Research Projects
public founded projects
Raumluftströmung, Aerosolausbreitung und Übertragung von SARS-CoV-2
Projektlaufzeit: 01.06.2021 - 31.05.2022
Auftraggeber: Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA)
Teilprojekte finden statt im Institut für Energietechnik.
Qualifizierung der laserbasierten Dekontaminationstechnologie
für den Einsatz im nuklearen Rückbau - LaDECO
Projektlaufzeit: 01.10.2019 - 31.09.2022
Sedimentometer zur Bestimmung der Geschwindigkeits- und Größenverteilung von Nano- und Mikropartikeln im Gravitations- und Zentrifugalfeld - NaMiGraZ
Projektträger Forschungszentrum Jülich
Ziel des Projektes ist es, im Rahmen der ISO die Standardisierung von sedimentationsbasierten Methoden zur Charakterisierung von Partikelsystemen an den aktuellen Entwicklungsstand von Wissenschaft und Technik anzupassen. Dadurch wird eine Stärkung der Wettbewerbssituation von deutschen KMU erwartet, die sich auf analytische Dienstleistungen oder Geräteentwicklung in diesem Bereich spezialisiert haben und darin zu den internationalen Technologieführern und erfahrensten Know-how-Trägern zählen.
Zeitraum: 01.01.2020 - 31.12.2021
Zusammenarbeit mit:
Assoziierte Partner:
Entwicklung von übertragbaren Methoden zur Bestimmung des nanoskaligen
Anteils von Pigmenten in Beschichtungsformulierungen - NANOPIG
Forschungsgesellschaft für Pigmente
und Lacke e.V. - FPL
Die Verwendung submikroner Pigmente mit nano-skaligen Anteilen ist in der Farben- und Lackindustrie aufgrund der optischen Eigenschaften essentiell. Im Projekt NANOPIG werden Methoden zur Bestimmung des Nanopartikelanteils in Beschichtungsformulierungen entwickelt.
Zeitraum: 01.03.2019 - 28.02.2021
Eine Nanomaterial-Identifikation ist für REACH und nationale Produktregister notwendig. Angestrebte Ergebnisse sind validierte Methoden, die es ermöglichen, aus Formulierungen messtechnisch geeignete Proben zu generieren und Messergebnisse in Bezug auf prozess- und produktionsrelevante Parameter zu deuten. Die Quantifizierung des Nanopartikelgehalts hat so nachhaltigen Einfluss auf die Produktsicherheit.
Industrielle Anwendungen sind regulatorische Nachweise, Stabilitätstests und Qualitätskontrollen. Für KMU werden Informationen im Hinblick auf Arbeits-, Gesundheits- und Umweltschutz des jeweiligen Stoffsystems zur Verfügung stehen.
Mit dem Forschungsvorhaben werden Grundlagen für die internationale Normung in den Komitees ISO/TC 229 und CEN/TC 352 und speziell für Pigmente in ISO/TC 256/WG 2 gelegt. KMU werden durch Einbeziehung in den projektbegleitenden Ausschuss frühzeitig über Normungsaktivitäten informiert.
Beteiligte Forschungseinrichtung:
Teilprojekt Generierung, Probenahme und Validierung von heterogenen Prüfaerosolen und Produktaerosolen für Mehrparametermessmethoden
Projektsteckbrief: Homepage der AiFZeitraum: 01.09.2016 - 28.02.2019
DECHEMA Deutsche Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V.
Teilprojekt Berechnung von Partikelform- und Partikelstrukturparametern aus Messdaten kombinierter Online-Messtechniken
Zeitraum: 01.03.2016 - 28.02.2019
Vorhabensbeschreibung:
In Phase 1 des Projekts wurden die entwickelten Mehrparametermessmethoden erfolgreich unter Laborbedingungen mit homogenen Prüfaerosolen validiert. Allerdings bestehen industrielle Produkte häufig aus heterogenen Aerosolen, d.h. die Partikel unterscheiden sich in Form, Größe, Material und Aggregatzustand.
Ziele der Forschung der zweiten Projektphase sind daher die schrittweise Anpassung der Messmethoden an praxisrelevante Produkte durch die Prüfung mit heterogenen Aerosolen und die anschließende Charakterisierung realer Produkte unter Praxisbedingungen. Der Lösungsweg besteht zum einen in der Entwicklung eines Aerosolgenerators für heterogene Mischaerosole, welcher die Einstellung definierter Anteile von Partikeln bestimmter Form und Größe ausgewählter Materialien erlaubt und zum anderen in der Entwicklung eines Systems zur thermodynamischen Aufbereitung einer Aerosolprobe. Dieses ermöglicht die Validierung der heterogenen Aerosole und der realen Produktaerosole mittels Aerosolmesstechnik und der in Teilprojekt 7 entwickelten Probenahmesonde. Die Ergebnisse des Projekts sind ein Generator für heterogene Prüfaerosole zur schrittweisen Anpassung der Mehrparametermessmethoden an praxisrelevante Bedingungen im Produkt und ein System zur Konditionierung eines industriellen Produktaerosols (Verdünnung, Kühlung, Probenteilung). Beide Ergebnisse bilden die Voraussetzung für die anschließenden Messungen an realen Produkten, die zusätzlich mit der verfügbaren Referenz-Aerosolmesstechnik charakterisiert werden. Der Nutzen des Projekts für KMU besteht in der Verfügbarkeit von Messverfahren zur detaillierten Bestimmung von Partikeleigenschaften (Primärpartikelgröße, Form, Kristallinität) als Prozessmesstechnik. Besonders KMU ohne eigene Forschungsabteilung erhalten damit mehr Informationen zum eigenen Produkt, was eine gezieltere Einstellung von Eigenschaften und die Entwicklung von maßgeschneiderten Produkten für Spezialanwendungen ermöglicht.
Gegenstand des DFG-Forschungsprojektes ist der Zusammenhang zwischen den morphologischen Eigenschaften nicht-kugeliger Partikel auf der einen Seite sowie deren optischen und mobilitätsbezogenen Eigenschaften auf der anderen Seite. Als technische relevante Strukturklassen werden Agglomerate aus kugeligen Partikeln (fraktal oder kompakt), stäbchenförmige Partikel und deren Agglomerate, sowie Partikel mit definierten Oberflächenstrukturen (Rauigkeiten) angesehen. Der avisierte Größenbereich reicht von wenigen Nanometern bis in den unteren Mikrometerbereich (Agglomeratgröße und Länge der Einzelstäbchen).
Für diese Strukturklassen werden Ansätze zur Berechnung von optischen und mobilitätsbezogenen Eigenschaften entwickelt bzw. aus der Literatur übernommen, um gerätespezifische Sensormodelle zu etablieren. Diese Berechnungsansätze sollen so einfach wie möglich und so genau wie nötig sein. Möglichkeiten der Vereinfachung bestehen zum Beispiel in Hinblick auf die Rekonstruktion der realen Partikelgestalt. Die Sensormodelle selbst sollen in Form funktionaler Beziehungen oder als Ergebnisdatenbanken hinterlegt werden. Primäres Ziel aller Berechnungen ist die Rückführung kombinierter Messdaten auf aussagekräftige Morphologieparameter (z. B. fraktale Dimension, Aggregatporosität, Seitenverhältnis, Rauigkeitsgrad). Das erfordert außerdem, dass der Informationsgehalt von Messdaten bezüglich solcher Parameter für die verschiedenen messtechnischen Geräte bzw. Gerätekombinationen evaluiert wird. Eine solche Informationsanalyse wird methodenspezifische Anwendungsgrenzen offenbaren und ermöglicht letztlich eine modellgestützten Auswahl der Messtechnik.
C3 Carbon Concrete Composite
Bauen neu denken: C3 Carbon Contrete Composite - Eine neue Art des Bauens
Link zum Projekt:
www.bauen-neu-denken.de/
C³- Carbon Concrete Composite ist eines von zehn Programm, die vom Bundesministeriums für Bildung und Forschung im 'Rahmen der „Zwanzig20- Partnerschaft für Innovation“ gefördert werden.
Für den neuen Verbundwerkstoff Carbonbeton werden anstelle von Stahl nun Carbon-Fasern zur Bewehrung des Betons verwendet. Da die Fasern auch bei hoher Luftfeuchtigkeit nicht korrodieren, ist Carbonbeton langlebiger als Stahlbeton. Ziel ist, den neuen Werkstoff in den Alltag des Betonbau zu etablieren. Neben der Bauindustrie werden u.a. auch Industrie- und Wissenschaftsbereiche wie Chemie, Maschinenbau, Verfahrenstechnik und Elektrotechnik als auch Sicherheits- und Gesundheitsbereiche integriert.
NANOaers
Verbleib von aerosolisierten Nanopartikeln: Der Einfluss von oberflächenaktiven Substanzen auf Lungendeposition und respiratorische Effekten
Fate of aerosolized Nanoparticles: The influence of surface active substances on lung deposition and respiratory effects
Dieses Projekt ist Teil des SIINN ERA-NET und finanziert durch ERA-NET - Seventh Framework Programme der Europäischen Kommission.
Link zur Projekt: www.nanoaers.eu
Zeitraum: 01.05.2016 - 30.09.2019
Der Einsatz industriell hergestellter Nanomaterialien steigt stetig. Dennoch ist bisher wenig über Verbleib und Effekte nach einer potentiellen Freisetzung in den luftgetragenen Zustand und anschließender Deposition in den Atemwegen bekannt. Vor allem der Einfluss von Matrixeffekten in flüssigen Formulierungen ist bislang ungeklärt: Beispielswiese können Nanomaterialien andere Substanzen binden und als Träger an Orte in der Lunge befördern, wo diese Stoffe unter anderen Umständen nicht hingelangen würden. Dieser Aspekt ist wichtig, da der Mensch und die Umwelt nur in seltenen Fällen gegenüber Nanomaterialien exponiert werden, die nicht bereits durch chemische Substanzen verändert wurden, entweder durch die Anwendung an sich oder durch Reaktionen in der Atmosphäre.Damit adressiert das ERA-Net SIINN Projekt NANOaers zum ersten Mal die offene Frage, wie eine Aerosolisierung und oberflächenaktiver Substanzen den Verbleib von Nanomaterialien, deren potentielle Aufnahme über die Atemwege und hieraus resultierende Effekte beeinflussen. Das Projekt verbindet physikochemische und Modellierungsansätze mit der Untersuchung toxikologischer Fragestellungen unter Anwendung von in vitro (Monolayer-Zellkulturen, 3D Zellmodelle, präzise Lungenschnitte) und in vivo Methoden. www.nanopartikel.info
KoRaChem
Konzeption und beispielhafte Realisierung eines Pilotsystems zum Gewässermonitoring bzgl. radiologischer und chemisch-toxischer Inhaltsstoffe in Fließgewässern der Russischen Föderation
Internationaler Projektverbund des BMBF im Rahmen von FONA (Forschung für Nachhaltige Entwicklung)
Zeitraum: 01.07.2015 - 30.06.2018
Das Ziel des Projektes ist die Konzeption und Realisierung von Messstationen für das radiologische und chemisch-toxische Gewässermonitoring (inkl. Frühwarnkomponenten) zur nachhaltigen Einhaltung von Normen der Gewässerqualität für Flussgebiete der Russischen Förderation
Kooperationspartner:
- Arbeitsgruppe Strahlungsphysik, Institut für Kern- und Teilchenphysik, Technische Universität Dresden
- Institut für Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft, Technische Universität Dresden
- Dipl.-Phys. L. Schneider, Stoller Ingenieurtechnik GmbH, Dresden
- Dr. F. Neubert, AMC - Analytic & Messtechnik GmbH, Chemnitz
- Dr. R. Kahnt, G.E.O.S. Ingenieurgesellschaft mbH, Halsbrücke
- R. Meye, meta Messtechnische Systeme GmbH, Dresden
- J. Eckelmann, NIS Ingenieurgesellschaft mbH, Rheinsberg
PROPAT
Robuste und kostengünstige Prozesskontroll-Technologien zur Verbesserung von Standards und Optimierung industrieller Vorgänge
Integrated Process Control: Development of robust & affordable process control technologies for improving standards and optimising industrial operations
Link zur Website: http://pro-pat.eu/
Zeitraum: 01.01.2015 - 31.12.2018
Das Projekt ProPAT zielt darauf ab, neue Sensoren und Analysatoren für die Bereitstellung von Messungen zur Zusammensetzung, Partikelgröße und lokalen Pulvereigenschaften, sowie traditionellen, aber feine Sensoren zur Messung anderer Prozessparameter wie Temperatur, Durchfluss, Druck, etc. zu entwickeln, und sie in eine vielseitige globale Steuerungsplattform für die Datenerfassung, Datenverarbeitung und Datenauswertung und Benutzeroberfläche, um die Eigenschaften der Prozessströme und Produkte genau und in Echtzeit zu messen. Die Plattform bietet auch selbstlernende und vorausschauende Funktionen für die drastische Reduzierung von Mehrkosten schon geringe Abweichungen von der optimalen Verfahren abgeleitet sollen.
Externe Kooperationspartner
- IRIS, Innovacio i Recerca Industrial i Sostenible (Spanien)
- ICFO, Institute of Photonic Science (Spanien)
- VTT, VTT Research Center of Finland (Finnland)
- UNIVLEEDS, University of Leeds (Großbritannien)
- URV, Universitat Rovira i Virgili (Spanien)
- ZHAW, Zurich University of Applied Sciences (Schweiz)
- UB, University of Barcelona (Spanien)
- IMAR, Institute of Technology Tralee (Irland)
- SPECTRAL, Spectral Engines (Finnland)
- MEMSFAB, VTT Memsfab Ltd (Finnland)
- DECHEMA, Dechema e.V. (Deutschland)
- GM, Grecian Magnesite (Griechenland)
- GSK, GlaxoSmithKline (Großbritannien)
- MEGARA, MEGARA resins (Griechenland)
- MBN, MBN Nanomaterialia (Italien)
Guidance on detection and identification of nano-objects in complex matrices
CEN-Project by TC 352 /WG 3
Health, safety and environmental aspects
Suitability of particle size and surface area measurement methods for the assessment of the amount of nano-objects in a sample
NanoGravur
Nanostrukturierte Materialien - Gruppierung hinsichtlich Arbeits-, Verbraucher- und Umweltschutz und Risikominimierung
Laufzeit: 01.05.2015 - 30.04.2018
Link zum Projekt:www.nanogravur.info
Die Nanotechnologie bietet zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten und birgt ein erhebliches wirtschaftliches Potential. Jedoch existieren Bedenken bzgl. potentieller Risiken für Mensch und Umwelt. Aufgrund der Vielfalt an Nanomaterialen würde der Aufwand zur Prüfung jedes einzelnen Nanomaterials den Nutzen dieser Technologie überschreiten. Daher werden in nanoGRAVUR Kriterien zur Nanomaterialgruppierung in Hinblick auf mögliche Gefährdungspotentiale entwickelt. Schwerpunkte für die nanoGRAVUR-Gruppierung sind: physikalisch-chemischen Eigenschaften, Freisetzung (Emission, Transport, Transformationen, Exposition), Umweltverhalten und Toxikologie (Öko- und Humantoxikologie).
NanoDefine
Development of an integrated approach based on validated and standardized methods to support the implementation of the EC recommendation for a definition of nanomaterial
Link zum Projekt: www.nanodefine.eu
Zeitraum: 01.11.2013 - 31.10.2017
Im EU-geförderten Verbund-Projekt mit 29 Partnern aus 11 Staaten werden Methoden zur verlässlichen Identifizierung, Charakterisierung und Quantifizierung von Nanomaterialien gemäß der EU-Empfehlung von 2011 erschlossen und validiert. Dabei wird die Frage beantwortet, ob ein vorliegendes Material als Nanomaterial eingestuft wird. Basierend auf Methodenevaluation und Ringversuchen werden Instrumente und standardisierte Arbeitsweisen zur Bestimmung der Partikelgrößen im Bereich von 1-100 nm mit unterschiedlichen Formen, Beschichtungen und der größtmöglichen chemischen Zusammensetzung in variablen Matrizen und Produkten entwickelt. Fallstudien zur breiten Anwendungsmöglichkeit, insbesondere in der Lebensmittel- und Kosmetiksektoren, werden durchgeführt. NanoDefine wirkt dabei mit Institutionen der internationalen Standardisierung wie CEN, ISO und OECD zusammen.
DENANA
Designkriterien für Nachhaltige Nanomaterialien
Link zum Projekt: www.nanopartikel.info
Laufzeit: 01.10.2014 - 30.09.2017
Ziel von DENANA ist die Entwicklung von Kriterien für die Herstellung nachhaltiger Nanomaterialien. Im Fokus stehen Nanopartikel aus Siliziumdioxid, Cerdioxid und Silber, die unter anderem in Schmierstoffen, Abgaskatalysatoren, Medizinprodukten und Poliermitteln eingesetzt werden. Die Nanopartikel werden bei der Herstellung variiert und auf ihr Gefährdungspotenzial hin geprüft. Durch das Ineinandergreifen verschiedenster Fragestellungen im Rahmen von DENANA erwarten die Beteiligten im Lauf der nächsten drei Jahre Kriterien für das Design von Nanomaterialien abzuleiten, die sowohl den technischen Ansprüchen genügen, gleichzeitig aber auch das Gefährdungspotenzial minimieren.
Es werden zum einen Langzeitwirkungen der Partikel unter realitätsnahen Freilandbedingungen in Gewässern, Sedimenten und Böden, zum anderen ihr Verhalten und ihre Wirkung unter kontrollierten Laborbedingungen untersucht. Wesentlich dabei ist, aus der Kombination von Kurzzeittests und langjährigen Untersuchungen Frühwarnindikatoren für Langzeitwirkungen zu ermitteln, die der nationalen und internationalen Umweltregulierung als Entscheidungsinstrument dienen können.
Das Clusterprojekt MPaC "Mehrparametrige Charakterisierung partikelbasierter Funktionsmaterialien mittels innovativer Online-Messsysteme" untersucht die Möglichkeit der Charakterisierung der Form von luftgetragener Partikel mit mehreren Messverfahren.
Teilprojekt Modellierung des Zusammenhanges zwischen Struktur und Eigenschaften von Agglomeraten
Zeitraum: 16.05.2012 - 15.05.2015
Teilprojekt Aerosolgeneratoren und Validierung
DECHEMA Deutsche Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V.
Zeitraum: 01.09.2012 - 31.08.2015
Projektsteckbrief: Homepage der AiF
Externe Kooperationspartner:
- Prof. Dr. Kruis, Universität Duisburg-Essen (Deutschland)
- Prof. Dr. Ripperger, TU Kaiserslautern (Deutschland)
- Dr.-Ing. Seipenbusch, KIT Karlsruhe (Deutschland)
- Prof. Dr. Weber, TU Clausthal (Deutschland)
- Prof. Dr. Will, TU Erlangen (Deutschland)
- Prof. Dr. Sachweh, BASF (Deutschland)
Ergebniszusammenfassung:
Im Ergebnis des AiF-Teilprojekts ist ein Versuchsstand zur Formcharakterisierung von Partikeln verfügbar, welcher mit Partikeln bekannter definierter geometrischer Form getestet wurde. Der Versuchsstand basiert auf einer neuartigen Kombination von bereits verfügbaren und etablierten Messverfahren und ermöglicht die Bestimmung der Partikelform eines Stoffsystems umfassend über alle Partikelgrößen. Die bisherige Verknüpfung der Messverfahren erlaubt lediglich die Analyse von Teilfraktionen partikelförmiger Stoffsysteme. Mit dem Versuchsstand zur Formcharakterisierung von Partikeln wurde der im Projekt genutzte Aerosolgenerator zur Generierung organischer Testaerosole charakterisiert. Dieser Generator erzeugt Partikel mit einem elektrischen Mobilitätsdurchmesser zwischen 50 und 400 nm, deren Dynamischer Formfaktor von der Partikelgröße abhängt. Eine Klassierung dieser Partikel ermöglicht gezielte Auswahl von Fraktionen einer Partikelform, allerdings nicht unabhängig von der Partikelgröße. Der Partikel-Generator zur Erzeugung anorganischer Testaerosole erzeugt Partikel mit einem elektrischen Mobilitätsdurchmesser zwischen 50 und 500 nm, deren Dynamischer Formfaktor durch einen Versinterungsprozess von >2 (fraktale Partikel) bis 1 (Kugeln) variiert werden kann. Diese Partikelgeneratoren wurden den Projektpartnern in Messkampagnen zur Vergleichsmessung bereitgestellt. Dazu wurden der Betrieb der Generatoren und die parallele Aerosolcharakterisierung übernommen und die Daten den Projektpartnern zur Verfügung gestellt.
Ziel des DFG-Teilprojekts ist es, die optischen und aerodynamischen Eigenschaften von Agglomeraten aus kugelförmigen oder stäbchenförmigen Partikeln zu modellieren und deren funktionale Abhängigkeiten von den geometrischen Parametern zu quantifizieren. Auf dieser Grundlage sollen Sensormodelle für neuartige Messmethoden formuliert werden, die eine mehrparametrige Analyse der Agglomerate ermöglichen
Entwicklung von Methoden zur Bestimmung der Nanopartikelfreisetzung von nanostrukturierten Materialien
Forschungs-Gesellschaft Verfahrens-Technik e.V. - GVT
Zielstellung ist die Entwicklung und Erprobung eines auf Ultraschall-Reflexion basierenden neuartigen Messverfahrens zur Partikelgrößen- und -verteilungsmessung in hochkonzentrierten Dispersionen.
Projektsteckbrief: Homepage der AiF
Zeitraum: 01.08.2013 - 31.07.2015
Ergebniszusammenfassung:
I Weiterentwicklung eines allgemeinen Verfahrens zur granulometrischen Quantifizierung der (Nano)-Partikelfreisetzung aus nanostrukturierten Materialien in das Kompartiment Luft. Die Weiterentwicklung umfasst die Neuentwicklung von drei Methoden zur definierten Beanspruchung von nanostrukturierten Pulvern und festen Nanokompositen. Erstmalig erfolgte die Durchführung von Freisetzungsanalysen an einem industriell relevanten Eisen(3)oxid-Nanopigment im Vergleich zu einem Eisen(3)oxid-Nicht-Nanopigment über die drei Grundarten disperser Systeme (Pulver, Suspension, Feststoffkomposit) hinweg an fünf verschiedenen Freisetzungsszenarien in sieben Konfigurationen, wodurch die wesentlichen Phasen im Nanomaterial-Lebenszyklus charakterisiert wurden. Eine Beschreibung der zur Freisetzung führenden Prozesse ist über die Betrachtung von technischen Leistungs- bzw. Energieeinträgen möglich. Ungeachtet der Art von dispersem System wurden sowohl die Beanspruchungsgeschwindigkeit als auch Menge an zugeführtem Material als dominante Prozessparameter identifiziert, so dass mit diesen reale Prozesse kategorisiert werden können. Mit Hilfe des weiterentwickelten Verfahrens ist es möglich Anzahlen freigesetzter Partikel für definierte Partikelgrößenbereiche zu ermittelten und auf charakteristische Kenngrößen wie die beanspruchte Probenmasse oder -fläche, den Masseabtrag oder die Masseausbringung zu korrelieren und anhand dieser eine Vielfalt an Produkten hinsichtlich ihres Freisetzungspotentials bzw. ihrer Freisetzungsmenge zu bewerten.
Entwicklung eines prototypischen Messgerätes zur optischen Partikelkonzentrationsbestimmung in Abgaben von variierenden Emissionsquellen mit der Möglichkeit zur gleichzeitigen Messung der emittierten Gase - Partikelmonitoring
AiF-ZIM-Projekt
Zeitraum: 01.05.2013 - 30.04.2015
Ziel war ein prototypisches Messgerät zur Erfassung der aus Emissionsquellen freigesetzten Staubkonzentration bei gleichzeitiger Messung der Gaskonzentrationen. Das Verfahren ist der Lage, mit einer berührungslosen optischen Streulichtmessung sowohl feine als auch grobe Partikel zu detektieren.
MechProNo
Das Projekt zielt auf die Entwicklung metrologisch rückführbarer Messungen der mechanischen Eigenschaften (Haftung, Festigkeit und Elastizität) von Nano-Objekten wie Nanopartikel, Nanodrähte, nanoskalige Strukturen und Verbundwerkstoffe ab. Die TUD beschreibt dafür Präparationsmethoden, um Nanoobjekte auf Substraten zu fixieren und liefert Testproben auf zuvor gereinigten Substraten. Hiermit sollen die Verwendung von Messinstrumenten überprüft und Methoden zur Messung der mechanischen Eigenschaften verifiziert werden.
Zeitraum: 01.09.2012 - 31.08.2014
The UMSICHT project aims at generating basic data about the characteristics, the fate and the behaviour of silver nanoparticles in order to assess their impact on environmental systems - from their initial release to the effects in different organisms.
Time: 01.05.2010 - 31.07.2013
Head: Prof. Dr. Juliane Filser, Universität Bremen,
Zentrum für Umweltforschung und nachhaltige Technologien (UFT)
Partners:
- Universität Bremen, Zentrum für Umweltforschung und nachhaltige Technologien (UFT)
- Hohenstein Institut für Textilinnovation gGmbH
- Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Ökologie (IME)
- Umweltbundesamt (UBA)
- Philipps-Universität Marburg, Arbeitsgruppe Biophotonik
- IWT Stiftung Institut für Werkstofftechnik
- Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR)
- Bremer Umweltinstitut GmbH
- CHT R. Beitlich GmbH
- Rent-a-Scientist GmbH
- Ostthüringische Materialprüfgesellschaft für Textil und Kunststoffe mbH
- Lauffenmühle GmbH Co. KG
Ultraschallstreuverfahren zur Inline-Prozessüberwachung von Dispersionen mit hohem Partikelanteil
Forschungsgesellschaft für Messtechnik, Sensorik und Medizintechnik e.V. Dresden
Zielstellung ist die Entwicklung und Erprobung eines auf Ultraschall-Reflexion basierenden neuartigen Messverfahrens zur Partikelgrößen- und -verteilungsmessung in hochkonzentrierten Dispersionen.
Projektsteckbrief: Homepage der AiF
Zeitraum: 01.10.2010 - 31.12.2012.
Externer Kooperationspartner:- Frau Dr.-Ing. Hempel, ifak e.V. Magdeburg (Deutschland)
Abschlussbericht zum Download: Homepage der TIB
Ergebniszusammenfassung:
Im Rahmen des gemeinschaftlichen Forschungsprojektes UltraPart wurde ein neuartiges prozessfähiges Partikelmessverfahren auf der Grundlage der Ultraschallstreuung entwickelt und getestet. Der als Einstecksonde konzipierte Sensor erfasst den von den Partikeln rückgestreuten Ultraschall. Aus dem Streusignal wird die jeweilige Frequenz die Schalldämpfung sowie die Rückstreuamplitude als größen- bzw. konzentrationsproportionales Signal berechnet. Im untersuchten Frequenzbereich von 5 bis 20 MHz sind Partikel >lum bei Konzentrationen bis zu 50 Vol.-% erfassbar. Typische Anwendungen sind die Naßzerkleinerung sowie Dispergier- und Kristallisationsprozesse. Ein Demonstrator ist verfügbar.
FriNano
Entwicklung einer praxisnahen Messmethode zur Quantifikation der Nanopartikelfreisetzung aus pigmentierten Lackoberflächen und pigmentierten Kunststoffen im gealterten Zustand.
Zeitraum: 01.06.2010 - 31.01.2012
Das BMWi-DLR geförderte Vorhaben über die "Risikobewertung zur Freisetzung von Pigment-Nanopartikeln in die Umwelt am Ende des Life-Cycle-Prozesses" (FRINano) zielt auf eine Methodenentwicklung ab, um eine mögliche Ablösung und Überführung in den luftgetragenen Zustand von Pigmentpartikeln aus verwitterten Lack- und Kunst-stoffoberflächen zu charakterisieren. Die Methodenentwicklung umfasst neben der apparativen Gestaltung möglicher Freisetzungsszenarien auch die Anbindung geeigneter Aerosolmessverfahren, um für die Bewertung einer möglichen Exposition sowohl quantitative als auch qualitative Informationen zu gewinnen.
Die Methode soll als Vorschlag in die internationale Normung eingebracht werden, um weltweit eine einheitliche Basis zur Beurteilung von möglichen Freisetzungsraten von Nanopartikeln aus pigmentierten Lacken und Kunststoffen zu etablieren.
Externe Kooperationspartner
- Verband der Mineralfarbindustrie e.V., (VdMi)
- Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung, (IPA)
Schlagwörter: Nanopartikel, Exposition, Pigmente, Oberflächenbeschichtungen, Life-Cycle
Entwicklung eines Dateninversionsalgorithmus für einen elektrometerbasierten Partikelsensor für Rußkonzentrationen sowie Kalibrierung und Leistungsbestimmung des Sensors
Zeitraum: 03.05.2010 - 31.08.2012
Die Entwicklung zielt auf ein indirektes Verfahrens zur Bestimmung der Partikelmasse, welches korrelierend zur Gravimetrie deutlich sensitiver ist. Dazu erfasst das angestrebte Messverfahren die partikelgebundene Ladungsmenge nach elektrostatischer Aufladung der Partikel als elektrischer Strom in Aerosolelektrometern. Erste Modellrechnungen zeigen, dass mit dem neu entwickelten Messverfahren um den Faktor 100 geringere Konzentrationen quantifizierbar sein werden.
Das eingesetzte Messverfahren erfordert im angesaugten Abgas eine definierte Temperatur und eine niedrige Gasfeuchte. Zudem muss das Auftreten von zu hohen Konzentrationen verhindert werden. Daher muss neben dem eigentlichen Sensor zusätzlich ein spezielles Probenahmesystem für das Messverfahren entwickelt werden.
The UMSICHT project aims at generating basic data about the characteristics, the fate and the behaviour of silver nanoparticles in order to assess their impact on environmental systems - from their initial release to the effects in different organisms.
Time: 01.05.2010 - 31.07.2013
Head: Prof. Dr. Juliane Filser, Universität Bremen,
Zentrum für Umweltforschung und nachhaltige Technologien (UFT)
Partners:
- Universität Bremen, Zentrum für Umweltforschung und nachhaltige Technologien (UFT)
- Hohenstein Institut für Textilinnovation gGmbH
- Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Ökologie (IME)
- Umweltbundesamt (UBA)
- Philipps-Universität Marburg, Arbeitsgruppe Biophotonik
- IWT Stiftung Institut für Werkstofftechnik
- Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR)
- Bremer Umweltinstitut GmbH
- CHT R. Beitlich GmbH
- Rent-a-Scientist GmbH
- Ostthüringische Materialprüfgesellschaft für Textil und Kunststoffe mbH
- Lauffenmühle GmbH Co. KG
Co-Nanomet
Coordination in Nanometroloy
Link zur Website: https://cordis.europa.eu
Zeitraum: 01.01.2009 - 31.12.2010 Externe Kooperationspartner- National Physical Laboratory, NPL (Großbritannien)
- Physikalisch-Technische Bundesanstalt, PTB
- Joint Research Centre, Institute for Reference Materials and Measurements (Belgien)
- Danish Fundamental Metrology, DFM (Dänemark)
- European Society for Precision Engineering and Nanotechnology, EUSPEN (Großbritannien)
Entwicklung eines Sensors zur Konzentrations- und Partikelgrößenbestimmung bei der Nassmahlung nanoskaliger Partikelsysteme
Zeitraum: 01.01.2005 - 31.12.2008
Externer Kooperationspartner:
- Dr.-Ing. Frank Hinze, GWT der TU Dresden mbH, GB AELLO (Deutschland)
Ziel des Projektes ist es, eine robuste, preiswerte und einfach bedienbare Prozessmesstechnik zu entwickeln, die eine Überwachung der mittleren Partikelgröße und der Feststoffkonzentration bei Nassmahlprozessen ermöglicht. Hierzu soll eine kombinierte Laufzeit- und Dämpfungsmessung von Ultraschall verwendet werden.
Entwicklung einer Testeinrichtung zur Ermittlung der bei der dieselmotorischen Verbrennung gebildeten Asche und deren Einfluss auf die Eigenschaften von Filtermedien der Dieselpartikelfiltersysteme
Finanzierungseinrichtung: Sächsische Aufbaubank
Zeitraum: 01.06.2004 - 31.12.2006
Externer Kooperationspartner:
- HTW Dresden (Deutschland)
- NOVA-MMB Messtechnik GmbH, Schwarzenberg (Deutschland)
Für Untersuchungen hinsichtlich der Wechselwirkung zwischen Asche und Filtermaterial in Partikelfiltern für Dieselmotoren soll eine Testeinrichtung entwickelt werden, mit der unterschiedliche Filtermedien mit möglichst geringem Material-, Montage-, Demontage und Kostenaufwand am Motorenprüfstand getestet werden können. In dieser Testeinrichtung müssen die Filtermedien mit Abgas beströmt und mit Partikeln beladen sowie Regenerationsprozesse durchgeführt werden. Aus den gewonnenen Resultaten lassen sich für die Filtermaterialien Schlussfolgerungen für die prinzipielle Einsatzfähigkeit als Dieselpartikelfiltermedium bzw. für notwendige Modifikationen und Weiterentwicklungen durch die Filtermedienhersteller ziehen. Weiterhin sollen Schlussfolgerungen bezüglich notwendiger periodischer Ascheregenerationszeiten gezogen und Möglichkeiten zur Art und Weise dieser Ascheentfernung gefunden werden.
Entwicklung und Erprobung von Partikelsensoren zum In-line-Monitoring von Kristallisations- und Fällungsprozessen im Mikroprozessmaßstab
Forschungsgesellschaft für Messtechnik, Sensorik und Medizintechnik e.V. Dresden
Projektsteckbrief: Homepage der AiF
Zeitraum: 01.09.2003 - 31.10.2005
- Technische Universität Kaiserslautern, Lehrstuhl für Mechanische Verfahrenstechnik
Ergebniszusammenfassung:
Es wurde ein Sensor zur Partikelgrößenbestimmung entwickelt, der auf der Auswertung optischer Extinktionssignale eines fokussierten Lichtstrahls basiert. Neben der Extinktion werden die durch Partikel größer als 1 µm verursachten Signalfluktuationen in Form der Standardab-weichung der Extinktion ausgewertet. Zur Erfassung von Partikeln kleiner als 2 µm erfolgt eine Spektralmessung bei drei Wellenlängen. Als Messergebnis werden eine mittlere Partikelgröße sowie die resultierende optische Konzentration ermittelt. Die Leistungsfähigkeit des Systems wurde in Verbindung mit Fällungsreaktionen getestet. Das Sensorprinzip kann in vielen Industriezweigen Anwendung finden. Anpassungen an das jeweilige Messproblem sind möglich.
Erweiterung des Messbereiches der Ultraschalldämpfungsspektroskopie durch Weiterentwicklung bekannter physikalischer Modelle zur Auswertung
Zeitraum: 01.11.2001 - 31.12.2004
Kurzbeschreibung:
Die Ultraschallspektroskopie ist eine etablierte Messmethode für viele Aspekte der Handhabung hochdisperser Pulver und Suspensionen. Dieses Potenzial ist trotz fortgeschrittener gerätetechnischer Applikationen nicht vollständig nutzbar, da die publizierten und verifizierten Modelle, die zur Interpretation schallspektroskopischer Messergebnisse zur Verfügung stehen, erheblichen Restriktionen unterworfen sind. Es wird vor allem das Fehlen eines Modells deutlich, mit dem das akustische Verhalten disperser Systeme über den gesamten Partikelgrößenbereich gleich gut quantifiziert werden kann. Insbesondere für den Bereich der Partikel größer als 10 Mikrometer wurden daher Modellerweiterungen angestrebt.
Im Ergebnis des Projekts steht die Erkenntnis, dass für die Interpretation von Messungen in Suspensionen und Emulsionen ein für den Fall polydisperser Suspensionen erweitertes Modell der elastischen Streuung von Schall angewendet werden sollte. Messungen mit repräsentativen Stoffsystemen lassen sich mit diesem Ansatz theoretisch nachbilden. Es konnte außerdem gezeigt werden, dass die Anbindung des Modells an das Langwellenregime für niedrige Konzentrationen durch additive Überlagerung der Modellgleichungen erzielt wird. Begleitend zu den Hauptzielen des Projekts wurden zudem Methoden der Emulsionsbildung und -charakterisierung sowie die Anwendung der Modellgleichungen auf den Spezialfall poröser Partikel untersucht.
Charakterisierung industrieller Emulsionen der Lebensmitteltechnik mit Hilfe der Ultraschallspektroskopie
Forschungskreis der Ernährungsindustrie e.V. - FEI
Projektsteckbrief: Homepage der AiF
Zeitraum: 01.12.1999 - 28.02.2002
Ergebniszusammenfassung:
Ziel des Forschungsvorhabens war, Voraussetzungen zu schaffen, die für die schallspektrosko-pische Online-Charakterisierung von Lebensmittelemulsionen erforderlich sind. In diesem Sinne wurden von ausgewählten Stoffsystemen die akustisch relevanten Stoffeigenschaften bestimmt und ein Modell zur Berechnung des Schalldämpfungsverhaltens konzentrierter Emulsionen ent-wickelt. Darüber hinaus wurde gezeigt, unter welchen Bedingungen und auf welche Weise Emul-gierhilfsstoffe in die Modellierung einbezogen werden müssen. Die Anwendung dieser Ergeb-nisse auf die Charakterisierung industrieller Lebensmittelemulsionen und praxisnaher Emulgier-schritte zeigen, dass insbesondere im submikronen Tropfengrößenbereich bei Kenntnis der akustisch relevanten Stoffparameter eine genaue Charakterisierung möglich ist. Es wird aber auch dargestellt, wie bei fehlender Stoffkenntnis (z.B. bei komplex-dispersen Systemen) das akustische Monitoring von Produktströmen genutzt werden kann, um Änderungen des Dispersi-tätszustandes frühzeitig zu detektieren.
Optimierung der Kuchenfiltration durch gezielte Auswahl der textilen Filtermedien und Nutzung von Grenzflächeneffekten
Forschungs-Gesellschaft Verfahrens-Technik e.V. - GVT
Projektsteckbrief: Homepage der AiF
Zeitraum: 01.11.1998 - 30.10.2000
Vorhabensbeschreibung:
Die Anwendung der betrieblichen Fest-flüssig-Kuchenfiltration wird in zunehmenden Maße in den Bereich feiner Partikel ausgedehnt. In diesem Bereich sind die Grenzflächeneffekte von meßgeblicher Bedeutung. Die Teilprozesse der Filtration wie Kuchenbildung, Entfeuchtung und Kuchenabnahme werden wesentlich von den Wechselwirkungen der in Suspension befindlichen Partikel untereinander, zwischen Suspension und Filterkuchen und zwischen Filterkuchen und Filtermittel bestimmt. Die Kenntnisse dieser Wechselwirkungen sind derzeit völlig unzureichend und von widersprüchlichen Aussagen geprüft. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Grenzflächeneffekte für praxisrelevante Suspensionen und Filtermedien soweit aufzuklären, daß der Prozeß der Kuchenfiltration, z.B. durch gezielte Auswahl von Filtermedien und/oder durch gezielte Behandlung der Suspension, optimiert und wirtschaftlicher gestaltet werden kann. Hierzu sind, aufbauend auf umfangreiche Vorarbeiten der Forschungsstelle, systematische Versuche an einer halbautomatischen Laborfilterpresse mit ausgewählten kristallinen und biologischen Substanzen sowie mit praxisüblichen Filtermitteln (Gewebe und Nadelfaservliese) vorgesehen. Auf der Basis der erwarteten Ergebnisse kann der Prozeß der Kuchenfiltration durch gezielte Auswahl von Filtermedien und/oder durch gezielte Behandlung der Suspensionen wirtschaftlicher gestaltet und sein Anwendungsbereich in den Bereich feinerer Partikel ausgedehnt werden. Dies kommt sowohl den einschlägigen Herstellern von Filterapparaten und Filtermitteln sowie den Anwendern dieses Filterprozesses (z.B. Lebensmittelindustrie, Pharmazie, Biotechnologie, Chemie, Umweltschutz) zugute. In diesen Industriebereichen befinden sich zahlreiche kleine und mittlere Unternehmen.
Entwicklung und Erprobung eines Sensors zur gleichzeitigen Bestimmung der Partikelkonzentration und charakteristischer Parameter der Partikelgrößenverteilung
Forschungsgesellschaft für Messtechnik, Sensorik und Medizintechnik e.V. Dresden
Projektsteckbrief: Homepage der AiF
Zeitraum: 01.01.1997 - 30.04.1999
Verlängerung der Standzeit von Membranen bei der Querstromfiltration unter praxisnahen Bedingungen durch die gezielte Anwendung eines elektrischen Feldes
Forschungs-Gesellschaft Verfahrens-Technik e.V. - GVT
Projektsteckbrief: Homepage der AiF
Zeitraum: 01.09.1996 - 31.10.1998
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