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Forschungsstelle
BAFU
Projektnummer
UTF 278.03.09
Projekttitel
Chelating agents for efficient and selective ammonium recovery (CAESAR)
Projekttitel Englisch
Chelating agents for efficient and selective ammonium recovery (CAESAR)

Texte zu diesem Projekt

 DeutschFranzösischItalienischEnglisch
Schlüsselwörter
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Kurzbeschreibung
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Ergebnisse gemäss Vertrag
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Projektziele
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Beschreibung der Resultate
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Umsetzung und Anwendungen
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Weiteres Vorgehen
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Publikationen / Ergebnisse
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Erfasste Texte


KategorieText
Schlüsselwörter
(Deutsch)
Ammoniakemission, Ammonium, Ablüftungssystem, Tierhaltungsbetriebe, Landwirtschaft
Kurzbeschreibung
(Deutsch)
Ammoniak ist ein giftiges Gas und wird durch Abbauprozesse in Fäkalien und Urin in die Atmosphäre freigesetzt. Tierhaltung stellt die grösste Ammoniakquelle dar, mit einem Beitrag von ca. 40% der gesamten atmosphärischen Emissionen. Ammoniak wirkt versauernd, verursacht Waldschäden, führt zur Eutrophierung empfindlicher Ökosysteme und gefährdet die Gesundheit von Menschen und Tieren. Die bestehenden Methoden, um Ammoniakemissionen aus der Tierhaltung zu begrenzen, generieren hohe Mengen von Ammonium in einer Form, die nicht mehr als Dünger zurückgewonnen werden kann.

Im Rahmen des Projekts "Chelating agents for efficient and selective ammonium recovery", genannt CAESAR, wird untersucht, ob Ammonium mittels Chelatliganden, die auf Nanopartikeln fixiert und in Ablüftungsystemen landwirtschaftlicher Tierhaltungsbetriebe eingesetzt werden, auf effiziente Art und Weise als Dünger zurückgewonnen werden kann. Diese CAESAR Technologie wird zuerst im Labor und anschliessend in einem Pilotbetrieb getestet.
Ergebnisse gemäss Vertrag
(Deutsch)
1. Resultate der Synthese organischer Ringstrukturen und der Bindung von Ammonium-Chelatliganden auf diese Strukturen.

2. Resultate der Immobilisierung von Chelatoren und deren Selektivität für die Entfernung von Ammonium mit der CAESAR-Technologie in synthetischem Abwasser. 

3. Resultate der Optimierung und Effizienz der CAESAR Technologie in einem Ablüftungsystem eines landwirtschaftlichen Tierhaltungsbetriebs.
Projektziele
(Deutsch)
Entwicklung einer effizienten Technologie (genannt CAESAR-Technologie) für die Rückgewinnung von Ammonium aus Ablüftungsystemen landwirtschaftlicher Tierhaltungsbetriebe.
Beschreibung der Resultate
(Deutsch)
Das Projektziel war die Entwicklung eines neuen Hybridmaterials, welches zur Entfernung und Wiedergewinnung von Ammonium genutzt warden kann. Dieses Material basiert auf speziellen organischen Verbindungen, welche selektiv Ammonium binden können (man spricht hier von Chelatoren). Diese Chelatoren werden in hoher Dichte auf einem Trägermaterial immobilisiert. Wir konnten verschiedene solcher Chelatoren erfolgreich im Gramm-Massstab synthetisieren und diese auf verschiedenen Trägermaterialien immobilisieren. Es zeigte sich jedoch, dass keiner dieser Chelatoren eine ausreichend hohe Bindungskapazität besitzt, die für eine industrielle Anwendung in so hochkonzentrierten Wässern, wie sie in landwirtschaftlichen Anlagen vorkommen, nötig ist. Als Alternative haben wir deshalb die Anwendbarkeit von eigens synthetisiertem sulfoniertem Silica-Material sowie von kommerziell erhältlichen Austauschern erprobt. Hiermit konnten wir im Labormassstab erfolgreich zeigen, dass sich Ammonium entfernen und wiedergewinnen lässt.
Umsetzung und Anwendungen
(Deutsch)

Als Bezugsmarke haben wir die Bindungseigenschaften von sulfonierten Silica-Materialien mit denen von kommerziell erhältlichen Sorbern verglichen. Es zeigte sich, das sulfonierte Silica-Materialien zwar eine deutlich niedrigere Bindungskapazität für Ammonium aufweisen im Vergleich zu kommerziell erhältlichen Sorbern, sich jedoch Ammonium in höherem Masse wiedergewinnen lässt. Kommerziell erhältliche Sorber erlaubten hingegen, die effiziente Entfernung von Ammonium auch aus hoch konzentrierten Wässern landwirtschaftlicher Anlagen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die synthetisierten sulfonierte Silica-Materialien - als schwache Austauscher - zwar nicht in hochkonzentrierten landwirtschafltichen Abwässern anzuwenden sind, sich jedoch eventuell in niedriger konzentrierten Lösungen einsetzen lassen, da sie eine höhere Ammonium-Wiedergewinnung erlauben.

Weiteres Vorgehen
(Deutsch)

Die Entfernung und die Wiedergewinnung von Ammonium sind nach wie vor hochaktuell, speziell im Lichte steigender Stickstoff-Düngerpreise und der Diskussion zur Verminderung von Klimagasen. Diesbezüglich stellt die Suche nach einem Austauscher der ausreichend hohe, selektive Ammonium-Bindungseigenschaften mit der Möglichkeit zur Ammonium Wiedergewinnung kombiniert, eine Forschungspriorität dar.

Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)
keine