsstoffe ausgestattet. Durch die Entwicklung eines neuen, katalytisch aktiven Filters sollen darüber hinaus gasförmige gefährliche Stoffe zerstört werden, die unter anderem durch Sublimation aus den abgeschiedenen Partikeln in die Gasphase übergehen. Die Kontamination von Personal, Produkt und Umwelt durch gasförmige Zytostatika wird dadurch erheblich vermindert. Im neuen katalytisch aktiven Filter wird Titandioxid eingesetzt. Seine Bestrahlung mit UV-Licht reicht aus diesen Katalysator zu aktivieren und die unterschiedlichen Zytostatika durch Oxidation in ungefährliche Abbauprodukte zu überführen. Gegenstand des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung des Katalysatorverbundmaterials und des Verfahrens der Gasphasenoxidation im Labormaßstab. Trägermaterial: Schaum Trägermaterial: Vlies Trägermaterial: Vlies Abluftfilter Reingas Reingas Reingas Umluftfilter UV-Röhre Schaum Vlies Arbeitsraum Arbeitsöffnung UV-durchlässige Scheibe Rohgas Rohgas Rohgas Vorfilter Abbildung 4.7: Drei Beispiele für die Fixierung von Titandioxid-Pulver auf verschiedenen Trägern bei unterschiedlicher Anordnung Abbildung 4.8: Integration des neuen katalytisch-aktiven Filters in einer Werkbank, z. B. im Bereich des Vorfilters Das Forschungsvorhaben mit der Nummer 193 ZBG wird aus Haushaltsmitteln des BMWi über die gefördert. 33

36 Prüfmethoden Realitätsnahe Prüfmethode für die Schutzwirkung von Zytostatika- und Sicherheitswerkbänken Teil II IGF-Projekt Im Vorläufervorhaben (AiF-FV 12500) wurde eine neue Prüfmethode für Sicherheitswerkbänke entwickelt, mit der die Schutzwirkung für die daran arbeitenden Personen besser erfasst werden kann. Der wesentliche innovative Beitrag liegt in der Integration eines mechanischen Prüfarms, der während des Prüfvorgangs standardisierte Prüfbewegungen innerhalb der Sicherheitswerkbank ausführt sowie in der Verwendung von chemisch inerten und biologisch inaktiven fluoreszierenden Polystyrol-Prüfpartikeln, die für den Einsatz vor Ort geeignet sind, und in dem schnellen und substanzspezifischen Nachweis der Prüfpartikel durch Fluoreszenz-Mikroskopie. Das aktuelle Forschungsziel im Fortsetzungsvorhaben ist die Validierung der neuen Personenschutzprüfung und der Vergleich mit der mikrobiologischen Prüfung sowie die Ermittlung der Praxistauglichkeit der neuen Personenschutzprüfung im Rahmen eines Feldtests in unterschiedlichen Apotheken. Positive Ergebnisse der Untersuchungen sind die Grundvoraussetzung, um die neue Prüfmethode in den beteiligten Fachkreisen und Normenausschüssen vorzustellen. Erst danach besteht die Chance, sie in neue Normen zu übernehmen. Die neue Personenschutzprüfung soll zunächst gleichwertig neben der mikrobiologischen und der Kaliumiodid- Methode in die Normen aufgenommen werden und diese mittelfristig ersetzen. Abbildung 4.9: Prüfaufbau der neuen Personenschutzprüfung zur Bestimmung des Rückhaltevermögens von Sicherheitswerkbänken Abbildung 4.10: Ausschließlich fluoreszierende Prüfpartikel werden mittels Fluoreszenz-Mikroskopie ausgewertet. Damit wird gewährleistet, dass keine Fremdpartikel das Ergebnis verfälschen. Das Forschungsvorhaben mit der Nummer BG wird aus Haushaltsmitteln des BMWi über die gefördert. 34

37 Forschung Experimentelle und theoretische Untersuchung der Sublimation bzw. Verdunstung von Partikeln im submikronen Größenbereich IGF-Projekt Sicherheitswerkbänke nach DIN bzw. DIN EN bieten dem Personal beim Umgang mit Zytostatika weitgehenden Schutz vor partikulärer Kontamination. IUTA hat frühzeitig die Möglichkeit der Sublimation von Zytostatika unter normalen Arbeitsbedingungen postuliert und die Belastung der Luft in Aufstellungsräumen mit gasförmig vorliegenden Zytostatika nachgewiesen. Derzeit fehlen jedoch Kenntnisse und Untersuchungsmöglichkeiten insbesondere zu dem für die Arbeitsschutzproblematik entscheidenden Übergang der Wirkstoffe von der Partikel- in die Gasform. Ausmaß und Geschwindigkeit dieses Prozesses sowie die Abhängigkeit von Randbedingungen wie Luftfeuchtigkeit, Temperatur, Lösemittel etc. können derzeit nicht gezielt simuliert und beobachtet werden. Gleiches gilt für Wechselwirkungen der Gasmoleküle mit Oberflächen, d. h. Adsorption/ Desorptionsgleichgewichte sowie Kondensation und Sublimation. Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung und Anwendung eines in situ-verfahrens zur Ermittlung der Sublimations- / Verdunstungsraten von toxischen bzw. umweltgefährdenden Substanzen geringer Volatilität, die als luftgetragene submikrone Partikel in die Umgebung freigesetzt werden. Messgröße ist die Veränderung der Partikelgrößenanzahlverteilung beim Durchlaufen einer Teststrecke. Klassierer-DMA SMPS-DMA 1,0E-6 800,0E-9 Anzahlverteilung Partikelmessstrecke Anzahlverteilung Partikeldurchmesser [m] 600,0E-9 400,0E-9 200,0E Einfaches Modell 2 + Fuchs-Effekt D g D g 000,0E Zeit [s] Abbildung 4.11: Prinzip des Volatilitätsanalysators Abbildung 4.12: Zeitlicher Verlauf der Abnahme des Durchmessers von festen Cyclophosphamid-Partikeln mit einem Durchmesser von 1 µm Das Forschungsvorhaben mit der Nummer wird aus Haushaltsmitteln des BMWi über die gefördert. 35

38 4.1.4 Sorptive und mechanische Gasreinigungstechnologien FuE-Ausstattung An der 2-stufigen HCl-Wäsche können unter anderem verfahrenstechnische Untersuchungen zur Abscheidung von Aerosolen und Schadgasen durchgeführt werden. Durch die Ausführung als Glaskolonne ermöglicht der Wäscher auch den Einsatz von korrosiven Schadgasen. Er verfügt über eine 4 m hohe Füllkörperkolonne mit einem Durchmesser von 30 cm und lässt einen 1-stufigen und 2-stufigen Betrieb zu. Die integrierte Schadgaskonditionierung ermöglicht die Zudosierung gasförmiger Komponenten bzw. über eine gezielte Verdampfung auch flüssige Schadgaskomponenten. Mit geringem zeitlichen Aufwand lässt sich diese Kolonne mit verschiedenen Füllkörpern bzw. -packungen ausstatten. Der modulare Aufbau ermöglicht die Erweiterung der Kolonne. Ein vorhandener Umbau ermöglicht eine gezielte Untersuchung der Tropfenabscheidung an verschiedenen Demistern unterschiedlicher Materialien. Für die Betrachtung der Aerosolfracht steht ein optischer Partikelzähler zur Verfügung, der bei einer Tandemanordnung für den Nachweis der Aerosolbildung- bzw. des -wachstums genutzt werden kann. Die am Institut aufgebaute Vakuumdestillation ermöglicht eine Vielfalt an unterschiedlichen verfahrenstechnischen Untersuchungen. Der Aufbau aus Glas bietet hierbei unter anderem auch den Einsatz im Lebensmittelbereich. Abbildung 4.13: 2-stufige Gaswäsche DN

39 4.2 Luftgetragene Partikel/ Luftreinhaltung Die aktuellen Forschungstätigkeiten des Bereiches Luftgetragene Partikel/Luftreinhaltung können, wie im nachfolgenden Bild dargestellt, in drei Säulen untergliedert werden: Emission, Immission und Arbeitsplätze. Airborne Particles/ Air Quality Emission Ambient Air Workplace Development of measurement methods Effects Abbildung 4.14: Forschungsaktivitäten Bereich Luftgetragene Partikel/Luftreinhaltung Die Säule Immission ( Ambient Air ) enthält zwei Bereiche, mit einem Schwerpunkt bei EUbezogenen Themen. Diese sind hochaktuell, da die Rahmenrichtlinien zur Luftqualität zurzeit überarbeitet und insbesondere mehr expositionsorientierte Aspekte berücksichtigt werden sollen. Der zweite Schwerpunkt ist im Hinblick auf Quellen und Maßnahmen zur Reduzierung der Feinstaubbelastung gesetzt. Die zweite Säule Emission behandelt insbesondere die schwer zu erfassenden diffusen Quellen von Feinstäuben sowie Dioxinemissionen. Die Säule Nanopartikel an Arbeitsplätzen ist vor dem Hintergrund einer nachhaltigen Entwicklung von neuen Technologien von besonderem Interesse. Deshalb fördert das BMBF das integrierte Forschungsprojekt NanoCare II. Es ein wesentliches Ziel dieses Bereiches, Erfahrungen zu übertragen und im Team Lösungswege und strategien zu erarbeiten. Zu diesem Zweck richtet IUTA z. B. Fachtagungen aus. IUTA-Mitarbeiter sind in nationale wie internationale Normungsaktivitäten eingebunden sowie wissenschaftlich beratend in Arbeitskreisen tätig Immission 1999 erließ die Europäische Union die erste Rahmenrichtlinie zur Luftqualität in Europa. Basierend auf dieser Rahmenrichtlinie wurden bisher vier Tochterrichtlinien zu verschiedenen Luftschadstoffen erlassen. Hierbei ist insbesondere die 1. Tochterrichtlinie aktuell europaweit von Bedeutung, da in dieser PM 10 - und NO 2 -Grenzwerte gesetzt werden, die an vielen Stellen in Europa nicht eingehalten werden können. IUTA ist an der Erarbeitung von erforderlichen Aktions- und Maßnahmenplänen im Rahmen der Immissionsüberwachung beteiligt. Die Rahmenrichtlinie und die Tochterrichtlinie wurden im Zuge des CAFE-Prozesses (Clean Air for Europe) überarbeitet. Zurzeit (Mai 2006) wird ein Revisionsvorschlag der europäischen Kommission vom Europäischen Rat und dem Europäischen Parlament beraten. IUTA erarbeitet in diesem Zusammenhang grundlegende Erkenntnisse 37

40 und unterstützt die Umsetzung dieses Wissens durch administratives Handeln auf nationaler und europäischer Ebene. Health Impact Assessment Routine AQM Routine HSM+HEA Superregions Ambient Air and Health HIA: Health Impact Assessment, AQM: Air Quality Monitoring HSM: Health Status Monitoring, HEA: Health Effect Assessment Abbildung 4.15: Konzept der gesundheitsrelevanten Luftqualitäts-Überwachung Konzept der Kombination von Routine-Immissonsüberwachung und Superregions Im IUTA werden im Zuge des EU-finanzierten EURAQHEM (European Air Quality and Health Effect Monitoring) Projektes für die EU vorbereitende Arbeiten zur Umsetzung eines optimierten europäischen Luftüberwachungssystems unter Einbezug von Gesundheitswirkungs-Untersuchungen durchgeführt. In dem Projekt wird für die Europäische Kommission untersucht, inwieweit Empfehlungen für eine geänderte Immissionsüberwachung gegeben werden können, welche Gesundheitsaspekte der exponierten Bevölkerung einbezieht ( Analysis and Design of Local Air Quality Measurements ). Aus einer Erhebung der derzeitigen Immissionsüberwachungsnetze in den Mitgliedsstaaten, basierend auf Messungen und Modellbildung, erfolgte eine Analyse der luftschadstoffbezogenen Gesundheitseffekte, woraus eine systematischen Methodik zur Ermittlung der gesundheitsrelevanten Exposition der Bevölkerung abgeleitet werden kann. Sehr bedeutsam sind im Zusammenhang mit Immissionsmessungen die Repräsentativität von ausgewählten Messpunkten in der Praxis und die Vergleichbarkeit von Messverfahren. Die Empfehlungen münden in ein Superregion - Konzept, in welchem exemplarisch Routine-Monitoring sowie ein erweitertes Monitoring zu Forschungszwecken und epidemiologische und toxikologische Untersuchungen in zwei Regionen mit deutlich verschiedenem Expositionsniveaus durchgeführt werden. Im von der EU geförderten Projekt EHIS-TEC wird im Rahmen des EU-Aktionsplans Umwelt- und Gesundheit zur Unterstützung der EU-Strategieentwicklung eine intensive Auswertung der Informationssysteme im Umwelt- und Gesundheitsbereich vorgenommen. Ziel ist es, dringende und grundsätzliche Probleme der aktuellen Praxis zu identifizieren, den Umfang der umweltbezogenen Gesundheitsprobleme abzuschätzen und strategische Handlungsempfehlungen an die Kommission zu erarbeiten. In diesem gemeinsam mit dem niederländischen Institut RIVM (National Institute for Public Health and the Environment, Bilthoven) bearbeiteten, medienübergreifend angelegten Projekt ist IUTA insbesondere für Fragestellungen im Zusammenhang mit Luftreinhaltung verantwortlich ( Technical Support for Development of the Implementation Plan for the Environment and Health Information System Support to the Environment & Health Action Plan ). 38

41 Im Rahmen der COST (European Cooperation in the Field of Scientific and Technical Research) Aktion 633 "Particulate Matter: Properties related to health effects" wurde IUTA die Leitung des Bereiches Sources, Emission, Modeling, Economic Aspects übertragen. Diese Aktion wurde 2001 ins Leben gerufen, um auf europäischer Ebene die Wissensbasis zu feinstaubbezogenen Aspekten der Luftreinhaltung (PM) und daraus resultierenden gesundheitlichen Aspekten zu verbessern. Dabei liegt der Schwerpunkt beim Einbezug von geographischen Räumen und klimatischen Aspekten, der Partikelneubildung und dem grenzübergreifenden Ferntransport in Europa. Durch diese international angelegte Strategie sollen europäische Standards effektiv vorbereitet und kostengünstige Minderungsstrategien ermöglicht werden. Dazu werden interdisziplinäre Forschertreffen initiiert, welche unterschiedliche Arbeitsfelder wie z. B. die atmosphärische Partikelforschung und Atmosphärenchemie und Epidemiologie sowie unterschiedliche Methodiken (Messung, Modellbildung) einbeziehen. Im Zuge dieser Aktion übernahm IUTA in Person von Dr. Thomas Kuhlbusch die wissenschaftliche Leitung der internationalen COST-Konferenz Similarities and Differences in Airborne Particulate Matter, Exposure, and Health Effects over Europe in Wien im April Auf nationaler Ebene ist IUTA vom Umweltbundesamt (UBA) damit beauftragt, in Kooperation mit Partnerbüros bundesweit die Immissionsdaten von Messstationen auszuwerten, um Quellenzuordnungen aus mehrjährigem umfangreichem Datenbestand ableiten zu können. indirekte Emission (z. (z. B. B. VOC, NOx) Atmosphärenchemie direkte Emission (Ruß, Öle, Öle, Sulfate) lokal + entfernt diffuse Emissionen Abrieb Straße eher lokal diffuse Emissionen Abrieb Auto (z. (z. B. B. Reifen, Bremsen) eher lokal diffuse Emissionen Aufwirbelung von von Staub eher lokal Abbildung 4.16: Differenzierung der Emissionsquellen des Straßenverkehrs in direkte, indirekte und diffuse Quellen Zur Bestimmung nicht abgasbedingter PM 10 -Emissionsfaktoren an Autobahnen untersucht IUTA im Auftrag der Bundesanstalt für Straßenwesen (BaSt) zeitlich aufgelöst luv- und leeseitige PM 10 - und Stickoxidkonzentrationen. Die gewonnenen Immissionsdaten werden gemeinsam mit aufgezeichneten Informationen zu Verkehrsaufkommen und meteorologischen Parametern ausgewertet, um Rückschlüsse auf die Emissionsfaktoren der verschiedenen diffusen Quellen aus dem Verkehr zu ziehen. Ergänzend werden chemische Inhaltsstoffanalysen durchgeführt. In weiteren Projekten untersucht IUTA das Staubrückhaltevermögen von Kehrfahrzeugen, den Einfluss verkehrslenkender Maßnahmen auf die Überschreitungshäufigkeit von PM 10 -Grenzwerten und im Auftrag des Landesumweltamtes NRW (LUA NRW) die Effektivität der nassen und trockenen Straßenreinigung in Hinblick auf luftgetragene PM 10 -Konzentrationen. 39

42 Diese Arbeiten sind aufgrund der vielerorts erforderlichen Maßnahmenplanung im Zuge der EU- Richtlinenumsetzung in nationales Recht bedeutsam. DG EUROPÄISCHE UNION Europäischer Fonds für regionale Entwicklung Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen 40

43 4.2.2 Emission Effektive Maßnahmen zur Reduzierung von erhöhten Immissionsbelastungen erfordern präzise und detaillierte Informationen zu Emissionsquellen und ihrem Beitrag an den jeweiligen Belastungspunkten. Aufgrund der heterogenen Quellenstrukturen, unterschiedlichen Transmissionswegen und - zeiten ist diese Quellenzuordung nur mit aufwändigen, chemisch-physikalischen oder mathematisch-statistischen Methoden zu leisten. Je nach Anwendungsfall kann aufgrund komplexer und vielschichtiger Abhängigkeiten und Wechselwirkungen auf die augenscheinlich eindimensionale Fragestellung nach der Senkung einer Belastung keine triviale Antwort gegeben werden, sondern es ist i. d. R. ein Bündel aufeinander abgestimmter Maßnahmen zu ergreifen. An dieser Stelle sei das Beispiel der Maßnahmenplanung im Rahmen der Luftreinhalteplanung genannt. Trotz messtechnischer Untersuchungen im Labor und anhand von Feldversuchen ist nicht abschließend geklärt, was die Hauptquellen der Kfz-bedingten Emissionen sind. Ein anderes Beispiel sind messtechnisch nicht oder nur schwer zugängliche Emissionen, deren Immissionsbeitrag an bestimmten Orten abgeschätzt werden soll. Im Rahmen der Bearbeitung solch beispielhafter Fragestellungen führt IUTA Messungen von Emissionen durch, wertet umfangreiche Datenmengen aus oder nutzt mathematisch-statistische oder physikalische Modellsysteme. Soweit die Emissions-Quellstärke nicht messtechnisch zugänglich ist, wie z. B. bei Haldenabwehungen oder dem Umschlag staubender Güter, lassen sich aus systematisch geplanten Immissionsmessungen und Modellrechnungen Rückschlüsse auf die Emissionsquellstärken ableiten. Im Zuge eines durch die europäische Normierungsbehörde CEN geförderten Projektes wurden von IUTA entsprechende Messungen und Simulationen durchgeführt und in europäsche Normungsaktivitäten eingebracht. Im Projekt Dioxin Steel wurde für die EU-Kommission die Dioxin-Emissionssituation in den EU- Beitrittsländern untersucht. Ziel war es, Unsicherheiten in der Emissionssituation zu reduzieren und ein effektives Monitoring-Konzept unter Berücksichtigung der Vorgaben der EU-Richtlinie zur integrierten Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung (IPPC-Richtlinie) sicherzustellen. Nach Erhebungsergebnissen wurden zwischen 600 und 1500 Anlagen identifiziert, für die ein Monitoring relevant sein kann. Das Forschungsprojekt zeigte deutlich die Inhomogenitäten in der derzeitigen Dioxinemissions-Überwachungspraxis auf. Nach Ergebnissen des Projektes ist eine Überwachung persistenter organischer Verbindungen (POPs) im Sinne der Stockholm-Konvention ohne sehr großen auch finanziellen Zusatzaufwand in Kombination mit einer Dioxinüberwachung möglich. Im Projekt werden unterschiedliche EU-Handlungsszenarien im Zusammenhang mit der Dioxinüberwachung abgeleitet ( Preparatory work for new dioxin measurement requirements for the European metal industry ). 41

44 Str.-Verkehr 7% Verkehr Aufw.+Abrieb 15% Aufw.+Abrieb 1% Industrie 14% Hintergrund Str.-Verkehr 11% Aufw.+Abrieb 6% Str.-Verkehr 9% Stadt übrige 7% Hausbrand 3% Heiz-/ Kraftwerke 1% Heiz-/Kraftwerke 9% Hausbrand 5% Landwirtschaft 4% übrige 7% Industrie 1% Abbildung 4.17: Quellenzuordnung nach Lenschow et al. für die Verkehrsstation Frankfurter Allee, Berlin Zur Beurteilung der Luftqualität an Arbeitsplätzen wird die alveolengängige Feinstaubfraktion PM 4 (Partikel < 4 µm) herangezogen. Da kristallines Siliziumdioxid in Form von Quarz und Cristobalit kanzerogene Eigenschaften für den Menschen aufweist, hat IUTA für das Landesumweltamt NRW ein diesbezügliches Probenahmesystem entwickelt. Hierzu wurde der PM 2,5 /PM 10 -Kaskadenimpaktor johnas (VDI-Richtlinie 2066 Blatt 10) entsprechend modifiziert und mit monodispersen sowie polydispersen Partikeln kalibriert. Anschließend erfolgte die Validierung an der "Emissionssimulationsanlage" des Hessischen Landesamtes für Umwelt und Geologie (HLUG) in Kassel. Die Methode berücksichtigt die Besonderheiten der Probenahme und anschließenden analytischen Bestimmung quarzhaltiger Stäube. Da aufgrund des Quarzanteils handelsüblicher Filter Standard- Filtermaterialien nicht eingesetzt werden konnten, war die Bereitstellung eines speziellen Filtermaterials erforderlich (siehe Abbildung). Abbildung 4.18: Quellenzuordnung nach Lenschow et al. für die Verkehrsstation Frankfurter Allee, Berlin EUROPÄISCHE UNION Europäischer Fonds für regionale Entwicklung 42

45 4.2.3 Nanopartikelexposition an Arbeitsplätzen Die Nanotechnologie ist eine der Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts. Neben dünnen Schichten sind vor allem Nanopartikel die wesentlichen Bausteine der Nanotechnologie. Während die besonders große spezifische Oberfläche von Nanopartikeln für verschiedene technische Anwendungen, wie z. B. in Gassensoren, von großem Nutzen ist, haben Toxikologen herausgefunden, dass negative gesundheitliche Auswirkungen von inhalierten Nanopartikeln im Wesentlichen ebenfalls mit deren Oberfläche korrelieren. Für eine nachhaltige Nanotechnologie ist daher die Erforschung der gesundheitlichen Auswirkungen von Nanopartikeln von großer Bedeutung. Hierzu wurden und werden im IUTA verschiedene Studien durchgeführt, in denen die Nanopartikelexposition an Arbeitsplätzen in der Nanotechnologie untersucht werden. In der Vergangenheit wurde z. B. im Auftrag der International Carbon Black Association (ICBA) die Partikelbelastung an Arbeitsplätzen in verschiedenen europäischen und amerikanischen Standorten der Industrierußproduktion untersucht und veröffentlicht (Kuhlbusch et al, 2004; Kuhlbusch und Fissan, 2006). Eine der Veröffentlichungen wurde von der American Industrial Hygiene Association (AIHA) als bester Aerosol- bezogener Artikel im Jahre 2004 ausgezeichnet. Klimatisierte Messgeräte- Schränke Kleinfiltergeräte PM1, PM2,5, PM10 Probenahmesysteme TEOM Partikelmassenkonzentration PM1, PM2,5, PM10 SMPS Anzahlgrößenverteilung nm APS Anzahlgrößenverteilung nm Aethalometer (Rußgehalt) Abbildung 4.19: Messung der Partikelkonzentration an einem Arbeitsplatz In einem aktuellen Projekt, gefördert durch das nordrhein-westfälische Ministerium für Wirtschaft und Technologie im Rahmen des Technologie- und Innovationsprogrammes (TIP), wird eine mobile Prüfplattform entwickelt, welche an Arbeitsplätzen eingesetzt werden kann, um die Nanopartikelexposition von Arbeitern zu bestimmen. Diese Prüfplattform wird im Zuge des Projektes an mehreren Arbeitsplätzen der Nanotechnologie eingesetzt. Die messtechnisch gewonnen Daten werden zudem für die Validierung der CFD- modellierten Partikeldynamik an Arbeitsplätzen herangezogen. Während die Messung von Partikeleigenschaften immer nur ein räumlich begrenztes Bild der Exposition liefern kann, helfen diese Modellierungen, die Ausbreitung und Veränderungen der Partikel mit sehr hoher Ortsauflösung zu untersuchen. Hierzu kommt die bewährte Strömungssimulationssoftware FLUENT zusammen mit dem Fine Particle Model (FPM) zum Einsatz. 43

46 Im Projekt NanoCare wird, vom Bundesministerium für Bildung und Forschung finanziert, über drei Jahre, gemeinsam mit zwölf weiteren Konsortialpartnern aus Industrie und Wissenschaft die Toxizität von Nanopartikeln untersucht. Vom IUTA werden im Zuge dieses Projektes Messungen der Nanopartikelexposition an drei Standorten der beteiligten Industriepartner durchgeführt und ausgewertet. Die Messstandorte werden zudem modelltechnisch erfasst, um nahezu lückenlose Informationen zur Partikelverteilung im Raum zu erhalten. Des Weiteren wird vom IUTA im Zuge von NanoCare die Stabilität von Partikelagglomeraten, wie sie z. B. in Pulvern vorkommen, unter Einwirkung von Scherkräften untersucht, um eine potenzielle Zerlegung der Agglomerate in kleinere Aggregate oder Primärpartikel zu erforschen. Ein weiterer Bestandteil von NanoCare ist die Untersuchung des Hygroskopizitätsverhaltens von Nanopartikeln, wodurch sich das Anwachsen von Partikeln im feuchten Lungenmilieu ermitteln lässt. In Zusammenarbeit mit der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA) in Berlin wird ein Thermalpräzipitator als personengebundenes Messsystem zur Erfassung der individuellen Partikelexposition weiterentwickelt. In dem Thermalpräzipitator werden in einem thermischen Feld Partikel auf Grund von Thermophorese auf einem Substrat abgeschieden, welches dann für die nachfolgende Analyse (Partikelgröße, Morphologie, chemische Zusammensetzung, etc.) z. B. mit einem Rasterelektronenmikorskop (REM), gepaart mit energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) zur Verfügung steht. Die Landesregierung Nordrhein-Westfalen EUROPÄISCHE UNION Europäischer Fonds für regionale Entwicklung Geräteausstattung Scanning Mobility Particle Sizer Spectrometer (SMPS, TSI Modell 3936) Fast Mobility Particle Sizer (FMPS, TSI Modell 3091) Aerodynamic Particle Sizer (APS, TSI Modell 3321) Nanoparticle Surface Area Monitor (NSAM, TSI Modell 3550) Electrical Aerosol Detector (EAD, TSI Modell 3070A) Nanometer Aerosol Sampler (NAS, TSI Modell 3089) Condensation Particle Counter (CPC, TSI Modell 3022) Handheld Condensation Particle Counter (CPC, TSI Modell 3007) Water Based Condensation Particle Counter (UCPC, TSI Modell 3786) Tapered Element Oscillating Microbalance (TEOM, R&P Modell 1400a) Filter Dynamics Measurement System (FDMS, R&P) Kleinfiltergerät (Derenda, Modell LVS) High Volume Sammler (Digitel, Modell DHA-80) Aethalometer 44

47 4.2.4 Untersuchungen der Nanopartikelkontamination auf EUVL Fotomasken Die Extrem Ultraviolett Lithografie (EUVL) wird als eine der zukünftigen Lithografie-Generationen zur Herstellung von Mikrochips betrachtet. Es wird erwartet, dass EUVL nach der geplanten Einführung im Jahre 2010 Strukturgrößen von 50 nm und kleiner ermöglicht. Um solch kleine Strukturen scharf von einer Fotomaske auf einen Wafer abzubilden, wird Licht mit einer Wellenlänge von nur 13.4 nm verwendet. Durch die ständig sinkenden Strukturgrößen verschiebt sich die Ausrichtung der Partikelkontaminationskontrolle immer mehr in Richtung Nanopartikel. Bereits die Deposition eines einzelnen Partikels mit einer Größe von nur 30 nm (oder größer) kann eine Maske nutzlos machen. Die sehr wertvollen Fotomasken müssen daher zu jeder Zeit vor Nanopartikelkontamination geschützt werden, d. h. während des Transportes, der Lagerung und bei der eigentlichen Chipherstellung. Während bei Transport und Lagerung atmosphärischer Druck vorherrscht, findet die Chipherstellung bei sehr niedrigem Druck statt. Das zurzeit diskutierte Druckniveau liegt bei 50 mtorr (6,7 Pa) oder darunter. Das Ziel dieses Gemeinschaftsprojektes zwischen IUTA und der Forschergruppe um Prof. Dr. David Pui an der Universität von Minnesota ist es, Schutzmechanismen für EUVL Fotomasken gegen Nanopartikelkontamination während aller oben genannter Schritte, d. h. bei atmosphärischem und bei Unterdruck, zu entwickeln und untersuchen. Schutzmechanismen In der konventionellen optischen Lithografie kommen hoch transparente Schutzschilde, sog. Pellicles zum Einsatz, um Fotomasken vor Partikelkontamination zu schützen. In der EUV Lithografie hingegen können derartige Pellicles nicht eingesetzt werden, da sie den EUV-Strahl zu sehr absorbieren und sich dadurch stark erhitzen würden. Es werden daher neue, absorptionsfreie Methoden benötigt. Im Zuge dieses Projektes wurden Schutzmethoden erarbeitet, welche die Maske sowohl bei Lagerung und Transport als auch während der Chipherstellung schützen sollen. Hierzu wird zunächst eine Schutzplatte parallel und kontaktfrei zur kritischen Oberfläche der Maske positioniert, um somit das Risikovolumen, aus dem Partikel an die kritische Oberfläche gelangen können, zu verringern. Des Weiteren wird die Maske immer mit dem Gesicht nach unten aufbewahrt bzw. betrieben, um eine gravitationsbedingte Sedimentation von Partikeln auf die kritische Oberfläche zu vermeiden. Wird die Maske auf einer höheren Temperatur gehalten als die Schutzplatte, wirkt eine thermophoretische Kraft auf die Partikel, welche sie von der kritischen Oberfläche wegtransportiert. Der Einsatz eines elektrischen Feldes unterhalb der Maske kann sehr effektiven Schutz bieten, wenn eine unipolare Ladungsverteilung der Partikel garantiert ist. Ist die Ladungsverteilung hingegen bipolar, dann ist der Einsatz der Elektrophorese kontraproduktiv, da Partikel der falschen Polarität von der Maske angezogen werden. Da eine gezielte unipolare Aufladung der Partikel in EUVL Systemen voraussichtlich nicht möglich sein wird, ist die Elektrophorese als Schutzmechanismus kritisch zu betrachten. Zusätzlich zu den o. g. Schutzmechanismen ist die Verwendung einer Partikelfalle vorgesehen, welche die Maske und die Schutzplatte umgibt. Die Partikelfalle besteht aus einem rechteckigen Ring aus elektrisch und thermisch gut leitendem Material, welcher die Maske umgibt, während die Schutzplatte entsprechend vergrößert wird. Wenn Partikel nun in den Bereich zwischen der oberen und der unteren Platte eintreten, müssen sie zunächst per Diffusion oder Konvektion- durch die Partikelfalle hindurchwandern, was mit zunehmender Breite der Partikelfalle unwahrscheinlicher wird. Herrscht innerhalb der Partikelfalle ein thermischer Gradient, dann entfernen sich die Partikel von der oberen Platte bereits, bevor sie die Höhe der Maske erreichen und können ggf. schon in der Partikelfalle abgeschieden werden. Wird innerhalb der Partikelfalle ein 45

48 elektrisches Feld ausreichender Stärke angelegt, dann können Partikel beider Polaritäten innerhalb der Partikelfalle deponiert werden. Um Partikelbildung durch Kondensation zu vermeiden, muss die Expositionskammer möglichst langsam auf Betriebsdruck herunter gepumpt werden. Während des Herunterpumpens erhöht die Schutzplatte die Wärmekapazität des Systems aus Maske und Schutzplatte und hält eine höhere Temperatur in der Nähe der Maske, wodurch die Partikelbildung in der kritischen Zone weiter reduziert wird. Lagerung und Transport der Masken Die Fotomasken müssen zu jeder Zeit geschützt werden. Während der Lagerung und des Transportes werden die Masken in spezialisierten Lager- und Transportbehältern bei atmosphärischem Druck aufbewahrt. Die Anwendung o. g. Methoden zum Schutz von Fotomasken bei atmosphärischem Druck wurde im Zuge des Projektes durch Simulationen und Experimente untersucht. Die Experimente wurden an der Universität von Minnesota mit zwei parallelen metallischen Platten durchgeführt, welche die Maske und die Schutzplatte simulieren. Beide Platten konnten mit Siliziumwafern bestückt werden, die jeweils vor und nach jedem Versuch mit einem Waferoberflächen- Analysator untersucht wurden, um Partikelkontamination festzustellen. Thermophorese grad T = 10 K/cm d p = 220 nm Electrophorese E = 200 V/cm d p = 125 nm (singly charged) Simulation Experiment Abbildung 4.20: Vergleich der Depositionsmuster auf der unteren Platte, experimentell (oben) und simuliert (unten). Thermophorese und Gravitation (links), Elektrophorese und Gravitation (rechts). Injektionsvolumenstrom 0,1 l/min in beiden Fällen Monodisperse Partikel bekannter Größe wurden durch ein Rohr von der Seite zwischen die beiden Platten injiziert und anschließend die Depositionsmuster in Abhängigkeit des elektrischen und thermischen Gradienten sowie von Partikelparametern ausgewertet. Die Experimente wurden zudem mithilfe des numerischen Strömungssimulationsprogrammes FLUENT simuliert und mit den Experimenten verglichen. Die gute qualitative (Abbildung 4.20) und quantitative Übereinstimmung zwi- 46

49 schen Simulation und Experiment zeigen, dass es gerechtfertigt ist, FLUENT in Zukunft auch für kleinere Partikelgrößen unterhalb der Detektionsgrenze des Waferoberflächen Analysators (Minimum 100 nm) einzusetzen. Microchipherstellung Abbildung 4.21: Stopp Distanz der Partikel in ruhendem Argon bei 50 mtorr [4]; alle Partikel einfach geladen, Partikeldichte 1.05 g/cm³, für (1) Gaswiderstand und Gravitation (Linie), (2) Gaswiderstand, Gravitation und Elektrophorese (E = 100 V/cm, Punkte), (3) Um die Absorption des EUV Strahls durch Gasmoleküle zu minimieren, werden EUV Scanner bei sehr niedrigem Druck von 50 mtorr (6,7 Pa) oder darunter betrieben. Zur Abschätzung des potenziellen Risikos der Partikelkontamination auf einer Fotomaske während der Chipherstellung wurde im Zuge dieses Projektes ein analytisches Modell entwickelt, welches die Bestimmung der Stoppdistanz von Partikeln in Abhängigkeit des Druckes, der Partikelgröße, der Anfangsgeschwindigkeit des Partikels sowie des thermischen und elektrischen Gradienten erlaubt. Die Modellberechnungen haben ergeben, dass selbst bei diesem niedrigen Druck die Luftwiderstandskraft den größten Beitrag zum Abbremsen der Partikel leistet, wenn diese sich mit einer hohen Anfangsgeschwindigkeit von einigen Metern pro Sekunde oder mehr bewegen. Thermophorese kann hingegen nur dann effektiv eingesetzt werden, wenn die Partikel sich mit einer niedrigen Anfangsgeschwindigkeit bewegen (Abbildung 4.21). Solche niedrigen Partikelgeschwindigkeiten sind allerdings sehr wahrscheinlich, da sie z. B. durch Brown sche Diffusion hervorgerufen werden können. Um die diffusionsbedingte Deposition von Partikeln kleiner 100 nm zu vermeiden, ist der Einsatz der Thermophorese oder der kritischen Elektrophorese unumgänglich. Das analytische Modell wurde an der Universität von Minnesota experimentell verifiziert. Hierzu wurde ein einzigartiger Versuchsaufbau verwendet, welcher die Injektion von Partikeln bekannter Größe und Geschwindigkeit in eine Vakuumkammer erlaubt. Die experimentellen und modellierten Ergebnisse zeigten eine sehr gute Übereinstimmung. Das analytische Modell wurde zudem verwendet, um die Genauigkeit von FLUENT bei niedrigem Druck zu überprüfen. Dabei stellte sich heraus, dass beide Modelle für den reinen Trägheitstransport nahezu identische Ergebnisse liefern. Wurde allerdings die Thermophorese mit hinzu genommen, wurden teils signifikante Abweichungen für Knudsen Zahlen oberhalb von 1000 beobachtet. Es kann daher der Rückschluss gezogen werden, dass der thermophoretische Effekt in FLUENT für Knudsen Zahlen oberhalb von 1000 nur unzureichend erfasst ist. 47

50 4.3 Filtration und Umweltverfahrenstechnik Leitungsspektrum des Filterprüfstand nach DIN Teil 1 und 2: Zu Vergleichszwecken werden Kfz-Innenraumfilter von der Industrie nach DIN Luftfilter für Kraftfahrzeuginnenraum, Prüfverfahren für Partikelfiltration und Adsorptionsfiltration getestet. Danach wird bei Bedingungen von 23 C und 50 % relativer Feuchte gemessen. Die Abmaße des Prüfstandes, die Prüfgase und ihre einzustellenden Rohgaskonzentrationen sind vorgegeben. Die realen Einsatzbedingungen von Kfz-Innenraumfiltern sind jedoch gekennzeichnet durch dynamische Änderungen der Temperatur und der relativen Luftfeuchte. Insbesondere der adsorptive Reinigungsprozess wird dadurch beeinflusst. So ist es möglich, dass zuvor adsorbierte Schadgase wieder freigesetzt werden (Desorption). Damit ist ein Teil der Schutzwirkung der Filter in Frage gestellt. Um das dynamische Adsorptionsverhalten von Kfz-Innenraumfiltern bei variierender Temperatur, relativer Luftfeuchte und Eingangskonzentration untersuchen zu können, wurde in Zusammenarbeit mit der Universität Duisburg-Essen ein Filterprüfstand aufgebaut, der über die Anforderungen nach DIN weit hinaus geht. Durch umfangreiche klimatechnische Komponenten können Luftzustände mit Temperaturen von bis zu 100 C und relativen Luftfeuchten von bis zu 95 % eingestellt werden. Die Normbedingungen von 23 C und 50 % rel. Feuchte können selbstverständlich unabhängig von den Außenbedingungen über das ganze Jahr hinweg eingehalten werden. Für Filtertests im Auftrag der Industrie ist die Einhaltung der nach DIN vorgegebenen Klimabedingungen sehr wichtig, denn schon geringe Schwankungen von Temperatur oder relativer Luftfeuchte können wegen des starken Einflusses auf das Durchbruchsverhalten zu einer fehlerhaften Bewertung von Filtern führen. Als Schadgase werden standardmäßig n-butan, Toluol und Schwefeldioxid eingesetzt. Von aktuellem Interesse sind weiterhin Stickoxide und Ozon. Zur Bestimmung der Gaskonzentrationen von organischen Verbindungen werden Flammenionisationsdetektoren (FID) eingesetzt. Durch eine Erweiterung des Messbereiches können mit dem Reingas-FID Konzentrationen bis ca. 0,5 ppm einwandfrei erfasst werden. Zur Messung von Schwefeldioxid steht ein UV-Fluoreszenzanalysator zur Verfügung. Dabei handelt es sich um ein Immissionsmessgerät, dessen Nachweisgrenze bei 0,4 ppb liegt. Das Messgerät zur Bestimmung der Konzentrationen der Stickoxide NO/NO x basiert auf dem Chemilumineszenz-Prinzip. Seine Nachweisgrenze liegt unter 1 ppb. Die Nachweisgrenze des Ozon-Monitors, der nach dem UV-Absorptionsprinzip arbeitet, liegt ebenfalls unter 1 ppb. Weil auf dem Gebiet der Untersuchungen des dynamischen Adsorptionsverhaltens von Kfz- Innenraumfiltern unter realen Bedingungen noch ein erheblicher Forschungs- und Entwicklungsbedarf besteht, wurde in Kooperation zwischen IUTA, dem Institut für Energie- und Umweltverfahrenstechnik der Universität Duisburg-Essen und dem Institut für Verfahrenstechnik /Thermische Verfahrenstechnik der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg diese Thematik in einem AiF- Forschungs-Projekt (FV-Nr ) aufgegriffen. Titel des Ende 2005 abgeschlossenen Projektes ist Untersuchung des dynamischen Adsorptionsverhaltens von Dünnschichtfiltern am Beispiel der Kfz-Innenraumfilter. Darin wurden am Prüfstand unter realitätsnahen Bedingungen Durchbruchs- 48

51 kurven bei unterschiedlichen Temperaturen, rel. Feuchten und Konzentrationen im ppm-bereich ermittelt, das Adsorptionsgleichgewicht der binären Gemische untersucht sowie der dynamische Adsorptionsprozess mathematisch modelliert. Aktuelle Fragestellungen zu der Thematik sowie das Interesse der Industrie führten zu dem Folgeprojekt Untersuchung der adsorptiven Abscheidung von Gerüchen, Stickoxiden, Ozon und Mehrkomponentengemischen an Kfz-Innenraumfiltern, das bereits von der AiF befürwortet ist und noch im Jahr 2006 beginnen wird. Im Bereich der Feststofffiltration spielt die rel. Feuchte keine direkte Rolle, jedoch beeinflusst der Feuchtegehalt die elektrostatische Ladung der Prüfpartikeln und der Filterfasern. Die zusätzlichen elektrophoretischen Kräfte verursachen ein abweichendes Filtrationsverhalten bei unterschiedlichen Feuchten. Dieser Einfluss kann einen Kfz-Innenraumfilter im Test extrem aufwerten oder sehr schlecht aussehen lassen. Um hier eine Vereinheitlichung auch bei unterschiedlichen Prüflaboren zu erreichen, werden die Abläufe von der Partikeldispersion bis zur Deposition auf die Fasern untersucht und ein Gerät entwickelt, das durch Luftionisation mithilfe einer Hochspannungsentladung die Partikeln zur Neutralität bringt. Die Forschungsarbeiten werden im Rahmen des ebenfalls von der AiF geförderten Projektes Entwicklung eines standardisierten Verfahrens zur Erzeugung eines Prüfaerosols mit definierten Ladungseigenschaften für die Filterprüfung (FV-Nr N) durchgeführt. Messgeräte zur adsorptiven Gasreinigung: Flammen-Ionisations-Detektoren zur Messung von organischem Kohlenstoff (Nachweisgrenze ca. 0,5 ppm) Messgerät für Schwefeldioxid basierend auf UV-Fluoreszenz-Spektrometrie (Nachweisgrenze 0,4 ppb) Messgerät für Stickoxide (NO, NO 2 ) basierend auf Chemilumineszenz (Nachweisgrenze <1 ppb) Messgerät für Ozon basierend auf UV-Absorption (Nachweisgrenze <0,6 ppb) FTIR Messgeräte zur Partikelfiltration: Feststoffdosierer- Band- und Büstengenerator, diverse Aerosol-Generatoren zum Vernebeln von Flüssigkeiten und Suspensionen, CDD-(charge the droplet of demand)-generator Schwingblenden-Aerosol-Generator Weißlicht-Aerosol-Spektrometer PCS 2000 (Messbereich 0, µm Partikeldurchmesser) Weißlicht-Aerosol-Spektrometer WELAS 2000 (Messbereich 0, µm Partikeldurchmesser) SMPS (Messbereich nm Partikeldurchmesser) Nano-DMA (Messbereich nm Partikeldurchmesser) 49

52 Dampferzeuger Zuluft Abluft 4 Arbeitsschwerpunkte und technische Ausstattung der Bereiche iuta 2005 Abbildung 4.22, Abbildung 4.23: 4.21: Filterprüfstand nach DIN Teil 1 und 2 Sensoren T, ϕ Gasdosierung v Heizregister AK- Filter p Messgeräte Partikel + Gas Prüfling Ventilator Befeuchtungsstrecke Partikeldosierung Kühlregister HEPA- Filter Abbildung 4.24: Funktionsschema des Filterprüfstand nach DIN Teil 1 und 2 Luftkonditionierung am Filterprüfstand nach DIN Teil 1 und 2: C % relative Luftfeuchte m³/h Volumenstrom Leistungsspektrum des Geruchsfilterprüfstandes Der Geruchsfilterprüfstand soll die Reduzierung von Umweltgerüchen durch die Verwendung der verschiedensten Filtersysteme messen. Die Leistungsbewertung der Geruchsfilter erfolgt mit Dieselabgas, um eine reale Straßensituation zu simulieren. Die Entfernung penetranter, persistenter nicht quantifizierbarer Gerüche tritt heutzu- 50

53 tage in vielen Bereichen der Filtrationstechnik in den Fokus der Betrachtung. Kfz-Innenraumfilter sollen nicht mehr nur Schadgase als reine Adsorptions-Filter, sondern auch unangenehme Gerüche, z. B. Dieselabgase, als Komfort-Filter vom Fahrzeuginneren fernhalten. Ähnliche Tendenzen sind bei Klimaanlagen für die Gebäudeausstattung zu sehen. Eine effiziente Geruchsminderung erfordert die Bereitstellung von spezifisch auf die jeweils zu beseitigenden Gerüche abgestimmte Geruchsfilter. Dieser Anforderung wird der Markt derzeit jedoch noch nicht gerecht, da die eingesetzten Filter nur mit Standard-Prüfgasen, wie z. B. Toluol und Butan getestet werden. Dabei wird die Abscheideleistung der Filter bezüglich der Reduzierung der Gaskonzentrationen ermittelt, eine geruchsspezifische Prüfung erfolgte bisher nicht. Der Geruchsfilterprüfstand schließt diese Lücke, da hier Dieselabgas als ein realer Geruchsstoff als Prüfgas eingesetzt wird. Der Dieselmotor wird mit klimatisierter Luft versorgt und bei definierten Lastzuständen (Lichterzeugung) betrieben. Das dabei erzeugte Dieselabgas wird teilweise über ein Venturirohr in den klimatisierten Trägergasstrom des Prüfkanals eindosiert. Im Prüfkanal wird der mit Dieselabgas dotierte Trägergasstrom zum Filterhalter geleitet. Hier kann das zu prüfende Filtersystem senkrecht zum Volumenstrom angebracht und auf seine Geruchsabscheideleistung hin überprüft werden. Aus den ermittelten Geruchsschwellen vor und nach einem Filtersystem, berechnet sich dessen Geruchsabscheideleistung. Die olfaktometrischen Messungen werden unter Berücksichtigung der seit 07/2003 gültigen europäischen Norm DIN EN durchgeführt. Die Erkenntnisse durch die nach EN umgesetzten Geruchsmessungen schaffen die Voraussetzungen für eine innovative Dienstleistung auf dem Gebiet der Filterprüfung. Dadurch werden Entwicklung, Qualitätskontrolle und Zertifizierung von Geruchsfiltern möglich, die für den jeweiligen Einsatzzweck, d. h. den zu beseitigenden Geruch, optimiert sind. Ebenfalls kann die Partikelabscheideleistung von Dieselabgasaerosolen an Filtersystemen an diesem Prüfstand gemessen werden. (Messgeräte s. o. Partikelfiltration ) Messgeräte zur Geruchsmessung: Olfaktometer TO8 nach EN min-probenahmesystem ECOMA CSD 30 für Gerüche nach EN Kurzzeit-Probenahmesystem (15 l) für Gerüche Gaschromatographisches Kopplungssystem zur Geruchsanalyse TDS-GC/MS-ODP 51

54 Abbildung 4.25: IUTA Geruchsfilterprüfstand Außenluft Luftaufbereitung Prüfkanal Vollklimaaggregat Luftverteiler Klimatisierter Trägergasstrom Filterhaltersystem Innenluft Dieselaggregat Abgaseinspeisung (Venturirohr) Abluft Atemluftkompressor Tracergasdosierung Olfaktometer Geruchslabor (Probenahme) 5 Probanden Nachverdünnung (MFC`s) Blendenverdünnung Saugstrahlpumpe (Probenahme) Abbildung 4.26: Gaskonditionierung Geruchsfilterprüfstand 52

55 Konditionierung am Geruchsfilterprüfstand im IUTA: C % relative Luftfeuchte m³/h Volumenstrom Dieselabgaseinspeisung bei unterschiedlichen Lastzuständen Dieselabgasverdünnung 1:50 bis 1:1000 Aktuelle Forschungsprojekte: Das Forschungsvorhaben mit der Nummer N "Entwicklung eines standarisierten Verfahrens zur Erzeugung eines Prüfaerosols mit definierten Ladungseigenschaften für die Filterprüfung" wird aus Haushaltsmitteln des BMWi über die gefördert. Das Forschungsvorhaben mit der Nummer BG "Untersuchung des dynamischen Adsorptionsverhaltens von Dünnschichtfiltern am Beispiel der KFZ-Innenraumfilter" wurde aus Haushaltsmitteln des BMWi über die gefördert. Technologie- und Innovationsprogramm des Landes NRW (TIP) Entwicklung einer standardisierten Prüfmethode zur olfaktometrischen Messung der Geruchsabscheideleistung von Geruchsfiltern (Projektnummer 0406U07) 53

56 4.4 Produktionsintegrierter Umweltschutz (PIUS) Minderung von Cr (VI) in Holzaschen Bei der energetischen Verwertung von Hölzern verbleiben mineralische Rückstände, die als Aschen bezeichnet werden. In größeren Holzverbrennungsanlagen, die meist in Betrieben der Holzwirtschaft wie Sägewerke, Furnier-, Spanplattenhersteller und Möbelwerke zu finden sind, werden derzeit eine Masse von ca. 3,5 Mio. t, meist Gebrauchtholz zur Strom- bzw. gekoppelten Strom- und Wärmeerzeugung eingesetzt. Unter Zugrundelegung eines Ascheanfalls von 0,5 10 Gew.-% lässt sich die jährliche Gesamtmenge für Deutschland grob mit 0,0175 0,35 Mio. t Holzasche abschätzen. Als Neben- und Spurenbestandteile enthalten Holzaschen Schwermetallverbindungen, die einer Ablagerung auf Siedlungsabfalldeponien nach Ende der Übergangsfrist zum entgegenstehen, da nun die entsprechenden Zuordnungskriterien nach Anhang B der Technischen Anleitung Siedlungsabfall (TASI) erfüllt werden müssen. Alternativ kommt als Entsorgungsweg die wesentlich kostenintensivere Ablagerung auf einer Sonderabfalldeponie in Betracht. Die Perspektive höherer Entsorgungskosten wirkt sich negativ auf die energetische Nutzung des Rohstoffs Holz aus und beeinträchtigt so die Wettbewerbsfähigkeit einer auf Nachhaltigkeit und CO 2 Neutralität basierenden Holzwirtschaft gegenüber der konventionellen Energiewirtschaft. Stick s t o f f Temperaturerfassung Thermische Behandlung b e h a n d e l t e A s c h e Abbildung 4.27: Aufbau Aschebehandlungsanlage (mit freundl. Genehmigung der Köllemann GmbH) Basierend auf Laboruntersuchungen, wonach eine thermische Behandlung der Aschen unter reduktiven Bedingungen zur Minderung insbesondere des eluierbaren Cr VI -Anteils führt, wurde eine Behandlungsanlage gebaut, deren Prinzip auf einem beheizten Schneckenförderer beruht und zur Aschennachbehandlung in Holzfeuerungsanlagen dienen kann. Das Anlagenschema ist in nachfolgender Abbildung dargestellt. Die durchgeführten Untersuchungen mit verschiedenen Holzaschen zeigen, dass die Eluatparameter vor der Behandlung für Cr VI sämtlich sowie teilweise auch für Blei, TOC und AOX oberhalb der TASI-Zuordnungskriterien liegen. 54

57 Der Gehalt an eluierbarem Cr VI konnte durch die Behandlung sicher unter den Grenzwert der Zuordnungskriterien für Siedlungsabfalldeponien gesenkt werden, wenn Temperaturen oberhalb von 500 C im zentralen Teil der Anlage herrschten. Reduzierungsgrad Cr(VI) / % Integrale Temperatur / C Abbildung 4.28: Minderungsgrad CrVI Konzentration als Funktion der integralen Temperatur Auch die anderen grenzwertüberschreitenden Eluatparameter Blei, TOC und AOX konnten durch die thermische Behandlung erfolgreich unter die entsprechenden Grenzwerte gemindert werden, da durch die reduktive Behandlung und gleichzeitiger ph-wert-verringerung eine Immobilisierung dieser Schadstoffe eintrat. Mehrere Nachfragen von Feuerungsstättenbetreibern bestätigen, dass durch die Entwicklungstätigkeit des IUTA frühzeitig eine effiziente Lösungsmöglichkeit zur Reduktion von Cr VI Verbindungen in Verbrennungsaschen erarbeitet worden ist. Die Projektarbeiten wurden in Zusammenarbeit mit der Fa. A. J. Köllemann Förder- und Verfahrenstechnik GmBH durchgeführt und durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt unter der Fördernummer DBU-AZ gefördert Katalytische Gasaufbereitung Entwicklung und Erprobung der katalytisch spaltenden Hydrierung und der katalytischen partiellen Oxidation zur Aufbereitung teerhaltiger Brenngase aus der Biomassevergasung In dem bei der Vergasung von Biomasse erzeugten Brenngas (Schwachgas) ist in Folge unvollständiger Vergasung ein signifikanter Anteil an höhermolekularen Kohlenwasserstoffen (Teere) und Partikeln enthalten. Bei der im Bereich kleiner und mittlerer Anlagen (bis ca. 15 MW) angestrebten motorischen Nutzung des Brenngases in Blockheizkraftwerken muss das Gas auf eine Temperatur von ca. 40 C abgekühlt werden, um eine ausreichende Füllung der Zylinder des Motors zu erreichen. Bei der Abkühlung des Gases kondensiert ein großer Anteil der hochmolekularen Wasserstof- 55

58 fe aus und bereitet insbesondere in Verbindung mit den Partikeln Probleme in den Zuleitungen und im Motor (z. B. Ventile, Kolben, Turbolader). Ziel des Forschungsvorhabens ist es, eine einfache und effiziente Aufbereitung des Brenngases aus Biomassevergasern auf der Grundlage katalytischer Verfahren bereitzustellen, mit dem der Teer- und Staubgehalt im Produktgas auf die Anforderungen der Motorenhersteller reduziert werden kann. Aufgrund der Arbeitsweisen und Betriebsbedingungen unterscheiden sich die bei den verschiedenen Festbettvergasungsverfahren erzeugten Produktgase hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung sowie ihres Teer- und Staubanteils, ihrer Temperatur und weiterer Betriebsparameter. Die Unterschiedlichkeit der Produktgase bedingt die zielgerichtete Entwicklung von an den jeweiligen Vergasertyp angepassten Gasreinigungsverfahren, der durch die Arbeitsteilung zwischen dem IUTA - Institut für Energie- und Umwelttechnik e. V. und der Technischen Universität Dresden - TUD Rechnung getragen wird. Aufgrund der Zusammensetzung des Produktgases soll für die an der TUD betriebene Gleichstromvergasungsanlage das Verfahren der katalytischen partiellen Oxidation die Entwicklungsgrundlage bilden. Für den am IUTA betriebenen Gegenstromvergaser soll hingegen das Verfahren der katalytisch spaltenden Hydrierung auf die Reduktion der im Brenngas enthaltenen höhermolekularen Kohlenwasserstoffe angepasst, optimiert und im Technikummaßstab an Vergaseranlagen getestet werden. Abbildung 4.29: Schema des geplanten Gasaufbereitungssystems zur katalytisch spaltenden Hydrierung mit zwei alternierend betriebenen Katalysatorbehältern Abbildung 4.30: Gegenstromvergaser mit im Aufbau befindlicher Gasreinigungsanlage im Vordergrund 56

59 4.4.3 Absorptive Gasreinigung CO 2 aus Verbrennungsabgasen entfernen - Die Alkanolamin-Gaswäsche von IUTA - Die Verbrennung fossiler Brennstoffe mit optimaler Kohlenstoff-Nutzung führt zu CO 2 Gehalten im Abgas von circa 14 Vol.-%. Dieses CO 2 kann aus dem Abgas nur durch zusätzliche Maßnahmen entfernt werden. Dazu sind zwei Schritte erforderlich: die Abtrennung des CO 2 aus dem Rauchgas und seine Verwertung oder Speicherung. Als Trennverfahren für Rauchgase kommen neben Sorptionsverfahren eventuell Membranverfahren in Betracht. Großtechnische Sorptionsverfahren zur CO 2 Entfernung sind die so genannten Amin- Wäschen. Eine Demonstrations- und Forschungsanlage wird im IUTA betrieben. Abbildung 4.31: IUTA-Druckwechselabsorptionsanlage mit Thermodesorptionstufe 57

60 Chemische Absorptionsverfahren werden häufig zum Auswaschen der Sauergaskomponenten Schwefelwasserstoff (H 2 S) und insbesondere Kohlendioxid (CO 2 ) aus Gasströmen eingesetzt. Sie sind in der Industrie und in kleinen und mittelständigen Unternehmen (kmu) weit verbreitet und Stand der Technik, z. B. zur Reinigung von Brenn- und Synthesegasen. Auch zur Aufbereitung von Sondergasen, zu denen die Gasarten Klär-, Deponie-, Bio- und Grubengas gehören, kommen Alkanolamin-Gaswäschen zum Einsatz. Trotz der weiten Verbreitung der Alkanolamin-Gaswäschen sind ihre Auslegung und ihr Betrieb auf Grund der komplexen physikalischen Mechanismen von chemischen Absorptionsverfahren auch heute noch schwierig und durch Kenntnislücken hinsichtlich der Stoffparameter gekennzeichnet. Zur Verbesserung der wissenschaftlichen Basis hat IUTA mit Unterstützung des Landes NRW eine Technikumsanlage zur CO 2 - und H 2 S-Absorption gebaut und in einem von der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) geförderten Vorhaben die absorptive Gaswäsche sowohl experimentell als auch theoretisch untersucht und so die genannten Wissenslücken mindern können. Die Untersuchungen konzentrierten sich dabei auf Waschmittelgemische bestehend aus Methyldiethanolamin (MDEA), Monoethanolamin (MEA) und Wasser. Diese modernen Waschmittel sind bereits erfolgreich im Einsatz und werden zukünftig bei der Entfernung von Kohlendioxid aus Gasströmen an Bedeutung gewinnen. Die experimentellen Untersuchungen wurden mit der Gaswäsche-Versuchsanlage am Institut für Energie- und Umwelttechnik e.v. durchgeführt. Die Anlage im Technikumsmaßstab erlaubt die simultane Untersuchung von Ab- und Desorption. Dabei können Absorptionsüberdrücke bis maximal 25 bar eingestellt werden. Die Ab- und Desorptionskolonnen der Anlage, die in einem geschlossenen Anlagenkreislauf integriert und mit modernen, strukturierten Packungen der Firma Sulzer Chemtec bestückt sind, besitzen eine Gesamthöhe von 4,7 m bzw. 5,76 m, bei einem Innendurchmesser von 0,312 m bzw. 0,316 m. Die Anlagenausstattung erlaubt Waschmittelströme bis zu 1800 kg/h und Rohgasströme bis 3000 kg/h. Um Korrosionsprobleme von vornherein weitgehend auszuschließen, sind alle wesentlichen Komponenten der Anlage in Edelstahl ausgeführt. Als Prozessleitsystem und Engineeringstation wird von der Firma ABB ein S900 Profibussystem, basierend auf der Software Freelance 2000, eingesetzt. Die Programmierung des Leitsystems und der Steuerung erfolgte durch Mitarbeiter von IUTA. Die Anlagenausführung genügt den Kriterien des Explosionsschutzes, so dass auch brennbare Gase, wie sie typischerweise in der Petrochemie anfallen, behandelt werden können. Ausgehend von einer Standardversuchskonfiguration wurde beispielsweise der Einfluss verschiedener Betriebsparameter auf die Güte von Ab- und Desorption von CO 2 und auch H 2 S in verschiedenen Gasen, darunter auch Brenngase, untersucht. Diese veränderlichen Parameter waren Absorptionsüberdruck, Stoffmengenströme, Rohgas- und Waschmittelzusammensetzung. Ferner wurde der Einfluss verschiedener Waschmittel und Waschmittelformulierungen auf Aminbasis untersucht. Der Rohgasmassenstrom wurde dabei in weiten Grenzen variiert. Die Versuchsergebnisse verdeutlichten den wesentlichen Einfluss von Waschmittelstrom und Absorptionsdruck auf die Leistungsfähigkeit einer absorptiven Alkanolamin-Gaswäsche. Außerdem wurde die einfachere Regenerierbarkeit von tertiären Aminen gegenüber primären deutlich. Die Er- 58

61 gebnisse zeigen, dass die absorptive Gaswäsche grundsätzlich für die Entfernung von CO 2 aus Klär- und Biogasen, aber auch aus Verbrennungsgasen geeignet ist. Parallel zu den experimentellen Arbeiten wurde ein Rechenprogramm entwickelt, das die stationäre Simulation von Absorber- und Desorberkolonnen sowie Flash-Behältern ermöglicht. Es beruht auf einer strengen Modellierung der bei Ab- und Desorption auftretenden Mechanismen. Dabei können verschiedene Waschmittelsysteme simuliert werden. Als Basis für die Entwicklung des Programms zur numerischen Beschreibung von Ab- und Desorption bei Gaswäschen diente das Programm SÜSAMW, welches im Fachgebiet Thermodynamik der Universität Duisburg-Essen entwickelt und für Forschungsarbeiten bereitgestellt wurde. Das Simulationsmodell beruht auf dem sog. Stoffübergangsansatz. Es wird eine Nichtgleichgewichtsmasche - d. h. der aus der Masche austretende Gasstrom steht nicht notwendigerweise im chemischen Gleichgewicht mit dem austretenden Waschmittelstrom - modelliert. Die Simulationsrechnungen der Versuche zeigen, dass das Programm die Alkanolamin-Gaswäsche mit guter Genauigkeit wiedergeben kann. Damit stellt das entwickelte Programm ein Simulationstool dar, welches die detaillierte Berechnung der Hauptbauteile von absorptiven Gaswäschen (Ab- und Desorptionskolonne sowie Entspannungsbehälter) erlaubt, bei denen z. B. die Alkanolamine MDEA und MEA zum Einsatz kommen. Durch die Implementierung unterschiedlicher Stoffübergangsmodelle ist das Programm auf eine Vielzahl unterschiedlicher Kolonneneinbauten, wie z. B. Böden, Füllkörperschüttungen und strukturierte Packungen und Waschmittelformulierungen anwendbar. Die Anlage zur absorptiven Gaswäsche hat ihre Funktionsfähigkeit bei den ausführlichen Untersuchungen unter Beweis gestellt. Mit dieser Ab- und Desorptionsanlage für saure Gasinhaltsstoffe, insbesondere auch für CO 2, besitzt IUTA die Möglichkeit, umfangreiche wissenschaftlich-technische Versuche durchzuführen Biomasse und energetische Verwertung Katalytisches Verfahren zur Minderung der Emissionen aus Kleinfeuerungsanlagen Besonders in Kleinfeuerungsanlagen sind die Voraussetzungen für die vollständige Oxidation von z. B. Holz zu Kohlendioxid und Wasserdampf nicht zu realisieren, weshalb umweltbelastende Stoffe wie Feinstaub, Kohlenmonoxid und zum Teil sehr geruchsintensive Kohlenwasserstoffverbindungen emittiert werden. Rund 35 % des energetisch genutzten Holzes werden in Kleinfeuerungsanlagen verbrannt. Von diesen Feuerungsstätten sind ca. siebzehn Millionen Einheiten in Deutschland in Betrieb. Insbesondere diese Anlagen unterhalb einer Leistung von 15 kw gelten als beträchtliche Schadstoffquellen, für die Verfahren zur Emissionsminderung bisher nicht erhältlich waren. Neben den aus ökologischer Sicht ohnehin nachteiligen Folgen der beschriebenen Schadstofffreisetzungen kommt es infolge der geringen Schornsteinhöhen dieser Anlagen im näheren Umfeld zu Geruchsbelästigungen, die Anlass für Nachbarschaftsstreitigkeiten geben. Der Gesetzgeber hat sich in Anbetracht der steigenden Zahl der mit Holz bzw. Holzpellets betriebenen Kleinfeuerungsanlagen des Problems angenommen und bereitet eine weitere Novellierung der 1. Bundes-Immissionsschutz-Verordnung (1. BImSchV) vor. Derzeit werden der aktuelle Stand und 59

62 die Entwicklung der Emissionen an kritischen Schadstoffen aus Kleinfeuerungsanlagen ermittelt und geeignete Maßnahmen zur Emissionsminderung untersucht. Die Ergebnisse sollen in konkrete Handlungsempfehlungen zur Fortschreibung der 1. BImSchV einfließen. Angesichts des wünschenswerten Einsatzes von Holz als nachwachsendem, heimischem Brennstoff, der sich CO 2 neutral verhält, liegt die Entwicklung von Verfahren zur Schadstoffminderung nahe, damit die Vorteile der Holzfeuerung auch künftig genutzt werden können. Daher wurde im IUTA ein Katalysatorsystem entwickelt, das auf einer katalytischen Oxidation der schädlichen Abgaskomponenten Kohlenwasserstoffe und CO zu geruchsneutralem CO 2 und H 2 O basiert. Der Katalysator besteht in seinem Grundgerüst aus einem metallischen Träger, auf den katalytisch aktive Substanzen aufgebracht werden. Als Trägermaterial kommt eine Schüttung aus gereinigten Edelstahlspänen, die bei der Produktion in Metall verarbeitenden Betrieben anfallen, zum Einsatz. Diese im Sinne des Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetzes als Abfälle bezeichneten Stoffe werden durch Dotierung mit verschiedenen Übergangsmetallen zu dem Oxidationskatalysator aufgebaut. Durch die Anwesenheit des Katalysators kann die gewünschte Oxidationsreaktion zum Abbau der Kohlenwasserstoffe im Rauchgas zu unschädlichem CO 2 und Wasser unter milden Reaktionsbedingungen gestartet und unterhalten werden. Nach dem Test mehrerer Prototypen erwies sich eine Anordnung am sinnvollsten, die darauf basiert, dass die in einer Edelstahllinse befindliche Katalysatorschüttung von außen frei drehbar im Ofenrohr installiert wird. In unmittelbarer Nähe war bei den Versuchen ein Thermometer angebracht. Zum Anfeuern und bis zur nötigen Betriebstemperatur des Katalysators von ca. 330 C steht die Linse senkrecht im Bypassbetrieb; nach Erreichen dieser Temperatur wird sie waagerecht gestellt, so dass der gesamte Abgasstrom durch die katalytisch aktive Schicht tritt. Für Wartungsarbeiten (Reinigen der Späne von anhaftendem Staub) wurde eine Revisionsklappe angebracht, die einen einfachen Zugriff auf die Katalysatorlinse ermöglicht. In der beschriebenen Anordnung konnten hohe Emissionsminderungsraten bzgl. CO und Kohlenwasserstoffen gemessen werden. Testläufe in einem Partnerinstitut bestätigten IUTA-eigene Untersuchungen über die Emissionsminderungen. Es konnten CO-Minderungsraten von 60 % und Kohlenwasserstoffabsenkungen von % (jeweils gemittelt über mehrere Stunden) festgestellt werden. Ein durchgeführter Feldversuch in Privathaushalten zeigte die Effektivität des entwickelten Emissionsminderungsverfahrens und gab wichtige Hinweise für mögliche Verbesserungen in der Handhabbarkeit des Systems, die derzeit umgesetzt werden. 60

63 Abbildung 4.32: Katalysatorlinse Abbildung 4.33: Katalysatorlinse installiert im Ofenrohr Katalytische Gasaufbereitung Entwicklung, Bau und Erprobung eines Reformers zur dynamischen Brenngaserzeugung aus Erdgas für Polymermembran-Brennstoffzellen (PEMFC) zum Einsatz in der Hausenergieversorgung Erste Brennstoffzellenanlagen im Bereich der Hausenergieversorgung befinden sich zurzeit in der Testphase. Zur Erzeugung von Wasserstoff, der als Brennstoff für die Brennstoffzellen dient, sind vorgeschaltete, verfahrenstechnische Prozesse erforderlich. Die bisher eingesetzten Wasserstofferzeugungssysteme reagieren nur bedingt auf schnelle Lastwechsel, wodurch das hohe Potenzial der PEMFC in Bezug auf die Dynamik der Leistungsabgabe stark eingeschränkt wird. Als Gründe für die unbefriedigende Dynamik der zurzeit eingesetzten Reformer sind vor allem die niedrige Effizienz der Wärmeeinkopplung der externen Brennersysteme in den Reaktorraum und die unzulängliche Wärmeverteilung im eingesetzten Katalysatorsystem zu nennen. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Verbesserung des Betriebsverhaltens von Reformersystemen zur Anpassung der Erdgasaufbereitung zu Wasserstoff an die Leistungsanforderung von PEM- Brennstoffzellen, insbesondere bei Anfahrvorgängen und bei Lastwechseln des Systems. Dazu muss die Dynamik des Reformers bezüglich der Bereitstellung des Brenngases für die PEMFC gesteigert werden, was durch den Einsatz innovativer Katalysatoren mit Substraten aus zellularen metallischen Werkstoffen ("Metallschäume"), der Integration eines innovativen, kompakten Brennersystems (Porenbrenner) und der Auslegung in Abschnittsreaktor-Bauweise erreicht werden soll. Das Vorhaben wird als Verbundprojekt der drei Projektpartner: Institut für Energie- und Umwelttechnik e.v. (IUTA), Lehrstuhl Technik der Energieversorgung und Energieanlagen (TEE) der Universität Duisburg-Essen sowie Lehrstuhl für Strömungsmechanik (LSTM) der Universität Erlangen durchgeführt. Die Aufteilung der Arbeitspakete innerhalb des Entwicklungsprojektes richtet sich nach den Forschungsschwerpunkten der beteiligten Institute und lässt sich grob in die Bereiche Katalysatorentwicklung (IUTA), Entwicklung und Integration des Porenbrennersystems (LSTM) sowie Entwurf und Bau des Reformierungsreaktors (TEE) unterteilen. Die Integration der entwickelten Komponenten in das Gesamtsystem sowie die Durchführung von Versuchen zur Bestimmung optimaler Verfahrensparameter wird in Zusammenarbeit vorgenommen. 61

64 Abbildung 4.34: Versuchsanlage mit Reaktor in Abschnittsbau-weise für das Katalysatorscreening und die Bestimmung der optimalen Verfahrensparameter Abbildung 4.35: Metallschaumkatalysator, der mit der umgebenden Reaktorwand verlötet wurde Das Forschungsvorhaben mit der Nummer 157 Z wird aus Haushaltsmitteln des BMWi über die gefördert Die Erzeugung motorentauglicher Brenngase bei der Vergasung von Biomasse Der Einsatz nachwachsender Rohstoffe zur Energieerzeugung durch dezentrale Verbrennungsoder Vergasungsanlagen wird vor dem Hintergrund der Schonung der Ressourcen fossiler Brennstoffe und aus umweltpolitischen Gesichtspunkten gefordert. Bei der thermischen Verwertung von Alt- und Resthölzern besitzt die Vergasungstechnik gegenüber der Verbrennung prinzipielle Vorteile, da aus dem produzierten Brenngas mit einem Gasmotor oder einer Gasturbine direkt Strom erzeugt werden kann. Für den dezentralen Einsatz sind vor allem Festbettvergaser und bei diesen insbesondere Gleich- und Gegenstromvergaser interessant. Neben den Hauptbestandteilen H 2, CO, CO 2, CH 4 und N 2 enthält das Produktgas der Biomassevergasung noch höhermolekulare Kohlenwasserstoffe (Teer) und Staub, die eine Nutzung des Produktgases ohne Aufbereitung nicht erlauben. Zum Einsatz in einem Gasmotor zur Erzeugung von elektrischer Energie soll das Brenngas einen maximalen Teergehalt von 100 mg/m 3 und einen Staubgehalt von 50 mg/m 3 nicht überschreiten. Die Rohgaswerte von Vergasungsanlagen bezüglich Teer- und Staubgehalt liegen deutlich über den Anforderungen, die von den Herstellern von Gasmotoren gefordert werden. Es ist also erforderlich, vor einer Nutzung der Produktgase aus Biomassevergasungsanlagen eine Gasreinigung bzw. Gaskonditionierung durchzuführen. Um die gewünschte Gasqualität für die motorische Nutzung des Brenngases bereit zu stellen, verfolgt IUTA zwei unabhängige Verfahren. Zum einen wird das Brenngas aus einem Gegenstromvergaser mittels eines katalytischen Verfahrens aufbereitet (der spaltenden Hydrierung und der partiellen Oxidation), und zum anderen wird ein neues Vergasungskonzept verfolgt, das eine nachgeschaltete Gasreinigung weitgehend überflüssig macht. Dazu betreibt IUTA einen Festbettvergaser mit einer Leistung von 100 kw thermisch und einen von IUTA entwickelten und patentierten kombinierten Gegenstrom-/Gleichstrom - Vergaser. 62

65 4.4.7 Kombivergaser zur energetischen Nutzung von Alt- und Restholz Die hohen Anforderungen bezüglich Teer- und Staubgehalte der Gasmotoren und Gasturbinen zur Erzeugung elektrischer Energie verhindern bislang die direkte Nutzung des in einem Festbettvergaser erzeugten Brenngases. Bei der erforderlichen Gasreinigung und -kühlung vor der Nutzung im Motor oder der Turbine fallen hochsiedende Kohlenwasserstoffe und Kondensate an, die aus wasserunlöslichen Teerkomponenten, Feststoffen und aus Produktwasser, das mit einer Vielzahl löslicher, organischer Substanzen verunreinigt ist, bestehen. Problematisch ist, dass sich die hochsiedenden Kohlenwasserstoffe (Teere) in den Rohrleitungen vor und in den Motoren ablagern und so zu Störungen führen. Auch existiert keine wirtschaftliche Lösung zur Wasseraufbereitung. Um die Vorteile der Gleichstrom- und der Gegenstromvergasung zu nutzen und ihre Nachteile auszuschließen, wurde am Institut für Energie- und Umwelttechnik e. V. ein kombiniertes Vergasungsverfahren entwickelt, aufgebaut und erprobt. Durch die Kombination beider Vergasertypen wird ein heizwertreiches Brenngas mit sehr niedrigem Gehalt an kondensierbaren Stoffen erzeugt. Dadurch wird die energetische Nutzung des Gases ohne aufwändige Gasreinigung möglich. Die erste Stufe des kombinierten Vergasers ist als Gegenstromvergaser ausgelegt. Das Vergasungsmittel Luft durchströmt den Brennstoff von unten nach oben. Als Produkt entsteht ein Brenngas mit hohem Teer- und niedrigem Staubgehalt. Brennstoff Erste Vergasungszone Vergasungsmittel Schwachgas Schwachgas Ko ks Vergasungsmittel Zweite Vergasungszone Asc he Abbildung 4.36: Funktionsskizze des IUTA Kombinationsvergasers 63

66 Das Brenngas wird am Kopf des Reaktors abgezogen und durch die Gasleitung zum Gleichstromreaktor geführt. Am Boden des Gegenstromreaktors befindet sich das Koksschleusensystem, welches den unkontrollierten Eintritt des Vergasungsmittels aus dem Gegenstromreaktor in den Gleichstromreaktor verhindert. Der durch den ersten Rost fallende, koksartige Brennstoff wird dem Gleichstromreaktor zugeführt. Dem Koks wird im Gleichstromreaktor nochmals Vergasungsmittel zugegeben, so dass Temperaturen von C am Feinrost erreicht werden. Das Brenngas aus dem Gegenstromreaktor wird durch diese heiße Zone geleitet, dabei werden die Teere gecrackt und der Restkohlenstoff im Koks vergast. Nach der Crackzone wird das Brenngas durch die Brenngasleitung aus dem Reaktor abgezogen und kann nach vorheriger Kühlung und Feinreinigung z. B. einem Gasmotor zur Erzeugung von elektrischer Energie zugeführt werden. Die durch den zweiten Rost durchfallende Asche wird am Boden des Reaktors durch ein Ascheschleusensystem, welches das Eindringen von Falschluft verhindert, abgezogen. Durch die zweistufige Verfahrensauslegung kann die Temperaturführung an den Rosten und die Wahl des Vergasungsmittels variabel gestaltet werden. So ist es z. B. möglich, die erste Vergasungsstufe (Gegenstromvergaser) mit Luft zu betreiben und in der zweiten Vergasungsstufe (Gleichstromvergaser), Sauerstoff einzusetzen. Eine weitere Variationsmöglichkeit besteht beim Verhältnis der Volumenströme an Vergasungsmittel im Gleichstrom- zu Gegenstromreaktor. 64

67 4.5 Energietechnik/Brennstoffzellentechnik Ausstattung PEM-Brennstoffzellen im Leistungsbereich 10 W el bis 150 W el PEM-Brennstoffzellen-Teststände mit elektronischen Lasten und Gasmischsystemen PEM-Brennstoffzellen-Befeuchtungssysteme Leistungsspektrum Die Arbeitsgruppe Brennstoffzellentechnik beschäftigt sich sowohl mit anwendungsorientierten Entwicklungen als auch mit grundlagenorientierten Untersuchungen von Polymer-Elektrolyt-Membran- Brennstoffzellen-Systemen (PEM-BZ-Systemen). Der Schwerpunkt der FuE-Tätigkeiten liegt momentan auf der Erhöhung der Verfügbarkeit, Lebensdauer und Effizienz von PEM-Brennstoffzellen. Ergänzend dazu werden zwei weitere thematische Bereiche aufgebaut, bei denen die Wasserstofferzeugung und die Wasserstoffspeicherung für BZ- Systeme im Fokus stehen PEM-Brennstoffzellentechnologie Im Berichtsjahr 2005 stand die Entwicklung eines Regelsystems zur Realisierung einer optimalen Befeuchtung von PEM-Brennstoffzellen und die Aufklärung des Wasserhaushalts in der PEM- Membran im Mittelpunkt der Tätigkeiten. (1) Regelsystem Ziel des Projektes ist es, ein preiswertes Regelsystem zur optimierten Befeuchtung für PEM- Brennstoffzellensysteme zu entwickeln, welches einen zuverlässigen Betrieb von BZ-Systemen über ihren gesamten dynamischen Leistungsbereich von % (der Maximalleistung) sicherstellt. Die Randbedingung, ein kostengünstiges System zu entwickeln, ist Voraussetzung für den breitflächigen Einsatz eines solchen Systems in Anlagen kleiner und mittlerer Größe. Diese Anlagen weisen mit Blick auf eine solche Regelung aus Kostengründen bisher noch ein deutliches Manko auf. Die Entwicklung erfolgt für die zwei für den Markt wichtigsten Applikationen. Es sind zum einen stationäre Systeme, welche typischerweise mit Reformergas betrieben werden. Zum anderen sind es mobile Systeme, welche mit Wasserstoff betrieben werden. Das Regelsystem basiert auf folgenden zwei sich ergänzenden Systemen: Einzelzellspannungs-Überwachungssystem zur kontinuierlichen Erfassung der Spannungen der Einzelzellen von Stacks. Das System dient zur differenzierten Überwachung des Zustands von BZ-Stacks. Die Entwicklung des Systems erfolgt von dem Projektpartner an der Technik der Energieversorgung und Energieanlagen (TEE, Universität Duisburg- Essen). Befeuchtungssystem zur Versorgung der PEM-BZ s mit Wasser für beliebige Lastzustände. Kernstück des Systems ist ein Ultraschallzerstäuber sein, der eine exakte Zudosierung von Wasser in den Gasstrom ermöglicht. Dies ist notwendig, um die grundlegenden Regelungsprinzipien bzw. algorithmen abzuleiten. 65

68 Das in den Gasstrom vernebelte Wasser wird in einem Verdampferrohr durch Zuführung von Wärme verdampft. Die Temperatur und die Feuchtigkeit des Gasstroms können praktisch beliebig eingestellt werden und werden am Ende des Verdampferrohres vor dem Eintritt in die Brennstoffzelle gemessen. In der Verdampfereinheit wird die Wärme der axialen Heizpatrone über kreisförmige Blenden in den Gasstrom geführt, um das zuvor mit einer Ultraschallzerstäuberdüse vernebelte Wasser zu verdampfen. Zur Erhöhung der Effizienz der Verdampfereinheit wird der Einsatz von wärmeleitfähigen offenporösen Schäumen (hier: Siliziumkarbid) getestet. Abbildung 4.37: Verdampfereinheit Die optimale Befeuchtung wird anhand der Spannung der Einzelzellen mit dem Einzelzellspannungs-Überwachungssystem ermittelt und überwacht. Die beiden Systeme sind modular aufgebaut, frei skalierbar, d. h. adaptierbar an (fast) alle Leistungsklassen von BZ s, und sollen in Großserie kostengünstig herzustellen sein. Das Forschungsvorhaben Regelsystem zur optimierten Befeuchtung für einen eigensicheren, effizienten und dynamischen Betrieb von PEM-Brennstoffzellen mit der Nummer wird aus Haushaltsmitteln des BMWi über die gefördert. 66

69 (2) Wasserhaushalt Die weitere Optimierung von PEM-Brennstoffzellen hinsichtlich ihrer Leistungsdichte, Zuverlässigkeit und Standzeit hängt maßgeblich von der optimalen Befeuchtung der Membranen über den gesamten Betriebsbereich ab. Während in dem Projekt Regelsystem (s. o.) ein dafür geeignetes System entwickelt wird, ist Zielsetzung des Vorhabens Wasserhaushalt die genaue Quantifizierung und membran-spezifische Bilanzierung der dynamischen Wasser-Ströme in der PEM-Zelle. Durch die Verwendung von schwerem Wasser (D 2 O) zur Befeuchtung der Membranen einer PEM- Brennstoffzelle wird hier erstmalig die Möglichkeit geschaffen, in dem kathodisch und anodisch anfallenden Wasser analytisch zwischen Produktwasser und Befeuchtungswasser zu unterscheiden. Damit ist die genaue Analyse der in, aus und durch die Membranen einer PEM-Brennstoffzelle gehenden Wasser-Ströme realisierbar. In dem Vorhaben wird parallel zu den experimentellen Arbeiten von dem Projektpartner am Lehrstuhl Energietechnik (Institut für Energie- und Umweltverfahrenstechnik/Energietechnik der Universität Duisburg-Essen) ein Simulationsmodell für den Wasserhaushalt von PEM-Brennstoffzellen entwickelt. Zur Modellbildung wird auf numerische Simulationssoftware zurückgegriffen, in die ein PEM-spezifisches Modell eingebunden wird. In dieses Modell fließen zunächst die mit einer PEM- Einzelzelle gewonnenen experimentellen Daten ein. Anschließend wird das Modell durch Einbeziehung weiterer, sowohl mit PEM-Einzelzellen als auch mit einem PEM-Stack ermittelter Daten erweitert. Mit Hilfe des Simulationsmodells wird die Basis für ein erweitertes Regelkonzept zur Steigerung der Leistung und Erhöhung der Zuverlässigkeit und Standzeiten von PEM-Brennstoffzellen-Systemen geschaffen. Die Validierung des Simulationsmodells erfolgt an einem weiteren PEM-Brennstoffzellen-Stack, indem der Stack über seinen gesamten Leistungsbereich betrieben wird und die dabei erhaltenen Betriebs-Daten und Daten zum Wasserhaushalt mit den per Simulation ermittelten Daten verglichen werden. Das Forschungsvorhaben Entwicklung und Validierung eines Simulationsmodells für den Wasserhaushalt von PEM-Brennstoffzellen mit der Nummer N wird aus Haushaltsmitteln des BMWi über die gefördert Brenngaserzeugung für Brennstoffzellen Zum Betrieb von Brennstoffzellen ist Wasserstoff notwendig, der vom Anwender entweder direkt aus Wasserstoffspeichern entnommen wird, oder aus anderen verfügbaren Energieträgern durch so genannte Reformierungsprozesse erzeugt werden muss. Während für niedrigsiedende, einfache Energieträger (z. B. Propan/Butan, Methanol) Reformierungssysteme für mobile und portable Anwendungen zur Verfügung stehen, ist die Reformierung von höhersiedenden, komplexen Energieträgern (z. B. Diesel) nur unter hohem Aufwand möglich und daher gerade für mobile und portable Anwendungen nicht praktikabel. Im Rahmen einer vom FZ Jülich über den Projektträger ETN in Auftrag gegebenen Studie wurden am IUTA die wirtschaftlichen Erfolgsaussichten des SCWO-Verfahrens zur Erzeugung von Wasser- 67

70 stoff untersucht (siehe Tätigkeitsbericht 2004). SCWO steht für SuperCritical Water Oxidation und bezeichnet die Umsetzung von Stoffen mit überkritischem Wasser. Kohlenwasserstoffe werden dadurch bei optimaler Reaktionsführung vollständig zu Wasserstoff und Kohlendioxid reformiert, so dass sich das SCWO-Verfahren hervorragend zur Erzeugung von Wasserstoff für Brennstoffzellen aus organischen Energieträgern eignen sollte. Abbildung 4.38: Fließschema der SCWO-Versuchsanlage, welche am IUTA aufgebaut wird Zur Entwicklung einer SCWO-Anlage für Brennstoffzellenanwendungen wird am IUTA eine Versuchsanlage aufgebaut, mit der das SCWO-Verfahren zur Wasserstofferzeugung untersucht und optimiert, und eine praxistaugliche SCWO-Anlage ausgelegt werden soll. Die Versuchsanlage wurde aus Mitteln des EU-Strukturfonds kofinanziert und im Rahmen des Ziel 2 Programms NRW unter Beteiligung des Innovationsministeriums NRW gefördert. 68

71 Die FuE-Arbeiten an der Versuchsanlage werden ebenfalls aus Mitteln des EU-Strukturfonds kofinanziert und im Rahmen des Ziel 2 Programms NRW unter Beteiligung des Wirtschaftsministeriums NRW gefördert Wasserstoffspeicher für Brennstoffzellen Am Max-Planck-Institut (MPI) für Kohlenforschung, Mülheim, sind dotierte Natriumalanate (Natriumaluminiumhydride) mit einer Speicherfähigkeit von bis zu 5 Gew.-% Wasserstoff entwickelt worden. Konventionelle Metallhydridspeicher können dagegen nur bis zu ca. 2 Gew.-% Wasserstoff speichern. Auf Grund der hohen Speicherkapazität bieten sich die Natriumalanate als neuartige Wasserstoffspeicher für Brennstoffzellensysteme an. Zur Freisetzung des Wasserstoffs muss den Natriumalanaten Wärme auf einem gegenüber Umgebungstemperaturen erhöhten Temperaturniveau zugeführt werden. Dazu steht die Abwärme der Brennstoffzelle zur Verfügung. Da die Natriumalanate eine nur geringe Wärmeleitfähigkeit besitzen, besteht die Hauptaufgabe bei der Entwicklung des Wasserstoffspeichers darin, durch geeignete konstruktive Maßnahmen einen guten Übergang der dem Speicher zugeführten Wärme auf die Alanate zu gewährleisten. Abbildung 4.39: Konventioneller Metallhydridspeicher mit einer Kapazität von 20 Nl Wasserstoff Bei der Integration eines solchen neuartigen Wasserstoffspeichers in ein Brennstoffzellensystem muss zudem für ein geeignetes Wärmemanagement zwischen Brennstoffzelle und Speicher gesorgt werden. 69

72 Am IUTA wird das Konzept verfolgt, in dem Speicherzylinder offenporöse Metallschäume mit einem hohen freien Volumen zu verwenden, in deren Hohlräume das Speichermaterial eingebracht wird. Die Wärmeleitfähigkeit des Metallschaums gewährleistet eine effiziente Wärmeübertragung auf das Speichermaterial. Zudem kann die hohe mechanische Stabilität des Metallschaums genutzt werden, um die Druckfestigkeit des Speichers zu erhöhen, bzw. dünnere Wandungen realisieren zu können. Dazu muss der Metallschaum fest mit den Wandungen des Speichers verbunden werden, so dass der Schaum die durch den Druck in dem Speicher auftretenden Kräfte aufnehmen kann. Die Entwicklung des neuen Wasserstoffspeichers wird zusammen mit dem MPI für Kohlenforschung erfolgen. 70

73 4.5.4 KlimaTisch Duisburg Der Duisburger Wohngebäudebestand ist laut der Duisburger Gebäudetypologie zu rund 90 % vor Inkrafttreten der ersten Wärmeschutzverordnung 1977 errichtet worden und damit weit von den Wärmeschutzkriterien entfernt, die heute im Rahmen der neuen Energieeinsparverordnung beim Neubau oder der Sanierung eines Hauses berücksichtigt werden müssen. Hinter dieser stattlichen Zahl von Häusern verbirgt sich ein gigantisches Energiesparpotenzial, das aus ökologischen und volkswirtschaftlichen Gesichtspunkten von herausragender Bedeutung ist. Mehr als die Hälfte, und zwar 60 % bis 70 % des Aufwandes für Heizung und warmes Wasser und der damit verbundenen Emissionen an CO 2 und anderen Luft- und Klimaschadstoffen, lassen sich nach heutigen Kenntnissen mit technisch vertretbarem Aufwand einsparen. Das bedeutet, dass jedes Haus hier ein großes Einsparpotenzial sowohl an Energie als auch an Kosten beherbergt. Zwar müssen zur Erschließung dieser Potenziale Investitionen getätigt werden, die sich aber durch die erzielten Einsparungen schnell amortisieren. Doch Informationen über die technischen Möglichkeiten und die wirtschaftlichen und sonstigen Vorteile der Gebäudesanierung sind den wenigsten Hausbesitzern ausreichend bekannt. Auch besteht vielfach eine innere Hemmschwelle, sich mit den Themen auseinander zusetzen. Dies führte in Duisburg zu der Überlegung, eine Einrichtung zu schaffen, die Hausbesitzer umfassend informiert, berät, während der Maßnahmen betreut und die Arbeiten kontrolliert: den KlimaTisch Duisburg. Er soll dem Hausbesitzer ein Rund-um-Sorglospaket für die Sanierung seines Hauses bieten. Diese Idee wurde im Januar 2001 von Frau Oberbürgermeisterin Zieling und Herrn Beigeordneter Dr. Peter Greulich einem Kreis von rund 100 Interessierten aus Handwerk, Beratung und Finanzierung vorgestellt. Frau Ministerin Bärbel Höhn unterstützte das Projekt und sagte eine Förderung zu. Zur Umsetzung des Projektes wurde in der Folgezeit an drei maßgeblichen Säulen gearbeitet: Klimafonds Verein KlimaTisch Duisburg Geschäftsstelle für den KlimaTisch Duisburg Ausgangspunkt für den Klimafonds ist eine Vereinbarung zwischen dem Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz NRW und der ThyssenKrupp Stahl AG vom 2. April 2001 in Verbindung mit der Genehmigung der neuen Kokerei in Duisburg. Ein Passus dieser Vereinbarung beinhaltet die Verpflichtung des Konzerns, der Stadt Duisburg einen relevanten Betrag für einen Klimafonds bereit zu stellen. Die Stadt Duisburg soll damit Maßnahmen finanzieren, die den Energieverbrauch und damit den Ausstoß von klimarelevanten Gasen senken. Nach intensiven Verhandlungen wurde am 5. März 2003 eine entsprechende Vereinbarung zur Einrichtung eines Klimafonds von Frau Oberbürgermeisterin Bärbel Zieling als Vertreterin der Stadt Duisburg sowie von Herrn Dr.-Ing. Karl-Ulrich Köhler, stellvertretendem Vorsitzenden der ThyssenKrupp Stahl AG sowie Herrn Dr. Lindenberg unterzeichnet. Dies fand im Beisein von Frau Umweltministerin Bärbel Höhn statt. Die ThyssenKrupp Stahl AG unterstützt durch den Betrag für den Klimafonds das städtische Projekt des KlimaTisches Duisburg. Der Betrag besteht aus zwei Säulen: 1. Einlage in den Klimafond 2 Mio. Euro 2. Photovoltaik (PV) -Anlagen im Wert von weiteren 2 Mio. Euro. 71

74 Alles zusammen dient der Erfüllung der Aufgaben des KlimaTisches, der Förderung der qualitätsvollen energetischen Sanierung des Gebäudebestandes in Duisburg. Am haben insgesamt 25 Akteure den Verein KlimaTisch Duisburg gegründet. Als Gründungsmitglieder haben neben der Stadt Duisburg u. a. die Stadtwerke Duisburg AG, die Kreishandwerkerschaft, die Sparkasse Duisburg sowie die Energieagentur NRW, das Zentrum für Umwelt und Energie der Handwerkskammer Düsseldorf, Innungen, Handwerksbetriebe, Architekten und Verbände die Satzung unterzeichnet. Der Verein wird künftig die Fördermittel des Klimafonds entsprechend seiner Förderrichtlinien vergeben. Zur Unterstützung des Aufbaus des KlimaTisches wurde eine Geschäftsstelle des Klima- Tisch Duisburg eingerichtet. Hierzu hat das Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz NRW auf Antrag einen Zuwendungsbescheid für den Aufbau und den Betrieb der Geschäftsstelle im April 2003 ausgestellt. Mit der Leitung der Geschäftsstelle wurde das Institut für Energie- und Umwelttechnik e.v. (IUTA) beauftragt. Angesiedelt ist die Geschäftsstelle im Immobilien-Competence-Center GmbH (ICC), Friedrich-Wilhelm-Straße. 12, Duisburg-Mitte. Ansprechpartner: Dipl.-Ing. Architekt Heinrich Maas-van Schingen, 0203/ , Ausstattung: Office im Immobiliencenter der Stadtsparkasse Duisburg, Friedrich-Wilhelm-Straße 12, Duisburg Leistungsspektrum: Förderberatung zur energetischen Altbausanierung potenzielle Anwendungsgebiete: Energieberatung für Duisburger Privathaushalte Aktuelle Projekte: Wärmepumpentage Duisburg im Herbst 2006 Aktuelle Vorträge und Veröffentlichungen: Die ökologischen und wärmetechnischen Vorteile einer Dachbegrünung, Vortrag im Rahmen der Duisburger Umwelttage 2006, 8. Juni :00 Uhr, Rathaus Duisburg 72

75 4.6 Umweltmedizin / Instrumentelle Analytik Arbeitsschutzrelevante Pharmaka Viele in der Human- bzw. Veterinärmedizin eingesetzte Arzneimittel haben bereits in sehr geringen Konzentrationen ein erhebliches toxisches und ökotoxisches Potenzial. Daher sind bei Produktion, Lagerung, Transport, Zubereitung, Anwendung und Entsorgung dieser Stoffe sowie kontaminierter Materialien wirksame Maßnahmen zum Schutz der Beschäftigten und der Umwelt erforderlich. Der Bereich Umweltmedizin am Institut für Energie- und Umwelttechnik beschäftigt sich mit Forschung und Entwicklung zur Verbesserung des Arbeits- und Umweltschutzes beim Umgang mit toxischen Arzneimitteln, insbesondere Zytostatika und Antibiotika. Folgende Arbeitsschwerpunkte sind Gegenstand der aktuellen Forschung: Untersuchung von Vorkommen und Verhalten von Pharmazeutika und deren Metaboliten Dampfdrucke, Sublimationsverhalten und Luftkonzentrationen pharmazeutischer Substanzen Beseitigung von Arzneimittelkontaminationen von Medikamentenverpackungen, Textilien und Oberflächen Test und Verbesserung von Schutzausrüstungen für den Umgang mit Zytostatika Fort- und Weiterbildungen für den Umgang mit Zytostatika und anderen hochwirksamen Arzneimitteln 73

76 4.6.2 Pharmazeutika in der Umwelt Vorkommen, Verhalten, biologischer und chemischer Abbau von Arzneimitteln und Xenobiotika in der Umwelt werden im IUTA bereits seit über 10 Jahren untersucht. Neben dem analytischen Nachweis in den verschiedenen Umweltkompartimenten (Wasser, Abwasser, Klärschlamm, Boden, Gülle etc.) stehen insbesondere Verfahrensentwicklungen zur Reduzierung von Umwelteinträgen im Vordergrund unserer Forschung. Ein Beispiel ist die Entwicklung eines oxidativen Behandlungsverfahrens zur Eliminierung von Zytostatika aus Krankenhausabwasser-Teilströmen. Dabei können erweiterte Oxidationsverfahren (AOP) nicht nur unter dem ökologischen Aspekt, sondern auch unter dem ökonomischen Gesichtspunkt interessant sein, um in Krankenhäusern, der pharmazeutischen Industrie oder auch bei anderen Indirekteinleitern Abwassergebühren zu sparen. Abbildung 4.40, Abbildung 4.41: AOP-Laboranlagen Im Folgenden wird kurz auf abgeschlossene und laufende Vorhaben dieses Themenbereichs eingegangen: Entwicklung eines Verfahrens zur oxidativen Behandlung von Krankenhausabwasser- Teilströmen - insbesondere zur Eliminierung von Zytostatika im Abwasser Ziel des Forschungsvorhabens war die Entwicklung eines Behandlungsverfahrens zur Eliminierung von Humanarzneimitteln und deren aktiven Metaboliten aus Toilettenabwässern einzelner Stationen. IUTA hat ein schnelles und effektives Oxidationsverfahren zur Behandlung von hochbelasteten Krankenhausabwasser-Teilströmen entwickelt und im Labormaßstab erprobt. Weitere ökotoxikologische Tests zeigten, dass die Mutagenität und Genotoxizität von dotierten Proben vollständig reduziert werden konnten. In einem Folgeprojekt (Oxidative Behandlung von Krankenhausabwasser- Teilströmen zur Beseitigung von persistenten, hochwirksamen Pharmazeutika - Teil 2: Scale-up des Verfahrens, Aufbau und Optimierung einer Demonstrationsanlage, AiF-FV-Nr ) werden die verschiedenen Verfahrensvarianten in Hinblick auf einen wirtschaftlichen Dauerbetrieb optimiert. Hauptziel der Arbeiten werden das Scale-up des optimierten Verfahrens sowie der Bau und Test einer Pilotanlage sein. Erste Vorversuche haben gezeigt, dass mit dem entwickelten Verfahren auch die Behandlung von Abwässern aus der pharmazeutischen Industrie möglich ist. 74

77 Abbildung 4.42: AOP-Pilotanlage Das Forschungsvorhaben mit der Nummer wurde aus Haushaltsmitteln des BMWi über die gefördert Innenraumhygiene Unter dem Arbeitsschwerpunkt Innenraumhygiene befasst sich IUTA mit der Erfassung und Beurteilung von Belastungen in Innenräumen (öffentliche, private und gewerbliche) durch unerwünschte Substanzen. Diese können z. B. durch Bauprodukte, Möbel oder gewerbliche Anwendungen in Räume eingebracht werden. In klimatischen Regionen, in denen es üblich ist, die überwiegende Zeit des Tages in geschlossenen Räumen zu verbringen, können solche Substanzen gravierenden Einfluss auf die Gesundheit und das Wohlbefinden haben. IUTA bietet nahezu alle chemischen Untersuchungen für den Innenraumbereich an und ist gleichzeitig an diesen Problemen aus wissenschaftlicher Sicht interessiert. Mit einer Laufzaut bis 2006 wird das Forschungsvorhaben Aufbau eines Arbeitsschwerpunktes: Bewertungs- und Analytikbereich zur Problematik der Belastung von Innenräumen mit Mykotoxinen durchgeführt. 75

78 Das Vorhaben wird mit Mitteln des EU-Strukturfonds kofinanziert und im Rahmen des Ziel 2 Programms NRW unter Beteiligung der u. a. Ministerien unter dem Kennzeichen ( ) gefördert. Beispiele für unsere Innenraumuntersuchungen sind: o o o o o o o o Flüchtige organische Verbindungen (VOC) Isocyanate Holzschutzmittel Biozide Polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) Schwermetalle Weichmacher Asbest und Mineralfasern Methodenentwicklung und Forschungsanalytik Im Auftrag von Kunden oder im Rahmen von FuE-Projekten entwickelt IUTA Analysenmethoden, auf Wunsch bis zur Routinetauglichkeit. IUTA verfügt in seinen Laboratorien über eine entsprechende Vielzahl moderner Analysensysteme zur Ermittlung organischer und anorganischer Kontaminanten. Im Folgenden ist eine Auswahl davon aufgeführt. o o o o o o ICP und AAS, IC, REM/EDX, TXRF UV/VIS-Spektrometer CE-DAD und -LiF HPLC-Systeme mit UV-, DAD-, Fluoreszenz-, CAD- und ELSD- Detektoren LC-MS/MS und LC-MS n -Systeme GC-Systeme mit verschiedenen Injektions- (Headspace, on-column, split/splitless, PTV, Thermodesorption) und Detektionsmöglichkeiten (FID, ECD, PND, WLD, FPD, MS sowie HRMS) 76

79 Abbildung 4.43: TDS-GC/MS mit ODP Abbildung 4.44: Q-Trap 3200 (LC-MSn) Chromatografische Verfahren Die Beschleunigung chromatografischer Trennverfahren ist in allen Bereichen, in denen analytische Fragestellungen im Vordergrund stehen, ein high-priority-topic. Zurzeit werden deshalb immense Bestrebungen unternommen, entweder über die Entwicklung immer kleinerer Partikel (sub 2 µm) in Verbindung mit Pumpensystemen, die für Drücke bis maximal 1000 bar ausgelegt sind, oder über die Anwendung extrem hoher Temperaturen bis 250 C (sog. Hochtemperatur-HPLC, hightemperature HPLC) eine signifikante Beschleunigung des chromatografischen Trennprozesses zu realisieren. Während allerdings die Anwendung hoher Drücke ein komplett abgestimmtes HPLC- System erfordert, lässt sich bei Nutzung von Temperatureffekten jedes kommerziell verfügbare HPLC-System nutzen. Die Arbeitsgruppe chromatografische Trennverfahren befasst sich mit der Entwicklung innovativer flüssigchromatografischer Methoden, bei denen Temperatureffekte genutzt werden, um die Effizienz des Trennprozesses zu steigern. Diese Verfahren werden unter dem Begriff Hochtemperatur-HPLC zusammengefasst. Darüber hinaus sollen Kopplungstechniken realisiert werden, die die Möglichkeiten flüssigchromatografischer Verfahren erweitern. In Zusammenarbeit mit Kooperationspartnern aus der Industrie (hauptsächlich kleine und mittlere Unternehmen) werden die in den vorwettbewerblichen Projekten erarbeiteten Grundlagen in marktreife Produkte umgesetzt. Konkrete Arbeitsschwerpunkte sind: o o o o Test stationärer Phasen und Evaluierung des nutzbaren Temperaturbereichs, Untersuchung des Temperatureinflusses auf klassische HPLC-Detektoren (UV, Fluoreszenz, MS, ELSD), Evaluierung von Temperaturgradienten in der HPLC, Einsparung organischer Lösungsmittel. 77

80 Abbildung 4.45: API 3000 (LC-MS/MS) Für die wissenschaftlichen Untersuchungen stehen folgende HPLC- und Detektionssysteme zur Verfügung: Shimadzu-HPLC LC 10 UV-Dioden-Array-Detektor Fluoreszenzdetektor Verdampfungslichtstreudetektor Charged Aerosol Detektor (beantragt) Zur Untersuchung von Degradationsprodukten kann auch auf zwei Massenspektrometrische Detektoren (API 3000 und API 3200) zurückgegriffen werden. Im Folgenden wird kurz auf abgeschlossene und laufende Vorhaben dieses Themenbereichs eingegangen. Einsparung organischer Lösemittel und Effizienzsteigerung in der Flüssigchromatografie durch Einsatz der Hochtemperaturtechnik Im Rahmen des durch die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen geförderten Projektes wurde ein Demonstrationsgerät entwickelt, mit dem eine unabhängige Temperierung von mobiler und stationärer Phase möglich ist. Der Heizbereich dieses Systems erstreckt sich von Raumtemperatur bis 225 C. Darüber hinaus können Temperaturgradienten mit einer Heizrate von 30 C/min umgesetzt werden. Mithilfe dieses Heizsystems konnten innerhalb der zwei-jährigen Projektlaufzeit drei weitere im Projektantrag formulierte Ziele, nämlich die Einsparung organischer Lösungsmittel und deren Ersatz durch reines Wasser, die Beschleunigung des chromatografischen Trennprozesses und die Anwendung von Temperaturgradienten erreicht werden. 78

81 Abbildung 4.46: Agilent HPLC mit HT-HPLC 3 Ofen Das Forschungsvorhaben mit der Nummer wurde aus Haushaltsmitteln des BMWi über die gefördert. Direkt nach Abschluss dieses Projektes wurde zusammen mit der in Oberhausen ansässigen Firma SIM GmbH ein Antrag im Rahmen des ebenfalls von der AiF ausgeschriebenen Programms ProInno II gestellt. Ziel dieses Kooperationsvorhabens ist es, die wissenschaftlich-technischen Ergebnisse in ein marktreifes Produkt umzusetzen. Der Fokus der wissenschaftlichen Arbeiten seitens des Kooperationspartners IUTA ist insbesondere auf die Untersuchung des Matrixeinflusses von Realproben (z. B. Antibiotika in Gülle, Lineare Alkylbenzolsulfonate in Abwasser, Wirkstoffkontrolle in Tabletten und Kapsel) gerichtet. Dabei wird auch der Temperatureinfluss auf mögliche Degradationsprozesse der zu trennenden Analyten und auf das Signal-Rausch-Verhältnis wichtiger HPLC-Detektoren (UV-DAD, FLD, ELSD, MS/MS, MS n ) untersucht. Entwicklung moderner Analysenmethoden in der Flüssigchromatographie durch Modulation der Temperatur und des Drucks von binären Lösungsmittelgemischen Ziel des geplanten Forschungsvorhabens ist die Realisierung der kombinierten Temperatur- und Lösungsmittel-Gradiententechnik für flüssigchromatografische Anwendungen unter Verwendung binärer Lösungsmittelgemische in einem Temperaturbereich zwischen 20 und 200 C. Im Rahmen des geplanten Forschungsvorhabens sollen Lösungsmittelgemische der Zusammensetzung Wasser 79

82 und organisches Lösungsmittel untersucht werden. Die experimentelle Messung wichtiger physikalisch-chemischer Parameter wie z. B. der Dielektrizitätskonstanten, der Viskosität, Dampfdrücke und Phasengleichgewichte bildet die Grundlage für die Weiterentwicklung von z. B. Vorhersagemodellen oder chromatografischer Simulationssoftware. Dienstleistungen Services o o o o o o Arzneimittel Monitoring (Zytostatika, Antibiotika, Immunsuppressiva etc.) Pharmaceutical Monitoring (cytotoxic drugs, antibiotics, immunosuppressant agents etc.) Methodenentwicklung und Spezialanalytik Method development and specialised analytical method for R&D applications Umweltanalytik (in Kooperation mit der Messstelle) Environmental analysis (in cooperation with the department of measurement device) Innenraumanalytik Indoor air quality analysis AOP Verfahrensentwicklung AOP process evaluation and development Fort- und Weiterbildungen Hochwirksame Arzneimittel Advanced training highly efficient pharmaceuticals 80

83 4.7 Kreislaufwirtschaft und Recycling Recycling von Massengütern Ausstattung: 20 Arbeitsplätze für gewerblich orientierte Elektronikschrottdemontage oder phänomenologische Untersuchungen an Massengütern 20 Arbeitsplätze für die Feinzerlegung von Elektronikschrott oder Detailuntersuchungen an Massengütern EDV-Test und -Instandsetzungsarbeitsplätze Unterdruckarbeitskabine Anlage für die halbautomatische Erkennung von Kunststoffsorten Anlage für die halbautomatische Erkennung von Kunststoffadditiven Leistungsspektrum: Die Novellierung des Abfallgesetzes von 1994/96 zeigte richtungsweisend auf, dass neben der umweltneutralen Entsorgung von Abfällen auch die Rückführung von noch zu verwertenden Stoffen einen hohen Stellenwert in der Umweltpolitik besitzt. Spezifische Verordnungen präzisieren die Anforderungen an die Verwertung und Entsorgung von einzelnen Massengüterströmen in den letzten Jahrzehnten. Neben den präventiven Maßnahmen des recyclinggerechten Konstruierens, der kontinuierlichen Verbesserung der Umweltverträglichkeit der eingesetzten Werkstoffe und des produktionsintegrierten Umweltschutzes müssen auch die bereits existierenden Produkte, die zur Entsorgung bzw. zur Verwertung anstehen, bestmöglich behandelt und aufbereitet werden. Diese Themenschwerpunkte bilden die Grundlage für das Arbeitsgebiet Recycling von Massengütern. Das Leistungsspektrum des Mitarbeiterteams erstreckt sich von der gewerblichen Verwertung und Entsorgung von Elektronikschrott in einem nach 4. BImSchV und nach Entsorgungsfachbetriebeverordnung zertifizierten Zerlegebetrieb über Begutachtungsaufträge über Massengüter und deren Recyclingfähigkeit bis zu Entwicklungs- und Forschungsarbeiten zur Verfahrensoptimierung von Aufarbeitungs- und Aufbereitungsverfahren. Projektbeispiel: Untersuchung der Recyclingfähigkeit der verschiedenen Brennstoffzellen-Typen und deren Komponenten sowie Entwicklung geeigneter Verwertungsmethoden Ein Großteil der heute existierenden Brennstoffzellen fällt als Teil von Elektro- und Elektronikgeräten unter die Gesetzgebung für die Verwertung von Elektro- und Elektronikaltgeräten. Darin wird unter der Zielsetzung der Abfallvermeidung die Produktverantwortung der Hersteller definiert. Die Produktverantwortung beginnt explizit bereits bei der Produktgestaltung und Konzipierung, insbesondere bei der Materialauswahl. Auch für die Vorgehensweise nach Ablauf der Nutzungszeit der 81

84 Geräte sind entsprechende Vorgaben bindend. Es sollen möglichst weitgehend qualitativ hochwertige Verwertungsschritte durchgeführt werden. Ein weiterer Teil der Brennstoffzellenanwendung fällt unter die Verordnung über die Überlassung, Rücknahme und umweltverträgliche Entsorgung von Altfahrzeugen. Auch in diesem Bereich existiert eine Rücknahmeverpflichtung für die Hersteller. Unabhängig von rechtlichen Regelwerken sind in Brennstoffzellen teilweise in relativ großen Mengen Edelmetalle, teure Legierungen und Keramiken aus seltenen Werkstoffen enthalten. Um die Wirtschaftlichkeit zu verbessern und diese Materialien auch langfristig verfügbar zu machen, müssen speziell auf diese innovative Technologie zugeschnittene Verwertungsverfahren entwickelt werden. Des Weiteren macht der Einsatz einer Vielzahl von aus ökologischer Sicht als schädlich oder zumindest bedenklich einzustufenden Werk-, Hilfs- und Betriebsstoffen die Entwicklung und Anwendung spezieller Entsorgungsverfahren notwendig. Verwertungs- und Entsorgungskosten werden im Wesentlichen durch die Komplexität und die Toxizität der Stoffe bestimmt. Aber auch Art und Menge der anfallenden Abfälle haben einen kostenbeeinflussenden Faktor. An die Verwertung und Entsorgung der besonders überwachungsbedürftigen Abfälle werden besondere Anforderungen gestellt, deren Erfüllung zusätzlichen Aufwand und zusätzliche Kosten bei Transport, Verwertung und Entsorgung verursacht. Abbildung 4.47: Fraktionen einer Polymermembran-Brennstoffzelle, auf Wunsch des Herstellers mit Unkenntlichmachung der Gasdurchführungsstruktur Um die Kosten der Verwertung günstig zu beeinflussen, ist es ratsam, eine qualifizierte Abfalltrennung vorzunehmen, um die nicht überwachungsbedürftigen, die überwachungsbedürftigen und die besonders überwachungsbedürftigen Komponenten (Fraktionen) alle separat zu erfassen und sie insbesondere von den Wertstofffraktionen definiert getrennt zu halten. Eine derartige Demontage und Sortierung kann die Umweltbelastung, den Ressourcenverbrauch und gleichzeitig die Unternehmerkosten deutlich senken. Das Projekt soll über die wesentlichen Bauarten der Brennstoffzellen informieren, einen Überblick über die unterschiedlichen, enthaltenen Wert- und Schadstoffe abgeben, Zerlegestrategien aufzeigen und einen Einblick in wirtschaftlich tragfähige Verwertungs- und Entsorgungsmöglichkeiten der Altgeräte geben. 82

85 Das Forschungsvorhaben mit der Nummer N wird aus Haushaltsmitteln des BMWi über die gefördert Begutachtung und Bilanzierung von Kühlgeräteentsorgungsanlagen Ausstattung Desorptionsstrecke mit variabler Luft- und Wärmebehandlung sowie wählbarer Verweilzeit Diverse IR-Detektoren zum Nachweis von FCKW GC-FID für den quantitativen Nachweis von R11 in Schäumen, Mahlgütern oder Pellets Leistungsspektrum Die Anlagen der Kühlgeräteverwertungsunternehmen stehen seit vielen Jahren im Blickpunkt der Öffentlichkeit. Die Menge der dort jährlich zu entsorgenden Altgeräte und insbesondere ihre kritischen Bestandteile haben verursacht, dass sowohl verschiedene Industrieverbände, das Umweltbundesamt und die Länderarbeitsgemeinschaft Abfall jeweilig Empfehlungen ausgesprochen haben, diese Behandlungsanlagen jährlich von unabhängigen Gutachtern prüfen zu lassen. IUTA befasst sich bereits seit über 14 Jahren mit den speziellen Themen der FCKW-Freisetzung, der -Rückgewinnung, der -Analytik und vornehmlich mit den entsprechenden betrieblichtechnischen Umsetzungen der Industrie. Aufgrund der vielschichtigen Kenntnisse konnte IUTA neben den Beratungsleistungen und den Technologieentwicklungen auch die fachgerechte Überprüfung der Anlagen anbieten und ist mittlerweile einer der renommiertesten Fachgutachter für diese Branche. Projektbeispiel: Entwicklung einer Demonstrationsanlage zur sicheren, kontinuierlichen Entnahme von Brenngasen aus zu entsorgenden Kühlgeräte Ende der 90er Jahre wurde in der EU die FCKW-Produktion schrittweise verboten. Seit dieser Zeit werden brennbare Kohlenwasserstoffe in den Kältekreisläufen und in den Isolationsschäumen eingesetzt. Aufgrund der relativ langen Nutzungsdauer der Kühlgeräte ist der Anteil der KW-haltigen Geräte im Rücklauf der Entsorgungsmengen jedoch zur Zeit noch so gering (ca. 10 %), dass sie noch keiner angepassten Entsorgung zugeführt werden. Des Weiteren werden die Gefahren für das Personal der Verwertungs- und Entsorgungsbetriebe durch die neue Gerätegeneration weit unterschätzt. Die hohe Brennbarkeit und die Explosivität der eingesetzten FCKW-Ersatzstoffe ist für den Betrieb eines Einzelgerätes in einem Privathaushalt eher unkritisch. Bei einer Konzentrierung solcher Geräte in einem geordneten Entsorgungsweg und insbesondere bei ihrem Handling steigt jedoch das Gefährdungspotenzial enorm an (untere Ex- Grenze 1,4 Vol %!). 83

86 Kältemittel Formel Explosionsgrenze [Vol %] Trichlorfluormethan R 11 CCl 3 F Keine Dichlordifluormethan R 12 CCl 2 F 2 Keine Kohlenwasserstoff Propan R 290 CH 3 CH 2 CH 3 1,7 10,9 n-butan R 600 CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 1,4 9,3 Iso-Butan R 600a CH(CH 3 ) 3 1,4 9,3 Propen R 1270 CH 3 CH=CH 2 2,0 11,1 Ethan R 170 CH 3 CH 3 2,4 14,7 Abbildung 4.48: Übliche FCKW Absaugung in einem Verwertungsbetrieb Technische Lösungen sind zurzeit nur in kleinem Maßstab vorhanden. Die in den Entsorgungsbetrieben nachgeschalteten, abluftkontrollierten Shredder- und Separierungsanlagen zur Rückgewinnung der in den Isolationsschäumen enthaltenen FCKW (Entsorgung Stufe II) verfügen über eine Kapazität von bis zu 60 Geräten pro Stunde. In der Regel werden im Tagesmittel Stundendurchsätze von ca. 50 Geräten erreicht. Aus diesem Grund ergibt sich die Forderung, dass auch die vorgeschalteten Apparate der Entsorgungsstufe I mit ähnlichen Kapazitäten ausgelegt sein müssen. Im Rahmen des Projektes wird eine Anlage zur Behandlung der neuen Kühlgerätegeneration in industriellem Maßstab entwickelt. 84

87 EUROPÄISCHE UNION Europäischer Fonds für regionale Entwicklung Die Landesregierung Nordrhein-Westfalen Gefördert durch: Aufbereitung von technischen Kunststoffen Ausstattung halbautomatische Kunststoffsortenerkennungsanlage halbautomatische Kunststoffadditiverkennungsanlage Zweiwellen-Shredder Einwellen-Shredder Schneidmühle, grob Schneidmühle, fein Metallabscheider Zick-Zack Windsichter Siebmaschinen energiedispersives Röntgenfluoreszenzspektrometer mit Vakuumeinheit mobiles energiedispersives Röntgenfluoreszenzspektrometer mobiles Infrarotspektrometer ( mittleres Infrarot) drei Zonen Kunststoff-Extruder Leistungsspektrum Basierend auf den Untersuchungen zur Recyclingfähigkeit der Massengüter Elektronikschrott und Altautos entwickelte sich die Thematik Verwertung und Charakterisierung von technischen Thermoplasten zu einem eigenständigen Arbeitsfeld. Die Arbeitsgruppe entwickelt betriebsspezifische Identifikations- und Sortieranlagen für die ökonomische Fraktionierung von technischen Thermoplasten. Abbildung 4.49: Extrusion von Recyclat 85

88 Pilotversuche mit den mobilen Gerätschaften vor Ort sowie ergänzende Untersuchungen zur Verarbeitbarkeit der erzeugbaren Sekundärmaterialen ermöglichen den Interessenten eine fundierte Aussage über die realisierbaren Verwertungsmöglichkeiten in ihren Betrieben. Zerstörungsfreie quantitative, halbquantitative oder auch qualitative Materialcharakterisierungen durch die Identifikation von technischen Thermoplasten und die zerstörungsfreie halbquantitative Bestimmung von Inhaltsstoffen auf Elementbasis in Kunststoffen (nicht C, H, O, N), die Entwicklung von Bestimmungsreihen und Schnelltests zur betrieblichen Materialeinordnung sowie die Herstellung von definierten Kunststoffmusterplatten durch Extrusion runden das Leistungsspektrum ab Untersuchungen an Shredderleichtfraktionen Ausstattung Zweiwellen-Shredder Einwellen-Shredder Schneidmühle, grob Schneidmühle, fein Metallabscheider Zick-Zack Windsichter Siebmaschinen energiedispersives Röntgenfluoreszenzspektrometer mit Vakuumeinheit Leistungsspektrum Alte Automobile, Misch- und Sammelschrotte werden mit Zerkleinerungs- und Trennanlagen aufgearbeitet und in Schwerfraktion und Leichtfraktion separiert. Abbildung 4.50: Beispiel Schrottsammelstelle Die metallhaltige Schwerfraktion stellt einen wertvollen Sekundärrohstoff dar, die Leichtfraktion ist nicht trivial stofflich verwertbar. Umweltrelevante Bestandteile, insbesondere die PCB- und die Kohlenwasserstoffgehalte verursachen Entsorgungsprobleme. 86

89 Die Arbeitsgruppe ermittelt die Eintragspfade der Schadstoffe und entwickelt geeignete Vorbehandlungsmethoden zur Minimierung der relevanten Belastungen. Ebenso werden trocken- und nassmechanische Aufarbeitungs- und Trennverfahren für die Leichtfraktion in Labor- und Technikummaßstab entwickelt und geprüft. 87

90 4.7.5 Entsalzung von Wasser Ausstattung mobiles Wasseranalytik Labor mobile Versuchsstation zur biologischen Aufbereitung von Wässern Dezentrale Aufbereitung salzhaltiger Grund-, Brack- und Grubenwässer für Trink- und Prozesswassernutzung durch Einsatz von Membranverfahren Die Gewinnung von Trink- und Prozesswasser aus Wässern mit geringen Salzgehalten mittels Membranen erhält neben der Meerwasserentsalzung immer mehr Bedeutung, da sie erheblich weniger Energie bedarf und häufig keine anderen Wasserressourcen zur Verfügung stehen. Brackwasser, meist aus der mesohalinen Zone des Meerwassers, liegt in Ufernähe, in der Nachbarschaft von Flussmündungen vor und ist wegen der Verdünnung mit Flusswasser weniger salzhaltig. Viele Grundwässer in ariden und semiariden Gebieten sind durch eine starke Überdüngung der Böden stark mit Salzen (beispielsweise Nitrat) belastet. In Küstennähe kommt es vielfach durch eine zu intensive Nutzung der Grundwässer zu einem Einbruch von Salzwasser in den Grundwasserleiter, was ebenfalls zu einer starken Aufsalzung führt. Als Hauptprobleme bei der Entsalzung von Wasser mittels Membranen werden das Biofouling und das Scaling betrachtet. Bislang sind keine Anlagen- bzw. Betriebskonzepte etabliert, die eine wirkungsvolle Kontrolle des Membranfoulings bei minimalem Chemikalieneinsatz gewährleisten. Klar scheint jedoch, dass auch hier die Voraufbereitung der Wässer vor Kontakt mit dem Membranmaterial eine entscheidende Rolle spielt. Grundsätzlich bedeutsam ist die Konzentration von solchen Salzen, die zum Scaling auf den Membranen führen und damit deren Eigenschaften fortlaufend verschlechtern. Bekanntlich führen Kalkbeläge zu enormen Störungen des Anlagenbetriebs, erfordern hohen Reinigungsaufwand und reduzieren somit die Anlagenverfügbarkeit. Das Verbundprojekt, das gemeinsam mit fünf weiteren Forschungsstellen begonnen wurde, hat die Hauptziele: - Optimierung des Membranmaterials auf spezielle Anforderungen (thermische Beständigkeit zur Aufbereitung von Grubenwässern; Entwicklung von low-fouling Membranen) - Verfahrenstechnische Optimierung der Vorbehandlung bei der Entsalzung von Brackwasser - Optimierung von dezentralen Lösungen in Bezug auf Automatisierung und Wartung unter Berücksichtigung der speziellen Rahmenbedingungen in den potenziellen Zielländern. 88

91 4.8 Messstelle CEN diffus / Round Robin Test Im Rahmen eines Round-Robin-Tests wurden bei der Fa. Corus/IJmuiden im Auftrag der CEN/WG 17 kontinuierliche Feinstaubmessungen (PM 10 ) mittels TEOM an drei Rezeptorpunkten durchgeführt. Im Anschluss an die Messungen, die in der Zeit vom durchgeführt wurden, erfolgte die Auswertung anhand einer standardisierten Methode (Reverse Dispersion Modelling) zur Abschätzung der Emissionsraten von diffusen Emissionsquellen. Neben IUTA nahmen an diesem RRT fünf weitere Institute (BLAUW/Niederlande, Corus/Niederlande, Ineris/Frankreich, TÜV/Köln, VITO/Belgien) teil. Dabei kamen neben TEOM s weitere Messgeräte mit physikalisch unterschiedlichen Messprinzipien (TEOM mit oszillierendem Filterelement, Beta-Staubmeter als klassische Messmethode, Osiris als optische Messmethode neuerer Generation) zum Einsatz. Die Rezeptorpunkte, an denen IUTA die PM 10 -Messungen durchführte, waren mit Rezeptorpunkt 1 (Hazenvlak), Rezeptorpunkt 2 (Zeeweg) und Rezeptorpunkt 3 (Slikberg) bezeichnet. An diesen Rezeptorpunkten wurden Gerüste mit einer Grundfläche von ca. 4 x 4 m aufgebaut und jeweils mit einer Stromversorgung (200 V, 50 Hz) ausgestattet. Die Höhe über Grund betrug an den Rezeptorpunkten 1 und 2 ca. 6,5 m und am Rezeptorpunkt 3 ca. 10 m. Der Rezeptorpunkt 1 lag nordwestlich, Rezeptorpunkt 2 westlich und Rezeptorpunkt 3 südwestlich von den Emissionsquellen. Abbildung 4.51, Abbildung 4.52: Darstellung Rezeptorpunkte und Emissionsquellen sowie Messgerätepool Die beiden zu beurteilenden Quellen 1 und 2 waren in 6 bzw. 9 Unterquellen unterteilt. Diese zu beurteilenden Quellen waren von 7 Quellen umgeben, die als Hintergrundquellen eingestuft wurden. Alle Quellen waren Flächenquellen. 89

92 Verlauf der PM10-Konzentration Rezeptor 1 Verlauf der PM10-Konzentration Rezeptor 2 Ver lauf der PM10-Konzentr ation Rezeptor Date Date Date Abbildung 4.53: PM10-Konzentrationen an den Rezeptorenpunkten 1, 2 und 3 Der Beitrag der Hintergrundquellen wurde anhand der gemessenen PM 10 -Konzentrationen an den unterschiedlichen Rezeptorpunkten bestimmt. Trägt man die PM 10 -Konzentrationen an 2 Rezeptorpunkten graphisch auf, so ergibt sich eine hohe Korrelation (R² C = 1) der PM 10 -Konzentrationen, wenn die Hintergrundquellen für die gemessenen PM 10 -Konzentrationen dominant sind. Wenn die PM 10 -Konzentrationen durch eine lokale Quelle verursacht sind, ist die Korrelation sehr gering (R² C << 1). Vergleich der gemessenen PM 10-Konzentrationen an 2 Rezeptor punkten y = 0,284x + 1 6,051 R 2 = 0, PM10 [µg/ m³] Rezeptor 1 Ver gl ei ch der gemessenen PM 1 0-Konzentr ationen an 2 Rezeptor punkten y = 1,2176x +4,0926 R 2 = 0, PM10 [µg/ m³] Rezeptor 2 Ver gleich der gemessenen PM 10-Konzentr ationen an 2 Rezeptor punkten y = 0,2668x + 28,862 R 2 = 0, PM10 [µg/ m³] Rezeptor 1 Abbildung 4.54, Abbildung 4.55, Abbildung 4.56: Korrelationskoeffizienten an den Rezeptorenpunkten 1, 2 und 3 Die Berechnung des Korrelationskoeffizienten R² für 2 Quellen erlaubt die Bestimmung der Unabhängigkeit beider Quellen. Die betrachteten Quellen werden als unabhängig voneinander betrachtet, wenn ihr Korrelationskoeffizient R² < 0,5 beträgt. Hierzu stellt man die mit einem Dispersionsmodell (FDM) berechneten PM 10 -Konzentrationen von zwei Quellen gegenüber. Ist der Koeffizient > 0,5, so müssen beide Quellen zusammengefasst werden. Gegenüber stel l ung Quel le 1 / Quel l e 3 (PM 1 0) Gegenüber stel l ung Quel le 2/ Quel le 3 (PM 1 0) Gegenüber stel l ung Quel l e 1 / Quel l e 2 (PM 1 0) 50 R 2 = 0, R 2 = 0, R 2 = 0, α α i Quel le 1 [µg/ m³] α α α i Quel l e 2 [µg/ m³] α i Quelle 1 [µg/ m³] Abbildung 4.57, Abbildung 4.58, Abbildung 4.59: Gegenüberstellung der einzelnen Emissionsquellen 1/2, 1/3, 2/3 90

93 Die gemessenen Staubkonzentrationen setzen sich aus den Beiträgen aller Quellen zusammen (c = α 1 e 1 + α 2 e α n e n ; mit α i = Dispersionsfaktoren, e i = Emissionsrate der jeweiligen Quelle). Die Dispersionsfaktoren der einzelnen Quellen werden für jeden Rezeptorpunkt mit dem Dispersionsmodell FDM berechnet, indem die Emissionsrate = 1 g/s gesetzt wird. So erhält man für eine Quelle an einem Rezeptorpunkt c 1 = α 1. Die Emissionsraten der einzelnen Quellen wurden durch schrittweise multiple Regression berechnet, indem die berechneten Dispersionsfaktoren (die äquivalent mit der Konzentration sind) jeder Quelle und jedes Rezeptorpunktes mit den zugehörigen gemessenen Staubkonzentrationen verglichen wurden. Die lineare Beziehung zwischen den gemessenen Konzentrationen und den Dispersionsfaktoren wurde mittels F-Test überprüft. Der Koeffizient der multiplen Regression R² D wurde für jede Quelle/Emissionsfaktor bestimmt. Folgende Emissionsfaktoren wurden berechnet: Quelle Emissionsrate [g/s] Standardabweichung R² D [%] 1 1,208 0,079 23,1 2 Nicht signifikant 3 1,136 0,197 8,9 4 1,866 0,158 18,0 5 Nicht signifikant 6 4,282 0,181 34,5 7 0,897 0,285 4,9 8 1,664 0,503 5,1 9 1,220 0,193 9,8 91

94 4.8.2 Entwicklung einer Methode zur quasi-kontinuierlichen Bestimmung der Partikelgrößenverteilung und Anzahlkonzentration in industriellen Abgasen Durch die Novellierung der TA-Luft und den daraus resultierenden neuen Grenzwerten bestand der Bedarf, ein Messsystem zu entwickeln, welches den Anlagenbauern und der Industrie ein Online- Analyse-Tool bietet, um speziell im Bereich der Staubabscheider (E-Filter, Schlauchfilteranlagen etc.) schon am Messort signifikante Kenndaten bzgl. Körngrößenverteilung und Anzahlkonzentration zu messen, die für die verfahrenstechnische Optimierung einer bestehenden Entstaubungsanlage oder für die Auslegung und Konstruktion von Neuanlagen notwendig sind. Hierfür wurde das optische Partikelmesssystem (OPZ) WELAS der Fa. Palas, adaptiert an die Konventionen der Staubmesstechnik nach VDI 2066 und DIN/EN , unter Berücksichtigung der isokinetischen Verhältnisse an diskreten repräsentativen Messpunkten in strömenden Abgaskanälen eingesetzt. Das System hat sich in Rohgasströmen mit Staubkonzentrationen bis 100 mg/nm³ und in Reingasströmen < 1 mg/nm³ in verschiedenen Industrieanlagen sehr gut bewährt. Der verfügbare OPZ kann eine maximale Anzahlkonzentration von 10 5 Partikeln pro cm³ vermessen. Ist die im Abgaskanal vorhandene Anzahlkonzentration größer, muss das beprobte Abgas definiert verdünnt werden. Hierfür kann der optischen Messeinheit eine Gasverdünnungsstufe vorgeschaltet werden. Das Abgas wird anschließend über eine Entnahmesonde abgesaugt, in der Gasverdünnungsstufe definiert verdünnt (z. B. 1:10) und anschließend mit dem OPZ-System vermessen. Ein Messzyklus dauert in Abhängigkeit der erwarteten Anzahlkonzentration zwischen 1 und 5 Minuten. Zur Datenverdichtung werden für jeden Messpunkt 2 bis 5 Messreihen gefahren. Durchführung der Messung Das Abgas wird isokinetisch und isotherm (beheizte Sonde) abgesaugt und mit einer nachgeschalteten Verdünnungsstufe (nach Bedarf) definiert verdünnt. Die Versorgung der Verdünnungsstufe erfolgte mit einem Kompressor, dessen Luft mit einem HEPA-Filter gereinigt wurde. Zur Gewährleistung der isokinetischen Probenahme wird der Volumenstrom über einen Schwebekörperdurchflussmesser an der Pumpe eingestellt und nachgeregelt. Zur Verhinderung von Kondensationseffekten wird die Messküvette auf eine Temperatur von 80 C geheizt. Vor der Probenahme werden sämtliche mit der Probe in Berührung kommenden Teile inklusive der im Messgerät befindlichen Messküvette gereinigt. Das Messgerät wird im Labor und vor Ort mit Latex-Partikeln kalibriert. Auswertung der Messsignale Der OPZ nutzt zur Auswertung Kalibrierkurven, die sich üblicherweise auf einen Latexstandard beziehen, d. h., dass die gemessenen Partikel einem Latexäquivalent zugeordnet werden. Prinzipiell ist es möglich, für jede Art von Staub eine Kalibrierkurve aufzunehmen. Die Problematik besteht hierbei jedoch in der Bereitstellung von Standardpartikeln. Latexpartikel zur Kalibrierung lassen sich sehr leicht generieren und haben darüber hinaus eine sehr geringe Standardabweichung. 92

95 Verdünnungsstufe (1:10) WELAS-System beheizt WELAS Titansonde mit Glasinnenrohr Trockenturm Gasuhr Geregelte Pumpe Abgaskanal Auswerte PC 123,4 Abbildung 4.60: Schematische Darstellung der Probenahmeapparatur Zur abschließenden Beurteilung des vorhandenen Aerosols muss der Brechungsindex bekannt sein. Für jeden Messbereich gibt es eine eigene Kalibrierkurve. Diese ermöglichen es, die Streulichtsignale in 4096 Klassen mit einer hohen Auflösung zu unterteilen. In der folgenden Abbildung ist die fraktionelle Partikelanzahlverteilung einer Monosphere-Messung exemplarisch gezeigt ,31 0,35 0,41 0,47 0,54 0,63 0,72 0,84 0,97 1,12 1,29 1,49 1,72 1,98 2,29 2,64 3,05 3,53 4,07 4,7 5,43 6,27 7,24 8,36 9,65 11,1 12,9 14,9 17,2 frakt. Partikelanzahl dn [Partikel] Monosphere 1000 (d = 0,87 µm) mittl. Partikeldurchmesser [µm] Abbildung 4.61: Fraktionelle Partikelanzahlverteilung (Monosphere 1000) Darstellungsformen der Verteilung: 93

96 Abhängig vom Bedarf der Aussagefähigkeit können verschiedene Darstellungsformen der Partikelverteilungen gewählt werden. Bei einer Einzelmessung, die eine reine Aussage über die Partikelanzahl bzw. über die Partikelkonzentration machen soll, ist die Darstellungsform der fraktionellen Partikelanzahl dn (Anzahl der Partikel im Messzeitraum) oder der fraktionellen Partikelkonzentration dc (Partikelkonzentration) sinnvoll. Darüber hinaus verdeutlicht diese Darstellungsform bei gleichen Partikelverteilungen die unterschiedlichen Konzentrationen ,41 0,47 0,54 0,63 0,72 0,84 0,97 1,12 1,29 1,49 1,72 1,98 2,29 2,64 3,05 3,53 4,07 4,7 5,43 6,27 7,24 8,36 9,65 11,1 12,9 14,9 17,2 fraktionelle Partikelanzahl dn [Partikel] Bsp. 1, Partikel Bsp. 2, Partikel mittl. Partikeldurchmesser [µm] Abbildung 4.62: Darstellung dn 0,09 norm. fraktionelle Partikelanzahl dn/n [-] 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 Bsp. 1, Partikel Bsp. 2, Partikel 0 0,41 0,47 0,54 0,63 0,72 0,84 0,97 1,12 1,29 1,49 1,72 1,98 2,29 2,64 3,05 3,53 4,07 4,7 5,43 6,27 7,24 8,36 9,65 11,1 12,9 14,9 17,2 mittl. Partikeldurchmesser [µm] Abbildung 4.63: Darstellung dn/n Sollen mehrere Messungen unterschiedlicher Konzentrationen bezüglich der Verteilung verglichen werden, so ist eine normierte Darstellung dn/n bzw. dc/c geeigneter. Werden hierbei zwei Mes- 94

97 sungen unterschiedlicher Konzentration verglichen, so zeigen diese bei gleicher Verteilung den gleichen Kurvenverlauf. Diese Zusammenhänge werden in den Abbildung (Abbildung 4.61, Abbildung 4.62) dargestellt. Die Abbildungen zeigen exemplarisch die Darstellungsform dn und dn/n. Die Darstellung der fraktionellen Partikelanzahl dn zeigt in diesem Beispiel zwei unterschiedliche Verteilungen. In der Darstellungsform dn/n zeigt sich, dass die beiden Verteilungen sich nur in der Partikelanzahl bzw. -konzentration unterscheiden Bestimmung des Beitrages von Reifen-, Kupplungs-, Brems- und Fahrbahnabrieb an den PM10-Emissionen von Straßen Die EG-Richtlinie 1999/30/EG setzt Grenzwerte für Immissions-Konzentrationen für die PM 10 - Partikelfraktion. Aufgrund der durch Messungen festgestellten Überschreitungen der Tagesgrenzwerte werden zurzeit Maßnahmepläne zur Reduzierung der Luftbelastung erstellt. Der Straßenverkehr liefert hierbei einen relevanten Teil zu den Überschreitungen. Für die Quellenzuordnung hinsichtlich des Verkehrsbeitrages liegen in Deutschland nur Informationen für die Auspuffemissionen und den Reifenabrieb vor. Studien zu den nicht abgasbedingten Emissionen zeigen eine Bandbreite von % Anteil an den Verkehrsemissionen. Diese Studien beruhen auf Messungen an Stadt- bzw. Landstraßen. Für Autobahnen besteht bezüglich der Emissionsfaktoren ein Wissensdefizit, welches zu Unsicherheiten bezüglich der Bestimmung dieses Beitrages an der PM 10 -Belastung führt. Das Ziel des von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BaSt) beauftragten Vorhabens besteht in der Identifizierung und quantitativen Bestimmung von nicht abgasbedingten Verkehrsemissionen an Autobahnen. Hierfür werden die Zusammenhänge zwischen Gesamtverkehr, Anteil des Schwerlastverkehrs, Art des Straßenbelages und Geschwindigkeitsprofil betrachtet. Zur Erlangung des Forschungsziels werden an zwei Messquerschnitten mit verschiedenen Straßenbelägen je 6 Monate Luv/Lee-Messungen durchgeführt. Dabei sollte die Hauptwindrichtung möglichst orthogonal zur Autobahnstraße ausgerichtet sein. Hierbei werden sowohl die PM 10 -Fraktion als auch die PM 1 -Fraktion bestimmt. Die PM 1 -Fraktion dient hierbei einer Differenzierung der gemessenen Zusatzbelastung in abgasbedingte und nicht abgasbedingte Emissionen. Die Messungen erfolgen für beiden Fraktionen kontinuierlich (TEOM) und zusätzlich in einem Messtakt von 1,5 Tagen diskontinuierlich mit High Volume Samplern (HVS Digitel). Im Anschluss werden die Messmethoden auf Korrelationen untersucht und durch Berechnung von Korrekturfaktoren abgeglichen. Zur Bestimmung der Verdünnungsfaktoren Emission/Immission werden parallel die NOx- Konzentration (Luv/ Lee) gemessen. Darüber hinaus erfolgt eine Messung der meteorologischen Parameter entsprechend der VDI-Richtlinie Die nicht abgasbedingten Emissionsfaktoren werden durch die analytische Bestimmung und Auswertung ausgewählter PM 10 -Inhaltsstoffe ermittelt. Die Ermittlung der Gesamtemissionsfaktoren in Abhängigkeit anderer, zeitlich variabler Parameter, wie z. B. Verkehrsaufkommen, Lkw-Anteil, Fahrzeuggeschwindigkeit, erfolgt anhand der kontinuierlichen PM 10 - Messdaten. 95

98 Messstandort Als erster Messabschnitt ist der Rastplatz "Goldene Meile" an der A61 hinter dem Autobahnkreuz Meckenheim gewählt worden. An diesem Streckenabschnitt ist eine Asphaltfahrbahndecke vorhanden. Folgende Abbildung zeigt eine Luftbildaufnahme mit den Standorten der genutzten Messcontainer. Abbildung 4.64: Luftaufnahme Messstandort Meckenheim Messaufbauten Für die Durchführung der Messungen stehen zwei Messcontainer zur Verfügung. Die Messcontainer sind auf beiden Seiten der Autobahn positioniert. Die folgenden Abbildungen zeigen die beiden Messcontainer. Abbildung 4.65: Messcontainer (Fahrtrichtung Köln) Abbildung 4.66: Messcontainer (Fahrtrichtung Koblenz) 96

99 Planung, Koordination und Ausbau der Messcontainer für spezielle Messaufgaben erfolgte durch IUTA. In den beiden Messcontainern sind folgende Geräte installiert: Partikel: Rupprecht & Patashnik; TEOM 1400A (PM 1, PM 10 ), kontinuierlich Digitel Elektronik AG; Digitel DHA 80 (PM 1, PM 10 ), diskontinuierlich Meteorologie: Wetterstation Campbell Scientific Stickoxide: Monitorlabs, ML 9811 Folgende Daten werden am Messquerschnitt aufgenommen: Meteorologische Daten: Windgeschwindigkeit [m/s] Windrichtung [ ] Regen [mm] Luftfeuchte [%] Lufttemperatur [ C] Luftdruck [hpa] Sonnenstrahlung [kw/m², MJ/m²] Partikel: PM 1 online [µg/m³] PM 10 online [µg/m³] PM 1 diskontinuierlich [µg/m³] PM 10 diskontinuierlich [µg/m³] Gase: NO [ppb] NO 2 [ppb] NO x [ppb] Für eine Zuordnung der Quellen wird darüber hinaus eine umfangreiche Analyse der beprobten Filter durchgeführt. Folgende Elemente bzw. Verbindungen werden analysiert: Ca, Na, Mg, Al, Fe, Cu, Sb, Pb, Mo, Ba, Zn, Ni, Mn, V, Cd Sulfat, Nitrat, Ammonium, Chlorid Cyclohexyl-2-benzothiazolamin (NCBA) 97

100 NCBA ist ein Vulkanisationsbeschleuniger, der in der Reifenindustrie angewendet wird. Dieser kann für eine Beurteilung des Reifenabriebes genutzt werden. Unter Berücksichtigung der bekannten Emissionsprofile und der Luv-Lee-Zusatzbelastung kann so eine Zuordnung der nicht abgasbedingten Emissionen des Straßenverkehrs erfolgen. Die Ergebnisse werden mit Daten aus anderen vergleichbaren Studien verglichen. 98

101 Betrieb der städtischen Luftmesseinrichtungen der Stadt Düsseldorf IUTA hat 2005 den Auftrag für den Betrieb der Städtischen Luftmesseinrichtungen des Umweltamtes der Stadt Düsseldorf erhalten. Im Rahmen der Maßnahmen zur Luftreinhaltung werden 4 stationäre Messcontainer und 1 Messwagen betrieben. An den festen Messstationen: - Ludenberger Straße ( ca Kfz/Tag) - Dorotheenstraße (ca Kfz/Tag) - Derendorfer Straße (ca Kfz/Tag) - Aaper Wald (Hintergrundstation) werden tägliche PM 10 -Staubmessungen (TMW), kontinuierliche NO/NO 2 /NO x -Messungen, die Bestimmung der Umgebungstemperatur, relative Feuchte und des Luftdrucks durchgeführt. In einem 6-Tage-Rhythmus erfolgen für die Parameter Benzol, Toluol, Xylole und Ruß diskontinuierliche 24- stündige Messungen. An der Messstation Aaper Wald werden zusätzlich kontinuierlich die Windrichtung, Windgeschwindigkeit, Niederschlag und Ozon bestimmt. Filterwechsler PNS15 Inkl. Magazin mit 15 Filtern und Verbindung zu einem PM 10 Probenahmekopf Derenda Messtechnik Kleinfiltergerät LVS3.1 Pumpen- u. Steuereinheit für den Filterwechsler Derenda Messtechnik BTX - Probenahmeapp. AMA Instruments P N 3000 NOx Analysator Ansyco AC 31 M Chemilumineszens Gasphasentitrationsmodul 2-Punkt-Kalibrierung bzw. Überprüfung (Nullgas, NO, NO 2 ) Breitfuss Messtechnik Messstationsrechner inkl. Modem Anavis: Programme zur Messdaten- Verwaltung, Aufbereitung, Visualisierung und Speicherung Easycomp: Programm zur Messdatenerfassung, Steuerung und Überwachung der Luftmessstation Abbildung 4.67: Einblick in eine Messstation 99

102 Als orientierende Messungen an stark befahrenden Straßen erfolgte an den wechselnden Messpunkten - Luegallee - Kopernikusstraße - Friedrichstraße - Johannstraße - Fringsstraße die Bestimmung der Konzentrationen an PM10-Feinstaub, Ozon und NO/NO 2 /NO x sowie die Parameter Benzol, Toluol, Xylole und Ruß. Jeder dieser fünf Messstandorte wird mindestens an zwei Tagen/Monat für je 24 Stunden beprobt. Ozon Analysator Ansyco O 3 41M Ultraviolett Photometrie NOx Analysator Ansyco AC 31 M Chemilumineszens Probenahmesystem µprozessor gesteuert für BTX und PM 10 Breitfuss Messtechnik Abbildung 4.68, Abbildung 4.69: Standort Fringsstraße (li.) und Einblick in den Messbus(re.) Die Messdaten der Stationen und des Messwagens werden sekündlich abgetastet und auf den Messwertrechnern vor Ort gespeichert. Zur Datensicherung werden diese Werte zusätzlich 2 mal täglich via Funk-/Modem automatisiert über einen Zentralrechner im IUTA abgefragt. Unter Berücksichtigung der Fehlerstati, Wartungs- und Prüfungszyklen werden die Messwerte wöchentlich auf Plausibilität geprüft und validiert. Aktuelle, noch nicht validierte Luftmesswerte für Ozon (O 3 ) und Stickoxide (NO/NO 2 /NO x ) können online unter: eingesehen werden. Im Dezember 2005 wurde ein 2-monatiges Sondermessprogramm an den Stationen Dorotheenstraße und Aaper Wald/Segelflugplatz durchgeführt. Ziel dieser Untersuchungen war die Bestimmung und Differenzierung spezieller verkehrsrelevanter Inhaltsstoffe aus der PM 10 -Fraktion an einem stark verkehrsbelasteten Standort im Vergleich zu einer Hintergrund-Station. Für diese Messungen wurden parallel zu den Messstationen 2 High Volume Sampler (Digitel) aufgebaut und für 60 Messtage betrieben. 100

103 Die chemische Analyse der Filter erfolgt für signifikante Tracer: N-Cyclohexyl-2-benzothiazolamin (NCBA) Sb Pb Fe, Al Ca, Si Ruß Reifenabrieb Bremsabrieb Kupplungsabrieb Allg. Tracer f. Abrieb u. Erdkruste/Aufwirbelung Erdkruste/Aufwirbelung Auspuff und Reifenabrieb Das Institut für Energie- und Umwelttechnik (IUTA) e.v. bietet seinen Kunden ein umfangreiches Spektrum von messtechnischen und analytischen Dienstleistungen an. Das hohe Qualitätsniveau ist dokumentiert durch die Umsetzung der (DIN/ISO ff.) EN ISO/IEC und behördlicherseits testiert durch Anerkennungen. Emissions-/Immissions- u. Arbeitsplatzmessungen sowie die damit verbundene Analytik beinhalten nahezu sämtliche organischen und anorganischen Substanzen/Elemente aus unterschiedlichsten Phasen bzw. Materialen wie z. B. Wasser, Luft, Boden, sonstige flüssige und feste Stoffe und deren Mischformen. IUTA nimmt regelmäßig und erfolgreich an Ringversuchen zur Überprüfung der Qualitätsstandards teil und ist bekanntgegebene Messstelle für Messungen und Untersuchungen nach 26, 28 BImSchG (Bundes-Immissionsschutzgesetz). Das Leistungsspektrum der Messstelle umfasst folgende Probenahmen in Anlehnung an VDI Richtlinien, DIN EN Normen, BIA Arbeitsmappe etc: 101

104 4.8.4 Spektrum des Dienstleistungsangebots der Messstelle Emissions-, Immissions-, Arbeitsplatz- und Innenraummessungen Emissionsmessungen Diskontinuierliche Messverfahren Staub Massenstrom Fraktionierte Staubmessung Partikelgrößenverteilung Anorganische Komponenten Probenahme mit Filterkopfgerät nach VDI 2066 Blatt 1 bis 7 und DIN EN Probenahme mit 8-stufigen Kaskadenimpaktor nach VDI 2066 Blatt 5 Probenahme mit Johnas Impaktorkopf nach VDI 2066 Blatt 10 Messung der Partikelgrößenverteilung mittels Streulichtverfahren (WELAS); zur Verdünnung des Abgases bei hoher Partikelanzahlkonzentration kann ein Verdünnnungssystem vorgeschaltet werden Ammoniak (NH 3 ), Bromwasserstoff (HBr), Chlor (Cl 2 ), Chlorcyan (ClCN), Chlorwasserstoff (HCl), Cyanwasserstoff (HCN), Fluorwasserstoff (HF), Schwefeloxide (SO 2 und SO 3 ), Schwefelwasserstoff (H 2 S), Stickstoffoxide (NO und NO 2 ), staubförmige anorganische Stoffe gemäß Punkt der TA Luft 2002: Quecksilber (Separation Hg0 u. Hg 2+ ), Thallium, Blei, Cobalt, Nickel, Selen, Tellur, Antimon, Chrom, leichtlösliche Cyanide, leichtlösliche Fluoride, Kupfer, Mangan, Vanadium, Zinn und ihre Verbindungen, krebserzeugende Stoffe nach der TA Luft 2002: Arsen, Cadmium und ihre Verbindungen, wasserlösliche Cobaltverbindungen, Chrom(VI) Verbindungen, sowie weitere gas- oder staubförmige Metalle: u.a. Aluminium, Magnesium, Molybdän und Zink Organische Komponenten: Aromaten (Benzol, Toloul, Xylole, Ethylbenzol - BTXE) Chlorbenzole und -phenole Dibenzo(p)dioxine und -furane (PCDD/F und PBrDD/F) Formaldehyd (und andere Aldehyde) Spezielle Kohlenwasserstoffe (z. B. Alkohole, Carbonsäuren) Leichtflüchtige Halogenkohlenwasserstoffe (LHKW) Polyaromatische Kohlenwasserstoffe (PAK, PAH) Polycyclische Biphenyle (PCB) Tetrachlorethen 102

105 Kontinuierliche Messverfahren Kohlendioxid (CO 2 ), Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffe (Gesamt - C), Ozon (O 3, nur Immissionen) Sauerstoff (O 2 ), Schwefeldioxid (SO 2 ) und Stickstoffoxide (NO und NO 2 ) Abgasparameter Volumenstrombestimmung nach VDI 2066 Blatt 1 und VDI 4200 Abgasfeuchte (Kondensationsmethode und Absorption an Kieselgel oder Calciumchlorid) Statischer Druck (Differenzdruckmessgerät) Abgastemperatur (NiCr/Ni - Thermoelement) Abgas/ Bodenluft Probenahme organischer Gasinhaltsstoffe zur Konzentrationsbestimmung (Gasmaus/Gassack, alternativ Adsorptionsröhrchen (Aktivkohle, Silikagel etc.) Immissionsmessungen Feinstaub PMx (diskontinuierlich) Option: Untersuchung auf Staubinhaltsstoffe Feinstaub PMx (diskontinuierlich) Option: Untersuchung auf Staubinhaltsstoffe Feinstaub PMx (kontinuierlich) Anorganische Gase Anorganische Gase Organische Gase Referenzverfahren/Probenahme mit Kleinfiltergerät Derenda (LVS) nach DIN EN 12341; zur Separierung zwischen PM 10, PM 2,5 und PM 1 werden entsprechende Vorabscheider vorgeschaltet. Die Kleinfiltergeräte sind mit und ohne automatischen Probenwechsler ausgestattet Probenahme mit Digitel (HVS) nach DIN EN 12341, EN und VDI 2463/11; zur Separierung zwischen PM 10, PM 2,5 und PM 1 werden entsprechende Vorabscheider vorgeschaltet. Die High Volume Sampler sind mit und ohne automatischen Probenwechsler ausgestattet Kontinuierliche Bestimmung des Feinstaubes mittels TEOM; zur Separierung zwischen PM10, PM2,5 und PM1 werden entsprechende Vorabscheider vorgeschaltet. Kontinuierliche Bestimmung der Konzentrationen an Ozon, NO, NO 2, NO x nach DIN EN 14211, VDI 2453/2(NO x ) bzw. DIN EN und ISO (Ozon) Diskontinuierliche Probenahmen nach VDI 2468/1, 2453/1 und 2453/2 zur Bestimmung von Ozon, NO und NO 2 Diskontinuierliche Probenahmen und Anreicherung auf Sorptionsmittel nach DIN EN 12341, DIN EN 14662, VDI 3482 und VDI 2465 zur Bestimmung von BTXE, NCBA, Ruß (EC/OC) etc. 103

106 Arbeitsplatzmessungen nach TRGS 402 Gesamtstaub (E-Staub) Feinstaub (A-Staub) Faserförmige Stäube Organische Komponenten Stationäre und personengetragene Probenahmen zur Ermittlung des Gesamtstaubgehaltes in der Luft am Arbeitsplatz Stationäre und personengetragene Probenahmen zur Ermittlung des Feinstaubgehaltes in der Luft am Arbeitsplatz Stationäre Probenahme zur Ermittlung des Gehaltes an faserförmigen Stäuben (anorganische Fasern) Probenahme zur Ermittlung des Gehaltes an organischen Komponenten (PAK s, PCDD/F, PCB) Angeschlossene Analytik Spezifische Oberfläche Ruß/ Kohlenstoff Metalle Ionen Organische Komponenten Asbest Korngrößenverteilung Bestimmung der Oberfläche nach BET; Bestimmung der Porenradienverteilung Bestimmung des elementaren (EC), organischen (OC) und gesamten organischen Kohlenstoffes (TOC) mittels IR-Verfahren Bestimmung von Metallen in unterschiedlichen Matrizes mittels AAS bzw. ICP Bestimmung von An- und Kationen mittels Ionenchromatographie (Cl -, F -, SO3 2-, SO4 2- etc.) Bestimmung organischer Komponenten (BTXE, Formaldehyd, Kohlenwasserstoffe) mittels GC/FID Asbestuntersuchung mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM) und Röntgenemissionsanalytik (EDX) in Materialproben und Raumluftproben Bestimmung der Korngrößenverteilung mittels Streulichtverfahren (LOT) und REM/EDX 104

107 5 Anhang iuta Anhang 5.1 Vorträge 2005 Türk, J.: Analysis of antimicrobial and antineoplastic agents by tandem mass spectrometry for occupational safety and environmental applications 15. Doktorandenseminar des Arbeitskreises "Separation Science" der Fachgruppe Analytische Chemie der GDCh Kloster Banz, Türk, J.; Gerstenhöfer, S.; Kiffmeyer, Th.; Schmidt, K. G.; Kuß, H. M.: Analysis of antimicrobial and antineoplastic agents by SPE-LC-MS/MS for occupational safety and environmental applications International Seminar on Solid-Phase- Extraction in Clinical and Biopharmaceutical Samples, Maastricht, NL, Türk, J.; Plöger, J.; Kiffmeyer, T.; Becker, B.; Kabasci, B.; Schmidt, K. G.; Kuß, H. M.: Oxidative Behandlung von Krankenhausabwässer-Teilströmen zur Eliminierung von Antibiotika, Hormonen, Zytostatika und Röntgenkontrastmitteln 3. Workshop Endokrin aktive Stoffe in Abwasser und Klärschlamm, Dresden, 14./ Türk, J.; Kiffmeyer, Th.: Vorkommen, Nachweis und Eliminierung von Pharmazeutika in der Umwelt Bodenkundliches Kolloquium des Instituts für Ökologie der TU Berlin, Berlin, Schmidt, K. G.: Möglichkeiten und Grenzen der Kreislaufwirtschaft VDI-Arbeitskreis Ruhrbezirksverein STEAG AG Essen, Erich, E., Berry, A.: Katalytische Abgasreinigung in Kleinfeuerungsanlagen VDI-Kolloquium Reinhaltung der Luft Schwäbisch Gmünd, Lindermann, J.; Bittig, M.; Haep, S.; Schmidt, K. G.: Experimenteller Nachweis der Aerosolbildung in der nassen Gasreinigung VDI-Kolloquium Reinhaltung der Luft Schwäbisch Gmünd, Hugo, A.; Engelke, Th.; Schmidt, K. G.: Untersuchungen zur Partikelgrößen- und Anzahlverteilung im Kamin und quellnahen Bereich gefasster Quellen VDI-Kolloquium Reinhaltung der Luft Schwäbisch Gmünd, John, A.; Kuhlbusch, T.: Feinstaub: Quellen und Minderungsmöglichkeiten im Verkehrsbereich am Beispiel Berlin VDI-Kolloquium Reinhaltung der Luft Schwäbisch Gmünd, Haep, St.: Möglichkeiten der Emissions- und Immissionsminderung von Feinstäuben aus Industrie- und Verbrennungsprozessen 8. Energietag Rheinland-Pfalz Bingen, Kuhlbusch, Th., Zimmermann, R.: Feinstaub = Ruß? Sonderkolloquium DECHEMA/GDCh und IUTA Frankfurt, Schmidt, K. G.: Zum Abscheide- und Ausbreitungsverhalten von Feinstäuben Sonderkolloquium DECHEMA/GDCh und IUTA Frankfurt,

108 5 Anhang iuta 2005 Lindermann, J.; Bittig, M.; Haep, S.; Schmidt, K. G.: Experimenteller Nachweis der Aerosolbildung in der nassen Gasreinigung GVC Fachausschüsse Mehrphasenströmungen, Gasreinigung und Partikelmesstechnik Würzburg, , 19. PaLas ATS- Seminar Karlsruhe, Erich, E.: Katalytisches Verfahren zur Minderung der Emissionen aus Kleinfeuerungsanlagen 18. ALS-Kolloquium 5. Stuttgarter Holzfeuerungskolloquium Stuttgart, v. d. Zwaag, T.; Haep, S.; Schmidt, K. G.: Modellierung der Feinstpartikeldynamik bei der Hochtemperaturabgasreinigung für den Kombi-Kraftwerksprozess mit Druckkohlenstaubfeuerung KRdL-Fachtagung "Fortschritte in der Luftreinhaltetechnik", Schwäbisch-Gmünd, Juni 2005 Haep, S.; v. d. Zwaag, T.; Schmidt, K. G.: Simulation and Electrical Effects with Respect to Fine Particle Separation at Conditions of Pressurized Pulverized Coal Combustion 6 th intern. Symposium & Exhibition "Gas Cleaning at High Temperatures" Osaka, October 2005 Kaminski, H.; Kiffmeyer, T.; Rohm, G.; Neumann, T.; Bohnen, J.; Rohenkohl, H.; Jansen, H.-D.: Application of gelatine for removal of hazardous pharmaceuticals from hard surfaces in health care units 42 nd IDC - International Detergency Conference, Düsseldorf, Schmidt, K. G.: Herausforderung durch Feinstäube - Eine Einführung VDI-Kolloquium Reinhaltung der Luft Schwäbisch Gmünd, Schmidt, K. G.: Partikel und Stickstoffdioxid - Wie werden die Grenzwerte der 22. BImSchV eingehalten - Eine Einführung BMU Bonn Bad Godesberg, Schmidt, K. G.: Auswirkungen der CO 2 Minderungsmaßnamen auf die Luftreinhaltung Tandemvortrag GVC/DECHEMA Jahrestagung Wiesbaden, Schmidt, K. G.: Introduction to measurement options Preparatory work for new dioxin measurement requirements for the European metal industry 1. Meeting of NoE Panel, EU Brüssel, Kuhlbusch, T. A. J.; John, A. C., U. Gehring, J. Heinrich, H.-E. Wichmann "Konversionsfaktoren TSP zu PM 10 in NRW" Arbeitstreffen Feinstaub Kohortenstudie LUA, Essen, John, A. C.; Kaminski, H.; Kuhlbusch, T. A. J. Entwicklung und Erprobung eines zweistufigen Impaktors zur Messung alveolengängiger Quarzfeinstaubemissionen und Durchführung von Validierungsmessungen 2. Quarzfachgespräch PM Impaktor (Quarzfeinstaub) UBA, Berlin, Kuhlbusch, T. A. J. ; John. A. C.; Quaß, U.; Fissan, H.; Schmidt, K.G. Messungen von PM 10 und PM Analyse der Staubinhaltsstoffe, Episodenbelastung versus Jahresbelastung Internationale Workshop on the contribution to the PM load within Germany coming from long range transport UBA, Berlin,

109 5 Anhang iuta 2005 Kuhlbusch, T. A. J. ; Fissan, H.: Exposure to Nanoparticles at Workplaces KOMEKO 2005 Conference on Environment management in the industrialized areas state-of-the-art systems, technologies and techniques Zakopane (Polen), Kuhlbusch, T. A. J. ; John, A. C.; Quass, U.; Fissan, H.; Schmidt, K.-G.: PM 10 Source Apportionment Studies in Germany KOMEKO 2005 Conference on Environment management in the industrialized areas state-of-the-art systems, technologies and techniques Zakopane (Polen), Kuhlbusch, T. A. J.: Risiko Feinstaub: Was muss in unseren Städten passieren? Interview Studio Bayerischer Rundfunk, Mannheim, Kuhlbusch, T. A. J., Fissan, H.: Nanoparticle at Carbon Black Workplaces Frankfurt Kuhlbusch, T. A. J., John, A.: PM 10 und Verkehr Treffen des Verbandes der deutschen Automobilindustrie (VDA) Frankfurt, Kuhlbusch, T. A. J.: Preparatory Work for Optimised European Air Quality and Health Effect Monitoring EURAQUEM Workshop Bilthoven, NL, Kuhlbusch, T. A. J. ; Wichmann, H.-E.; Quass, U.; Zuber, A.: Preparatory Work for Optimised European Air Quality and Health Effect Monitoring / Cost 633 Meeting of COST 633 Particles and Health Brüssel, Belgien, Kuhlbusch, T. A. J. ; Warnecke, C.; Hugo, A.; Koch, M.: PM 10 Quellgrößenanalyse: Möglichkeiten und Grenzen der statistischen Auswertung basierend auf der UBA- Luftqualitätsdatenbank 40. Messtechnisches Kolloquium Aachen, Kuhlbusch, T. A. J.: Statistical PM Data Analysis and their use for Source Apportionment Training course on heavy metal determination in PM, International Atomic Energy Agency Zagreb, Kroatien, Kuhlbusch, T. A. J.: Continous and discontinuous sampling of PM: Reference methods and artefacts Training course on heavy metal determination in PM, International Atomic Energy Agency Zagreb, Kroatien, Kuhlbusch, T. A. J. ; Fissan, H.: Nanoparticle at Carbon Black Workplaces PSMA-Meeting Frankfurt, Kuhlbusch, T. A. J. ; Fissan, H.: Nanoparticle at Workplaces PSMA-Meeting Frankfurt, Kuhlbusch, T. A. J.: Nano/ultrafeine Partikel in der Umwelt und am Arbeitsplatz IUTA-Kolloquium IUTA, Duisburg,

110 5 Anhang iuta 2005 Warnecke, C.; Kuhlbusch, T. A. J.; Koch, M.; Hugo, A.: PM 10 -Quellgruppenanalyse: Möglichkeiten und Grenzen d. statistischen Auswertung basierend auf der UBA- Luftqualitätsdatenbank UBA Waldhof-Workshop Waldhof, Hugo, A., Engelke, T.; Schmidt, K. G.: Änderungen von Partikelgrößen- und Anzahlverteilungen im quellnahen Bereich gefasster Quellen Fortschritte in der Luftreinhaltetechnik, VDI Schwäbisch Gmünd, John, A. C.; Kuhlbusch, T. A. J. ; Lutz, M.: Feinstaub: Quellen und Minderungsmöglichkeiten im Verkehrsbereich am Beispiel Berlin Fortschritte in der Luftreinhaltetechnik, VDI- Kolloquium Schwäbisch Gmünd, Kuhlbusch, T. A. J.: Airborne Particle and Air Quality IuF-Kolloquium Düsseldorf, Kuhlbusch, T. A. J.: PM10 Source Apportionment Studies Thyssen Krupp Stahl Düsseldorf, Kuhlbusch, T. A. J.: Informationen zur Entwicklung und Ergebnissen im Bereich Feinstaub Arbeitskreis Feinstaub des Landes NRW Essen, Kuhlbusch, T. A. J. ; Fissan, H.: Occupational Exposure in the Carbon Black Industry 2 nd International Symposium on Nanotechn. and Occupational Health Minneapolis, USA, Kuhlbusch, T. A. J. ; Fissan, H.: Strategies and Instrumentation for Nanoparticle Exposure Control in the Air at Workplaces 2 nd International Symposium on Nanotechnology and Occupational Health Minneapolis, Minnesota, USA, Kuhlbusch, T. A. J. ; Fissan, H.: Messtechnische Möglichkeiten und Grenzen der Bestimmung von Nanopartikeln Dialog zur Bewertung von synthetischen Nanopartikeln in Arbeits- u. Umweltbereichen Bonn, Kuhlbusch, T. A. J. ; Fissan, H.: Experiences from Carbon Black Nanomaterials Workshop Barcelona, Spanien, Kuhlbusch, T. A. J.: Outdoor Air Quality and Exposure Towards Clean Air for Europe: A Challenge Syracusa, Italien, John, A. C.; Quass, U.; Kuhlbusch, T. A. J.: Particle Source Apportionment Studies in Different Regions of Germany PM-Workshop Kloster Andechs, John, A. C.; Kuhlbusch, T. A. J.: Feinstaub = Ruß? Urbane Feinstaubbelastungen: Zusammensetzung, Quellen, Einflussfaktoren Sonderkolloquium DECHEMA/ GdCh/ IUTA Frankfurt, Kuhlbusch, T. A. J.: Messungen der Feinstaubbelastung und Quellenzuordnung Feinstaubkonferenz BMU/UBA Berlin,

111 5 Anhang iuta 2005 Asbach, C.: Modelling of Nanoparticle Contamination on Critical Surfaces under Low Pressure Conditions Particle Technology Laboratory Seminar Minneapolis, USA, Asbach, C.; Kim, J. H.; Yook, S. J.; Pui, D. Y. H.; van der Zwaag, T.; Engelke, T.; Fissan, H.: Modellierung von Nanopartikel-Kontamination auf kritischen Oberflächen in der Halbleiterindustrie GVC/ Dechema annual Meeting Wiesbaden, Asbach, C.; Kim, J. H.; Yook, S. J.; Pui, D. Y. H.; Fissan, H.: Analytical Modeling of Protection Schemes for EUVL Masks to prevent Nanoparticle Contamination at Low Pressure Annual AAAR Conference Austin, USA, Asbach, C.: Modeling of Protection Schemes for critical surfaces under low pressure conditions: comparison of analytical and numerical approach Particle Technology Laboratory Seminar Minneapolis, USA, Yook, S. J.; Asbach, C.; Kim, J. H. ; Pui, D. Y. H.; Fissan, H.; Orvek, K.; Ramamoorthy, A.; Yan, P. Y.: Design and Preliminary Results of an Atmospheric Chamber to Evaluate Nanoparticle Protection Schemes for EUVL Carrier Systems 24 th Annual AAAR Conference Austin, USA, Kim, J. H.; Asbach, C.; Yook, S. J.; Fissan, H.; Ramamoorthy, A.; Yan, P.Y.; Pui, D.Y.H.: Protection Schemes during Pump-Down for Critical Surfaces in Vacuum Environments 24th Annual AAAR Conference Austin, USA, Yook, S.-J., Asbach, C., Kim, J. H., Pui, D. Y. H., van der Zwaag, T., Engelke, T., Fissan, H., Orvek, K. J., Ramamoorthy, A., Yan, P.-Y.: Development of Protection Schemes for EUVL Mask Carrier Systems 24th Annual AAAR Conference Austin, USA, Fissan, H.; Asbach, C.; Kim, J. H.; Yook, S. J.; Pui, D. Y. H.; van der Zwaag, T.; Engelke, T: Basic Solutions for Nanoparticle Contamination in EUV-Lithography Nanofair, Dresden, Fissan, H., Asbach, C., Kim, J.-H., Yook, S. J., Pui, D. Y. H., van der Zwaag, T., Engelke, T.: Modeling of Nanoparticle Contamination on Critical Surfaces in Semiconductor Industry European Aerosol Conference Gent, Belgium, Fissan, H., Kuhlbusch, T. J. A., Quass, U., Schmidt, K.-G., Koch, M., Bruckmann, P., Pfeffer, U.: PM 10 Source Apportionment at Three Urban Back Ground Sites in the Western, Ruhr- Area, Germany 24th Annual AAAR Conference Austin, USA, Kuhlbusch, T. A. J.: Feinstaub - Hintergründe und Aufgaben Landtag Nordrhein-Westfalen Düsseldorf,

112 5 Anhang iuta 2005 Yook, S.-J., van der Zwaag, T., Engelke, T., Fissan, H., Yan, P.Y.: Investigations on Particle Generation during Vibration of Mask Carriers and Development of Protection Schemes for EUVL Mask Carrier Systems 4. EUVL Symposium San Diego, California, USA, Kim, J.-H., Asbach, C., Yook, S.-J., Pui, D.Y.H., Fissan, H. Orvek, K.J., Ramamoorthy, A. Investigation of Thermophoretic Protection with Speed controlled Particles at 100 mtorr, 50 mtorr, and 25 mtorr 4. EUVL Symposium San Diego, California, USA, Asbach, C., Kim, J.-H., Yook, S.-J., Pui, D. Y. H., Fissan, H. Modelling of Protection Schemes for EUVL Masks under Low Pressure Conditions 4. EUVL Symposium San Diego, California, USA, Fissan, H. Rückblick und Perspektiven Aerosol Wissenschaften an der Universität Duisburg- Essen IUTA-Kolloquium, Shin, W. G., Pui, D. Y. H., Fissan, H., Trampe, A. Nanoparticle Surface Area Monitor (NSAM): Calibration & Simulation Int. Symposium on Nanotechnology and Occupational Health Minneapolis, Minnesota, USA, Fissan, H. Nachhaltige Nanotechnologie 55. Duisburger Universitätstage Universität Duisburg, Fissan, H. Exposure Assessment-Plenary Discussion ECETOC, Nanomaterials Workshop Barcelona, Spanien, Fissan, H. Nachhaltige Nanotechnologie Hobby eines Pensionärs 86. Nikolausfest KDStV Kaiserpfalz, Aachen, Finger, H.: Messtechnik zur Ermittlung von Verdunstungsemissionen aus dem Ansaugstrang von Kraftfahrzeugen, FVV-Arbeitskreis "Verdunstungsemissionen aus dem Ansaugstrang" Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e. V. (FVV) Frankfurt, Kiffmeyer, T. K.; Teutenberg, T.: Requirements for and Applications of a temperature-programmed Heating System for Liquid Chromatography Pittsburgh Conference on Analytical Chemistry and Applied Spectroscopy, Pittcon 2005 Orlando, Florida, USA, Teutenberg, T.: Grundlegende Betrachtungen geeigneter Analyseverfahren zum Einsatz bei der Detektion von chemischen und biologischen Kampfstoffen im zivilen Bereich International Symposium on Instrumentalized Analytical Chemistry and Computer Technology, InCom 2005 Düsseldorf, Giegold, S.; Teutenberg, T.: Anforderungen an ein temperaturprogrammierbares Heizsystem für die Flüssigchromatographie anhand ausgewählter Applikationen 110

113 5 Anhang iuta 2005 International Symposium on Instrumentalized Analytical Chemistry and Computer Technology, InCom 2005 Düsseldorf, Teutenberg, T.: Strategies for protection against terrorist attacks in public transport 4. Europäischer Verkehrskongress 2005 Salzburg, Österreich, Teutenberg, T.; Türk, J.; Kiffmeyer, T. K.: Requirements for a temperatureprogrammed heating system for hightemperature liquid chromatography 29 th International Symposium on High Performance Liquid Phase Separations and Related Techniques, HPLC 2005 Stockholm, Schweden, Teutenberg, T.: Einsparung organischer Lösungsmittel und Effizienzsteigerung in der Flüssigchromatografie durch Einsatz der Hochtemperaturtechnik Tag der instrumentellen Analytik, Shimadzu Duisburg, Teutenberg, T.: Einsparung organischer Lösungsmittel und Effizienzsteigerung in der Flüssigchromatografie durch Einsatz der Hochtemperaturtechnik Prominence-Tag, Shimadzu Berlin, Türk, J.; Kiffmeyer T.K.: Vorkommen, Nachweis und Eliminierung von Pharmazeutika in der Umwelt Bodenkundliches Kolloquium des Instituts für Ökologie der TU Berlin, Berlin, Türk, J. Analyse des Einflusses eines Wischproben Monitorings auf die Zytostatikabelastung an Arbeitsplätzen in Apotheken: Wischprobenverfahren: Probenahme und Analytik; Vorstellung der Interviewer Kick-Off-Veranstaltungen zur MEWIP-Studie der BGW: Köln, ; Dresden, Türk, J; Plöger, J.; Kiffmeyer, T. K.; Becker B.; Kabasci S.; Schmidt, K.G.; Kuss, H.-M.: Oxidative Behandlung von Krankenhausabwasser-Teilströmen zur Eliminierung von Pharmazeutika 1. Kölner Wasser und Abwassertage, Köln, 29./ Kiffmeyer T. K.; Türk J.; Kaminski, H.: Innovative approaches for elimination of hazardous pharmaceuticals from hard surfaces in health care units Development of adsorbing coatings to immobilise pharmaceuticals on floors in health care units IDC nd International Detergency Conference, , Düsseldorf. Kaminski, H.; Kiffmeyer T. K.: Applying innovative approach for elimination of hazardous pharmaceuticals from hard surfaces in health care units IDC nd International Detergency Conference, , Düsseldorf. 111

114 5 Anhang iuta Veröffentlichungen 2005 Teutenberg, T.: Strategies for protection against terrorist attacks in public transport Österreichische Verkehrswissenschaftliche Gesellschaft, 4. Europäischer Verkehrskongress 2005, Spezialband 68 a Stockholm, Schweden, Pfeifer, Th.; Tuerk, J.; Fuchs, R.: Structural Characterization of Sulfadiazine Metabolites Using H/D Exchange Combined with Various MS/MS Experiments. J Am Soc Mass Spectrom Oct;16(10): Tuerk, J.; Reinders, M.; Dreyer, D.; Kiffmeyer, T. K.; Schmidt, K. G.; Kuss, H. M.: Analysis of antibiotics in urine and wipe samples from environmental and biological monitoring-comparison of HPLC with UV-, single MS- and tandem MS-detection. J Chromatogr B Dez 09; [Epub ahead of print, DOI: /j.jchromb ] Teutenberg T.; Tuerk, J.; Holzhauser, M;, Kiffmeyer T. K.: Evaluation of column bleed by using an ultraviolet and a charged aerosol detector coupled to a high-temperature liquid chromatographic system. J Chromatogr A Dec 22; [Epub ahead of print, DOI: /j.chroma ] Eble, O. R.; Baumgärtner, M. E.; Peil, S.: Optimierung der Brennstoffzelle - Eine Chance für die Galvanotechnik? Galvanotechnik, Jahrg. 59 (2005),S Teutenberg, Th.; Türk, J.; Holzhauser, M.; Kiffmeyer, Th.: Vergleich eines UV- und CAD-Detektors in der pharmazeutischen Analytik GIT Labor-Fachzeitschrift 9 (2005), S. 718 ff Teutenberg, Th.; Kiffmeyer, Th.; Plegge, V.; Haep, St.; Belz, S.: Sicherheit vor Anschlägen, Gefahren durch chemische und biologische Kampfstoffe Verkehrspolitik Der Nahverkehr 7-8 (2005), S Bittig, M.; Pieper, B.: Quecksilber in der nassen Gasreinigung VGB-PowerTech 8 (2005), S. 1-6 Lindermann, J.; Bittig, M.; Haep, S.; Schmidt, K. G.: Experimenteller Nachweis der Aerosolbildung in der nassen Gasreinigung VDI-Berichte, Band 1893 (2005), S Asbach, C.; Kuhlbusch, T. A. J. ; Fissan, H.: Effect of corona discharge on the gas composition of the sample flow in the Gas Particle Partitioner Aerosol Sci. & Technol., 2005 Hochadel, M.; Gehring, U.; Krämer, U.; Kuhlbusch, T. A. J. ; Wichmann, H. E.; Heinrich, J.: Predicting the concentration of air pollutants from GIS-based traffic information Atmospheric Environment 2005 Kuhlbusch, T. A. J. ; Warnecke, C; Hugo, A.; Koch, M.: PM 10 -Quellgruppenanalyse: Möglichkeiten und Grenzen der statistischen Auswertung basierend auf der UBA-Luftqualitätsdatenbank, Proceeding zum 40. MTK Aachen,

115 5 Anhang iuta 2005 Asbach, C.; Kuhlbusch, T. A. J. ; Fissan, H. Investigation on the Gas Particle Separation Eviciency of the Gas Particle Partitioner Atmospheric Environment, 39, S , 2005 John, A.; Kuhlbusch, T. A. J. ; Lutz, M.: Feinstaub = Ruß? Urbane Feinstaubbelastungen: Zusammensetzung, Quellen, Einflussfaktoren Proceeding zum DECHEMA-Sonderkolloquium, Frankfurt, 2005 Quass, U.; Kuhlbusch, T. A. J. ; Koch, M.; Fissan, H.; Schmidt, K. G.; Bruckmann, P.; Pfeffer, U.; Gladtke, D.; Zang, T.: Identification of Source Groups for Fine Dust in North-Rhine Westphalia, Germany Newsletter: "WHO Collaborating Centre for Air Quality Management and Air Pollution Control, S. 5 12, Juni 2005 Kuhlbusch, T. A. J. ; Wichmann; Quass, U.: EURAQHEM - Optimized European Air Quality and Health Effect Monitoring Newsletter: "WHO Collaborating Centre for Air Quality Management and Air Pollution Control, S , Juni 2005 Kuhlbusch, T. A. J. ; John, A. C.; Quass, U.; Fissan, H.; Schmidt, K. G.: PM 10 Source Apportionment Studies in Germany KOMAG; KOMEKO 2005, Band I, S , März 2005 Kuhlbusch, T. A. J. ; Fissan, H.: Exposure to Nanoparticles at Workplaces Environment Management in the Industrialized areas-state-of-the-art systems, Technologies and Techniques KOMAG; KOMEKO 2005, Band I, S , März 2005 Kim, J.-H., Asbach, C., Yook, S.-J., Fissan, H., Orvek, K. J., Ramamoorthy, A., Yan, P.-Y., Pui, D. Y. H.: Protection Schemes for Critical Surface in Vacuum Environments Journal of Vacuum Science & Technology, A 23 (5), S , 2005 Asbach, C., Kim, J. H., Yook, S.-J., Pui, D.Y.H., Fissan, H.: Analytical Modeling of Particle Stopping Distance at Low Pressure to Evaluate Protection Schemes for EUVL masks Applied Physics Letter 87, S bis , 2005 Asbach, C., Kim, J. H., Yook, S.-J., Pui, D.Y.H., Fissan, H.: Protection Schemes for Critical Surfaces in Vacuum Environments Journal of Vacuum Science & Technology A 23 (5), S , 2005 Asbach, C., Kim, J. H., Yook, S.-J., Pui, D. Y. H., van der Zwaag, T., Engelke, T., Fissan, H.: Modelling of Nanoparticle Contamination on Critical Surfaces in Semiconductor Industry Abstracts of the European Aerosol Conference (EAC), Ghent, Belgium, S. 631,

116 5 Anhang iuta 2005 Asbach, C., Kim, J. H., Yook, S.-J., Pui, D. Y. H., Fissan, H.: Analytical Modeling of Protection Schemes for EUVL Masks to Prevent Nanoparticle Contamination at Low Pressure Book of Abstracts AAAR, 24rd Annual Conference, Austin, Texas, USA, 2005 John, A.; Kuhlbusch, T. A. J., Lutz, M.: Feinstaub: Quellen und Minderungsmöglichkeiten im Verkehrsbereich am Beispiel Berlin VDI-Berichte 1893, Fortschritte in der Luftreinhaltetechnik, Kolloquium Schwäbisch Gmünd, 1-11, 2005 Asbach, C., Jung, K., Pui, D.Y.H., Fissan, H., Orvek, K., Ramamoorthy, A., Yan, P.-Y.: Design and Preliminary Results of an Atmospheric Chamber to Evaluate Nanoparticle Protection Schemes for EUVL Carrier Systems Abstracts AAAR, 24 th Annual Conference, Austin, Texas, USA, 2005 Kim, H. J., Asbach, C., Yook, S.-J., Pui, D. Y. H., Fissan, H., Orvek, K. J., Ramamoorthy, A., Yan, P.-Y.: Protection Schemes during Pump-Down for Critical Surface in Vacuum Environments Abstracts AAAR, 24 th Annual Conference, Austin, Texas, USA, 2005 Kuhlbusch, T. A. J., Quass, U., Schmidt, K.- G., Fissan, H.: PM 10 Source Apportionment at Three Urban Black Ground Sites in the Western Ruhr- Area, Germany Book of Abstracts AAAR, 24 th Annual Conference, Austin, Texas, USA, 2005 Fissan, H., van der Zwaag, T., Engelke, T., Asbach, C., Kim, J. H., Yook, S. J., Pui, D. Y. H. Basic Solutions for Nanoparticle Contamination in EUV-Lithography VDI-Berichte 1920, Nanofair 2005 New Ideas for Industry 4 th International Nanotechnology Symposium, 2005 Kuhlbusch, T. A. J. ; Fissan, H.: Occupational Exposure in the Carbon Black Industry Proceedings, 2 nd Internat. Symposium on Nanotechnology and Occupational Health, Minneapolis, 23, 2005 Fissan, H.; Kuhlbusch., T. A. J.: Strategies and Instrumentation for Nanoparticle Exposure Control in the Air at Workplaces Proceedings, 2 nd Internat. Symposium on Nanotechnology and Occupational Health, Minneapolis, 66, 2005 van der Zwaag, T., Haep, S., Schmidt, K. G.: Modellierung der Feinstpartikeldynamik bei der Hochtemperaturabgasreinigung für den Kombi-Kraftwerksprozess mit Druckkohlenstaubfeuerung KRdL-Fachtagung Fortschritte in der Luftreinhaltetechnik (618503), 06/2005, Germany van der Zwaag, T., Haep, S., Schmidt, K. G.: Simulation of Electrical Effects with Respect to Fine Particle Separation at Conditions of Pressurized Pulverized Coal Combustion, 6 th International Symposium & Exhibition Gas Cleaning at High Temperatures,10/2005, Japan 114

117 5 Anhang iuta 2005 Asbach, C., Kim, J. H., Yook, S. J., van der Zwaag, T., Fissan, H., Pui, D. Y. H. Modeling of Thermophoretic and Electrophoretic Effects for Particle Transport and Deposition in EUVL Systems, 3 rd International EUVL Symposium, 2005, Japan Asbach, C., Kim, J. H., Yook, S. J., Pui, D. Y. H., van der Zwaag, T., Engelke, T., Fissan, H.: Modeling of nanoparticle contamination on critical surfaces in semiconductor industry European Aerosol Conference, 2005, Belgium Fissan, H., Asbach, C., Kim, J. H., Yook, S. J., Pui, D.Y.H., van der Zwaag, T., Engelke, T.: Basic Solutions for Nanoparticle Contamination in EUV-Lithography Nanofair, 2005, Germany Asbach, C.; Fissan, H.; Kim, J. H., Yook, S. J.; Pui, D. Y. H.: Technical Note: Concepts for protection of EUVL masks from particle contamination Journal of Nanoparticle Research (submitted 2005) Kim, J.-H.; Asbach, C.; Yook, S. J.; Fissan H ; Orvek, K.; Ramamoorthy, A.; Yan P.Y.; Pui, D. Y. H.: Protection schemes for critical surfaces in vacuum environment Journal of Vacuum Science & Technology A23(5) pp , 2005 Yook, S. J.; Fissan, H.; Asbach, C.; Kim, J. H.; van der Zwaag, T.; Engelke, T.; Yan, P. Y.; Pui, D. Y. H.: Experimental investigations on protection schemes for extreme ultraviolet lithography (EUVL) masks in carrier systems against horizontal aerosol flow Aerosol Science & Technology (in preparation 2005) Asbach, C.; Kim, J. H.; Yook, S. J.; Pui, D.Y.H.; Fissan, H.: Analytical modeling of particle stopping distance at low pressure to evaluate protection schemes for EUVL masks Applied Physics Letters 87: Asbach, C.; Fissan, H.; Kim, J. H., Yook, S. J.; Pui, D. Y. H.: Effect of gravity and thermophoresis on the diffusional nanoparticle contamination under low pressure conditions Journal of Vacuum Science & Technology B (submitted 2005) Kim, J.-H.; Fissan H.; Asbach, C.; Yook, S. J.; Orvek, K.; Ramamoorthy, A.; Pui, D. Y. H.: Investigation of thermophoretic protection with speed-controlled particles at 100 mtorr, 50 mtorr, and 25 mtorr, Journal of Vacuum Science & Technology B (submitted 2005) Kim, J. H.; Asbach, C. ; Yook, S. J.; Pui, D.Y.H.; Ramarmoorthy, A.; Orvek, K.J.; Fissan, H.: Speed controlled particle injection under vacuum conditions. Journal of Vacuum Science & Technology B (accepted for publication 2005) 115

118 5 Anhang iuta 2005 Asbach, C.; Kim, J. H., Yook, S. J., Pui, D.Y.H.; Fissan, H. Modeling of protection schemes for critical surfaces under low pressure conditions: comparison of analytical and numerical approach Journal of Vacuum Science & Technology B 23(6) pp Sager, U.; Schmidt, F., Winterer, M. Modellierung des binären Adsorptionsgleichgewichtes von Toluol und n-butan in feuchter Luft an Aktivkohle Chem. Ing. Tech. 77(8), S. 1093, 2005 Sager, U.; Schmidt, F.; Däuber, E.; Winterer, M Mathematical modeling of dynamic adsorption in cabin air filtration -binary adsorption equilibrium Konf.-Einzelber. FILTECH 2005, Internat. Conf. & Exhibition for Filtration and Separation Technology, Oct 11-13, 2005, Wiesbaden, DE, Vol. 2, 383,

119 5 Anhang iuta Poster 2005 Asbach, C.; Kim, J. H.; Yook, S. J.; Pui, D. Y. H.; Orvek, K.; Ramamoorthy, A.; Fissan, H.: Modeling of protection schemes for EUVL masks under low pressure conditions San Diego, USA 2005 Yook, S. J.; Asbach, C.; Kim, J. H.; Pui, D. Y. H.; van der Zwaag, T.; Engelke, T.; Fissan, H.; Yan, P. Y.: Investigations on Particle Generation during Vibration of Mask Carriers and Developments of Protection Schemes for EUVL Mask Carrier Systems San Diego, USA, 2005 Kim, J. H.; Asbach, C.; Yook, S. J.; Pui, D. Y. H.; Orvek, K.; Ramamoorthy, A.; Fissan, H.: Investigation of thermophoretic protection with speed-controlled particles at 100mTorr, 50 mtorr, and 25 mtorr San Diego, USA, 2005 Asbach, C.; Kim, J. H.; Yook, S. J.; Pui, D. Y. H.; van der Zwaag, T.; Engelke, T.; Fissan, H. Modelling of nanoparticle contamination on critical surfaces in semiconductor industry Gent, Belgium, 2005 Teutenberg, T.; Paschlau, J.; Türk, J.; Kiffmeyer, T. K.; Holzhauser, M.: Evaluation of HPLC column bleed by using an Ultraviolet and a Charged Aerosol Detector coupled to a high-temperature liquid chromatographic system 29 th International Symposium on High Performance Liquid Phase Separations and Related Techniques, HPLC 2005 Stockholm, Schweden, Teutenberg, T.; Paschlau, J.; Türk, J.; Kiffmeyer, T. K.; Holzhauser, M.: Comparison of detection limits for important antineoplastic agents using Ultraviolet and Charged Aersosol Detection 29 th International Symposium on High Performance Liquid Phase Separations and Related Techniques, HPLC 2005 Stockholm, Schweden, Teutenberg, T.; Giegold, S.; Türk, J.; Kiffmeyer, T. K.: On-column degradation of pharmaceutical compounds under elevated temperature liquid chromatographic conditions 29 th International Symposium on High Performance Liquid Phase Separations and Related Techniques, HPLC 2005, Stockholm, Schweden,

120 5 Anhang iuta Auftraggeber AAV, Abfallentsorgungs- und Altlastensanierungsverband NRW, Hattingen ABB Corporated Research, CH-Baden-Dättwill ABC Klinkergruppe Abfallentsorgungs- und Verwertungsgesellschaft Köln mbh ABR Handel GmbH, Bottrop ACCUREC Recycling GmbH, Mülheim AGR, Essen AiF, Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen, Köln Airboy Ablufttechnik, Detmold Albrecht, Essen ALGE GmbH, Gelsenkirchen Allgäu Recycling GmbH, Kempen ALNO AG, Pfullendorf Aluminium Norf GmbH, Neuss Amand Umwelttechnik GmbH, Düsseldorf Amt f. kommunalen Umweltschutz, Duisburg Babcock Borsig AG, Oberhausen Altöl Bär-Kessel Balcke-Dürr GmbH, Ratingen BASF AG, Ludwigshafen Bayer AG, Leverkusen Wilhelm Beckmann GmbH, Recklinghausen Becorit-Gesellschaft W. de Beijer GmbH, Trechtingshausen Berenteg, Ludwigshafen Berentelg & Co. Klinker und Keramikwerke, Recke Berner International GmbH, Elmshorn BIFA GmbH, Augsburg Biomess GmbH, Korschenbroich Blum, Ludwigshafen Lothar Bohres GmbH & Co., Duisburg Boll & Kirch Filtertechnik GmbH, Kerpen Boral Keramik, Coesfeld Bracht GmbH, Berne Brand KG, Anröchte Bresch Entsorgung, Barsbüttel BÜCHI Labortechnik GmbH, Konstanz Büdericher Ziegelwerk GmbH, Wesel BMU, Berlin BUS Metall GmbH, Duisburg BYK-Chemie GmbH, Wesel Cellpharm GmbH, Hannover Cerestar, Krefeld CHEMAD GmbH, Duisburg Chemisches und Lebensmitteluntersuchungsamt Duisburg Chemisches Untersuchungsamt, Krefeld COMDE GmbH, Berlin Construktal Gesellschaft für Energierückgewinnung und Umwelttechnik mbh CONDEA-Chemie GmbH, Moers Dachziegelwerk Nelskamp, Schermbeck Daimler-Benz AG, Ulm Daimler-Chrysler AG, Düsseldorf DASA, München DBG GmbH, Duisburg DEKRA AG, Düsseldorf DEKRA Umwelt GmbH, Bielefeld Deutsche Aerospace, Schrobenhausen Deutsche Bundesstiftung Umwelt Deutscher Wetterdienst, Freiburg DHC-Solvent-Chemie GmbH, Mülheim DK Recycling und Roheisen, Duisburg Drechsler GmbH & Co. KG, Duisburg Duisburger Verkehrsgesellschaft AG, Duisburg EBRD GmbH, Bretten ECM Ingenieur-Unternehmen für Energie- und Umwelttechnik, München 118

121 5 Anhang iuta 2005 ECOlink, Wijk bij Duurstede NL Edelhoff Entsorgung Süd-West GmbH EGR GmbH, Castrop-Rauxel Eisenwerke Kaiserslautern GmbH, Kaiserslautern ELG Haniel GmbH, Duisburg Emsland-Stärke GmbH, Emlichheim EMW Filtertechnik GmbH, Dietz Energie- und Wasserwerke Rhein-Neckar AG (RHE), Mannheim Entsorgungsanlagengesellschaft Krefeld GmbH & Co. KG envilack GmbH, Duisburg Erdwich Zerkleinerungssysteme GmbH, Kaufring ESG, Baden-Baden Eumet Recycling GmbH & Co., Frankfurt EWvK, Entwicklungs-GmbH für die Wiederverwertung von Kunststoffen, Wiesbaden Entsorgungsbetriebe Duisburg EU, 5. Rahmenprogramm Fachhochschule Gelsenkirchen Filterwerke Mann + Hummel GmbH, Speyer Forschungsgemeinschaft Eisenhüttenschlacken, Duisburg Forschungszentrum Karlsruhe F.O.S. Filtertechnik, Ahlen Förderverein Espenhain e. V., Leipzig Fraunhofer Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V., München Fraunhofer Institut für Systemtechnik und Innovationsforschung, Karlsruhe Freudenberg Technische Dienste KG, Weinheim FRIWO Silberkraft Gesellschaft für Batterietechnik mbh, Duisburg Fuchs Mineralölwerke GmbH, Mannheim Gaffel Becker & Co. Privatbrauerei, Köln GEAB GmbH, Gesellschaft für Energieanlagen und Betriebsführung, Herten Gelderländer Fleischwarenfabrik, Kempen Gemeinschaftsinitiative Adapt Universität Duisburg-Essen Th. Goldschmidt AG, Essen GORE & Associates GmbH, Putzbrunn Grillo-Werke AG, Duisburg GSB, Gesellschaft zur Entsorgung von Sondermüll in Bayern mbh, München Goldschmidt AG, Essen GVW Garnveredelungswerke, Goch H&F Innotech, Oberhausen Handwerkskammer Düsseldorf, Zentrum für Umweltschutz und Energietechnik, Oberhausen Hans G. Hauri Mineralstoffwerk, Bötzingen HDH e. V., Bad Honnef Heinrich Heine Universität, Düsseldorf Hetec GmbH, Bensheim Hetterich & Partner GmbH, Nürnberg Hochschule Wismar, Prof. Dr. Hansmann Hochtief AG, Essen HR Industrieentsorgung GmbH, Duisburg Hugo Petersen, Gesellschaft für verfahrenstechnische Anlagen mbh & Co. KG, Wiesbaden Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH, Düsseldorf Hüttenwerke Krupp-Mannesmann GmbH, Duisburg Hydro Chemicals Deutschland GmbH, Oberhausen IFE Institut für angewandte Forschung und Entwicklung GmbH, Recklinghausen IKO-Erbslöh GmbH & Co. KG, Marl INFU Institut für Umweltforschung, Universität Dortmund 119

122 5 Anhang iuta 2005 INCEN AG, Goldach (Schweiz) Independent Panel on Intractable Waste, Sydney, Australien Institut für Bauphysik, Mülheim Institut für Bodensanierung, Wasser- und Luftanalytik, Iserlohn Institut für Luft- und Kältetechnik, Dresden Institut für Umweltanalytik, Bad Nauheim Institut für umweltmedizinische Forschung, Düsseldorf Institut für Werkstofftechnik Uni Kassel Institut u. Poliklinik für Arbeitsmedizin, München Intelligent Building, Duisburg iwk Ingenieurbüro W. Kramm, Dortmund Janßen u. Angenendt GmbH, Krefeld Kabelrheydt AG, Mönchengladbach Kartonfabrik Joh. Schmidt KG, Ottbergen Klanz Systeme, Varel Klein GmbH & Co. KG, Niederfischbach/Sieg Klöckner Chemiehandel GmbH, Duisburg Köhler & Bovenkamp GmbH, Wuppertal Kömmerling GmbH, Pirmasens König, Heizöl-Lagertank-Technik, Duisburg König-Brauerei GmbH & Co. KG, Duisburg Konzepta, Duisburg Kraftanlagen Anlagentechnik München, München Kreis Weseler Abfallgesellschaft mbh, Kamp- Lintfort Kress Textilveredelung GmbH & Co., Tönisvorst KROHNE Messtechnik GmbH & Co. KG, Duisburg Krupp-Hoesch Stahl, Dortmund Krupp Polysius, Beckum Landesamt für Umweltschutz und Gewerbeaufsicht, Rheinland-Pfalz (LfUG) Landesanstalt für Arbeitsschutz, Düsseldorf Landesoberbergamt NRW, Dortmund Landesumweltamt NRW, Essen Landratsamt Göppingen, Amt für Abfallwirtschaft Lebensmitteltechnik Stenn Sachsen, Stenn Linde AG, Höllriegelsreuth J. P. Lindner Metall GmbH, Velbert LINEG, Moers LÖBF-Fischereidezernat, Kichhundem-Albaum Lockwood Green Petersen, Wiesbaden Logport, Duisburg L + O Fleischwaren, Duisburg M.I.M. Hüttenwerke Duisburg GmbH (MHD) MAN-Gutehoffnungshütte, Oberhausen Mannesmann AG, Frankfurt Mannesmann Anlagenbau, Düsseldorf Mannesmann Röhrenwerke, Mülheim Mannesmann-Demag, Duisburg Mannesmann-Meer GmbH, Mönchengladbach Märkisches Federnwerk GmbH & Co. KG, Lüdenscheid Matthes & Weber GmbH, Duisburg Medex Medical GmbH, Düsseldorf Meissner + Wurst GmbH & Co., Stuttgart Mercedes-Benz AG, Mannheim Messer-Grießheim GmbH, Duisburg Messer-Grießheim, Krefeld Messo-Chemietechnik GmbH, Duisburg Metallwerke Dinslaken GmbH & Co., Dinslaken Metallwerke Otto Fuchs, Meinerzhagen Fa. Meyer Laboranalysen Umwelttechnik GmbH, Hameln MHB MVA Hamm, Hamm 120

123 5 Anhang iuta 2005 Ministerium für Arbeit, Gesundheit und Soziales NRW, Düsseldorf Ministerium für Umwelt- und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz NRW (MUNLV) Mitsubishi International GmbH, Düsseldorf Monbag GmbH & Co. KG, Monheim Mücher GmbH, Gevelsberg Müllverbrennungsanlage Stapelfeld GmbH, Stapelfeld Nelskamp, Schermbeck Nichimen Europe plc, Düsseldorf Niedersächsisches Landesamt für Ökologie (NLÖ) NOELL Abfall- und Energietechnik GmbH, Würzburg NOELL-KRC GmbH, Würzburg Norsk Hydro Magnesiumgesellschaft mbh, Oberhausen Oecom GmbH, München ÖHMI, Magdeburg Öko-Test Verlag GmbH, Frankfurt Ökonova Gesellschaft für Schadstoffuntersuchung, Spiesen-Elversberg PESAG, Paderborn Petersen Gesellschaft für verfahrenstechnischen Anlagenbau, Wiesbaden Pfleiderer Holzwerkstoffe GmbH & Co. KG, Neumarkt Pharma-Zentrale GmbH, Herdecke Phenolchemie GmbH, Gladbeck PIC GmbH, Heidelberg Politeknik, Ankara Türkei Promochem GmbH, Wesel PSZ Gesellschaft für Automation, Umwelt- und Verfahrenstechnik, Hainburg R + T Umwelt, Bienitz RAG Umwelt Rohstoff u. Recycling GmbH, Bottrop RBB Zweckverband Restmüllheizkraftwerk Böblingen Recke, Steinfurt Redestillationsgemeinschaft Gelsenkirchen Regierungspräsident Düsseldorf Remus GmbH, Essen Rezytec, München Rheinbraun AG, Köln Rupprecht und Patashnik, USA RWE-Entsorgung AG, Essen RWE Entsorgung AG, Krefeld S & I Asbest-Entsorgung GmbH, Duisburg Sachtleben-Chemie GmbH, Duisburg SARA LEE, Düsseldorf Sauels Frische Wurst GmbH, Kempen SBW Sonderabfallentsorgung Baden- Württemberg-GmbH, Fellbach-Schmiden Scan Optic, Mülheim/Ruhr Schering AG, Bergkamen Schmidt AG, Beilngries Schmidt Winterdienst und Kommunaltechnik GmbH, St. Blasien Schüte-Umweltschutz GmbH, Mülheim/Ruhr Schwäbische Entsorgungsgesellschaft mbh, Augsburg Senatsverwaltung für Stadtentwicklung Berlin, Berlin Siemens AG, Kamp-Lintfort Siemens-Nixdorf Informationssysteme AG, Paderborn Sitronic GmbH & Co. KG, Gärtringen SLV Schweißtechnische Lehr- und Versuchsanstalt, Duisburg SMR de Haan GmbH, Oberhausen SNW Schiffsentsorgung, Duisburg 121

124 5 Anhang iuta 2005 Sonderabfall-Management Gesellschaft, Mainz Staatliches Umweltamt, Duisburg Stadt Duisburg, Entsorgungsbetriebe Stadt Meerbusch, Umweltamt Stadt Meinerzhagen Stadtwerke Emmerich GmbH Standortverwaltung, Rheine Stark GmbH, Laufenburg STEAG Entsorgungs-GmbH, Essen Steinmüller GmbH, Gummersbach Sutco Maschinenbau GmbH, Bergisch Gladbach SWK, Städtische Werke Krefeld AG, Krefeld TAUW, Umwelt und Technologie GmbH, Moers Tersteeg GmbH & Co. K.G., Coesfeld Textar GmbH, Leverkusen Thyssen Krupp Stahl, Duisburg Thyssen Stahl AG, Duisburg Thyssen-Entsorgungstechnik GmbH, Düsseldorf Thyssen-Sonnenberg GmbH, Düsseldorf TMP Ingenieurbüro für Mess- und Prozesstechnik, Mülheim TNO, Niederlande Gebr. Trox GmbH, Neukirchen-Vluyn TÜV Rheinland, Köln WABAG ESMIL GmbH, Ratingen Walter Umwelttechnik GmbH, Augsburg WARHENO Interessengemeinschaft, Basel/Schweiz Waste Management GmbH & Co., Hamm Waste Recycling Processing Services NSW, Australien WESTAB Umweltservice GmbH, Duisburg Westmed GmbH, Duisburg WFB-Buchvertrieb, Krautheim a. d. Jagst WfK Forschungsinstitut für Reinigungstechnologie, Krefeld Widdig GmbH, Niederkassel WOMA, Duisburg Zander Aufbereitungstechnik GmbH & Co. KG, Essen Zanker Klimatechnik AG, Nürnberg Zweckverband Abfallentsorgung, Rangau UMSICHT, Oberhausen Umweltagentur NRW Umweltambulanz, Düsseldorf Umweltbundesamt Berlin (UBA) USG GmbH & Co. KG, Krefeld VDI Verein Deutscher Ingenieure, Düsseldorf VEBA Kraftwerke Ruhr GmbH, Gelsenkirchen Vereinigte Zigarettenfabriken Dresden GmbH, Dresden 122

125 5 Anhang iuta Mitarbeit in Ausschüssen und Arbeitskreisen Prof. Dr.-Ing. K. G. Schmidt Vorsitzender des Vorstandes der Kommission Reinhaltung der Luft (KRdL) im VDI und DIN Mitglied im Richtlinien-Verabschiedungs-ausschuss des VDI (RVA) Mitglied des Wissenschaftlichen Beirates und der Vorstandsversammlung des VDI Mitglied der KRdL-Arbeitsgruppe Abscheidung von SOx, NOx, HCl und HF aus Rauchgasen, und Abscheidung von anderen Komponenten Mitglied des GC/ DECHEMA-Fachausschusses "Wasser-/ Abwassertechnik" Ass. Mitglied des Expertenkreises SuPER, Sustainable Production, Energy and Resources des Steering Committee of VDI / GVC and DECHEMA Mitglied des Wissenschaftlichen Rates bei der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungs-vereinigungen (AiF), Köln Mitglied im Fachtechnischen Arbeitskreis "Feinstaubemissionen aus Anlagen" des MUNLV NRW Mitglied im Arbeitskreis Herausforderung durch Aerosole der DECHEMA, Frankfurt Mitglied des Zentrums für mikroskalige Umweltsysteme, ZMU, Essen Mitglied des Beirats der Zeitschrift Umwelt- Magazin, Springer-VDI-Verlag GmbH & Co. KG Gutachter der AiF, Köln Gutachter Innowatt, Berlin Member of the IUAPPA board, International Union of Air Pollution Prevention and Environmental Protection Associations Dipl.-Volksw. G. Schöppe Gutachter bei der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" e. V. (AiF) Prof. Dr. rer. nat. J.-D. Herbell Mitglied des Fachausschusses Abfallbehandlung in der GVC/DECHEMA Mitglied der ATV-DVWK; AK-4 Produktionsspezifische Industrieabfälle Mitglied im Beirat der GOES -Gesellschaft für die Organisation der Entsorgung von Sonderabfällen in Schleswig-Holstein DGfH AA-14 Ökologische Bilanzierung DGfH UA-9.3 Entsorgung Prof. Dr.-Ing. H. Fissan Beiratsmitglied VDI-GVC - Kompetenzfeld Nanotechnik Mitglied des Sonderforschungsbereichs 445 "Nanopartikel in der Gasphase" Internationaler Berater im IGERT - University of Minnesota Chair der WG in GVC Sustainable Development of Nanoparticle Technology Mitglied der GVC-WG Particle Measurement Technology KRdL im VDI/DIN: Mitglied des Richtlinienverabschiedungsausschusses (RVA) Mitglied im Umweltforum Universität Duisburg-Essen Arbeitskreis Feinstaub des Landes Nordrhein-Westfalen Deutscher Repräsentant COST Aktion 633 Particulate Matter: Properties related to health effects Mitglied im DECHEMA Arbeitskreis Responsible production and use of nanoparticle Mitglied im Zentrum für mikroskalige Umweltsysteme (ZMU) an der Universität Duisburg- Essen 123

126 5 Anhang iuta 2005 Dr.-Ing. St. Haep Gutachter im 6. Rahmenprogramm der Europäischen Gemeinschaft Gutachter bei der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" e. V. (AiF) Dipl.-Ing. A. Hugo Mitglied der Arbeitsgruppe zur Erstellung der VDI-Richtlinie VDI 4320 Bl. 1 "Depositionsmessung" Dr. A. John VDI/DIN: WG PM 10 and PM 2.5 in strömenden Gasen Dr. T. A. J. Kuhlbusch KRdL im VDI/DIN: Fachbeirat Umwelt-messtechnik Arbeitskreise im VDI/DIN: AG Feinstaubmessungen PM 2.5 AG Luftreinhaltung in Erholungsgebieten European Committee for Standardization (CEN) CEN/TC 264/ WG 15 on PM 2.5 sampling methods WG Aerosol Chemistry of the European Aerosol Society, Chairman WG PM10/PM2.5 measurements of the European Aerosol Society, Co-chairman WG Fine Particles of the Federal State of Northrhine-Westfalia Deutscher Repräsentant im COST 633 Particulate matter: Properties related to health effects, chairman Source apportionment and Modelling Mitglied im EAA, Chair of Working Group Leaders Mitglied im DFG Arbeitskreis Aerosole Mitglied beim Zentrum für mikroskalige Umweltsysteme (ZMU) International beratendes Mitglied für das Scientific Program Committee for the EAC 2005, Gent, Belgium, 28 August - 2 September 2005 Dipl.-Ing. J. Schiemann Mitglied im Umweltgesprächskreis für den Duisburger Westen Mitglied im Arbeitskreis Kreislaufwirtschaft Mitglied im Arbeitskreis Kunststoffrecycling der AG Cycle des VDMA Mitglied des Prüfungsausschusses Recyclingfachkraft der IHK, Duisburg Dipl.-Ing. M. Vogt Mitglied im Umweltgesprächskreis für den Duisburger Westen Mitglied im DGfH-Unterausschuss 9.3 Entsorgung Dr. rer. nat. T. Kiffmeyer Mitglied im Arbeitskreis Zytostatika- Werkbänke, DIN Deutsches Institut für Normung e.v. Normenausschuss Laborgeräte und Laboreinrichtungen Mitglied in der ATV-DVWK-Arbeitsgruppe 2.14 Krankenhausabwasser Gutachterin im 6. Rahmenprogramm der Europäischen Gemeinschaft Dipl.-Chem. J. Türk Mitglied im DIN AK 14 (NAW I,3 / UA 2) Acrylamid Deutsches Institut für Normung e.v. Normenausschuss Wasserwesen (NAW) Mitglied im Arbeitskreis LC-MS in der Umweltforschung Dr.-Ing. E. Erich Gutachter bei der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen "Otto von Guericke" e. V. (AiF) Mitglied Fachgruppe "Katalyse" der DECHEMA 124

127 5 Anhang iuta Mitglieder des Verwaltungsrats des Instituts für Energie- und Umwelttechnik e. V. Vorsitzender Professor Dr.-Ing. Andrés Kecskeméthy Universität Duisburg-Essen Stellvertreter Ministerialrat a. D. Holger Ellerbrock FDP Landtagsfraktion NRW Prof. Dr.-Ing. Bernd Neukirchen, Essen Berufene Mitglieder Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz u. Reaktorsicherheit, Berlin Stadt Duisburg Universität Duisburg-Essen Institut für Energie- und Umwelttechnik e. V. (IUTA), Duisburg Ministerium für Innovation, Wissenschaft, Forschung und Technologie NRW, Düsseldorf Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz NRW, Düsseldorf Niederrheinische Industrie- und Handelskammer Duisburg-Wesel-Kleve, Duisburg Gewählte Mitglieder Rainer Bischoff, MdL, Deutscher Gewerkschaftsbund, Duisburg Dipl.-Ing. P. Bollig, Kreis Weseler Abfallgesellschaft GmbH (KWA) Kamp-Lintfort Dr. Rüdiger Deike, Grefrath Bernd Elsner, BELFOR International GmbH, Duisburg MR a. D. Holger Ellerbrock, FDP Landtagsfraktion Düsseldorf Dr. rer. nat. Günther Holtmeyer, Oberhausen Dr. Thomas Leclaire, Gilching Dipl.-Ing. Leander Mölter, PALAS GmbH, Karlsruhe C. M. Moore, DK Recycling und Roheisen GmbH, Duisburg Dr. Gerd Mützenich, EGK Entsorgungsgesellschaft Krefeld Prof. Dr.-Ing. Bernd Neukirchen, Essen Johannes Pflug MdB, Deutscher Bundestag, Berlin Dr. Susanne Raedeker, AGR Deponienachsorge GmbH, Herten Dr. Walter Steudle Zander Aufbereitungstechnik, Essen Dipl.-Ing. Dipl.-Wirtschaftsing. Dirk Sievert, EGK Entsorgungsgesellschaft Krefeld Dr.-Ing. Ragnar Warnecke, Gemeinschaftskraftwerke Schweinfurt 5.7 Mitglieder des Fördervereins des Instituts für Energie- und Umwelttechnik e. V. Vorsitzender Dr. Günther Holtmeyer, Oberhausen Stellvertreter Dr. Walter Steudle Zander Aufbereitungstechnik, Essen 125

128 5 Anhang iuta 2005 Geschäftsführer Dipl.-Volksw. Günter Schöppe, Kaufm. Geschäftsführer IUTA e. V., Duisburg- Rheinhausen Mitglieder Dr. Rüdiger Deike, Grefrath Dr. Günther Holtmeyer, Oberhausen Dr. Thomas Leclaire, Gilching Priv. Doz. Dr. Frank Schmidt Duisburg Dipl.-Volksw. Günter Schöppe Meerbusch Dr.-Ing. Ragnar Warnecke Schweinfurt AGR Abfallentsorgungsgesellschaft Ruhrgebiet mbh, Essen B.U.S. Berzelius Metall GmbH, Duisburg Berner International GmbH, Elmshorn DK Recycling und Roheisen GmbH, Duisburg EGK Entsorgungsgesellschaft, Krefeld Haniel & Cie. GmbH, Duisburg-Ruhrort Kreis Weseler Abfallgesellschaft GmbH & Co. KG, Kamp-Lintfort PALAS GmbH, Partikel- und Lasermesstechnik, Karlsruhe RWE Umwelt AG, Viersen Stadtwerke Duisburg AG, Duisburg Stadt Duisburg SWK Stadtwerke Krefeld AG, Krefeld Schmidt-Seeger AG, Beilngries Sudamin MHD GmbH, Duisburg Universität Duisburg-Essen Zander Aufbereitungstechnik, Essen 126

129 5 Anhang iuta 2005 Wegbeschreibung zum IUTA mit dem PKW: Von Essen, Oberhausen, Köln über die A40 Richtung Venlo, bei der Anschlussstelle DU- Homberg abfahren in Richtung Rheinhausen. Von den Flughäfen Düsseldorf oder Köln, über die A57 bis zur Anschlussstelle Krefeld- Gartenstadt, abfahren in Richtung Krefeld- Uerdingen, B509, dann die B57 in Richtung Moers bis Duisburg-Rumeln fahren, dann weiter bis Rheinhausen Mitte. In Rheinhausen, der Friedrich-Ebert-Straße folgen, über die Bahnbrücke bis zur nächsten Ampelkreuzung (Bismarckstraße/Gaterweg) und weiter geradeaus in den Gaterweg und damit in das logport-gelände hineinfahren (unter einer Brücke hindurch). Am ersten Kreisverkehr geradeaus, am zweiten Kreisverkehr rechts fahren (Bliersheimer Str.), dann weiter bis zum IUTA. Von den Autobahnen bis zum IUTA sind es ca km für die circa 10 Minuten benötigt werden mit öffentlichen Verkehrsmitteln: Taxi vom Duisburger Hauptbahnhof zum IUTA (Preis ca. 13 ) Taxi vom Bahnhof Rheinhausen zum IUTA (Preis ca. 6 ) oder zu Fuß: vom Bahnhof-Rheinhausen: Bahnhofvorplatz überqueren, in die Walther-Rathenau-Straße bis zum Walther-Rathenau-Platz gehen, weiter bis zur Bismarckstraße. Dort links abbiegen bis zur Ecke Friedrich-Ebert-Straße/ Gaterweg. Dem Gaterweg in das logport- Gelände hinein folgen. Am 1. Kreisverkehr weiter geradeaus, am 2. Kreisverkehr rechts zum IUTA. Man muss mit etwa einer halben Stunde Fußweg rechnen. 127