Phosphorrecycling mittels Kombination von Nieder-Temperatur-Konvertierung und thermochemischem Aufschluss von biogenen Reststoffen

Phosphor (P) muss in näherer Zukunft aus Klärschlamm (KS) recycelt werden; dies wird durch die Novellierung der Klärschlammverordnung ab 2025 eine Pflicht für Kläranlagen einer bestimmten Größe (> 50.000 EW). Klärschlämme dieser Kläranlagen dürfen sodann nicht mehr direkt als Dünger in der Landwirtschaft verwendet werden. Es muss also ein Weg gefunden werden, den P auch unter ökologischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten aus Klärschlamm zu recyceln. Um ein möglichst ökologisch und wirtschaftlich nachhaltigen Weg zu finden um P zu recyceln, wird ein gesamtheitliches Konzept benötigt. Im Rahmen dessen hat das Stoffstrommanagement den höchsten Stellenwert. Das Stoffstrommanagement beinhaltet z.B. die Beratung und Informierung der Kläranlagen hinsichtlich der P-Recyclingpfade und der Einbettung dieser in ein gesamtheitliches P-Recycling-Konzept. Das bedeutet, dass Kläranlagen aufgrund der individuellen Klärschlammbehandlung auch unterschiedlich in das Konzept miteinbezogen werden können. Dies wiederum setzt ein Stoffstrommanagement voraus, welches verschiedene Lösungen anbietet. Die vorliegende Arbeit liefert hinsichtlich dieses gesamtheitlichen Konzepts grundlegendes Wissen hinsichtlich der Behandlung unterschiedlicher Klärschlammarten, d.h. Klärschlämmen unterschiedlicher Fällung. Abbildung 31 zeigt schematisch welche möglichen Recyclingpfade aus KS existieren (es sind hier lediglich thermische Recyclingprozesse mit einbezogen). Durch das vorliegende Projekt wurden zwei vielversprechende Wege des Phosphorrecyclings herausgearbeitet. Einer dieser Wege ist der dezentrale Weg, der über den Einsatz von kleinen Pyrolysereaktoren führt, die in der Lage sind bei relativ niedrigen Temperaturen (400-600°C) P-Recyclingdünger herzustellen (Abb. 31). Diese Reaktoren können dezentral an Kläranlagen zum Einsatz kommen und die dabei entstehenden Recycling-Dünger können lokale Anwendung finden. Auf Grundlage der Ergebnisse wird empfohlen, dass diese Pyrolysereaktoren hauptsächlich an Kläranlagen zum Einsatz kommen, die zum einen eine biologische P-Eliminierung durchführen und zum anderen unbedenkliche Mengen an Schwermetallen im produzierten KS haben. Diese Pyrolyse bei niedrigen Temperaturen (500°C) ist nur begrenzt in der Lage schwerlösliche P-Verbindungen – die durch chemische P-Eliminierung entstehen können – zu besser löslichen P-Verbindungen zu transformieren. Es wird vermutet, dass Polyphosphate, primäre Phosphate und sekundäre Phosphate eine entscheidende Rolle für die P-Verbindungen im KS-Karbonisat haben, da durch die relativ niedrigen Temperaturen (400-500°C) sekundäre Di- und Triphosphate entstehen können, die gut pflanzenverfügbar sind. Weiterhin ist das dezentrale Verfahren nicht in der Lage mit Schwermetallen belastete KS zu behandeln, da mittel- und schwerflüchtige Schwermetalle nicht abgereichert werden können. Für Klärschlamme, die eine chemische P-Eliminierung erfahren haben und/oder die mit Schwermetallen hoch belastet sind, eignet sich eine thermochemische Behandlung bzw. Nachbehandlung bei hohen Temperaturen (Abb. 31). Diese ist in der Lage aus schwerlöslichen P-Verbindungen (AlPO4, FePO4 oder tertiäre Calciumphosphate) leichtlösliche, gut pflanzenverfügbare CaNaPO4 zu schaffen. Thermochemische Nachbehandlungen sind aufgrund ihrer hohen Temperatur (950°C) alle in der Lage leichtflüchtige Schwermetalle abzureichern (Hg, Cd, Pb). Darüber hinaus können durch den Einsatz von verschiedenen Additiven zusätzlich mittelflüchtige Schwermetalle abgereichert werden. In der vorliegenden Arbeit eignete sich eine Behandlung mit MgCl2 und HCl dazu alle Schwermetalle, außer As, Ni und Cr, abzureichern. Na2SO4 hingegen ist nicht in der Lage As, Ni, Cr und in Teilen auch Zn und Cu abzureichern. Es muss hier also ein Kompromiss gesucht werden zwischen den Zielen P-Pflanzenverfügbarkeit und Schwermetallabreicherung. Es wurde herausgefunden, dass unter niedrigen Temperaturen (500°C) bereits Calciumphosphate (Whitlockit) gebildet wurden und dass diese über Intermediate (Ca13Mg5Na18(PO4)18) zu CaNaPO4 transformiert werden. Diese Intermediate zeigten eine geringere Pflanzenverfügbarkeit, weshalb das Ziel sein muss, eine möglichst hohe CaNaPO4-Ausbeute zu erreichen. Wie das Modellexperiment, aber auch unserer Untersuchungen an echten Klärschlämmen gezeigt haben, spielt die Fällung während der Abwasserreinigung eine sehr wichtige Rolle, da der Erfolg der Bildung von CaNaPO4 offensichtlich stark von dieser abhängt. Neben der Fällung und der P-Form, spielt das Si/P-Verhältnis eine wichtige Rolle, da hier ein negativer Effekt auf die Bildung von CaNaPO4 während der Behandlung mit Na2SO4 ausgeht. Die aus der großtechnischen Umsetzung gewonnenen Produkte wurden im Containerversuch sowie im Feldversuch getestet. Die Ergebnisse dieser Experimente zeigten, dass sich die Verfahren in die Praxis übertragen lassen. Mit dem Containerexperiment konnte gezeigt werden, dass nach einer Verarmung des Bodens an P und nach einer erneuten Düngung eine deutliche Düngewirkung der P-Recyclingprodukte erzielt werden kann. Weiterhin konnte auch in einem Feldversuch gezeigt werden, dass zumindest in der P-Konzentration ein deutlicher Trend der Düngewirkung zu erkennen war. P-Recyclingprodukte aus der thermochemischen Behandlung sind also in der Lage als P-Düngemittel in der Praxis zu dienen. Darüber hinaus weisen sie teilweise deutlich geringere Schwermetallfrachten als herkömmliche mineralische P-Dünger auf und stellen somit ein umweltfreundliches Substitut für den ökologischen Landbau dar

"Paysage à votre santé" Gesundheitsfördernde Landschaften - eine Betrachtung von Naturparken

Die positiven Wechselwirkungen zwischen Landschaft, Gesundheit und Wohlbefinden erfreuen sich sowohl in zeitgenössischer Forschung als auch in der raumplanerischen Praxis eines regen Interesses. Vor dem Hintergrund des demographischen Wandels wird Gesundheit ein immer wichtigeres Gut in unserer Gesellschaft, und Landschaft wird in diesem Zusammenhang als zentrale Ressource erkannt. Die Großschutzgebietskategorie der Naturparke wurde seit den 1960er Jahren vor dem Hintergrund der gesamtgesellschaftlichen Erholungsvorsorge konzipiert und in den historischen Planungen nimmt das Thema Gesundheit daher eine zentrale Rolle ein. Zahlreiche Naturparke besinnen sich auch heute auf dieses ursprüngliche Aufgabenfeld zurück und entwickeln entsprechende Angebote und Themenprogramme, die Teil der Außendarstellung und des Selbstverständnisses werden. In der wissenschaftlichen Forschung erfahren Naturparke hierzu bisher kaum tiefergehende Betrachtung, obwohl diese eine tragende Säule im Hinblick auf die Bereitstellung landschaftlicher Gesundheitsressourcen sind. In diesem Beitrag werden ausgewählte Naturparke in Hessen - sowohl aus historischer Perspektive als auch vor dem Hintergrund der gegenwärtigen Forschung - genauer beleuchtet, um Empfehlungen für deren Entwicklung im Kontext einer räumlich orientierten Gesundheitsplanung auszusprechen.The positive interactions between landscape, health and well-being currently attract great attention from both contemporary research and spatial planning practice. Against the background of demographic change, health is set to become an increasingly important asset in our society, and landscape is recognised as being a key resource in this context. The nature park, as a large-scale protected area category, was conceived in the 1960s in the context of providing recreation for the whole of society. The theme of health thus occupies a central role in historical planning. Numerous nature parks look back on these roots and develop corresponding offerings and themed programmes that become part of their external image and self-conception. To date, this aspect of nature parks has been subject to little in-depth academic research, even though such parks play an important role in the provision of health-promoting landscapes. This paper closely examines selected nature parks in Hessen - both from a historical perspective and in the context of current research - in order to draw up recommendations for their development as part of spatially based 'health planning'

Potential effects of optical solar sail degredation on trajectory design

The optical properties of the thin metalized polymer films that are projected for solar sails are assumed to be affected by the erosive effects of the space environment. Their degradation behavior in the real space environment, however, is to a considerable degree indefinite, because initial ground test results are controversial and relevant inspace tests have not been made so far. The standard optical solar sail models that are currently used for trajectory design do not take optical degradation into account, hence its potential effects on trajectory design have not been investigated so far. Nevertheless, optical degradation is important for high-fidelity solar sail mission design, because it decreases both the magnitude of the solar radiation pressure force acting on the sail and also the sail control authority. Therefore, we propose a simple parametric optical solar sail degradation model that describes the variation of the sail film's optical coefficients with time, depending on the sail film's environmental history, i.e., the radiation dose. The primary intention of our model is not to describe the exact behavior of specific film-coating combinations in the real space environment, but to provide a more general parametric framework for describing the general optical degradation behavior of solar sails. Using our model, the effects of different optical degradation behaviors on trajectory design are investigated for various exemplary missions

Superficial femoral popliteal vein: An anatomic study

AbstractObjective : The superficial femoral popliteal vein (SFPV) has been used as an alternative conduit for both arterial and venous reconstructive surgery. Its popularity continues to grow, despite concern about the potential for venous morbidity after harvest. The purpose of this study was to determine an anatomic “safe” length of SFPV for harvest, assuming that the preservation of at least one valve and one significant collateral vein in the remaining popliteal vein (PV) segment can minimize venous morbidity. Methods : Forty-four SFPVs were harvested from 39 cadaveric specimens. The length of both the superficial femoral vein (SFV) and PV was measured, and the number and location of valves and significant side branches (more than 2 mm in diameter) of the PV were measured. The Student two-tailed t test was used as a means of comparing vein lengths between the sexes. Correlation coefficients were determined for the effect of patient height on vein length, stratified by means of sex. Results : Vein length (SFV mean, 24.4 ± 4 cm; PV mean, 18.8 ± 4 cm) varied with sex (male SFV mean, 28.1 ± 5 cm; male PV mean, 21.5 ± 3 cm; female SFV mean, 22.6 ± 4 cm; female PV mean, 18.4 ± 3 cm; P =.01). Valve number (mean, 1.8 ± 0.5) and location and collateral vein number (mean, 5 ± 1.8) and location were variable and independent of height or sex. Conclusion : An anatomic “safe” length of SFPV for harvest to minimize venous morbidity would include all the SFV and 12 cm of PV in 95% of women and 15 cm of PV in 95% of men. We found that the male sex was a significant determinant for a longer safe length of vein that can be harvested. (J Vasc Surg 2000;31:450-5.

Laserspektroskopische Ferndetektion zur Erkennung von Gefahrstoffen auf Kleindrohnen

In den letzten Jahrzehnten haben sich die globale Sicherheitsarchitektur und die Sicherheitsrisiken in der Gesellschaft grundlegend geändert. Direkte und indirekte Bedrohungen wie zum Beispiel Terrorismus, Organisiertes Verbrechen oder Piraterie stellen neue Anforderungen an Innere Sicherheit und Verteidigung. Bei geplanter oder unbeabsichtigter Freisetzung von CBE Kampf- und Gefahrstoffen erfordert die schnelle Aufklärung eine schnelle, flexible und zuverlässige Detektion von CBE-Substanzen und Kontaminationen. LUCS ist ein innovatives drohnengestütztes Ferndetektionssystem, welches im Rahmen der DLR Sicherheitsforschung vom DLR Institut für Technische Physik entwickelt wurde. Basierend auf einer laserspektroskopischen Technik ist das MAV-gestützte System (Micro Air Vehicle) insbesondere für den Einsatz zur berührungslosen Erkennung und Klassifizierung von chemischen und biologischen Gefahrstoffen auf Oberflächen ausgelegt. Das Zusammenspiel zwischen LUCS und dem Coptersystem ermöglicht uneingeschränkten Bewegungsfreiraum, wodurch Kontaminationen nicht nur punktuell erfasst, sondern auch großflächig lokalisiert werden können. Anhand einer On-board Datenverarbeitung können die Messdaten in nahezu Echtzeit an die Bodenstation übermittelt werden

The theory of heating of the quantum ground state of trapped ions

Using a displacement operator formalism, I analyse the depopulation of the vibrational ground state of trapped ions. Two heating times, one characterizing short time behaviour, the other long time behaviour are found. The short time behaviour is analyzed both for single and multiple ions, and a formula for the relative heating rates of different modes is derived. The possibility of correction of heating via the quantum Zeno effect, and the exploitation of the suppression of heating of higher modes to reduce errors in quantum computation is considered.Comment: 9 pages, 2 figure

In-situ Magnesium Diboride Superconducting Thin Films grown by Pulsed Laser Deposition

Superconducting thin films of MgB2 were deposited by Pulsed Laser Deposition on magnesium oxide and sapphire substrates. Samples grown at 450C in an argon buffer pressure of about 10-2 mbar by using a magnesium enriched target resulted to be superconducting with a transition temperature of about 25 K. Film deposited from a MgB2 sintered pellet target in ultra high vacuum conditions showed poor metallic or weak semiconducting behavior and they became superconducting only after an ex-situ annealing in Mg vapor atmosphere. Up to now, no difference in the superconducting properties of the films obtained by these two procedures has been evidenced.Comment: 10 pages, 4 figure

Epigenetic activation of the FLT3 gene by ZNF384 fusion confers a therapeutic susceptibility in acute lymphoblastic leukemia.

FLT3 is an attractive therapeutic target in acute lymphoblastic leukemia (ALL) but the mechanism for its activation in this cancer is incompletely understood. Profiling global gene expression in large ALL cohorts, we identify over-expression of FLT3 in ZNF384-rearranged ALL, consistently across cases harboring different fusion partners with ZNF384. Mechanistically, we discover an intergenic enhancer element at the FLT3 locus that is exclusively activated in ZNF384-rearranged ALL, with the enhancer-promoter looping directly mediated by the fusion protein. There is also a global enrichment of active enhancers within ZNF384 binding sites across the genome in ZNF384-rearranged ALL cells. Downregulation of ZNF384 blunts FLT3 activation and decreases ALL cell sensitivity to FLT3 inhibitor gilteritinib in vitro. In patient-derived xenograft models of ZNF384-rearranged ALL, gilteritinib exhibits significant anti-leukemia efficacy as a monotherapy in vivo. Collectively, our results provide insights into FLT3 regulation in ALL and point to potential genomics-guided targeted therapy for this patient population

Aerostructural design optimization of a 100-passenger regional jet with surrogate-based mission analysis

Peer Reviewedhttp://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/106481/1/AIAA2013-4372.pd