Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
–\tOptimierung des Abbaupotentials an Luftschadstoffen \/z.B. NOx) mittels Betonsteine durch Ver\u00e4nderung von Zusatzstoffen und der Oberfl\u00e4che. Damit soll auch die Sorptionskapazit\u00e4t f\u00fcr Luftschadstoffe an Betonsteinen erh\u00f6ht und die photokatalytische Aktivit\u00e4t \u00fcber lange Zeitr\u00e4ume erhalten bleiben.
\n–\tAbbau von organischen Luftschadstoffen durch TiO2-dotierte Pflastersteine
\n–\tNachweis einer Umweltentlastung durch die Verwendung von TiO2-dotierten Pflastersteinen durch Durchf\u00fchrung einer prospektiven Umweltrisikoabsch\u00e4tzung<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden-\tHerstellung von Mustersteinen und Musterfl\u00e4chen f\u00fcr Langzeitversuche sowie f\u00fcr detaillierte Freilandversuche
\n–\tLaborstudien unter standardisierten Bedingungen, Durchf\u00fchrung von Bestrahlungsversuchen-\tUntersuchungen im Technikum zur Ann\u00e4herung an reale Bedingungen mit der M\u00f6glichkeit der Einstellung von definierten Umweltbedingungen und Schadstoffkonzentrationen bzw. Schadstoffzusammensetzung
\n–\tMessungen im Freiland an Referenzfl\u00e4chen in Ballungsgebieten (z.B. Erfurt, Frankfurt Fraport) unter Einbeziehung der mobilen Messkammer
\n–\tDurchf\u00fchrung von Versuchen mit mobiler Messkammer mit Steinen der erstellten Musterfl\u00e4che
\n–\tUntersuchung der photokatalytischen Reaktion hinsichtlich der Entstehung \u00f6kotoxikologischer Metabolite und der Versickerung von Abbauprodukten in Grund- und Abwasser, z.B. f\u00fcr Nitrat<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Durch eine Reihe von Experimenten ist belegt, dass Schadstoffe photokatalytisch durch spezielle Betonsteinoberfl\u00e4chen, die mit TiO2 angereichert sind, abgebaut werden. Bei Weiterverfolgung der vielversprechenden Ans\u00e4tze blieb jedoch eine Reihe von Fragen offen, die im Rahmen des beantragten Vorhabens gekl\u00e4rt werden sollen. In einem ersten Schritt werden Mustersteine hergestellt, die vergleichenden Untersuchungen im Labor nach ISO 22197-1 unterzogen wurden. Hierbei konnte gezeigt werden, dass –\tdistinkte und reproduzierbare Ergebnisse zur Wirksamkeit der untersuchten Materialien erzielt werden.-\tvon daher die Messapparatur die M\u00f6glichkeit bietet, diejenigen Oberfl\u00e4chen respektive Rezepturen zu identifizieren, die die h\u00f6chste Wirksamkeit zur photolytischen Minderung von NOx aus der Luft besitzen.
\n–\tauf dieser Basis eine fundierte Entscheidung getroffen werden kann, welche der Steine bzw. welche Rezeptur(en) f\u00fcr die gro\u00dffl\u00e4chige Verlegung am besten geeignet sind.
\n–\tEs kann eine Abbaukapazit\u00e4t von nahezu 90% (ausgedr\u00fcckt als %NO-Abbau) nachgewiesen werdenHinsichtlich einer Ursachenanalyse f\u00fcr die h\u00f6here bzw. niedrigere Wirksamkeit k\u00f6nnen die Schlussfolgerungen gezogen werden:-\tDie Verf\u00fcgbarkeit des TiO2 hat erwartungsgem\u00e4\u00df einen sehr gro\u00dfen Einflu\u00df.
\n–\tDie Mikrostruktur der Oberfl\u00e4che beeinflusst ebenfalls das verf\u00fcgbare TiO2.Durch den Bau einer mobilen Messkammer wird die Wirksamkeit einer Pflastersteinfl\u00e4che von ca. 2m2 und bei einer betrachteten H\u00f6he von 35 cm \u00fcber dem Pflaster zun\u00e4chst unter standardisierten Bedingungen und in einem zweiten Schritt an realen Standorten gemessen. Erste Messungen unter standardisierten Bedingungen zeigen, dass lediglich eine etwa 5%-ige NO-Reduzierung festgestellt wird. Die im Vergleich zur kleinen Labormesskammer wesentlich geringere Wirksamkeit kann folgende Ursachen haben:-\tDas \u00fcber der Steinfl\u00e4che vorhandene Luftvolumen ist deutlich gr\u00f6\u00dfer. Eine einfache Umrechnung zeigt die Abh\u00e4ngigkeiten der NO-Minderung von der Geometrie des Bezugsvolumen der Luft \u00fcber der Fl\u00e4che und der Windgeschwindigkeit bei angenommener laminarer Str\u00f6mung-\tDie Lichtintensit\u00e4t auf der Oberfl\u00e4che des Pr\u00fcfgutes ist in der mobilen Messkammer deutlich niedriger im Vergleich zur Labor-Messkammer.In einem weiteren Schritt wurde die Wirksamkeit eines ausgew\u00e4hlten Steins unter Einsatz der Messzelle aus der Messeinrichtung zur Analyse nach ISO 22197-1 unter realen Umweltbedingungen getestet. Dazu wurden Autoabgase mit einer NO-Konzentration in H\u00f6he von etwa 1 ppm \u00fcber den Stein geleitet, der in der betreffenden Messzelle angeordnet war. Die Bestrahlung erfolgte durch Sonnenlicht bei H\u00f6chststand der Sonne (20.6.2008, gegen 12:00 Uhr) und klarem Himmel. Bei dieser Anordnung konnte – analog zur Anordnung nach ISO 22197-1- ein etwa 90%iger Abbau nachgewiesen werden.Die Erfassung der Bildung von eluierbarem Nitrat zeigt, dass NOx zun\u00e4chst zu NO2, dann zu Nitrat umgesetzt wird. Unter der Annahme von urbanem runoff und dem anschlie\u00dfenden Transport in die Kl\u00e4ranlage kann abgesch\u00e4tzt werden, dass die in die Kl\u00e4ranlage und ggf. sp\u00e4ter in die Umwelt eingetragenen Nitratmengen unterhalb der zurzeit g\u00fcltigen Grenzwerte liegen<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
1.\tPr\u00e4sentation anl\u00e4sslich eines Erfahrungsaustausches mit der Universit\u00e4t Enschede (NL) am 4.12.2007: Vorgehen bei der Testung von photokatalytischem Pflaster
\n2.\tVortrag im Rahmen des Workshops Wirksamkeitsmesstechnik f\u00fcr Beschichtungen mit Nanomaterialien am 12.\/13.3.2008, Schmallenberg: Problemangepasste Teststrategien zur Bestimmung von Effektivit\u00e4t und Umweltauswirkungen photokatalytischer Beschichtungen
\n3.\tPoster, European SETAC-Conference, Warschau, 26.-29.5.2008: Photocatalytic pavement significantly improves air quality<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Das im Antrag vorgeschlagene Versuchsdesign ist geeignet, die gestellten Fragen zu beantworten. Der Zeit- und Kostenrahmen wird voraussichtlich nicht \u00fcberschritten werden, sondern kann eingehalten werden. Die mit TiO2 dotierten Pflastersteine scheinen dazu geeignet zu sein, die NOx-Konzentration in der Luft zu reduzieren und damit einen Beitrag zum Umweltschutz zu leisten. Zu den Einzelergebnissen siehe Ergebnisse und Diskussion.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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