Experimentelle Untersuchungen zur Separation von Korngemischen in einem Stabmagnetfilter

Der Rückbau von kerntechnischen Anlagen stellt eine große Herausforderung dar; zum einen wegen ihrer Komplexität, zum anderen wegen des Umfangs der zu planenden Ausführungsschritte. Bei der Vielzahl an Anlagen ist ein Hauptkriterium des sicheren und nachhaltigen Rückbaus der Schutz von Mensch und Umwelt. Dazu gehört auch die Reduzierung von radioaktivem Abfall, um eine sichere und kostengünstige Entsorgung zu gewährleisten. Bei der Zerlegung von hochaktiven Stahlbauteilen mittels Wasser-Abrasiv-Suspension-Schneidtechnik entstehen signifikante Sekundärabfälle. Mit der hier vorgestellten Entwicklung einer Separationsanlage mittels magnetischer Sortierung der entstehenden Korngemische wird ein wesentlicher Beitrag zur Reduzierung des radioaktiven Abfalls geleistet. Die hierzu entwickelte Separationsanlage trennt dabei die Stahlspäne (aktivierter Anteil) aus dem Korngemisch, wobei ein Stabmagnetfilter zur Anwendung kommt. Diese Art von Filter wird konventionell nicht für die Aufgabenstellung der magnetischen Sortierung von Korngemischen verwendet, verfügt jedoch über maßgebliche Vorteile für die Anwendung mit radioaktiven Korngemischen. Versuche mit dem entwickelten Separationsverfahren zeigen, dass je nach Parametereinstellung signifikante Unterschiede bei der Separation der Fraktionen aus dem Korngemisch entstehen. Fehlende Kenntnisse über diese Art von Magnetfilter machen daher eine genauere Untersuchung des Stabmagnetfilters zur Sortierung von Korngemischen unabdingbar, was Thema dieser Arbeit ist. Um eine Bewertung der Separationsmöglichkeiten sowie deren Versuchsergebnisse vorzunehmen, wurde eine detaillierte Charakterisierung des Korngemisches aus der Wasser-Abrasiv-Suspension-Schneidtechnik durchgeführt. Neben der Gewinnung von wertvollen Erkenntnissen über die Zusammensetzung des Korngemisches werden auch Partikelabrasion, Partikelformen und Eigenschaften der beinhalteten Elemente im Abrasiv betrachtet. Mithilfe eines Extinktionszählers konnte eine Messeinrichtung zur Partikelgrößenanalyse realisiert werden. Diese erlaubt eine schnelle und unkomplizierte qualitative Aussage über die Zusammensetzung des magnetisch abgeschiedenen Materials, womit eine Bewertung der Separation ermöglicht wird. Ergänzt werden die experimentellen Untersuchungen durch eine numerische Mehrphasenströmungssimulation des Stabmagnetfilters, um Rückschlüsse auf die Strömungsverhältnisse und ihre Auswirkung auf die Separation im Filter zu ermöglichen. Das hierbei entwickelte Separationsverfahren ermöglicht eine Separation des überwiegenden Stahlanteils im Korngemisch, wobei eine Effizienzrate von ca. 90 Massen-% erreicht wird. Bezogen auf die Problematik der radioaktiven Abfallreduzierung wird somit eine maßgebliche Reduktion des radiologischen Inventars im Korngemisch erreicht. Dies erleichtert signifikant die nachfolgende Handhabung, Konditionierung und Entsorgung. Gleichzeitig liefert die Arbeit die Grundlagen zu einer vertiefenden Verbesserung des Separationsverfahrens zur Fest/Fest-Sortierung von Korngemischen durch einen Stabmagnetfilter

Exploring mild enzymatic sustainable routes for the synthesis of bio-degradable aromatic-aliphatic oligoesters

The application of Candida antarctica lipase B in enzyme-catalyzed synthesis of aromatic-aliphatic oligoesters is here reported. The aim of the present study is to systematically investigate the most favorable conditions for the enzyme catalyzed synthesis of aromatic-aliphatic oligomers using commercially available monomers. Reaction conditions and enzyme selectivity for polymerization of various commercially available monomers were considered using different inactivated/activated aromatic monomers combined with linear polyols ranging from C2 to C12. The effect of various reaction solvents in enzymatic polymerization was assessed and toluene allowed to achieve the highest conversions for the reaction of dimethyl isophthalate with 1,4-butanediol and with 1,10-decanediol (88 and 87% monomer conversion respectively). Mw as high as 1512 Da was obtained from the reaction of dimethyl isophthalate with ,10-decanediol. The obtained oligomers have potential applications as raw materials in personal and home care formulations, for the production of aliphatic-aromatic block co-polymers or can be further functionalized with various moieties for a subsequent photo- or radical polymerization

Enlarging the tools for efficient enzymatic polycondensation: structural and catalytic features of cutinase 1 from Thermobifida cellulosilytica

9siCutinase 1 from Thermobifida cellulosilytica is reported for the first time as an efficient biocatalyst in polycondensation reactions. Under thin film conditions the covalently immobilized enzyme catalyzes the synthesis of oligoesters of dimetil adipate with different polyols leading to higher Mw (~1900) and Mn (~1000) if compared to lipase B from Candida antarctica or cutinase from Humicola insolens. Computational analysis discloses the structural features that make this enzyme readily accessible to substrates and optimally suited for covalent immobilization. As lipases and other cutinase enzymes, it presents hydrophobic superficial regions around the active site. However, molecular dynamics simulations indicate the absence of interfacial activation, similarly to what already documented for lipase B from Candida antarctica. Notably, cutinase from Humicola insolens displays a “breathing like” conformational movement, which modifies the accessibility of the active site. These observations stimulate wider experimental and bioinformatics studies aiming at a systematic comparison of functional differences between cutinases and lipases.partially_openembargoed_20161210Pellis, Alessandro; Ferrario, Valerio; Zartl, Barbara; Brandauer, Martin; Gamerith, Caroline; Herrero-Acero, Enrique; Ebert, Cynthia; Gardossi, Lucia; Guebitz, GeorgPellis, Alessandro; Ferrario, Valerio; Zartl, Barbara; Brandauer, Martin; Gamerith, Caroline; Herrero Acero, Enrique; Ebert, Cynthia; Gardossi, Lucia; Guebitz, Geor

Using Rapid Prototyping to Develop a Cell-Based Platform with Electrical Impedance Sensor Membranes for In Vitro RPMI2650 Nasal Nanotoxicology Monitoring

Due to advances in additive manufacturing and prototyping, affordable and rapid microfluidic sensor-integrated assays can be fabricated using additive manufacturing, xurography and electrode shadow masking to create versatile platform technologies aimed toward qualitative assessment of acute cytotoxic or cytolytic events using stand-alone biochip platforms in the context of environmental risk assessment. In the current study, we established a nasal mucosa biosensing platform using RPMI2650 mucosa cells inside a membrane-integrated impedance-sensing biochip using exclusively rapid prototyping technologies. In a final proof-of-concept, we applied this biosensing platform to create human cell models of nasal mucosa for monitoring the acute cytotoxic effect of zinc oxide reference nanoparticles. Our data generated with the biochip platform successfully monitored the acute toxicity and cytolytic activity of 6 mM zinc oxide nanoparticles, which was non-invasively monitored as a negative impedance slope on nasal epithelial models, demonstrating the feasibility of rapid prototyping technologies such as additive manufacturing and xurography for cell-based platform development

Handbuch Künstliche Intelligenz : ein Praxisleitfaden für Unternehmen

Die Arbeitsgruppe (AG) Künstliche Intelligenz (KI) von Mittelstand-Digital tauscht sich zu Ergebnissen und Herausforderungen im Themenkomplex Künstliche Intelligenz in regelmäßigen Expertenrunden aus. Teilnehmen können alle Zentren des Mittelstand-Digital-Netzwerks. Unternehmen können so direkt von unserem Erfahrungsaustausch profitieren. Der gezielte Einsatz KI-basierter Lösungen hat eine signifikante Bedeutung für und Auswirkung auf die Wirtschaftlichkeit von Unternehmen. Durch die Arbeit in der AG Künstliche Intelligenz werden Unternehmen dazu befähigt, ein besseres Verständnis der Methoden Künstlicher Intelligenz zu entwickeln sowie daraus entstehende neue Potentiale und Chancen für das eigene Unternehmen zu erkennen. Den Unternehmen wird anhand von Best-Practice Beispielen aus dem Mittelstand-Digital Netzwerk Orientierung gegeben sowie diese bei der Einführung KI-basierter Lösungen unterstützt

From single autonomous robots toward cooperative robotic interactions for future planetary exploration missions

Mobile robotics will play a key role in future space, ocean and deep sea exploration activities. Besides the actual development of the robotic systems, the different ways of commanding those systems, using technologies varying from teleoperation with the human in the loop, through shared autonomy towards highly autonomous systems, will be the main challenges of these missions. This paper describes the robotic activities of the DLR institutions within the Helmholtz projects ROBEX and ARCHES, dealing with robots for autonomous space and ocean exploration applications. Furthermore, it describes the challenges, the overlap and the synergies of those domains, the different approaches of operating robots from far distances in extreme environments and gives an outlook on future mission possibilities

From single autonomous robots toward cooperative robotic interactions for future planetary exploration missions

Mobile robotics will play a key role in future space, ocean and deep sea exploration activities. Besides the actual development of the robotic systems, the different ways of commanding those systems, using technologies varying from teleoperation with the human in the loop, through shared autonomy towards highly autonomous systems, will be the main challenges of these missions. This paper describes the robotic activities of the DLR institutions within the Helmholtz projects ROBEX and ARCHES, dealing with robots for autonomous space and ocean exploration applications. Furthermore, it describes the challenges, the overlap and the synergies of those domains, the different approaches of operating robots from far distances in extreme environments and gives an outlook on future mission possibilities