• Energy Research
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Ziel der vorliegenden Dissertation war die Untersuchung und Optimierung des Biogasbildungspotentials der marinen Mikroalge \(\textit {Nannochloropsis salina}\) im Rahmen von Batchversuchen und einer semi-kontinuierlichen Langzeitstudie im Vergleich zu Maissilage. Im Rahmen der Batchersuche wurden der Salzgehalt, der robuste Zellwandaufbau und die unausgeglichene Nähstoffzusammensetzung der Algenbiomasse als limitierende Faktoren in der Vergärung der Mikroalge identifiziert. In semi-kontinuierlichen Langzeitversuchen wurde in der Monovergärung der Algenbiomasse eine konstante Zunahme des Ammoniumgehaltes und der Leitfähigkeit beobachtet, die in einer Störung des Prozessgleichgewichtes durch Akkumulierung von flüchtigen organischen Säuren resultierte. Durch Adaption der mikrobiellen Biozönose an die veränderten Bedingungen konnte zum Ende der Versuchsreihe ein stabiler Abbau der Algenbiomasse mit vermindertem Abbaugrad (ca. 50%) erreicht werden.

The report 'Our Common Future' (1987) defines Sustainable Development as 'development that meets the needs of the present without compromising the ability of future generations to meet their own needs' (WCED). But regarding diverging backgrounds of value orientations, interests, ego involvements, and the inherent fuzziness of the notion of Sustainable Development it is to be expected that stakeholders have their own ideas of Sustainability or at least weight the aspects of sustainability differently. This empirical study provides a social psychological model of this 'subjective theories' about Sustainable Development. One important conceptual distinction had been implemented in the design of the study: Sustainability as an abstract concept, more reflecting a general world view on the one hand side, and Sustainability as a more concrete evaluation of a given situation (i. e. new technology or policy) in an environmental context on the other. 99 members of environmental groups, natur conversation groups, and members of wind energy associations were asked with a self rating questionnaire about their attitudes towards sustainability, value orientations and general political beliefs. As an example for the concrete aspect of Sustainability subjects were asked to what extent they regard the technology of offshore wind energy as sustainable (i.e. concerning its potential harm for species) and about the perceived risks and chances accompanied with this new form of energy supply. Three most important results can be stated: 1. Five dimensions of general Sustainability were identified using exploratory and confirmatory factor analysis: belief in technological progress, democratic paticipation, ecocentrism, individual lifestyle/consumption, and attitudes towards the western, growth oriented economic system. 2. Measured by correlational and path analytical methods almost no evidence was found for any relation between the abstract view of Sustainability and the perceived sustainability of offshore wind energy. The abstract 'theory' about Sustainability could be explained by the abstract value orientation of the subjects whilst the estimated Sustainability of this form of environmental technology was related to its perceived risks and chances.3. Analysis of variance yielded that also the group memership had an impact for the estimated Sustainability of offshore wind energy, its risks and chances. As hypothesized subjects belonging to wind energy associations estimated the risks for species lowest and the chances for a positive effect for CO2 reduction (and therefore for the protection of the climate) highest. The nature conservation groups estimated risks and chances conversely. The judgement of the environmental conversation groups was found between those poles. However almost no difference could be found in the abstract notion of Sustainable Development, general value orientation, and political beliefs between the subgroups of the sample. The empirical findings of the study were summarized by proposing a social psychological model of subjective perception of Sustainability. The theoretical impact of the results and the limitations of the study were discussed at the end.

Working Paper Series "Sustainable Lives - Food Choices" Project website This Working Paper was presented at the 69th Annual International Communication Association (ICA) Conference 2019 in Washington, D.C.

Im Rahmen der Dissertation wurden ein Reaktordesign und eine Reaktionsführung für einen in einer offenen Prozessführung betriebenen thermochemischen Energiespeicher erarbeitet. Als Speichermaterial wurde ein binderfreier Zeolith 13X (Firma Chemiewerke Bad Köstritz) sowie neue, am ITW hergestellte Kompostmaterialien aus dem binderfreien Zeolith 13X und den Salzen Magnesiumsulfat und Calciumchlorid untersucht. Durch die Speicherung der Solarwärme in einem reversiblen Prozess (Sorption bzw. Hydratation) ist eine kompakte und nahezu verlustfreie Speicherung der Solarenergie aus den Sommermonaten bis in die Wintermonate hinein möglich. Damit kann die Effizienz der solaren Kombianlage gesteigert sowie der Anteil der solar bereitgestellten Wärme zur Gebäudebeheizung erhöht werden. Es wurden experimentelle Untersuchungen an den Speichermaterialien sowie numerische und experimentelle Untersuchungen zum Reaktordesign und zur Reaktionsführung durchgeführt. Die experimentellen Materialuntersuchungen am Einzelpartikel und im Haufwerk gaben Aufschluss über das Reaktionsgleichgewicht, über die Speicherdichte und über das makroskopische Reaktionsverhalten der Speichermaterialien. Gleichzeitig wurden durch die Materialuntersuchungen neue Erkenntnisse bezüglich des Einflusses des in den Zeolithen eingebrachten Salzes auf die Porenstruktur des Zeolithen sowie auf die Sorptionskapazität und auf das Reaktionsverhalten des Komposits gewonnen. Ein wesentliches Ergebnis war, dass die Sorptionskapazität des Komposits nur bei einem hohen Wasserdampfgehalt der Luft über der Sorptionskapazität des reinen Zeolithen lag. Bei geringeren Feuchten wurde eine deutlich verminderte Sorptionskapazität des Komposits beobachtet (Abnahme um 15 bis 30 %). Ein Grund hierfür war, dass durch das Einbringen des Salzes in den Zeolithen das Mikroporenvolumen und die Mikroporenoberfläche und damit die zur Verfügung stehende Adsorptionsoberfläche reduziert wurden. Dennoch wurde beim Komposit aus Zeolith und Magnesiumsulfat eine mit dem Zeolithen vergleichbare, ...

Für die Optimierung eines bereits bestehenden Prozesses, z.B. im Hinblick auf den maximal möglichen Durchsatz bei gleich bleibender Qualität der Pyrolyseprodukte oder für die Einstellung der Betriebsparameter bei einem unbekannten Einsatzstoff, kann ein mathematisches Modell eine erste Abschätzung für die Einstellung betrieblicher Parameter, wie z.B. Temperaturprofile im Gas und Feststoff, geben. Darüber hinaus kann man mit einem Modell für neu zu konzipierende Anlagen konstruktive Parameter ermitteln oder überprüfen. In dem hier dargestellten vereinfachten Modellansatz werden u. a. die Umsatzvorgänge für ein Partikelkollektiv mit Hilfe von Summenparametern aus Untersuchungen an einer Thermowaage und ergänzend im Drehrohr ermittelt. Das Prozessmodell basiert auf einem Reaktormodell, das das Verweilzeitverhalten des Einsatzstoffes im Reaktor beschreibt und einem Basismodell, bestehend aus Massen- und Energiebilanzen für Solid und Gas sowie Ansätzen zur Trocknung und zum Umsatz. Im Hinblick auf die Verfügbarkeit von stoffspezifischen Daten von Abfällen sind insbesondere zur Berechnung des Verweilzeitverhaltens und des Umsatzes im Heißbetrieb vereinfachende Ansätze durch die Bildung von Summenparametern hilfreich. Das Prozessmodell wurde schrittweise validiert: Zunächst wurde in Kaltversuchen ein Summenparameter, der u.a. die unbekannten Reibungsverhältnisse im Drehrohr berücksichtigt, durch Vergleich von Experiment und Rechnung für Sand ermittelt. Für heterogene Abfallgemische kann dieser Materialfaktor zwar für Kaltversuche bestimmt werden (soweit dies für Abfälle möglich ist), im Heißbetrieb ändern sich jedoch alle wesentlichen Stoffparameter wie Partikeldurchmesser, Schüttdichte und Schüttwinkel sowie die Reibungsverhältnisse. Für diesen Fall wird der Materialfaktor zu Eins gesetzt und die wesentlichen Stoffgrößen umsatzabhängig modelliert. Dazu ist die Kenntnis der Schüttdichten, statischen Schüttwinkel und mittleren Partikeldurchmesser vom Abfall und Koks aus dem Abfall notwendig. Die mit diesen Stoffdaten ...

Compressed Air Energy Storage (CAES) is successfully applied since decades. The report shows basic functionality of the CAES plants Huntorf and McIntosh and compares them regarding technical parameters. Special attention is paid to the retrofit of the Huntorf plant. Furthermore alternative CAES process concepts are presented and explained. Finally the adequacy of different CAES process concepts on the basis of application scenarios is discussed and evaluated.

Der Beitrag geht der Frage nach, welche Besonderheiten Genossenschaften zu beispielhaften Akteuren der Nachhaltigkeit und nachhaltigen Arbeit machen. Dazu wird ein Begriff der Nachhaltigkeit eingeführt, in dem die drei Dimensionen des Ökonomischen, Sozialen und Ökologischen wechselseitig aufeinander bezogen sind und auf die Tätigkeit der Arbeit angewandt werden. Anschließend werden die vorwiegend in lokalen Kontexten tätigen Genossenschaften als Unternehmens- und Rechtsform vorgestellt. Wichtige Leitideen wie Kooperation, Partizipation und Autonomie werden erläutert und als spezifisch genossenschaftliche Merkmale das Identitätsprinzip sowie der Förderzweck identifiziert. Entlang der drei Nachhaltigkeitsdimensionen verdeutlichen die im Folgenden diskutierten theoretischen Argumente und empirisches Datenmaterial, wie diese beiden Prinzipien zu nachhaltiger Arbeit führen. Dabei werden auch Parallelen gezogen zu den Kriterien einer erfolgreichen Bewirtschaftung von Gemeingütern (Commons) und schließlich auf die Notwendigkeit von repräsentativen Studien zu Genossenschaften verwiesen, um Wissen darüber zu erlangen, wie deren Nachhaltigkeitspotenziale auch in anderen Unternehmensformen und über lokale Zusammenhänge hinaus genutzt werden können. This paper investigates the values and principles of cooperatives and relates them to the triple bottom line of sustainability: economic, social and ecological. Sustainable work is conceptualized in a similar way understanding the three dimensions as interdependent aspects of using resources responsibly. Furthermore, the mainly locally operating cooperatives are discussed as a legal form of a company. Their guiding principles such as solidarity, democratic participation and autonomy are introduced and two distinguishing features recognized: the identity principle and the purpose of self-help. Following the three dimensions of sustainability, the article discusses theoretical arguments and presents empirical data showing how these two principles lead to a realization of sustainable work. The paper also draws parallels between cooperatives' principles and managing the 'commons'. It concludes calling for representative surveys on cooperatives in order to learn more about how to apply cooperatives' principles in other companies and beyond local realities. AIS-Studien

This work contains investigations on the effect of powdered activated carbon (PAC) on the effluent quality and operational safety of a membrane bioreactor (MBR), as well as its effects on sewage sludge quality. The tests to detect these effects were carried out in one of the four large-scale MBRs operated in parallel at an 80.000 p.e. WWTP sewage treatment plant in Kaarst. Comparative investigations without PACs were carried out in two other MBRs. The focus was on different dosing strategies in which the PAC was dosed into the activated sludge tank in proportion to the volume flow, continuously over time and in daily pulse dosings. The cleaning performance of the PAC-MBR was improved compared to the reference. The elimination of carbon compounds and especially the adsorption of trace organic substances was significantly increased at the low PAC dosing rates of 7±5 to 10±7 gPAC/m³ influent. The mean and maximum values for nitrogen compounds in the effluent were also lower in the PAC-MBR than in the MBR without PAC, while no significant change was observed for phosphorus.At similar PAC doses, only a slight difference between the dosing strategies was discernible. Overall, the continuous dosing showed the best organic carbon and trace organic substances elimination. Daily pulse dosing showed the highest system availability for PAC dosing due to the simple dosing technology.A better filterability of the activated sludge with PAC addition could be determined and was linked to a lower content of fouling-promoting substances. In addition, a reduction in the air requirement for nitrification aeration of the PAC-MBR was observed.An improvement in the thickening of the excess sludge via sieve belt thickener was observed. The improved dewaterability of the digested sludge could be demonstrated in the laboratory in semi-technical and in the large-scale tests. During a time of PAC dosing in all four MBRs of the WWTP, a clear improvement for the dewatering efficiency in the large-scale centrifuge was achieved at the tested PAC concentrations. The cost of PAC dosing into the biological stage is not determined by the investment costs, but largely by the operating costs from PAC dosing. Considering possible savings for the wastewater levy, aeration energy and sludge disposal costs, the additional costs for PAC dosing are reduced by approx. 50 to 80 %, depending on the scenario. The investigations carried out show a high technological potential. Membrane bioreactor technology has already been state of the art for 20 years and it is complemented and completed to a considerable extent by the dosing of PAC. Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen , 2023; Aachen : RWTH Aachen University 1 Online-Ressource : Illustrationen, Diagramme (2023). = Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2023 Published by RWTH Aachen University, Aachen