Nachhaltige Verfahrenstechnik - Grundlagen, Techniken, Verfahren und Berechnung
von: Janet Nagel
Carl Hanser Fachbuchverlag, 2015
ISBN: 9783446444157
Sprache: Deutsch
456 Seiten, Download: 591686 KB
Format: EPUB, PDF, auch als Online-Lesen
geeignet für:
Typ: A (einfacher Zugriff)
| Nachhaltige Verfahrenstechnik | 4 | ||
| Vorwort | 6 | ||
| 1?Einführung | 14 | ||
| 1.1?Nachhaltigkeit | 16 | ||
| 1.2?Möglichkeiten der Verfahrenstechnik | 19 | ||
| 1.3?Ökobilanzen | 22 | ||
| 1.3.1?Vorausgehende Definition der Zielstellung | 25 | ||
| 1.3.2?Ziel und Untersuchungsrahmen der Ökobilanz | 26 | ||
| 1.3.3?Sachbilanz | 30 | ||
| 1.3.4?Wirkungsabschätzung | 32 | ||
| 1.3.5?Auswertung | 37 | ||
| 1.4?Carbon Footprint von Produkten (CFP) | 38 | ||
| 1.4.1?Beachtung spezifischer Treibhausgasemissionen | 41 | ||
| 1.4.2?Berichterstattung des CFP | 43 | ||
| 1.5?Nachhaltigkeitsbericht | 47 | ||
| 1.6?Ansätze zur Einbeziehung ökonomischer Aspekte | 52 | ||
| 1.7?Kritische Würdigung der Ansätze | 59 | ||
| 2?Biologische Grundlagen | 62 | ||
| 2.1 Mikroorganismen | 62 | ||
| 2.1.1?Klassifizierung von Mikroorganismen | 63 | ||
| 2.1.2?Struktureller Aufbau der Zellen | 70 | ||
| 2.1.3?Technischer Einsatz von Bakterien, Hefen und Pilzen | 74 | ||
| 2.2?Stoffwechsel und Energieumwandlung | 76 | ||
| 2.2.1?Thermische Prozesse der Zelle | 76 | ||
| 2.2.2?Energiegewinnung im Rahmen des Stoffwechsels | 82 | ||
| 2.2.3?Die Bedeutung der Stickstoffe und Phosphate | 90 | ||
| 2.3?Anaerobe Prozesse | 93 | ||
| 2.3.1?Gärung | 95 | ||
| 2.3.2?Methanogenese | 97 | ||
| 2.4?Funktionsweise der Enzyme | 99 | ||
| 2.5?Reaktionskinetik | 101 | ||
| 2.5.1?Wachstum und Vermehrung | 102 | ||
| 2.5.2?Wachstumskurve | 104 | ||
| 2.5.3?Monod-Kinetik | 107 | ||
| 2.6?Modellierung der Reaktionskinetik | 109 | ||
| 2.6.1?Reaktorfahrweisen | 110 | ||
| 2.6.2?Batchreaktor | 112 | ||
| 2.6.3?Bilanzierung | 114 | ||
| 2.7?Stofftransport | 123 | ||
| 2.8?Bioreaktoren | 127 | ||
| 2.8.1?Submersreaktoren | 128 | ||
| 2.8.2?Bettreaktoren | 136 | ||
| 2.8.3?Membranbioreaktor | 140 | ||
| 2.8.4?Methoden zur Immobilisierung | 141 | ||
| 3?Thermische Prozesse | 142 | ||
| 3.1?Thermodynamische Grundlagen | 145 | ||
| 3.1.1?Systeme in der Thermodynamik | 145 | ||
| 3.1.2?Der Begriff „Zustand“ in der Thermodynamik | 147 | ||
| 3.1.3?Arbeit und Wärme | 151 | ||
| 3.1.4?Erster Hauptsatz der Thermodynamik (1. HS) | 154 | ||
| 3.1.5?Thermische Zustandsänderungen | 157 | ||
| 3.1.6?Energieumwandlung – Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik (2. HS) | 162 | ||
| 3.1.7?Kreisprozesse | 166 | ||
| 3.1.8?Thermischer Wirkungsgrad | 167 | ||
| 3.1.9?Exergie und Anergie | 168 | ||
| 3.1.10?Dampfprozesse | 170 | ||
| 3.2?Konzepte zur Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) | 177 | ||
| 3.2.1?Blockheizkraftwerk (BHKW) | 180 | ||
| 3.2.2?Gas-Otto-Motoren | 183 | ||
| 3.2.3?Zündstrahlmotoren | 185 | ||
| 3.2.4?Stirling-Prozess | 186 | ||
| 3.2.5?Gasturbinen | 191 | ||
| 3.2.6?Organic Rankine-Cycle (ORC) | 200 | ||
| 4?Energieverfahrenstechnik | 206 | ||
| 4.1?Energiegewinnung aus Biomasse | 215 | ||
| 4.2?Ethanolherstellung aus Biomasse | 216 | ||
| 4.2.1?Schritte der Vorbehandlung bei der Ethanolproduktion | 217 | ||
| 4.2.2?Alkoholische Gärung (Fermentation) | 223 | ||
| 4.2.3?Destillation und Rektifikation | 227 | ||
| 4.2.4?Entwässerung | 238 | ||
| 4.2.5?Aufbereitung des Reststoffs | 241 | ||
| 4.2.6?Bioethanol aus der Sicht der Nachhaltigkeit | 242 | ||
| 4.3?Biogas | 248 | ||
| 4.3.1?Mikrobiologischer Prozess | 249 | ||
| 4.3.2?Einsatzstoffe | 256 | ||
| 4.3.3?Lebensbedingungen für Bakterien | 268 | ||
| 4.3.4?Verfahrenskette | 273 | ||
| 4.3.5?Prozessparameter | 282 | ||
| 4.3.6?Biogasreinigung und -aufbereitung | 288 | ||
| 4.3.7?Gärprodukt | 292 | ||
| 4.3.8?Einsatzmöglichkeiten für Biogas | 294 | ||
| 4.3.9?Diskussion der Nachhaltigkeit für die Erzeugung von Biogas | 298 | ||
| 5?Umwelttechnik | 306 | ||
| 5.1 Biologische Verfahren zur Luftreinhaltung | 306 | ||
| 5.1.1?Biofilter | 313 | ||
| 5.1.2?Biowäscher | 323 | ||
| 5.1.3?Biorieselbettreaktoren | 327 | ||
| 5.1.4?Biomembranverfahren | 328 | ||
| 5.1.5?Nachhaltigkeitsaspekte biologischer Luftreinhaltung | 330 | ||
| 5.2?Biologische Abfallbehandlung als Element der Kreislaufwirtschaft | 334 | ||
| 5.2.1?Abfallbehandlung – allgemeine Betrachtungen | 334 | ||
| 5.2.2?Kompostierung – Prinzipdarstellung | 338 | ||
| 5.2.3?Mieten als Verfahrensvariante | 344 | ||
| 5.2.4?Prozessschritte der MBA | 345 | ||
| 5.2.5?Konzepte zur Nachhaltigkeit Mechanisch-Biologischer Abfallbehandlungsanlagen | 355 | ||
| 6?Bioverfahrenstechnik | 372 | ||
| 6.1 Biokunststoffe | 372 | ||
| 6.1.1?Übersicht Biokunststoffe | 377 | ||
| 6.1.2?Nachwachsende Rohstoffe | 380 | ||
| 6.1.3?Herstellungsprozesse von Biokunststoffen | 382 | ||
| 6.1.4?Zertifizierung „biobasiert“ | 390 | ||
| 6.1.5?Nachhaltigkeit von Biokunststoffen | 391 | ||
| 6.2?Bodenhilfsstoffe | 404 | ||
| 6.2.1?Pflanzenernährung | 404 | ||
| 6.2.2?Bedeutung des Bodens | 408 | ||
| 6.2.3?Einsatz spezifischer Mikroorganismen für eine ökoeffiziente Pflanzenernährung | 411 | ||
| 6.2.4?Mikrobielle Nutzorganismen | 413 | ||
| 6.2.5?Herstellungsprozess eines Bodenhilfsstoffs am Beispiel des Bacillus amyloliquefaciens | 415 | ||
| 6.2.6?Exkurs: Chemische Dünger | 423 | ||
| 6.2.7?Aspekte zur Nachhaltigkeit von Produkten zur Verbesserung des Pflanzenwachstums | 428 | ||
| Literatur | 434 | ||
| Index | 450 |
