i

PHOTOKATALYTISCHES AEROSOL

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein selbstaktivierendes photoaktives Aerosol, insbesondere zum Methanabbau in der Atmosphäre und/oder zur Abgasaufbereitung oder -reinigung, ein Verfahren zur Herstellung eines Aerosols, eine Vorrichtung, mit der ein solches Aerosol bereitgestellt werden kann sowie eine Abgasaufbereitungsanlage, welche auf Basis des Aerosols arbeitet emittiert werden muss, um die gleiche Masse Methan innerhalb einer gegebenen Zeitspanne zu oxidieren Andererseits kann das beanspruchte Verfahren auch mit einem sehr geringen Eisengehalt im Aerosol oder ganz ohne Eisengehalt im Aerosol eingesetzt sein, beispielsweise für den Methanabbau in der Atmosphäre

Dabei wird in dieser Beschreibung Chlorid oberbegrifflich eingesetzt im Falle eines "Chlor-enthaltenden Aerosols" Besonders umfasst dies die hydrolysierbaren Chloride (TiCk, SiCk, AICI3, FeCIs, CI2, NOCI, NO2CI, NO3CI, HCl, Chlorid, Meerwasser) und die Chloridanionen „Chlorid“ wird im Weiteren anstelle von Chlor für sämtliche hier verwendeten Chlor enthaltenden Stoffe oder Verbindungen), verwendet, da sie überwiegend den hydrolysierbaren Chloriden zuzurechnen sind

Im sauren Milieu gehören Mischungen aus Salzsäure und Salpetersäure, insbesondere die als Aqua Regia bekannte Mischung, auf Grund ihrer Säure- und Oxidationswirkung zu den agressivsten und korrosivsten Flüssigkeiten, weil sie elementares Chlor freisetzen In dieser Beschreibung werden Aerosol-Zusammensetzungen, die Salpetersäure und Salzsäure enthalten, unter dem Begriff "Aqua-Regia" zusammengefasst Die Zusammensetzung kann Aqua Regia entsprechen, sie kann aber auch lediglich hinsichtlich der Chlor- und/oder Chloratom-Freisetzung eine vergleichbare Wirkung, nicht aber das exakte Mischungsverhältnis von Aqua Regia aufweisen, beispielsweise eine geringere Konzentration, ein abweichendes Mischungsverhältnis, aktivierende Beimischungen oder einen höheren pH-Wert als das klassische Aqua Regia Mit anderen Worten wird als "Aqua-Regia" in diesem Zusammenhang ein Aqua-Regia- Analogon beschrieben In der vorliegenden Beschreibung sind zahlreiche Aerosolzusammensetzungen aufgeführt, die, wenn sie hinreichend ausreagiert sind, in diesem Zusammenhang als "Aqua-Regia" bezeichnet werden Das "Aqua-Regia" weist bevorzugt einen pH-Wert von 3 oder kleiner auf, beispielsweise im Bereich von 3 bis -1, bevorzugt von 2 oder kleiner

Die Oxidationswirkung von "Aqua-Regia" kann im Lichte der im Weiteren im Detail beschriebenen Verfahren beziehungsweise im Lichte der im Weiteren im Detail beschriebenen Vorrichtungen insbesondere zum Abbau des Treibhausgases Methan, dem Abbau von Verbrennungsabgas-Schadstoffen beziehungsweise troposphärischen Ozons genutzt werden, wie ebenfalls im Weiteren erläutert werden wird

Durch die Sonnenl ichtphotolyse des beanspruchten sauren "Aqua-Regia"-Aerosols, beispielsweise enthaltend HNO3-, Nitrat-, Chlorid- und HCI-haltiges Ferrichlorid und/oder Titanhydrolysat, erfährt die Wirksamkeit der „Aqua Regia“ Oxidationswirkung eine Wirkungssteigerung, weil sowohl das freigesetzte elementare Chlor aus der nicht-photolytischen klassischen Aqua-Regia Oxidationsreaktion photolytisch zu Chloratomen gespalten wird, als auch die durch die Photolyse der Aqua Regia-Inhaltsstoffe zusätzlich gebildeten Chloratome durch photolytische Umsetzung von Nitrat und Salpetersäure in der Gegenwart von Chlorid zu NO2-Radikalen, Wasser und Chloratomen umgesetzt werden können Hinzu tritt ggf ., je nach Aerosolzusammensetzung, die Sonnenlicht-Photolyse von Ferrisalzen zu Ferrosalzen, die mit Nitraten zu Stickstofftrioxid-Radikalen führt, die mit Chloriden Chloratome bilden und wobei die Ferrichlorid-Photolyse zur direkten Chloratom-Bildung führt Auch die Titanhydrolysate können aus chemischer Sicht zu Titanfll l)hydrolysaten photolysiert werden, wobei die entsprechenden Reaktionsketten im „Aqua-Regia“-Milieu ebenfalls typischerweise in der Bildung von Chloratomen enden Die Chloratome haben im Gegensatz zu Hydroxylradikalen keine ausgeprägte Polarität und gehen daher unmittelbar in die Gasphase über, wo sie mit ihren Reaktionspartnern, wie Methan, Rauchaerosolen und Ozon Zusammentreffen und unter Umbildung zu HCl deren Oxidation bzw Abbau einleiten

Trotz der chemischen Reaktivität gehört das beanspruchte Aerosol und die durch das Aerosol erreichte Oxidation insbesondere von Methan zu den umweltfreundlichen Verfahren So sind natürliche Prozesse zu beobachten, bei welchen in der Atmosphäre mit pH < 1-sauren Ferrisalzaerosolen aus Mineralstaubabwehungen, eruptierten Vulkanaschen oder auch urbanen Emissionen operiert wird, ohne dass sich daraus Nachteile für die Ökosysteme ergeben Sobald diese natürlichen oder künstlichen Aerosole von Niederschlägen aus der Atmosphäre ausgewaschen werden, werden deren saure Konditionen durch das Regenwasser abgestumpft und im Kontakt mit Erde, Gestein und Ozean neutralisiert Dadurch kann der pH-Wert rasch auf schwach alkalische pH- Werte an der Ozeanoberfläche und je nach Boden oder Gesteinstyp auf schwach alkalische bis schwach saure pH-Werte an der Landoberfläche ansteigen Hinsichtlich der hier beanspruchten künstlichen Aerosole ist deren Emission voraussichtlich so zu regeln, dass sie nur in großer Verdünnung niedergehen können, beispielsweise überwiegend auf der Ozeanoberfläche Auf Grund der Aggressivität des beanspruchten sauren Chlorid-Misch-Aerosols ist seine Herstellung allerdings nicht trivial Je nach Ausführung der Vorrichtung kann eine hohe Säureresistenz der Vorrichtungskomponenten nötig sein

Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben vor diesem Hintergrund mit der vorliegenden Beschreibung zahlreiche Ansätze ausführbar beschrieben, wie in pragmatischer und durchführbarer Art und Weise die vorgestellten Verfahren und Vorrichtungen aufgebaut werden und/oder zum Einsatz kommen können Dabei liegt in einem Aspekt der Beschreibung ein Augenmerk darauf, dass ausreichende Volumina bereitgestellt werden können und dabei der Energiebedarf möglichst gering gehalten wird

Ferner hat sich die Erfindung in einem Aspekt die Aufgabe gestellt, Potentiale zu erfassen, menschgemachte oder natürliche Schadstoffemissionen für die vorliegende Erfindung so auszunutzen, dass die Schadstoffemission gesenkt werden kann und/oder die Wirkung oder Menge des hier vorgestellten Aerosols erhöht werden kann

Ein weiteres Augenmerk der vorliegenden Erfindung liegt darauf, das Verfahren gegenüber früheren Ideen weiter zu vereinfachen, insbesondere die bereitzustellenden Präkursoren bzw deren Herstellung zu vereinfachen, so dass ggf sogar weniger oder gar keine Stoffmengen von Zusatz- bzw Zuschlagstoffen in das Aerosol bzw deren Herstellung einzubringen sind Das Problem wird gelöst durch die in den unabhängigen Ansprüchen definierte Erfindung Abhängige Ansprüche geben Weiterbildungen und bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung wieder

Ein selbstaktivierendes photoaktives Aerosol gemäß der vorliegenden Beschreibung umfasst eine Anionen enthaltende Massenzusammensetzung Die Massenzusammensetzung beschreibt dabei die Stoffmassen beziehungsweise die Verhältnisse der Stoffmassen der in der Massenzusammensetzung enthaltenen Atome, Radikale oder Verbindungen zueinander Beispielsweise weisen Nitrate eine Stoffmasse von 62,0049 g/mol auf, Chlorid weist eine Stoffmasse von 35,453 g/mol auf Wenn ein Verhältnis von Stoffmassen in der Massenzusammensetzung angegeben ist, kann beispielsweise die Menge A zur Menge B angegeben sein Dies schließt nicht aus, dass im Übrigen auch ein Stoff C oder ein Stoff D enthalten ist oder in welcher Menge weitere Stoffe enthalten sind

Die Massenzusammensetzung weist ein Massenverhältnis von Nitratanionen und/oder Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen zu Chloriden von 1 Anteil Nitratanionen und/oder Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen zu 200 Anteilen Chloriden bis 10 Anteilen Nitratanionen und/oder Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen zu 1 Anteil Chloriden

Ferner weist die Massenzusammensetzung einen pH-Wert in einem Bereich von kleiner oder gleich 3 bis größer oder gleich - 1, also im Bereich von 3 bis -1 (jeweils inklusive), auf

Die Massenzusammensetzung kann ferner bevorzugt je einem im Aerosol enthaltenen Anion zwischen 0,2 und 2,5 Schwefelverbindungen umfassen, bevorzugt zwischen 0,5 und 1,5 Schwefelverbindungen, wobei die Schwefelverbindungen beispielsweise Schwefeldioxid-Moleküle und/oder Hydrogensulfat umfassen können

In bevorzugter Weise kann die Massenzusammensetzung ferner Metallverbindungen umfassen Die Metallverbindungen der Massenzusammensetzung umfassen bevorzugt Metalle aus den Nebengruppenelementen des Periodensystems, beziehungsweise Verbindungen umfassend Nebengruppenelemente des Periodensystems, und/oder Alkalimetalle und/oder Erdalkalimetalle Die Metallverbindungen, insbesondere die Nebengruppen-Metallverbindungen, können dabei in einem Massenverhältnis von 1 Anteil Metallverbindungen zu 1000 Anteilen der Anionen bis 1 Anteil Metallverbindungen zu 3 Anteilen Anionen vorliegen Mit anderen Worten können beispielsweise Metallverbindungen in den emittierten Aerosolen enthalten sein, und zwar in einer der Formen Chloride, Nitrate, Ionen, Hydroxide, Oxidhydrate oder Oxide Bevorzugte Metallverbindungen sind die des Eisens, des Titans, des Mangans, des Kupfers und des Zinks Die Nebengruppen-Metallverbindungen können beispielsweise Ferriionen bzw -kationen, Ferroionen bzw -kationen, Ferrioxide, Ferrihydroxide, Eisenfll l)oxidhydrat, Mangankationen, Mangan(IV)oxide, Manganationen, Permanganationen, Titanverbindungen wie Titandioxid, Titantetrachlorid und/oder ein Hydrolyseprodukt von Titantetrachlorid umfassen Typischerweise sind - aufgrund der derzeitig einfacheren Verfügbarkeit und genügend guten Eignung für den Zweck -in der Weiteren Beschreibung bei Nennung von Metallen und Metallverbindungen diejenigen der Nebengruppen-Metalle und Nebengruppen-Metallverbindungen gedanklich im Sinn, wenngleich dies nicht ausschließen soll, dass die genannten Verfahren und Produktionszyklen auch mit anderen Metallen und Metallverbindungen durchgeführt werden können

Des Weiteren können die Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen der Massenzusammensetzung in weiter bevorzugter Weise einen Stoff aus den Nebengruppen-Metallverbindungen wie als Nitrat oder Nitrit, Eisennitrat, Eisennitrit, Titandioxid, Hydrolyseprodukt von Titantetrachlorid, Salpetersäure, NO, NO2, NO3, N2O3, N2O4, N2O5 umfassen Mit anderen Worten können die Anionen als Metall- Stickstoff-Sauerstoff- Verbindung vorliegen

Das in der Massenzusammensetzung eingestellte Massenverhältnis zwischen Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen zu den Chloriden kann in bevorzugter Weise zwischen 0,5 Anteilen zu 100 Anteilen und 10 Anteilen zu 1 Anteil liegen Dieses Massenverhältnis kann insbesondere jedenfalls zum Teil oder ganz in der kondensierten Aerosolphase vorliegen, also in Aerosol-Tröpfchen

Je ein Massenanteil Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen kann mit einem Massenanteil Nitrat, insbesondere in der kondensierten Phase des Aerosols, zu einem Massenanteil Salpetersäure-Vorläufer kumulieren Je ein Anteil Stickstoff-Sauerstoff- Verbindungen, insbesondere in der kondensierten Phase des Aerosols, kann dabei zu mindestens einem Anteil Nitrat und/oder mindestens einem Anteil Salpetersäure oxidieren und/oder hydrolysieren Die Massenzusammensetzung kann ferner Salpetersäure in einem solchen Anteil umfassen, dass der pH-Wert des Aerosols zwischen kleiner oder gleich 3 bis größer oder gleich -1 eingestellt ist

Das Massenverhältnis von Nitratanionen zu Chloriden kann größer oder gleich 1 : 100 eingestellt sein, bevorzugt größer oder gleich 1 :60, weiter bevorzugt größer oder gleich 1 :30, weiter bevorzugt 1 : 10 oder auch 1 : 1 Des Weiteren kann das Massenverhältnis von Nitratanionen zu Chloriden eingestellt sein zu kleiner oder gleich 10:1, bevorzugt kleiner oder gleich 5:1, weiter bevorzugt kleiner oder gleich 1 :1

Das Massenverhältnis von Metallverbindungen zu Anionen kann eingestellt sein zu größer oder gleich 1 :1000, bevorzugt größer oder gleich 1 :300, weiter bevorzugt größer oder gleich 1 : 100, weiter bevorzugt größer oder gleich 1 :50 oder auch größer oder gleich 1 :10 Kumulativ oder alternativ kann das Massenverhältnis von Metallverbindungen zu Anionen eingestellt sein zu kleiner oder gleich 1 :3, bevorzugt kleiner oder gleich 1 :8, weiter bevorzugt kleiner oder gleich 1 :25, weiter bevorzugt kleiner oder gleich 1 :75 oder auch kleiner oder gleich 1 :200

Im Übrigen kann das Massenverhältnis von Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen zu den Chloriden eingestellt sein zu größer oder gleich 1 :200, bevorzugt größer oder gleich 1 : 100, weiter bevorzugt größer oder gleich 1 :50, weiter bevorzugt größer oder gleich 1 :20 Auch kann das Massenverhältnis von Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen zu den Chloriden eingestellt sein zu kleiner oder gleich 10:1, bevorzugt kleiner oder gleich 5: 1, weiter bevorzugt kleiner oder gleich 1 : 1, und noch weiter bevorzugt kleiner oder gleich 1 :5 Der pH-Wert der Massenzusammensetzung kann eingestellt sein zu kleiner oder gleich 3, bevorzugt kleiner oder gleich 2,5 und weiter bevorzugt kleiner oder gleich 2 Des Weiteren kann der pH-Wert der Massenzusammensetzung eingestellt sein zu größer oder gleich -1, bevorzugt größer oder gleich -0,5, weiter bevorzugt größer oder gleich 0

Das Aerosol kann Tröpfchen oder Partikel aufweisen Mit anderen Worten ist das Aerosol eine Dispersion aus festen und/oder flüssigen Schwebeteilchen in einem Aerosol-Trägergas, beispielsweise Luft oder Abgas Die Massenzusammensetzung kann beispielsweise in der kondensierten Phase vorliegen, so dass insbesondere die Tröpfchen oder Partikel die Massenzusammensetzung aufweisen

In weiterer Ausbildung der Beschreibung können die Chloride in Form von Chloridanionen und/oder in gelösten oder gasförmigen Chloridverbindungen vorliegen Die Chloride können dabei das Element Chlor in Form von Chloridanionen und/oder in mindestens einem der gelösten oder gasförmigen Zustände aus der Gruppe atomares Chlor, elementares Chlor, Chlorwasserstoff, Nitrosylchlorid, Nitrylchlorid oder Chlornitrat umfassen

Das selbstaktivierende photoaktive Aerosol gemäß der vorliegenden Beschreibung kann Verwendung finden unter Einwirkung künstlicher oder natürlicher Strahlung, insbesondere Lichts und weiter insbesondere Sonnenlichts, zum Abbau von Methan und/oder gasförmigen, dampfförmigen oder aerosolförmigen organischen treibhauswirksamen organischen Stoffen Dies wird zu den Ausführungsbeispielen im Detail erläutert Die zugrundeliegende Idee ist das Bereitstellen von Andockstellen für freies Methan bzw treibhauswirksamen Gasen bzw organischen Stoffen, so dass sich diese Stoffe im Aerosol absetzen bzw einfangen lassen und typischerweise zersetzen

Zur Herstellung eines selbstaktivierenden photoaktiven Aerosols, beispielsweise gemäß der vorstehenden Beschreibung, und insbesondere zum Abbau von Methan und/oder gasförmigen, dampfförmigen oder aerosolförmigen organischen treibhauswirksamen organischen Stoffen, wird ein Verfahren mit den folgenden Schritten beschrieben: Bereitstellen eines ersten Präkursors mit Nitratanionen und/oder Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen, Bereitstellen eines zweiten Präkursors mit Chloriden, Mischen des ersten und zweiten Präkursors und Einstellen eines Massenverhältnisses im Bereich von 1 Anteil Nitratanionen und/oder Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen zu 200 Anteilen Chloriden bis 10 Anteilen Nitratanionen und/oder Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen zu 1 Anteil Chloriden zur Erzeugung eines Chlorid-Gemisch-Aerosols, sowie Moderieren des pH-Werts in einem Bereich von kleiner oder gleich 3 bis größer oder gleich -1 (-1 < pH < 3)

Das Chlorid-Gemisch-Aerosol kann ferner Metallverbindungen umfassen in Form von Kationen, Molekülen, Oxiden, Hydroxiden, Partikel und/oder chemisch gebundenen Elementen, insbesondere des Eisens und/oder des Titans, wobei die Metallverbindungen als Eisenchlorid, Eisennitrat, Eisenpentacarbonyl, Titantetrachlorid und/oder titanhaltiges Hydrolysat von Titantetrachlorid vorliegen können Des Weiteren kann das Chlorid-Gemisch-Aerosol einen Anteil in auskondensierter Phase umfassen, beispielsweise Tröpfchen oder Partikel

Der zweite Präkursor kann die Chloride in Form von Chlorverbindungen umfassen, insbesondere aus zumindest einer aus Chloride, Chlorwasserstoff, Chlor, Siliciumtetrachlorid, Titantetrachlorid, Eisen(lll)chlorid, Eisen(ll)chlorid

Sowohl erster Präkursor als auch der zweite Präkursor kann demnach Metallverbindungen umfassen Neben den bereits berichteten Metallverbindungen in Form von Eisen bietet sich auch Titan an Denn zu den zehn am häufigsten in der Erdkruste vorkommenden Metallen der Nebengruppen-Elemente im Periodensystem gehört neben dem Eisen das Titan Ebenso wie Eisen(lll) ist auch das Titan(IV) photosensitiv Titan ist überdies nicht toxisch für Ökosysteme Titan ändert bei Absorption von Sonnenlicht seine Elektronenkonfiguration dahingehend, dass es beispielsweise seine Bindung mit einer Hydroxylgruppe unter Aufnahme eines Bindungselektrons löst und dabei wie das Eisen die Hydroxylgruppe als °OH oder O H-Radi kal hinterlässt Hydroxylradikale reagieren mit Chlorid- ionen unter Bildung von Chloratomen und Hydroxylionen; deshalb ist auch Titan für das methanabbauende neue Aerosol interessant

Titantetrachlorid weist eine eisenähnliche photokatalytische Aktivität auf, und ein damit versetztes Aerosol starke albedoerzeugende Eigenschaften der Titanhydrolysate Ferner weist es minder-toxische Eigenschaften im Vergleich zu löslichen Eisenhaltigen Aerosolen auf Darüber hinaus ist Titantetrachlorid eine Flüssigkeit mit hohem Dampfdruck, die sich verdampfen oder mittels Düsen vernebeln lässt Die Hydrolyse mit der Luftfeuchtigkeit lässt dabei quantitativ hydroxylhaltiges Titandioxid und Salzsäurenebel entstehen Die TiO2-HCI-H2Ö-Aerosole, die dabei entstehen, wirken als Kondensationskeime für kondensierende Salpetersäure und/oder Ferrichlorid und koagulieren mit dem Salzaerosol aus der Meerwasservernebelung

Als HCl- und Kondensationskeimbildner bietet sich daher auch Siliziumtetrachlorid an Zwar erfährt das SiÖ2 im Sonnenlichtspektrum keine Photolyse Jedoch zeichnet sich auch das SiCk durch ähnlich hohe Hydrolyseempfindlichkeit wie Ti Ck aus und neigt daher zur Bildung nanometergroßer Hydrolysepartikel als Kondensationskeimbildner und HCI-Lieferant zur pH-Wert- Einstellung oder als Chloratom-Präkursor Auch das aus der Siliziumtetrachlorid-Hydrolyse gebildete Hydrolysat-Aerosol weist beispielsweise eine albedoerzeugende Eigenschaft auf

Weiters bietet sich Aluminiumchlorid an, und zwar wegen seiner Eigenschaft, die Ferrichlorid-Subl i mationstemperatur herunterzusetzen AICI3 bildet mit FeCh einen AI FeCIs- Komplex, der einen höheren Dampfdruck aufweist als reines FeCh Das bei der Hydrolyse aus Aluminiumchlorid im Aerosol gebildete AI(OH)3 gilt wegen seiner Toxizität für Lebewesen als schädlich für das Ökosystem Das wird aber vollkommen kompensiert durch die Bildung von Kieselsäure, die aus der Hydrolyse von Si Ck frei wird Kieselsäure bzw Silikat bildet nämlich mit Aluminiumhydroxid die Aluminium und Silicium enthaltenden Ton-Schichtsilikate Die Schichtsilikatbildung setzt somit unmittelbar nach dem Freisetzen der Aerosolwolke ein, ausgelöst durch die Luftfeuchte Spätestens nach dem Kontakt der Aerosole mit dem Ozean ist die Tonbildung vollzogen Auch Aluminiumnitrat kann, insbesondere unter Verwendung der Vernebelungsanlagen, zur Bildung des Aerosols Verwendung finden

Das zuvor beschriebene Verfahren kann ergänzt werden mit dem Schritt Mischen des Chlorid-Gemisch-Aerosols mit Schwefelverbindungen, insbesondere Schwefeldioxid-Moleküle und weiter insbesondere gasförmigen Schwefeldioxids und/oder Hydrogensulfat, insbesondere zum Moderieren des pH-Werts Vor dem Schritt Mischen des Chlorid-Gemisch-Aerosols mit Schwefelverbindungen kann der ergänzende Schritt Herstellen der Schwefelverbindungen, insbesondere des Schwefeldioxidgases, durch Verbrennen elementaren Schwefels und/oder durch Verbrennen von vernebeltem flüssigen Elementarschwefels mit Luft erfolgen

Dabei kann prinzipiell das Verfahren vollkommen ohne die Vernebelung einer flüssige Komponente durchgeführt werden Unter alleiniger Anwendung der Stickstoff-, Chlorid- und Metall-haltigen Gas- und Dampfphasen wie beispielsweise von HCL, FeCIs, SiC , AICIs, TiC , NOCI, NO2CI, HNO3, und insbesondere AICI3, FeCIs, SiC , AICI3 und/oder TiCk kann im Kontakt mit dem Trägergas, das aus dem Gaseintritt für die Vakuumpumpe herstammt, die flüssigen und festen kondensierten Hydrolysate FeCIs x nH2Ü, AICI3 x nH2Ü, SIOn(OH)m, TIOn(OH)m, in der Form von Nanopartikeln, die dann als Kondensationskerne für die Kondensation zu flüssiger Salzsäure der durch chemische Reaktion und Hydrolyse gebildeten HCl, und der durch Hydrolyse, Oxidation und Kondensation aus den Stickstoffkomponenten gebildeten Salpetersäure gebildet werden Damit ist die Bildung des "AquaRegia" Aerosols gewährleistet Zwar ist der pH-Wert dieser primären hoch-sauren Aerosolphase noch außerhalb des Optimums für die photolytische Chloratombildung; das ändert sich jedoch in der Atmosphäre durch die weitere Absorption von Luftfeuchte und Koagulation mit natürlichen Stäuben, insbesondere Meersalzaerosolen

Unmittelbar vor dem Schritt Mischen des Chlorid-Gemisch-Aerosols mit den gas- oder dampfförmigen ersten Präkursoren kann deren Erzeugung durch plasmachemische Umsetzung von Luft oder Verdampfung von Salpetersäure erfolgen Vor dem Schritt Mischen des Chlorid-Gemisch-Aerosols mit den gas- oder dampfförmigen zweiten Präkursoren zur Bereitstellung der Chlorverbindungen wie Chlorwasserstoff, Chlor, Ferrichlorid, Siliciumtetrachlorid, Titantetrachlorid, kann deren Erzeugung durch Verdampfung, Elektrolyse und/oder Chlorierung erfolgen Beispielsweise kann dies in mobiler Umgebung durchgeführt werden wie auf einem Schiff

In dem Verfahren kann bevorzugt bei dem Schritt Mischen des Chlorid-Gemisch-Aerosols ein Chlorid-Aerosol und/oder ein Hilfsgas eingesetzt sein Ferner bevorzugt kann der Schritt Mischen des Chlorid-Gemisch-Aerosols durch Verdüsung und/oder mittels Ultraschall-Vibration durchgeführt sein, insbesondere unter erhöhtem Atmosphärendruck Alternativ oder kumulativ kann der Schritt Mischen des Chlorid-Gemisch-Aerosols unter Anwendung eines nicht-thermischen Vernebelungsverfahrens oder eines Vernebelungsverfahrens durch Kondensation und/oder Hydrolyse durchgeführt sein

Der Schritt Mischen des Chlorid-Gemisch-Aerosols kann bevorzugt unter Anwendung wenigstens einer Mischvorrichtung wie einer Gasstrahlvakuumpumpe oder eines statischen Mischers vollzogen werden Des Weiteren kann für das Bereitstellen des Chlorid- Gemisch-Aerosols das Vernebeln einer wässrigen Chlorid-Salzlösung erfolgen, insbesondere zusätzlich umfassend Nitratanionen, die Chlorid-Salzlösung insbesondere aufweisend einen Salzgehalt von 2 % oder mehr, oder auch von 5 % oder mehr

Die Ausbeute an mit dem Verfahren hergestellten Aerosol kann auch dadurch gesteigert werden, indem ein chloridhaltiges Aerosol und/oder Dämpfe wie z B ein Meerwasseraerosol, ein Chlorwasserstoffdampf, ein Titantetrachlorid-Dampf, ein Siliciumtetrachlorid-Dampf oder ein Ferrichlorid-Aerosol als solches oder ein chloridhaltiges Aerosol und/oder Dämpfe, die als Gemische von oxidischen Aerosolen der Elemente Eisen und/oder Titan vorliegen, mit einem oder mehreren wasserlöslichen anorganischen dampf- und/oder gasförmigen Edukten angereichert (vermischt) wird, beispielsweise Stickstoff-Sauerstoffverbindungen, deren atomares Verhältnis Sauerstoff zu Stickstoff (y) gleich oder größer 1 ,5 beträgt

Bei einem Präkursor aufweisend ein atomares Stickstoff-Sauerstoff-Verhältnis im Wertebereich y<1 ,5, wie beispielsweise Stickstoffmonoxid (NO) mit y=1, beansprucht die Reaktion in der Atmosphäre durch Oxidation, Hydrolyse und Umsetzung mit Chloridsalzen zu Nitrat bzw Salpetersäure einen nicht unerheblichen Zeitraum, während dem der Methanabbau durch das beanspruchte Aerosol nicht oder nur eingeschränkt stattfindet Deshalb sind Werte für y > 1,5 bevorzugt Atomverhältnisse von Sauerstoff zu Stickstoff im Bereich von mindestens 1,5 (y > 1,5) werden in dieser Beschreibung auch als NOi,s+x bezeichnet, wobei dann gilt x > 0 Beispielsweise nimmt das Radikal “NOs, das Nitrat-Ion und das HNOs-Molekül hierin den Wert x = 1,5 an Das Molekül N2O5 nimmt beispielsweise den Wert x = 1 an Das Molekül NO nimmt beispielsweise den Wert x = -0,5 an Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen mit x < 0,5, so wie beispielsweise Lachgas (N2O) sind als Prekursoren weniger bevorzugt, weil ihre Oxidation in der Atmosphäre recht langsam verläuft

Je näher hingegen das atomare Verhältnis Sauerstoff zu Stickstoff y in der dem Chlorid-Misch-Aerosol zugesetzten Stickstoff- Sauerstoffverbindung dem von Nitrat oder Salpetersäure angenähert ist oder diesem entspricht, desto weiter steigt die Wirksamkeit des Chlorid-Misch-Aerosols auf den Abbau troposphärischen Methans bzw Ozons Mit anderen Worten konnte im Rahmen der vorliegenden Erfindungslegung gezeigt werden, dass Nitrate, Salpetersäure, Chlorwasserstoff und Chlorid die Oxidations-Effektivität von „Aqua Regia“ bewirken; Eisensalze und Titanoxide können dessen Aktivität nochmals steigern

Alternativ oder kumulativ zu den genannten Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen kann eines der Edukte aus der Gruppe Salpetersäure, Chlorwasserstoff, wässrige Chlorwasserstofflösungen, Chlorwasserstoff-abspaltende Verbindungen, wässrige Ferrichloridlösungen und wässrige Ferrinitratlösungen zu dem beanspruchten Chlorid-Misch-Aerosol bzw Ferrinitrat-Ferrichlorid-Aerosol umgesetzt werden Die durch Hydrolyse chlorwasserstoff-abspaltender Verbindungen umgesetzter Stoffe können Siliciumtetrachlorid, Ferrichlorid in den Aerosolteilchen angereichert Deshalb bilden sich dort die besonders bevorzugten Nitrate bzw Salpetersäure Die Neubildung von Ozon in den gebildeten Plasmen ist unbedenklich, weil dieses Treibhausgas im Kontakt mit Tageslicht durch Ferrichlorid unmittelbar zerstört wird

Zusätze von 5 Mol% Ferrinitrat bezogen auf Ferrichlorid können die Methanausbeute um mehr als den Faktor 10 steigern Zusätze von 0,01 Molanteilen Distickstoffpentoxid zu 1 Molanteil Ferrichlorid können ebenfalls eine Steigerung des Methanabbaus um mehr als 100% bewirken Wenn die molekularen Anteile von Nitrat und Chlorid in der wässrigen Lösung im Verhältnis 1 zu 1 betragen, wird optimaler Methanabbau erhalten, der ein Vielfaches von Nitrat-freiem Aerosol beträgt

Ein Nachteil der aus der Plasmareaktion hervorgegangenen Gase kann ggf ein zu hoher Gehalt an Stickstoff-Sauerstoffverbindungen sein, deren molekulares Verhältnis von Sauerstoff zu Stickstoff bei kleiner 1,5 zu 1 liegt, wie es beispielsweise für NO und N2O zutrifft Stickstoffhaltige Gase, deren Sauerstoff zu Stickstoff-Verhältnis bei <1,5 liegt, können im Vergleich zu anderen Edukten nachteilig sein, weil sie retardierend auf die Photolyse von Ferrichlorid zu Chloratomen wirken können, wenn sie im Überschuss vorliegen Deshalb sind Gase, Dämpfe und Aerosole aus Plasmareaktionen mit einem niedrigen Anteil Stickstoffmonoxid bevorzugt

Das wie vorstehend beschrieben Verfahren (zum Abbau von Methan sowie weiteren gasförmigen, dampfförmigen und aerosolförmigen organischen Treibhaus-wirksamen organischen Stoffen und/oder troposphärischem Ozon in der freien Troposphäre und/oder in durch eine weitgehende Einhausung von der freien Troposphäre abgetrennten Volumenanteilen durch Tageslicht und/oder künstliche Bestrahlung ausgelöste Photolyse von Ferrichlorid enthaltendem Aerosol) kann also dadurch weiter verbessert werden, dass Ferrichlorid enthaltenden Aerosolpartikeln oder Aerosoltröpfchen ein weiteres gasförmiges Medium zugemischt wird, das eine oder mehrere der gasförmigen, dampfförmigen und aerosolförmigen Phasen enthält, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie mindestens eine Sauerstoff-Stickstoff-Verbindung enthalten, in der das Atomverhältnis Sauerstoff zu Stickstoff (y) vorzugsweise y > 1,5 zu 1 ist

Alternativ oder kumulativ kann eine Verbesserung erzielt werden, wenn der Lösung, mittels der die Ferrichlorid- Aerosolteilchen oder die Ferrichlorid-Aerosoltröpfchen in einem nicht-thermischen Vernebelungs-verfahren erzeugt werden, mindestens eine Komponente zugemischt wird, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie N-O-Verbindungen enthält, in denen das Atomverhältnis Sauerstoff zu Stickstoff y größer oder gleich 1, bevorzugt größer oder gleich 1,5 zu 1 ist

Bei den Sauerstoff-Stickstoff- Verbindungen mit dem Atomverhältnis Sauerstoff zu Stickstoff größer oder gleich 1,5 zu 1 kann es sich beispielsweise um Ferrinitrat, Ferrinitrit, Salpetersäure, Distickstoffpentoxid, Stickstofftrioxid, Distickstofftetroxid, Stickstoffdioxid, Distickstofftrioxid handeln Zur Herstellung der Sauerstoff-Stickstoff- Verbindungen, in denen das Atomverhältnis Sauerstoff zu Stickstoff größer oder gleich 1,5 zu 1 beträgt und die in einer Gas- und/oder Aerosol- und/oder Flüssigphase enthalten sind, kann in vorteilhafter Weise ein plasmachemischer Prozess angewendet werden, bei dem die Sauerstoff- und Stickstoffmoleküle der Luft in die N-O- Verbindungen mit dem Atomverhältnis Sauerstoff zu Stickstoff y größer oder gleich 1, bevorzugt größer oder gleich 1,5 zu 1 umgewandelt werden Die Gas-, Aerosol oder Flüssigphasen, die mit den Umwandlungsprodukten angereichert sind, können mit der zu vernebelnden Ferrichloridlösung und/oder mit Ferrichlorid-haltigem Aerosol vermischt werden

Der Volumenanteil der zugemischten plasmachemisch zu N-O-Verbindungen mit dem Atomverhältnis Sauerstoff zu Stickstoff y größer oder gleich 1, bevorzugt größer oder gleich 1,5 zu 1, umgewandelten Atmosphärenluft beträgt vorteilhaft mindestens 1 Volumen-% des mit Ferrichlorid-Aerosol versetzten und emittierten Luftvolumens

Die Emission der Ferrichlorid und N-O-Verbindungen mit dem Atomverhältnis Sauerstoff zu Stickstoff y größer oder gleich 1, bevorzugt größer oder gleich 1,5 zu 1, enthaltenden Aerosolwolke kann vor ihrer Emission in die freie Atmosphäre unter künstlicher Bestrahlung mit sichtbarem Licht und/oder Ultraviolettstrahlung innerhalb einer Einhausung zum Abbau des Methangehaltes aus einer Methanemissionsquelle benutzt werden, beispielsweise eine Steinkohlemine oder ein anderweitiger Methanemittent

Das Verfahren kann weiter ausgebildet sein durch das Beifügen zumindest eines Stoffes aus der Gruppe Meerwasser, schwefelorganische Verbindungen, Schwefeldioxid, Dieselabgas, plasmachemisch umgesetzte Luft, Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen zur Erzeugung einer "Aqua-Regia"-Vorläufersubstanz

Beispielhaft wird am "Aqua-Regia" eine Kreislaufwirkung beschrieben Dabei wird in der Atmosphäre bei der Reaktion von Chloratomen mit Methan Chlorwasserstoffdampf gebildet, der mit dem Sauerstoff der Luft und den Stickstoffoxiden, die bei der Photolyse des "Aqua-Regia"-Aerosols entstehen, wieder zum "Aqua-Regia"-Aerosol rezykliert Damit kommt es so lange nicht zu einem Verlust von chloratomaren Methanoxidationsmittels, solange sein Vorläufer, das "Aqua-Regia"-Aerosol in der Atmosphäre verbleibt und nicht durch Niederschlag aus der Atmosphäre ausgewaschen wird

Das "Aqua-Regia" kann beispielsweise unter Einsatz von emittierten Stickstoffoxidgasen als Trägergas entstehen Das in das Trägergas eingelassene Aerosol kann mittels Vernebelung einer wässrigen Alkali und/oder Erdalkali-Chlorid-Lösung, die gegebenenfalls Nitrat enthält, bereitgestellt werden Durch atmosphärische Oxidation und Hydrolyse des Schwefeldioxids zu Schwefelsäure und der Stickstoffoxide zu Salpetersäure, wandelt sich das Chloridaerosol um in ein Hydrogensulfat und "Aqua-Regia" enthaltendes Aerosol

Der Einsatz eisenfreien "Aqua-Regias" zur Methanoxidation hat gegenüber Eisen-Chlorid-Aerosolen den Vorteil, dass es dabei keiner Emission löslichen oder gelösten Metalls wie beispielsweise Eisensalzen bedarf Dies bewirkt den weiteren Vorteil, dass keine Niederschläge ockerfarbiger Eisenverbindungen verursacht werden Je nach Einsatzgebiet - z B über Eisgebieten wie an den Polkappen - kann dies nachteilig sein, oder aber vorteilig, wenn dadurch positiv auf natürliche Kreisläufe eingewirkt werden kann Dies kann je nach Einsatzgebiet abgewogen werden Sowohl Chlorwasserstoff, als auch Salpetersäure sind als natürliche Bestandteile der III) Zerkleinern des Ausgangsmaterials aus wasserfreiem Eisenfll l)-chlorid in der Sublimationskammer durch Bewegung von Mahlkörpern,

IV) Verwendung einer oder mehrerer Gasstrahl-Vakuumpumpen als Vorrichtungen, in denen das Strahlgas mit dem Eisen(lll)- chlorid-Dampf vermischt wird

V) Verwendung von Ferrichlorid im Gemisch mit Aluminiumchlorid bei der Bereitstellung des zu sublimierenden Bewegtbettes zur Herabsetzung der Sublimationstemperatur

Bei großen stationären Off-shore oder On-shore Emissionsanlagen zur Bereitstellung von „Aqua-Regia“-Aerosolen kann die Gasstrahl-Vakuumpumpe durch ein Turbinenstrahltriebwerk angetrieben sein Es kann auch vorsehen, dass die Bewegung des Eisen(lll)-chlorid-Bettes durch eine oder mehrere der folgenden Bewegungen realisiert wird: Schütteln, Vibrieren, Mahlen oder Rühren

Bei einem solchen Verfahren können die Mahlkörper Glas- und/oder Keramikkugeln sein Diese Mahlkörper oder Mahlperlen können bevorzugt einen Durchmesser zwischen 1 mm und 30 mm aufweisen

Der oberhalb und innerhalb des Sublimationsbettes erzeugte Druckabfall kann dort zu einem Druck von weniger als 200 mbar führen, bevorzugt zu einem Druck von weniger als 20 mbar Der Temperaturbereich innerhalb der Sublimationskammer und innerhalb des bewegten Bettes kann beispielsweise 100 bis 250 °C betragen, bevorzugt 150 bis 210 °C

Der Trägergasstrahl kann dabei bevorzugt durch ein Turbinentriebwerk, welches beispielsweise so angeordnet werden kann, dass es senkrecht nach oben ausstößt, bereitgestellt werden

Zusätzlich zu seiner Nutzung als Ferrichlorid-Dampferzeuger kann der Ferrichlorid-Dampferzeuger auch zur Verdampfung der niedrigsiedenden Tetrachloride von Silicium und Titan genutzt werden Diese Flüssigkeiten können als solche einzeln oder im Gemisch in die Ferrichlorid-Sublimationskammer geleitet werden und gelangen dort vorzugsweise unterhalb des Ferrichloridbettes zur Verdamopfung Bei seinem Durchgang durch die Sublimationskammer gelangt der dabei erzeugte Dampf durch das Ferrichloridbett und wirkt darin als Ferrichloriddampf-abführendes Trägergas

Mit einem wie auf den vorstehenden Seiten beschriebenen Verfahren kann es gelingen, die Ausbeute an Chloratomen wesentlich zu steigern, indem ein vorzugsweise aus gleichen Molekülbestandteilen Chlorid und Nitrat enthaltendes Lösungsgemisch, aus dem die Aerosole hergestellt werden, mit einem Eisen(lll)salz, vorzugsweise als Chlorid und/oder Nitrat, oder einer oxischen Titanverbindung, in einer gewichtsbezogenen Konzentration bezogen auf die in der Lösung vorhandenen Feststoffe zwischen vorzugsweise 1% und 90% Eisensalz- und/oder Titanoxid-Gehalt versetzt wird Beispielsweise kann der Salz- und Säuregehalt, welchen die Aerosole aufweisen, bezogen auf 6 Chlorid-Gewichtsanteile mindestens 1 Nitrat-Gewichtsanteil umfassen und mindestens jeweils 0,1 Gewichtsanteile Eisen und/oder Titan enthalten

Ein wirtschaftlicher Vorteil der hier vorgestellten Verfahren besteht darin, dass die Chloratom-Ausbeute um mehr als 100% gesteigert werden kann Das ist deshalb bedeutungsvoll, weil der organische Stoffe und elementaren Kohlenstoff enthaltende Treibhauswirksame Gas- und Aerosolgehalt der Troposphäre - insbesondere Methan - durch Verfahren abgebaut werden kann, die eine Chloratom-Freisetzung in der Atmosphäre auslösen Gegenüber früher beschriebenen Verfahren kann die Bildung von Chloratomen pro emittiertem Eisen-Äquivalent gesteigert werden Das heißt, es müssen weniger Eisensalzaerosole emittiert werden, um eine ähnliche Wirkung der Chloratome in der Atmosphäre, bzw den gleichen Methanabbau, zu erzielen Ggf können Eisenzusätze im Aerosol vermieden werden, insbesondere vollständig darauf verzichtet werden Damit stehen dem hier vorgestellten Chlorid-Misch-Aerosol neue und weitere Anwendungsräume offen Früher beschriebene Ferrichlorid-Aerosole können beispielsweise nicht oder nur schlecht in der Nähe von albedowirksamen Schnee- und Eisfeldern eingesetzt werden, weil die farbigen Ferriverbindungen die Rückstrahlung direkt vermindern und wegen ihrer Spurenelement-Wirksamkeit im Nachgang zusätzlich die albedomindernde Ausbreitung von Algen und Moosen auf den Schnee- und Eisflächen fördern Die deutliche Verringerung des Eiseneinsatzes, bzw auch der vollständige Ersatz des Eisens durch photosensitive Salpetersäure, Nitrat und Titanoxide ermöglicht nun auch die Anwendung des atmosphärischen Methanabbaus in unmittelbarer Nachbarschaft oder sogar auf diesen albedowirksamen und damit klima-kühlenden Eisflächen Eine Düngewirkung von Nitrat und Salpetersäure tritt hier nicht ein, weil diese photosensitiven Stoffe dem Abbau durch die Sonneneinstrahlung unterliegen Hingegen wird die Rückstrahlung durch die weißen oxidischen Titanverbindungen sogar direkt und auch nachhaltig angehoben, weil dunkle Niederschläge von Ruß und Rauchaerosolen einschließlich dort aufgewachsener Algen, Biofilmen und Moosen durch die Hydroxylradikal-bildung durch die Titanoxide „weggebrannt“ werden können

So ist es eine Möglichkeit im Rahmen des hier vorgestellten Verfahrens, wässrige Lösungen, die sauer eigestellte Eisen(lll)- haltige Nitrat- und Chloridsalz-Gemische enthalten, zu Aerosolen zu vernebeln und in die Umgebungsluft zu emittieren Dabei kommt es durch Photolyse im Tageslicht zu einer gesteigerten Bildung von Chloratomen im Vergleich zu Nitrat-freiem Eisen(lll)Chloridaerosol Selbst unter dem vollkommenen Ausschluss von Eisen in der vernebelten Chlorid- und Nitratlösung kommt es zur Bildung von Chloratomen wenn die Lösung sauer eingestellt ist, wie es auch beansprucht ist Bevorzugt ist mindestens ein geringer Metallanteil wie beispielsweise Titan und/oder Eisen im Aerosol, weil dadurch die Bildung der Chloratome wesentlich gefördert wird gegenüber der metallfreien Lösung Die optimale Chloratombildung wurde bei pH Werten zwischen 2,5 und 0,5 beobachtet

Wenn die zur Vernebelung eingesetzte Chlorid-Nitrat-Salzlösung durch den Eisen(lll)salz-Zusatz eine erkennbare Färbung erhalten hat, sind deutliche Verbesserungen der Chloratombildung aus den Aerosolen zu erwarten Farbgebung ist visuell bereits bei Eisen(l 11)- Konzentrationen in der Chlorid-Nitrat-Lösung zwischen 1 bis 5% deutlich erkennbar Eindeutig sichtbar ist das bei einem Gewichtsanteil der wässrigen Lösung von 5% und steigert sich bis zum Maximum wenn der Kationenanteil des Eisen(lll) 100 % beträgt

Auch die Anwendung von Eisen(ll)salzen kann förderlich auf die Bildung von Chloratomen wirken, wahrscheinlich weil die Oxidationswirkung der Atmosphäre auf das Aerosol zur Umwandlung von Eisen(ll) zu Eisen(lll) hinwirkt

Vorzugsweise sind die molekularen Anteile von Nitrat und Chlorid in der wässrigen Lösung im Verhältnis von etwa 1 :10 bis etwa 1 : 1 enthalten, um eine ausreichende Chloratomausbeute zu erhalten Bevorzugt ist dabei ein Nitrat-zu-Chlorid-Gewichtsverhältnis von etwa 1 :2 bis 1 :4 Photolytisch erzeugte Chloratome wirken in bekannter Weise auf das atmosphärische Methan als Oxidationsmittel und lösen dessen Abbau zu Methylradikalen durch Wasserstoffentzug unter Methylradikalbildung aus Chlorwasserstoff wird von den Aerosolen unter Salzrückbildung absorbiert und gelangt somit zu einem "Recycling" Entsprechendes geschieht mit dem im Reaktionsverlauf zu NO2 reduzierten Nitrat, das nach Absorption durch die Aerosolteilchen und Oxidation wieder zu Nitrat und somit zur Salzbildung recycelt wird

Es ist vorteilhaft, Aerosole für die Chloratomerzeugung durch Vernebelung herzustellen, deren Aerosolteilchen einen Durchmesser von unter 1 pim haben, um ihre Produktivität zu optimieren Wird die Vernebelung eingesetzt, kann die Ausbeute an Aerosolteilchen mit einem Durchmesser von unter 1 m erhöht werden durch die Wasserverdampfung aus den Aerosoltröpfchen in der Atmosphäre, wenn ausreichend verdünnte Lösungen für die Vernebelung eingesetzt werden, z B filtriertes Meerwasser Mit anderen Worten kann dem ersten und/oder zweiten Präkursor Wasser zugesetzt werden zur Verringerung der Durchmesser der Aerosolteilchen

Anstelle der Freisetzung als Aerosol der beanspruchten Salzlösungsgemische in der freien Atmosphäre können diese Salzlösungen auch innerhalb von eingehausten und künstlich bestrahlten Räumen eingesetzt werden, zum Beispiel, um die Methanemissionen aus definierten Quellen - wie einer Steinkohlemine, einem Pumpenkopf einer Erdgasquelle, oder künstlichen Methanquellen - abzubauen Als geeignete Orte der Freisetzung der beanspruchten Aerosole in die Troposphäre eignen sich auch die mehr oder weniger vollkommen eingehausten Räume von Aufwindanlagen, wie sie durch die sogenannten Aufwindkraftwerke bekannt geworden sind

Bei dem zuvor beschriebenen Verfahren, beispielsweise also zur Bereitstellung von Chloratomen in der Troposphäre, kann also ein wässriges Lösungsgemisch in einem Reaktionsraum wie der Troposphäre vernebelt werden Es enthält bevorzugt die Ionen Chlorid, Nitrat und ggf darüber hinaus Eisen(lll)- Kationen und/oder als Suspension enthaltene Hydroxyl-haltige Titan-Sauerstoff- Verbindungen

In einer weiteren Fortbildung kann das Eisen(lll) und/oder die Hydroxyl-haltigen Titan-Sauerstoff-Verbindungen in der wässrigen Lösung einen Gewichtsanteil an den darin enthaltenen Kationen von mindestens 1% und maximal 100 % aufweisen Die molekularen Anteile von Nitrat zu Chlorid können in der wässrigen Lösung im Verhältnis 1 :10 bis 1 :1 enthalten sein Das Lösungsgemisch kann im Übrigen auch Eisen(ll) enthalten

Schließlich wird auch eine als Variante 4 bezeichnete Möglichkeit zur Erzeugung des beanspruchten Aerosols vorgeschlagen, nach der sowohl das Edukt Metallchlorid als auch das Edukt Metallnitrat getrennt voneinander in die Aerosolphase überführt werden und danach die beiden Aerosolphasen miteinander durch Vermischung in das beanspruchte Aerosol überführt werden Nachteil dieser Variante ist, dass die Aerosol- Partikel und Tröpfchen nur sehr zögerlich miteinander koagulieren Da ihre Chlorwasserstoff- und Salpetersäure- Komponenten aber in dem für die optimale Methanumsetzung notwendigen pH-Bereich von 2 und kleiner 2 über einen erheblichen Dampfdruck verfügen, kann es auch ohne Partikel- oder Tröpfchen-Koagulation, allerdings unter Verzögerung, zur Bildung des beanspruchten Ferrichlorid-Ferrinitrat-Gemischs kommen

Die vorliegende Beschreibung würdigt auch eine Vorrichtung zur Bereitstellung eines selbstaktivierenden photoaktiven Aerosols, beispielsweise so, wie es vorstehend beschrieben ist Vorzugsweise dient die Vorrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens Die Vorrichtung umfasst einen Reaktionsraum, eine mit dem Reaktionsraum verbundene erste Einrichtung, insbesondere eine NOx-Einrichtung, zur Bereitstellung eines ersten Präkursors umfassend Nitratanionen und/oder Stickstoff-Sauerstoff- Verbindungen in dem Reaktionsraum Die Vorrichtung umfasst ferner eine mit dem Reaktionsraum verbundene zweite Einrichtung, insbesondere eine Chlorid-Einrichtung, zur Bereitstellung eines zweiten Präkursors mit Chlor bzw Chloriden in dem Reaktionsraum

Eine Trägergas-Bereitstellungseinrichtung ist eingesetzt zur Bereitstellung eines Trägergases in dem Reaktionsraum Beispielsweise kann als Trägergas ein komprimiertes Gas eingesetzt sein, wie es mit einem Kompressor bereitstellbar ist Es kann als Trägergas auch Abgas eingesetzt sein

Die Vorrichtung ist hergerichtet, in dem Reaktionsraum eine Mischung des ersten und zweiten Präkursors herbeizuführen und dabei ein Massenverhältnis im Bereich von 1 Anteil Nitratanionen und/oder Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen zu 200 Anteilen Chloriden bis 10 Anteilen Nitratanionen und/oder Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen zu 1 Anteil Chloriden einzustellen Im Übrigen ist die Vorrichtung hergerichtet, den pH-Wert in einem Bereich von kleiner oder gleich 3 bis größer oder gleich -1 (-1 < pH < 3) zu moderieren

Die Vorrichtung kann weiter ausgebildet sein darin, dass die erste Einrichtung einen Plasmareaktor umfasst zur Erzeugung eines Plasmas aus atmosphärischer Luft, insbesondere zur Erzeugung der Sauerstoff-Stickstoff-Verbindungen aus dem in der atmosphärischen Luft enthaltenen Sauerstoff und/oder Stickstoff

Der Plasmareaktor der Vorrichtung kann ein nicht-thermisches Plasma erzeugen oder aufrechterhalten Beispielsweise umfasst bzw vollzieht der Plasmareaktor eines der folgenden Verfahren: Plasma-Glimmentladung, Korona-Entladung, stille elektrische Entladung mit oder ohne Wasserkontakt, kapazitive oder induktive Hochfrequenzentladung, Mikrowellenentladung, dielektrisch behinderte Entladung, Luft-Plasma-Jet mit Wasserkontakt, oder gleitende Lichtbogenentladung mit Wasserkontakt

Der Plasmareaktor kann unter Vakuum oder unter atmosphärischem Druck betrieben sein Gegebenenfalls kann der Plasmareaktor ein Hochtemperatur-Plasma bereitstellen oder aufrechterhalten

Die Trägergas-Bereitstellungseinrichtung kann bevorzugt zumindest eines der folgenden Merkmale umfassen: einen Gasstrahl, eine Druckgasanlage, oder eine Absaugeinrichtung Alternativ oder kumulativ kann die Vorrichtung hergerichtet sein, dass die erste Einrichtung über einen NOx-Auslass mit dem Reaktionsraum verbunden ist Die zweite Einrichtung kann über einen Chlorid- Auslass mit dem Reaktionsraum verbunden sein Die Vorrichtung kann auch hergerichtet sein, dass der NOx-Auslass und der Chlorid- Auslass als gemeinsamer NOx/Chlorid-Auslass in den Reaktionsraum münden, also die erste Einrichtung und die zweite Einrichtung über den gemeinsamen NOx/Chlorid-Auslass mit dem Reaktionsraum verbunden sind

Die Vorrichtung kann eine Verdüsungsanlage umfassen, und/oder eine Ultraschall-Vibrationseinrichtung, eine Vernebelungsanlage, insbesondere zur Durchführung eines nicht-thermischen Vernebelungsverfahrens und/oder eines Vernebelungsverfahrens durch Kondensation und/oder Hydrolyse, eine Metallchlorierungsanlage, beispielsweise zur Eisenchlorierung, eine Mischvorrichtung wie eine Gasstrahlvakuumpumpe und/oder einen statischen Mischer, welche beispielsweise im oder am Reaktionsraum angeordnet ist

Die zweite Einrichtung kann in bevorzugter Ausgestaltung eine Sublimationsvorrichtung für ein Haufwerk-Bett umfassen Dabei kann das Haufwerk-Bett beispielsweise aus wasserfreiem Eisenchlorid bestehen oder dieses umfassen Das Haufwerk-Bett kann des Weiteren gekennzeichnet sein durch zumindest eines der folgenden Merkmale: eine Durchmischungsvorrichtung bereitstellend zumindest eine der Bewegungen Rühren, Vibrieren, Schütteln, Umwälzen, Fluidisierung mittels Inertgasdurchströmung; die Durchmischungsvorrichtung bereitstellend Mahlhilfen, wie zum Beispiel Keramikkugeln; eine Evakuierungseinrichtung; eine Gasströmanlage zur Bereitstellung eines Inertgases zur Durchströmung des Haufwerk-Betts; eine Heizeinrichtung zur Beheizung des Haufwerk-Betts; eine Temperatur-Regeleinrichtung zur Regelung der Temperatur in dem Ferrichlorid-Haufwerk-Bett zwischen 100 und 220°C

Die Vorrichtung kann ferner einen Dampferzeuger zur Erzeugung eines Nitrat-Dampfes unter Zuführung von Luft und HNO3 in den Dampferzeuger unter erhöhter Temperatur und/oder Druck umfassen In weiterer Ausgestaltung kann die Vorrichtung alternativ oder kumulativ einen Dampferzeuger zur Erzeugung eines Chlorid-Dampfes unter Zuführung von Luft und HCl in den Dampferzeuger unter erhöhter Temperatur und/oder Druck umfassen Mit anderen Worten kann mit einem Dampferzeuger ein Nitrat-Dampf oder Chlorid- Dampf oder auch ein Nitrat-Chlorid-Mischdampf erzeugt werden Allerdings weisen Salpetersäure und Salzsäure bereits für sich genommen ein gewisses Korrosionspotential auf Um Korrosionsauswirkungen zu begrenzen, sind daher auch weitere Alternativen für diese Vorrichtungskomponente diskutiert, so wie der Plasmareaktor, mit dem sich NOx-Edukte direkt im Gas- oder Dampfzustand herstellen lassen

Die Vernebelungsanlage kann Düsen, rotierende Bürsten, oder einen Ultraschall-Vibrations-Erzeuger umfassen zur Erzeugung eines Nitrat-Nebels unter Zuführung flüssigen Metallnitrats in die Vernebelungsanlage, und/oder zur Erzeugung eines Chlorid-Nebels unter Zuführung flüssigen Metallchlorids in die Vernebelungsanlage, und/oder zur Erzeugung eines Nitrat-Chlorid-Nebels unter gleichzeitiger Zuführung flüssigen Metallnitrats und flüssigen Metallchlorids in die Vernebelungsanlage

Die zweite Einrichtung kann in bevorzugter Form eine Umsetzungseinrichtung umfassen zur exothermen Umsetzung von Metallverbindungen, also Metallen oder Metalllegierungen, mit Chlorgas Als Metallverbindungen können beispielsweise metallisches Eisen, Silizium, Titan oder Aluminium eingesetzt sein Zur Regelung der Temperatur in der Umsetzungseinrichtung kann eine Temperatur-Regeleinrichtung vorgesehen sein zur Regelung im bevorzugten Bereich zwischen 450 °C bis 600 °C Beispielsweise kann hierbei ein vorzugsweise zu groben Partikeln oder Pellets zerkleinertes oder vorgeformtes Metall mit geringem Chlorgasüberschuss exotherm umgesetzt werden Ggf anfallende Zerfallsreaktionen von Ferrichlorid zu Ferrochlorid werden durch leichten Chlorüberschuss unterdrückt Ein ggf folgender geringer Chorgehalt in der emittierten Ferrichlorid Aerosolwolke wird photolytisch zu Chloratomen aufgespalten und durch Reaktion mit Methan alsbald in den HCI-Ferrichlorid- Recycli ngkreislauf der Ferrichlorid Aerosolwolke einbezogen

Die wie zuvor beschrieben Vorrichtung kann ausgestaltet sein zur Bereitstellung der Vorrichtung auf einem der folgenden Bereitstellungsorte: Schiff, schwimmende Plattform, Bohrinsel, Flugzeug, Ballon, Zeppelin, Kühlturm, Schornstein, Auspuff, Gittermast, Berggipfel, Aufwindkraftwerk, Turbine

Der Reaktionsraum kann in einer Einhausung angeordnet sein mit einem Auslass zur Freilassung des selbstaktivierenden photoaktiven Aerosols Der Reaktionsraum kann insbesondere in einem Kühlturm, Schornstein, Auspuff, Gittermast, Aufwindkraftwerk oder Turbine angeordnet sein Edukt-Dämpfe und/oder -Gase, also erster und/oder zweiter Präkursor, wie beispielsweise aus dem NOx- Plasmareaktor und aus dem Verdampfer, Dampf und daraus kondensierendes Aerosol aus dem Ferrichlorid-Subl imator oder aus der Eisen-Chlorgasreaktion sowie Edukt-Aerosole aus der nicht-thermischen Vernebelung (je nachdem, welche Komponenten der Vorrichtung eingesetzt werden) werden überwiegend in der im Reaktionsraum angeordneten Turbulenzzone durch Reaktion in das beanspruchte saure Mischaerosol überführt Anschließend wird das Aerosol typischerweise in die Atmosphäre emittiert

Die vorliegende Beschreibung definiert auch eine Abgasaufbereitungsanlage zur zumindest teilweisen Umwandlung von Abgasen und zur gleichzeitigen Bereitstellung eines selbstaktivierenden photoaktiven Aerosols beispielsweise wie vorstehend beschrieben, und/oder beispielsweise für den Einsatz unter einem wie vorstehend beschriebenen Verfahren Die Abgasaufbereitungsanlage umfasst einen in einem zur Abgasabführung hergerichteten Rohrabschnitt angeordneten Reaktionsraum, beispielsweise in einem Auspuff oder Schornstein; eine erste Einrichtung zur Bereitstellung eines ersten Präkursors umfassend Nitratanionen und/oder Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen in dem Reaktionsraum; eine zweite Einrichtung zur Bereitstellung eines zweiten Präkursors mit Chloriden in dem Reaktionsraum; einen Abgasemittenten, wie einen Dieselmotor, als Trägergas- Bereitstellungseinrichtung zur Bereitstellung eines Trägergases in dem Reaktionsraum; wobei die Vorrichtung hergerichtet ist, in dem Reaktionsraum eine Mischung des ersten und zweiten Präkursors herbeizuführen und dabei ein Massenverhältnis im Bereich von 1 Anteil Nitratanionen und/oder Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen zu 200 Anteilen Chloriden bis 10 Anteilen Nitratanionen und/oder Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen zu 1 Anteil Chloriden einzustellen; und wobei die Vorrichtung ferner hergerichtet ist, den pH-Wert in einem Bereich von kleiner oder gleich 3 bis größer oder gleich -1 (-1 < pH < 3) zu moderieren

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert, wobei gleiche und ähnliche Elemente teilweise mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können

Kurzbeschreibunq der Figuren

Es zeigen:

Fig 1 ein Fließbild einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig 2 einen Plasmareaktor,

Fig 3 einen Dampferzeuger,

Fig 4 eine Vernebelungsanlage,

Fig 5 eine Sublimationseinrichtung,

Fig 6 eine weitere Ausführungsform einer Sublimationseinrichtung,

Fig 7 eine Trägergasbereitstellungseinrichtung,

Fig 8 eine Ausführungsform eines Reaktionsraums mit Gasvakuumpumpe,

Fig 9 Ausführungsform eines Reaktionsraums mit Statikmischer,

Fig 10 Fließbild einer ggf überkompletten Ausführungsform der Erfindung,

Fig 10a weiteres Fließbild einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig 11 Fließbild einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig 12 Fließbild einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig 13 Fließbild noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig 14 Vorrichtung zur Bereitstellung des Aerosols bzw zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung des Aerosols,

Fig 15 weitere Vorrichtung zur Bereitstellung des Aerosols,

Fig 16 weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Bereitstellung des Aerosols als Drehverteiler,

Fig 17 Ausführungsform einer Kombination eines Drehverteilers mit einer vertikalen Windkraftanlage

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Wie sich mit der vorliegenden Anmeldung zeigt, ist es bei einem klimawirksamen Aerosol 20 vorteilhaft, wenn der pH-Wert recht sauer moderiert wird, und zwar in einen Bereich von -1 bis 3, bevorzugt von 0 bis 2,5, und noch weiter bevorzugt von 0 bis 2 Für die Einstellung des pH-Wertes gibt es verschiedene Möglichkeiten, wobei in dieser Beschreibung diejenigen beschrieben werden, die technisch und wirtschaftlich sinnvoll eingesetzt werden können

Eine Möglichkeit ist dabei die Bereitstellung eines Metallsalz-Gemisch-Aerosols oder eines Metall-Ionen und/oder Metall- Oxide enthaltenden Chlorid-Misch-Aerosols, wie des zuvor skizzierten "Aqua-Regia"-Aerosols, für den Abbau beispielsweise der Treibhausgase Methan und Ozon in der Troposphäre Hierbei kann eine photolytisch aktivierte Oxidationswirkung von "Aqua-Regia" durch Chlor (Chloratome und Chloride) technisch umgesetzt werden Beispielsweise kann das vorgestellte Chlorid-Gemisch-Aerosol, insbesondere das aktivierte "Aqua-Regia"-Aerosol, so eingestellt sein, dass dessen Partikel und/oder Tröpfchen dadurch gekennzeichnet sind, dass sie ein sauer eingestelltes Gemisch aus Natriumionen, Nitrationen, Chloridionen Ferriionen und durch Hydrolyse gebildetem Titandioxid enthalten Das Chlorid-Misch-Aerosol enthält also in diesem Beispiel Partikel und/oder Tröpfchen, deren feste und/oder flüssige Bestandteile aus einem Oxid- Salz- und Salzlösungsgemisch bestehen, und das einen pH-Wert von kleiner gleich 3 hat, bevorzugt kleiner gleich 2, und in dem die "Aqua-Regia"-Oxidation von Chlorid zu Chloratomen besonders wirksam ist

Die im Weiteren vorgestellten technischen Einrichtungen sind besonders geeignet für die Herstellung jeglicher „Aqua regia“- Aerosol-Varianten einschließlich der durch die genannten Eisen- und/oder Titan-Verbindungen aktivierten „Aqua regia“-Aerosole Ein aktiviertes „Aqua regia“-Aerosol ist ein Eisensalz- und/oder Titandioxid enthaltendes „Aqua regia“-Aerosol, dem bei der Herstellung eine Eisen- und/oder Titankomponente zugefügt wurde Bei den aktivierenden Metallkomponenten, die dem „Aqua regia“-Aerosol im Herstellungsgang beigefügt werden, kann es sich insbesondere um Salze der Übergangsmetalle Eisen und Titan und deren Hydrolyseprodukte handeln Ein solches Metallsalz zur Herstellung eines Metallsalz-Gemisch-Aerosols ist dabei ein Chlorid-Gemisch-Aerosol, welches bei der Herstellung oder im Edukt-Aerosol (also dem auszustoßenden Chlorid-Gemisch-Aerosol) Metallsalz umfasst Ein solches Metallsalz kann beispielsweise als Ferrichlorid, Ferrochlorid , Ferrinitrat, Ferronitrat, Ferrisulfat oder Titantetrachlorid eingesetzt sein

Die in dieser Anmeldung vorgestellten technischen Einrichtungen können modifiziert bzw betrieben werden zur Bereitstellung eines Chlorid-Gemisch-Aerosols mit und ohne Metallsalze bei der Erzeugung des Aerosols und/oder enthalten im Edukt-Aerosol Der in der vorliegenden Beschreibung verwendete Begriff "Chlorid-Gemisch-Aerosol" beschreibt das Gemisch-Aerosol, welches das Element Chlor enthält, beispielsweise in gelöstem oder gasförmigem Zustand und insbesondere aus der Gruppe atomares Chlor, elementares Chlor, Chlorwasserstoff, Nitrosylchlorid, Nitrylchlorid oder Chlornitrat Denn wesentlich für das emittierte Aerosol ist das Vorhandensein von Chlor (als elementares Chlor und Chlorid)

Die Partikel und/oder Tröpfchen der „Aqua-Regia“-Aerosol-Varianten weisen nach ihrer Emission eine gasförmige Aura auf aus dampfförmigen Produkten ihrer Photolyse und ihrer Reaktion mit Sauerstoff und anderen Oxidantien sowie Methan und anderen organischen Komponenten der Troposphäre, darunter zum Beispiel °CI, Ch, HCl, °NÜ2, HNO3, CINO, CINO2 Diese Komponenten gehören zum natürlichen photochemischen Kreislauf in der „Aqua-Regia“-Aerosolwolke Sämtliche Komponenten, aus denen die „Aqua- Regia“-Aerosolwolke hergestellt wird, und die diese Komponenten als solche enthalten oder in der Form ihrer Präkursoren enthalten oder in die „Aqua-Regia“-Aerosolwolke freisetzen, können auch Bestandteile ihrer Herstellung sein Die kondensierten Partikel der „Aqua-Regia“-Aerosol Varianten kann im Übrigen eine kondensierte Aura aufweisen, die Nitrat, Chlorid, Hydronium- und Metallionen aufweisen kann sowie ggf aktivierende Komponenten von ionischen und/oder oxidischen Eisen- und oder Titan-Komponenten Beispielhaft sei der Titantetrachlorid-Dampf erwähnt, der bei seiner Hydrolyse mit der Luftfeuchtigkeit die Aerosolwolke mit HCI-Dampf und Titandioxid anreichert

Ggf vorhandene Metallelemente bzw Metallverbindungen können einerseits als Katalysatoren oder auch zur Herabsetzung des pH-Wertes Verwendung finden, z B wenn das Eisen in reduzierter Form, beispielsweise als Eisenpentacarbonyl-Dampf zugesetzt wird Schließlich ist einerseits die Reaktivität des Aerosols und andererseits die Kosten beispielsweise für den Material- bzw Energieaufwand zur Herstellung des Aerosols ein empfindliches Maß dafür, ob das Aerosol in großen Mengen bereitstellbar ist

Fig 1 zeigt nun eine erste Ausführungsform für eine Vorrichtung 100 zur Bereitstellung eines klimawirksamen Aerosols 20, beziehungsweise auch für die Durchführung des Verfahrens zur Bereitstellung des klimawirksamen, selbstaktivierenden, photoaktiven Aerosols 20 Ein Reaktor 5 dient der Bereitstellung des ersten Präkursors 52 mit Nitratanionen (z B Salpetersäure) und/oder Stickstoff- Sauerstoff-Verbindungen in einen Reaktionsraum 40 Er weist eine Luftzuleitung 7 sowie eine Zuleitung 6, beispielsweise für elektrischen Strom bzw zur Zuführung von Energie, auf Ein Sublimator 8 dient der Bereitstellung des zweiten Präkursors 54 mit Chloriden Er umfasst in diesem Beispiel eine Heizeinrichtung 9 zur Zuführung thermischer Energie in den Sublimator 8 Ferner weist er die Zuführung 10 für wasserfreies festes Ferrichlorid und/oder wasserfreise Ferrichlorid-Aluminiumchlorid-Gemisch und eine Trägergaseinleitung 11 auf

Erster und zweiter Präkursor 52, 54 werden im Reaktionsraum 40 bereitgestellt, so dass eine Mischung stattfindet Die Mischung kann weiter beschleunigt oder gefördert werden, wenn ein Trägergas 56 zur turbulenten Durchmischung und/oder Abfuhr der Präkursorenmischung 52, 54 dem Reaktionsraum 40 zugeführt wird Das Trägergas 56 kann mit einem Trägergaserzeuger 16 erzeugt werden Bei dem Trägergas 56 kann es sich beispielsweise um Druckluft oder Abgas handeln, so dass der Trägergaserzeuger 16 also insbesondere ein Kompressor, ein (elektro)motorgetriebenes Gebläse, ein Propeller-antreibender Motor oder ein Motor wie beispielsweise ein Schiffsdieselmotor sein kann Eine Energiezuführung 17 versorgt den Trägergaserzeuger 16 mit Energie; also beispielsweise mit elektrischer Leistung im Falle des Kompressors bzw des elektrisch getriebenen Gebläses, mit Flugbenzin im Falle des Propellerantriebs, mit Schweröl im Falle des Schiffsdieselmotors oder mit Kerosin im Falle des Jet-Turbinen-Gebläse

Der Reaktionsraum 40 umfasst in dem in Fig 1 gezeigten Beispiel eine Gasstrahl-Vakuumpumpe 15 Das solchermaßen bereitgestellte Aerosol 20 wird dem Auslass 19, beispielsweise ein Schornstein, zugeführt und in die Atmosphäre entlassen

Mit einer wie in Figur 1 als Flussdiagramm gezeigten Anlage 100 lassen sich verschiedene Verfahrensvarianten durchführen, von denen im Folgenden eine beispielhaft erläutert wird Gemäß einer Variante 1 wird zunächst ein Ferrichlorid-enthal tendes Aerosol als Edukt bzw zweiten Präkursor 54 erzeugt, das danach durch Behandlung mit einem oder mehreren Edukten aus der Gruppe NOi,s+x, darunter bevorzugt Salpetersäuredampf, als ersten Präkursor 52 in ein Ferrinitrat-Ferrichlorid-Mischaerosol 20 umgewandelt wird Basis der Herstellungsmethode gemäß Variante 1 ist die primäre Herstellung von Ferrichloridaerosol als zweiten Präkursor 54, in Figur 1 beispielhaft im Sublimator 8 Das thermische Vernebelungsverfahren von Ferrichlorid nutzt die Kondensattröpfchenbildung zur Bildung von Ferrichlorid-Aerosol 54, die bei der Abkühlung von dampfförmigem Eisen(lll)chlorid auftritt Hierbei handelt es sich um ein thermisches Vernebelungsverfahren, welches in Figur 1 mit den Bezugszeichen 8, 9, 10 und 11 verdeutlicht ist Es handelt sich bei dem Sublimator 8 beispielsweise um ein bewegtes Ferrichlorid-Festbett, aus welchem unter Erwärmung auf 100 bis 220°C mittels einer Heizeinrichtung 9 unter Durchströmung mit Inertgas 11 durch Sublimation in Ferrichloriddampf 54 oder dessen Gemisch mit Aluminiumchloriddampf überführt wird

Die mit dem Sublimator 8 erzielbare Größe der gebildeten Kondensattröpfchen- und/oder Kondensatpartikel kann in bevorzugter Weise vergleichsweise klein ausfallen, was im Rahmen dieser Beschreibung bevorzugt ist

Durch dampf- und/oder gasförmige Mischung von anorganischen gas- oder dampfförmigen Stickstoff-Sauerstoff-Edukten NOI,5+X als erstem Präkursor 52 zu dem erzeugten Ferrichloridaerosol 54 kann somit ein saures Ferrinitrat-Ferrichlorid-Mischaerosol 20 nach Variante 1 erzeugt werden Zu den NOi,s+x Edukten gehören beispielsweise die Stoffe Salpetersäure, Distickstoffpentoxid, Stickstofftrioxid, Stickstoffdioxid, Distickstofftrioxid, Distickstofftetroxid, Distickstofftrioxid, Nitrylchlorid oder Chlomitrat Das sind allesamt Stoffe, die durch Hydrolyse, Oxidation und/oder Kondensation in der Gegenwart von feuchtem Ferrichloridaerosol saure Mischaerosolpartikel oder Tröpfchenaerosole enthaltend Ferrichlorid und Ferrinitrat bilden können und daher gut geeignet sind für die Herstellung des ersten Präkursors 52

Eine Möglichkeit der Herstellung der beanspruchten Stickstoff-Sauerstoffverbindungen NOi,s+x ist eine Herstellung im Plasmareaktor 5, wie er in Figur 1 oder 2 schematisch dargestellt ist, mittels Entladungsplasmen oder Plasmen, die durch die Wirkung elektromagnetischer Wellen gebildet werden Die Gas- und Dampf-förmigen Produkte werden dann mit dem Aerosol vermischt Diese Ausführungsform ist in Figuren 1 und 2 unter den Bezugszeichen 5, 6 und 7 schematisch abgebildet Der Vorteil dieser Herstellungsoption ist die Nutzung des N2- und/oder O2-Gehalts der Luft für die Eduktherstellung des ersten Präkursors 52

Mit den Figuren 2 bis 10 werden zueinander austauschbare oder kumulativ einsetzbare Vorrichtungskomponenten aufgezeigt, wie sle in einer Vorrichtung 100 zur Herstellung des Aerosols 20 einsetzbar sind Bezug nehmend auf Fig 2 ist der bereits beschriebene Plasmareaktor 5 dargestellt Mit Bezug auf Fig 3 ist schematisch ein Dampferzeuger 1 gezeigt, der hergerichtet sein kann für die Erzeugung von Stickstoff-Sauerstoff-Dampf als erstem Präkursor 52 wie eines Nitrat-Dampfes (Salpetersäuredampf) insbesondere unter Zuführung von Luft, und beispielsweise auch mit über 70-prozentiger Salpetersäure, in den Dampferzeuger Der Dampferzeuger 1 kann dabei zum Betrieb unter veränderten Temperatur- und/oder Druckbedingungen hergerichtet sein Alternativ oder kumulativ kann der Dampferzeuger 1 zur Erzeugung eines Chlorid-Dampfes als zweitem Präkursor 54 unter Zuführung von Luft, und ggf ergänzt um vorzugsweise mehr als 25-prozentiger Salzsäure, in den Dampferzeuger 1 hergerichtet sein Auch dieser Verfahrensschritt kann unter veränderten Temperatur- und/oder Druckbedingungen durchgeführt werden In einem Beispiel kann der Dampferzeuger 1 zur Verdampfung von Salpetersäure eingesetzt sein Bevorzugt ist der Dampferzeuger hergerichtet zur Verdampfung wässriger Salzsäurelösung; er kann auch eingesetzt sein zur Verdampfung hydrolyseempfindlicher flüssiger und/oder flüchtiger Chloride, beispielsweise von einem oder mehreren Stoffen aus Siliciumtetrachlorid und Titantetrachlorid Letztgenanntes ist allerdings komplizierter aufgrund der dazu notwendigen Trocknung der hindurchgeleiteten Hilfsgase Dabei weist der mit Figur 3 gezeigte Verdampfer 1 eine Heizeinrichtung 2, einen Zulauf 3 für die Zuführung des Ausgangsstoffes zur Herstellung eines Dampfes aus Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen (z B Salpetersäuredampf) oder eines Chlorid-Dampfes und eine Luftzuführung 4 auf Der Verdampfer 1 wird auf ein Füllmaß gefüllt und die eingefüllte Menge mittels der Heizeinrichtung 2 erhitzt Das Edukt 52 oder 54 wird über den Auslass 36 dem Reaktionsraum 40 zugeleitet Als bevorzugtes NOi,s+x-Edukt (erster Präkursor 52) für die Umsetzung mit Ferrichlorid-Aerosol oder Ferrichloriddampf (zweiter Präkursor 54) wird insbesondere Salpetersäure, ihre wässrigen Lösungen und ihr Dampf eingesetzt Salpetersäuredampf lässt sich durch Verdampfung von Salpetersäure herstellen Das geschieht vorzugsweise durch Verdampfung flüssiger Salpetersäure bei Temperaturen unter 100 °C durch kontrolliertes Hindurchleiten von Luft 4 durch eine beheizte Vorlage 2 mit flüssiger Salpetersäure 1 kann der erste Präkursor 52 hergestellt werden

Mit Bezug auf Fig 4 wird schematisch eine Vernebelungsanlage 13 beschrieben Die Herstellung des zweiten Präkursors 54 wie eines Ferrichloridaerosols kann durch eine einfache nicht-thermische Flüssigkeitsvernebelungs-Vorrichtung 13 geschehen Mit einem nicht-thermischen Vernebelungsverfahren können hier bekannte mechanische und hydraulische Flüssigkeitsvernebelungsverfahren wie z B das Vernebeln von Ferrichlorid-Iösungen mittels Düsen, mit rotierende Bürsten oder mittels Ultraschall-Vibration durchgeführt werden Das Düsenprinzip ist schematisch in den Figuren 1 und 2 unter den Bezugszeichen 12,13 und 14 dargestellt mit dem Vorlagebe-hälter 12 und dem Zulauf 14 Eine Vernebelungsanlage 13, beispielsweise mit Düsenprinzip, kann ebenso auch zur Herstellung des Ferrinitrataerosols 52 eingesetzt sein Die Variante 2 zur Herstellung des sauren Ferri nitrat-Ferrichlorid-Mischaerosols 20 hat beispielsweise als Basis die Herstellung von Ferrinitrataerosol 52

Gemäß Variante 3 kann die Herstellung von Ferrinitrataerosol 52 ebenfalls durch das nicht-thermische Flüssigkeitsvernebelungsverfahren mit Vernebelungsanlage 13 geschehen Da der saure pH-Wert des Aerosols hier nicht durch Gasoder Dampf-förmige Säure- oder Säure-bildende Stoffe einstellbar ist, muss bereits die zu vernebelnde Lösung hinreichend sauer eingestellt werden Um unökonomischem Aufwand für den Korrosionsschutz aus dem Weg zu gehen, und um möglichst kleine Aerosol- Partikel oder -Tröpfchen zu erhalten, kann in dieser Variante ein verdünntes Ferrinitrat-Ferrichlorid-Gemisch eingesetzt sein Das überschüssige Wasser verdampft aus den Aerosoltröpfchen nach ihrer Emission in die Atmosphäre

Mit Bezug auf Fig 5 ist der Sublimator 8 als eigenständiges Bauteil dargestellt, der ansonsten bereits mit Bezug zu Fig 1 beschrieben wurde Gleiche Bezugszeichen bezeichnen - wie überall in der Beschreibung - gleiche Bauteile Mit Bezug zu Fig 6 ist ein Haufwerk-Bett 23 aus Eisenpellets gezeigt Die Herstellung von Ferrichloriddampf 54 kann auch durch die exotherme Chlorierung von Eisenpellets 23 geschehen, wie schematisch in Fig 5 unter den Bezugszeichen 22, 23 und 24 dargestellt ist mit der Metallpellet- Zuführung 22 und einer Chlorgaszuführung 24

Bezugnehmend auf Fig 7 ist als Komponente der Vorrichtung 100 eine Trägergaserzeugervorrichtung 16 visualisiert mit einer Energiezuführung 17 und einer Gas- oder Luftzuführung 18 Das Trägergas 56 ist hergerichtet für den Aerosolauftrieb Also mit anderen Worten ist das Trägergas so beschaffen, dass es das Aerosol, insbesondere die Partikel und/oder Tröpfchen des Aerosols, zumindest eine Initialzeit trägt und sich mit dem Aerosol vermischt bzw ein Teil des emittierten Aerosols wird und/oder in Wechselwirkung zu den Tröpfchen und/oder Partikel des Aerosols tritt, beispielsweise indem mittels des Trägergases 56 der pH-Wert moderiert wird Die Trägergaserzeugervorrichtung 16 stellt also, z.B. für den Betrieb der Gasstrahlvakuumpumpe 15, geeignetes Trägergas bereit Beispiele einer Trägergaserzeugervorrichtung 16 sind Kompressor, Ventilator oder auch ein vertikal ausblasendes Propeller- oder Strahl(Jet)- Triebwerk, aber auch eine Verbrennungskraftmaschine wie ein Schiffs(diesel)motor kann ein geeignetes Trägergas bereitstellen, oder der Luftstrom durch ein Aufwindkraftwerk Beispielsweise wird eine Reaktion zwischen NOi.s+x-Verbindungen bzw Salpetersäure und Ferrichlorid nicht durch das Abgas beeinträchtigt, solange das Abgas einen Anteil von mehr als 5% Sauerstoff enthält Sollte das zu verwendende Abgas tatsächlich weniger als 5% Restsauerstoff aufweisen, was bei einem modernen Motor durchaus üblich ist, so kann beispielsweise Umgebungsluft in das noch heiße Abgas bzw das Abgasrohr nach dem Verlassen der Brennkammer bzw des Zylinders gemischt werden, ggf sogar in variabler Menge mittels Klappentechniken

Mit Figuren 8 und 9 sind zwei Ausführungen eines Reaktionsraums 40 gezeigt Der Reaktionsraum 40 zeichnet sich dadurch aus, dass dort erster Präkursor 52 und zweiter Präkursor 54 bevorzugt in einem Strom aus Trägergas 56 miteinander vermischt werden zur Emission in eine Umgebung wie die Atmosphäre Der eigentliche Vermischungsvorgang der beiden Präkursoren 52, 54 findet also im Reaktionsraum 40 statt oder beginnt dort Beispielsweise kann dort also die Vermischung von Chlorwasserstoffdampf oder der flüchtigen hydrolyseempfindlichen Chloride mit dem Ferrinitrataerosol gemäß Variante 2 oder die Vermischung des Salpetersäuredampfes oder der übrigen gas- und dampfförmigen NOi.s+x-Verbindungen mit dem Ferrichloridaerosol gemäß Variante 1 vorzugsweise unterstützt durch eine Gasstrahl-Vakuumpumpe 15 stattfinden, die beispielhaft in Fig 8 dargestellt ist Die Vermischung der gas- und dampfförmigen Reaktanten 52, 54 mit den Ferrinitrat- und Ferrichlorid-Aerosolen kann auch mittels einer statischen Mischvorrichtung 21 gefördert werden, die beispielhaft in Fig 9 dargestellt ist

Mit Fig 10 bildet ein ggf als überkomplett dargestelltes Flussdiagramm zahlreiche der vorgenannten Komponenten der Vorrichtung 100 gemeinsam ab Es wird deshalb als überkomplett bezeichnet, da es zwar möglich ist, alle Komponenten der Vorrichtung 100 gleichzeitig zu betreiben, diese Anordnung aber nicht notwendig ist zur Durchführung der Erfindung Vielmehr sind mit Fig 10 mehrere Möglichkeiten zur Herstellung des ersten Präkursors 52 und des zweiten Präkursors 54 gleichzeitig dargestellt

Da alle Bezugszeichen zu den vorherigen Figuren 1 bis 9 identisch verwendet werden, kann die vorherige Beschreibung auch im Hinblick auf Fig 10 (und die weiteren Figuren) übernommen werden Der erste Präkursor 52 kann mittels des Dampferzeugers 1 erzeugt werden, beispielsweise unter Zuführung von Luft und HNOs zur Erzeugung von Nitrat-erzeugendem Dampf Der erste Präkursor 52 kann alternativ oder kumulativ auch mittels des Reaktors 5 wie eines Plasmareaktors erzeugt werden Des Weiteren kann der erste Präkursor auch mittels der Vernebelungsanlage 13 bereitgestellt sein, beispielsweise über die Herstellung eines Ferrinitrataerosols als erstem Präkursor 52

Der zweite Präkursor 54 kann im Dampferzeuger bereitgestellt werden, beispielsweise unter Zuführung von Salpetersäure und Luft wie zuvor bereits beschrieben Alternativ oder kumulativ kann der zweite Präkursor 54 im Sublimator 8 bereitgestellt werden, mittels einer Eisenchlorierung 23, oder auch mittels der Vernebelungsanlage 13 Anstelle oder ergänzend zu der in Fig 10 gezeigten Gasstrahlvakuumpumpe 15 kann auch ein Statikmischer 21 (vgl Fig 9) eingesetzt sein

Bezug nehmend auf Fig 10a ist eine weitere ggf als überkomplett zu bezeichnende fließbildliche Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt Ein zweiter Vorlagebehälter 12a kann mit einem zweiten Zulauf 14a befüllt werden und dient beispielsweise als Zufuhr zu einer Vernebelungsanlage 13a Hierbei können verschiedene niedrigsiedende Ausgangsstoffe, beispielsweise TiCk, SiCk, Fe(CO)5 einzeln oder als Chloride im Gemisch, eingesetzt sein, um im weiteren Verlauf entweder den ersten Präkursor 52 oder den zweiten Präkursor 54 bereitzustellen, oder als Trägergas 11 zur Veränderung von bzw Bereitstellung in anderen Prozessen wie im Sublimator 8 So kann der mit der Vernebelungsanlage 13a bereitgestellte Nebel 52, 54 direkt dem Reaktionsraum 40 zugeführt werden Beispielsweise unter Ausnutzung einer Heizeinrichtung 62 in der Speiseleitung 64 zur Verdampfung können die genannten niedrigsiedenden Ausgangsstoffe einzeln oder im Gemisch als Dampf in den Reaktionsraum eingeleitet werden

Beispielsweise kann aus der Vernebelungsanlage 13a der Ausgangsstoff 11, insbesondere TiCk-Dampf oder SiCk-Dampf oder, SICk-Ti Ck-Gemischdampf, als Flüssigkeit am Sublimator 8 bereitgestellt sein Hierbei können die Chloride von Titan und Silizium auch wegen ihrer vergleichsweise niedrigen Siedepunkte (53°C SiCk; 136°C TiCk) als Flüssigkeitsgemisch oder Trägergasgemisch anstelle des Inertgases 11 in den Sublimator 8 geleitet werden Im Sublimator 8 kommt es zur Verdampfung der Chloride, bereits unterhalb des Ferrichloridbettes 85, die dort im Sublimator 8 anstelle des Trägergases 11 wirken können

Flüssiges Gemisch aus Titantetrachlorid, Siliciumtetrachlorid, Ferrichlorid und Aluminiumtrichlorid fällt als relativ preiswertes Zwischenprodukt bei der Carbochlorierung von llmenit- und Rutil-Erzen im Kroll-Prozess zur Herstellung von Titan an Preiswert, weil die zur Herstellung des reinen Titans notwendigen komplexen Reinigungsprozesse, wie z B Destillation und Umsetzung mit Magnesiumoder Natriummetall in dieser frühen Herstellungsstufe noch nicht zum Einsatz kommen

Weitere optionale eisenhaltige Verbindungen können mit Eisenpentacarbonyl (Fe(CO)s) gebildet sein Dabei handelt es sich um eine leicht verdampfbare Verbindung (K _P 105°C), die die vorteilhafte Eigenschaft hat, sich in der Dampfphase bzw in der atmosphärischen Aerosolwolke in nano-partikuläre Eisenoxide zu zersetzen Diese oxidischen Eisenpartikel wären dann als Kondensationskeime und Aktivatoren für Chloride, Nitrate und Titanoxide wirksam und damit geeignetes Ingredienz für das hierin vorgestellte Verfahren zur Herstellung der vor- und nachgenannten Aerosole 20 Allerdings sind die Herstellungsbedingungen für Fe(CO)s zum derzeitigen Zeitpunkt nicht trivial Daher steigt die Phytoplanktonproduktion in der PZ unmittelbar nach der Nahrungsaufnahme durch ISA-Pumpen an Dies schafft an der Meeresoberfläche Bedingungen für eine erhöhte CO2-Absorptionsrate aus der Atmosphäre pro Flächeneinheit des Ozeans

Insgesamt erreicht das Aerosol in seinen verschiedenen Ausgestaltungen nicht nur einen Methanabbau, denn dieses Stoffgemischaerosol ist von größtem Nutzen für die Umwelt dort, wo das Phytoplankton in der photischen Zone der Meeresoberflächen im Abyssal unter Eisen- und Stickstoffmangel leidet Unmittelbar nach Eintrag des beanspruchten Aerosols durch den Niederschlag in den Ozean blüht das Phytoplankton auf, entzieht der Atmosphäre CO2 und sorgt durch seine gesteigerte DMS-Produktion ("Meeresgeruch"; DMS = Dimethylsulfid) für Wolkenbildung durch Kondensationskeim-Bildung aus Sulfat- und Sulfonsäure-Aerosol als Oxidationsprodukt von DMS Somit bewirkt der beanspruchte Stoff nicht nur einen klimawirksamen Treibhausgasabbau (CH4, VOC, Ruß- und Rauchpartikel, CO2 und troposphärisches O3) sondern durch Wolkenbildung sowie Hellfärbung der Meeresoberfläche durch Phytoplanktonvermehrung auch eine Kühlung der Troposphäre durch Albedozunahme von Ozeanoberfläche und unterer Troposphäre über dem Ozean

Ein bevorzugtes Anwendungsfeld des erfindungsgemäßen Verfahrens ist neben dem anvisierten Methanabbau in der Atmosphäre auch die Erhöhung der Reflektion der Erdoberfläche, insbesondere der glazialen Eisflächen von Grönland und Patagonien, gegebenenfalls auch Antarktika und zwar beispielsweise überall dort, wo im Sommerhalbjahr die Temperaturen auf den Eisflächen über den Gefrierpunkt ansteigen, um mittels des Aerosols den Tauprozess zu stoppen oder zumindest zurückzuführen Diese Eisflächen neigen besonders in der Auftauphase zur Dunkelfärbung durch Algen und Moosbildung Geeignet für die Albedozunahme durch das beanspruchte Aerosol sind auch die permanenten Meereisflächen in der Arktis Dem kann mit der erfindungsgemäßen Verfahrensvariante durch zusätzliche Anwendung von Windturbinen abgeholfen werden, die sowohl als Energielieferanten zur Verdampfung oder Sublimation oder auch zur Energiebereitstellung für den Betrieb von Plasmareaktoren und/oder Elektrolyseuren zur Luftumwandlung in Präkursoren eingesetzt sein können Dabei liefert diejeweilige für diesen Zweck eingesetzte Windturbine auch die Energie zur Vernebelung von flüssigen oder dampfförmigen Chloriden zu Aerosolen, beispielsweise um mit den beanspruchten besonders weißfärbenden titanhaltige Hydrolysate enthaltenden „Aqua Regia“-Aerosolen die Anhebung der Albedo durch Weißfärbung des Gletschereises oder die Bildung von weißem Bodennebel und ggf weißen Wolken auszulösen und dabei gleichzeitig den Abbau des Methans auszulösen

Dabei ist der auf ausgedehnten Eisflächen herrschende Niederschlagsarmut in der hellen Jahreshälfte und der vorherrschende katabatische Wind, der vom Zentrum der Eisfläche jeweils zu ihren Rändern hin weht, besonders hilfreich Dieser kann die beanspruchten Aerosole aufnehmen und sie wie z B in Grönland bis zur Landesküste mitnehmen und ggf absetzen Dort wo der katabatische Wind auf den wärmeren Ozean trifft erwärmt er sich, nimmt verdunstendes Wasser auf und steigt unter Wolkenbildung auf Diese Wolken zeichnen sich durch ihren Gehalt an Titanhydrolysat-Kondensationskernen durch besonders intensive Weißfärbung aus

Um Eisflächen wirkungsvoll weiß zu färben, ist es sinnvoll, das Aerosol mit einem höheren Gehalt an rasch absinkenden Aerosolpartikeln auszustatten Bezug nehmend auf die Figuren 16 und 17 gelingt das beispielsweise durch Vernebelung flüssiger Präkursoren 52, 54, beispielsweise Titantetrachlorid oder Meerwasser oder Nitrat- und chloridhaltige wässrige Lösungen Um einen komplizierten Filterprozess zur Abscheidung feinster Partikel zu umgehen ist es vorteilhaft, für diesen Effekt Düsen 166, 176 mit relativ grobem lichten Düsen-Innendurchmesser einzusetzen, beispielsweise mit Düsen-Innendurchmesser von 0,1 mm, beispielsweise ± 30 m, einzusetzen Dazu kann die Vernebelung nach dem Tröpfchenaufprall-Prinzip auf Prallplatten 175 geschehen, nachdem mit ausreichender Tropfenaufprallgeschwindigkeit auf feste Oberflächen als Prallorgane Tröpfchengrößen von kleiner 5 m Durchmesser erreichbar sind Um den aus den Vernebelungs-Düsen austretenden Flüssigkeitsstrahl in einen Tröpfchen-Strahl aufzuteilen, werden vorzugsweise zwei Möglichkeiten eingesetzt a) Die Kammer 179, aus der die zu vernebelnde Flüssigkeit in die Düsen eintritt, wird mittels einer in Ultraschallfrequenz schwingenden Membran beschallt Die dadurch ausgelösten Druckschwankungen in der Fl üssigkeits-erfül Iten Kammer lösen den austretenden zu vernebelnden Flüssigkeitsstrahl in kleine Tröpfchen auf b) Die aus den Düsen 166, 176 austretenden zu vernebelnden Flüssigkeitsstrahlen werden durch ein mit ausreichend hoher Geschwindigkeit durch ein zwischen Düsen 166, 176 und Aufprallfläche 175 vorbeigeführtes Lochblech 174 in Tröpfchen zerteilt Ein solcher Aerosolerzeuger mit Aufprallflächen 175 und Lochblech 174 ist schematisch und beispielhaft in Fig 17 dargestellt

Bezug nehmend auf Fig 16 ist eine Ausführungsform eines Drehverteilers 160 gezeigt, welcher einen statischen Zuleitungsteil 161, einen über ein Kupplungselement 162 damit verbundenen rotierendes Teil 164 und einen auf dem rotierenden Teil 164 aufgesetzten Sternverteiler 165 aufweist Der um die Rotationsachse 168 rotierende Teil 164 ist im Bereich des Kupplungselements 162 mittels eines Dichtungselements 163 gegenüber dem Kupplungselement 162 und/oder dem statischen Teil 161 abgedichtet ausgeführt Das Dichtungselement 163 ist beispielsweise als Flüssigparafindichtung ausführbar Der Sternverteiler 165 weist bevorzugt 3 bis 7 Sternarme 167 mit jeweils einem Auslass 166 auf und kann beispielsweise von einem Elektromotor oder einer Windturbine angetrieben sein Beispielsweise kann der Drehverteiler 160 auch als integraler Bestandteil einer modifizierten Windkraftanlage ausgeführt sein, insbesondere mit vertikaler Rotationsachse (VAWT, vertical axis wind turbine), wie eines Darrieus-Rotors, eines Savonius-Rotors oder Flettner-Rotors, wobei der Sternverteiler 165 entsprechend aerodynamisch ausgeformt ist und Rotorblätter ausbildet oder als Ergänzungsteil zur Windkraftanlage mitrotiert Dies kann so ausgestaltet werden, dass zur Aerosol-Herstellung mit einem solchen als Windkraftanlage ausgeführten Drehverteiler 160 kein Strom bzw Energie mehr von außen zugeführt werden muss, sondern dann, wenn Wind einsetzt, eine windgetriebene Rotation einsetzt, welche Strom erzeugt und hierdurch das Aerosol 20 produziert, bereitgestellt und verteilt werden kann Dass dies in diesem Beispiel nur dann erfolgt, wenn Wind anliegt, ist unter Umständen gar kein Nachteil, sondern vorteilhaft, da dann eine windgetragene Verteilung des Aerosols 20 stattfindet Durch die Rotation des rotierenden Drehverteilers 160 wird das in den Sternarmen 167 befindliche Fluid aus den Auslässen 166 ausgetrieben Im Anschluss stellt sich eine Druckabsenkung im oberen Teil des Drehverteilers 160 in Art einer Zentrifugalpumpe ein, wodurch weiteres Fluid aus dem Zuleitungsrohr 161, 164 in den Sternverteiler 165 nachgefördert werden kann, wodurch sich die Verteilung des Aerosols 20 mittels des Drehverteilers 160 je nach Auslegung sogar ohne Zuführung von bereitzustellender Energie (Strom) im Betrieb selbst aufrecht erhält

Bezug nehmend auf Fig 17 ist der senkrechte Teil 177 im Unterschied zur Ausführungsform der Fig 16 durchgängig ausgebildet und beispielsweise in einem Fuß (nicht dargestellt) drehbar gelagert ausgeführt Das auszuschleudernde Fluid wird nach dem Auslass 176 auf einen Zerstäuber 174 geschickt und anschließend mittels eines Prallelements 175 sehr fein zerstäubt, wie im Weiteren noch weiter detailliert beschrieben werden wird Im Übrigen ist mit Fig 17 eine modifizierte Windkraftanlage 185 dargestellt, in diesem Fall ausgeführt als Darrieus-Rotor mit Rotorblättern 181, welche mit dem Drehverteiler 170 kombiniert ausgeführt ist Der Drehverteiler 170 dreht sich, angetrieben von der modifizierten Windkraftanlage 185, mit dem Umlauf derselben mit Die simple Bauart einer vertikalen Windkraftanlage 185 ermöglicht es, deren eingesetzte Bauteile besser vor dem anfangs noch während der Mischungszeit ggf hochkorrosiven Aerosol 20 bzw deren ausgeschleuderte Präkursoren 52, 54 zu schützen bzw diese unempfindlich ggü Korrosion auszugestalten

Im Beispiel der Figuren 16 und 17 wird als Flüssigkeitskammer 169, 179 der Raum zwischen den als kreisförmige Scheiben ausgebildeten Auslässe 166, 176 verwendet, wobei die Öffnung 166, 176 an der kreisförmigen Peripherie zwischen den beiden Scheiben durch ein zylindrisches Rohrsegment verschlossen ist; ausgenommen die, vorzugsweise zwei oder mehr, Düsenöffnungen 166, 176 Die derart gestaltete zylindrische Kammer 169, 179 wird über ein axial angefügtes Rohr mit dem zu vernebelnden Fluid, insbesondere in Form einer Flüssigkeit, versorgt Der notwendige Druck in der Kammerperipherie, um das zu vernebelnde Fluid durch die Düsen 166, 176 zu pressen, wird durch Zentrifugalkraft erzielt, indem die Kammer 169, 179 in Rotation versetzt wird, beispielsweise mittels elektromotorischen Antriebs Mittels der Zentrifugalkraftwirkung wird auch das aus den Düsen 166, 176 ausgeschleuderte Fluid durch das angesetzte ebenfalls rotierende Rohr aus dem Vorratsbehälter 159 bzw den im gezeigten Fall senkrechten Zuleitungsteilen 161, 164, 171 angesaugt und ersetzt

Um die notwendige Relativgeschwindigkeit zwischen dem aus den Düsen ausgeschleuderten Fluid und der in Fig 17 gezeigten Aufpralloberfläche 174 zu erzielen, wird ebenfalls das Rotationsprinzip eingesetzt, indem die Aufprallflächen 174 durch einen motorisch angetriebenen Rotor mit identischer Rotorachsenlage wie die rotierende Düsenkammer, jedoch entgegengesetzter Drehrichtung betrieben werden Dabei sind die Aufprallflächen derart angeordnet, dass ein möglichst hoher oder sogar der gesamte Anteil der zu Tröpfchenstrahlen zerteilten Flüssigkeitsstrahlen auf den Flächen der Aufprallorgane 174 eintreffen und dort zu feinsten Tröpfchen vernebelt werden Entsprechend ist dazu auch das Lochblech 173 zur Flüssigkeitsstrahl-Zerteilung in Tröpfchen zwischen Aufprallflächen 174 und dem Düsenstrahl-Austritt 176 am Rotor fixiert

In den meisten Anwendungsfällen zum Einsatz von „Aqua Regia“ Aerosol liegt ein Augenmerk darin, ein möglichst feinteiliges Aerosol 20 zu erzeugen, um die heterogenen Reaktionen zur Chloratombildung und den Stoffaustausch zwischen Gasphasen und kondensierten Phasen zu optimieren Dazu sind möglichst feinteilige Partikel von Vorteil, weil sie die größte Stoffaustauschoberfläche bieten Diese Partikel werden vorzugsweise durch chemische und physikalische Kondensationsprozesse erzeugt Insbesondere durch Hydrolyse- und Oxidationsprozesse Deshalb ist es dazu bevorzugt, als Präkursoren 52, 54 der „Aqua Regia“-Aerosole 20 Gase und Dämpfe anzuwenden, vorzugsweise HCl, SiC , TiC , FeCIs, AICI3, HNO3, NO2, N2O5

Dazu lassen sich bevorzugt Aerosolerzeuger 160 gemäß der Darstellung in Figur 16 einsetzen Sie bestechen durch einfache und robuste Bauart Sie lassen sich ebenfalls zur Herstellung rascher sedimentierender „Aqua Regia“-Aerosole 20 einsetzen Als Förderund Emissions-Vorrichtung der gas- und dampfförmigen Präkursoren 52, 54 wird ebenfalls das Zentrifugalprinzip sowie auch der Venturieffekt durch Herstellung eines Unterdrucks genutzt Beide Prinzipien werden erfüllt durch zwei oder vorzugsweise mehrere sternförmig angeordnete Rohre 167, die mit einem axial am Rohrstern angeordneten Zentralrohr 161, 164 hydraulisch kommunizieren, durch das die abgeschleuderten bzw abgesaugten Gase und/oder Dämpfe ersetzt werden Indem beide Präkursortypen 52, 54 gas- und/oder dampfförmige NO _X und Chlorid enthaltende Komponenten gleichzeitig aus den jeweiligen Vorratsbehältern 159 oder Produktionseinrichtungen in dem Zentralrohr 161, 164 dem rotierenden Rohrstern 165 zugeführt und emittiert werden, wird die Bildung des „Aqua Regia“-Aerosols 20 komplett in die emittierte Präkursorwolke verlegt

Die Größe der in der „Aqua Regia“-Aerosolwolke 20 aus den emittierten Gas- und/oder dampfförmigen gebildeten Aerosolteilchen ist auch abhängig von der ursprünglichen Konzentration der Präkursorgase und -Dämpfe: Aus hohen Konzentrationen bilden sich größere Aerosolteilchen durch verstärkte Koagulation der primär gebildeten Teilchen, kleine Konzentrationen bilden kleinere Aerosolteilchen durch geringe Koagulationsprozesse Die Präkursorgaskonzentration lässt sich in diesem Fall einfach durch die Umfangsgeschwindigkeit bzw die Umdrehungszahl pro Zeiteinheit des rotierenden Rohrsterns 165 beeinflussen: Je höher die Umfangsgeschwindigkeit, umso höher ist die ausgeschleuderte Gasmasse und damit auch die Aerosolteilchengröße Entsprechend lässt sich somit auch hier die Aerosolteilchengröße beeinflussen In noch einer weiteren Ausgestaltung kann zur Gas- und Dampfförderung anstelle des rotierenden Rohrsterns 165, 175 die gleiche Funktion ein rotierender flacher Raum zwischen zwei kreisförmigen Scheiben erfüllen, dessen Öffnung an der kreisförmigen Peripherie zwischen den beiden Scheiben durch ein zylindrisches Rohrsegment verschlossen ist, das vorzugsweise zwei oder mehr Öffnungen zur Emission des Fluidgemischs enthält Die derart gestaltete zylindrische Kammer wird in gleicherweise über ein axial angefügtes Rohr mit der zu vernebelnde Flüssigkeit versorgt

Zur Herstellung eines „Aqua-Regia“ Aerosols 20 aus Präkursor-Aerosolen 52, 54, die ausschließlich aus Chlorid-haltigem Edukt erzeugt werden, gelingt auch dadurch, dass der beschriebenen Flüssig-Chlorid-Rotations-Vernebelungsvorrichtung 160, 170 von beispielsweise Titantetrachlorid die beschriebenen Gas- und/oder Dampf-Rotations-Emissionsvorrichtung von Nitrat- oder Salpetersäurebildenden Gasen derart beigestellt wird, dass beide Emissionsquellen eine gut gemischte Emissionswolke bilden in der sich das „Aqua- Regia“ Aerosol 20 selbständig bildet Vorzugsweise geschieht das in der Weise, dass die Rotationsachsen der beiden rotierenden Emissionseinrichtungen für Aerosol aus der Flüssigphase und aus der Gasphase weitgehend derart zur Übereinstimmung gebracht werden, dass die rotierenden scheibenförmigen Kammern in einem geringen Abstand, beispielsweise von wenigen Zentimetern, parallel zueinander angeordnet sind

Windturbinen lassen sich auf Plattformen auch auf weitgehend ebenen Gletschereisregionen aufstellen und eignen sich besonders dort wegen des gleichförmigen zur Küste hinströmenden katabatischen Windes und hinsichtlich ihrer turmartigen Bauweise als Träger der beschriebenen Einrichtungen zur Herstellung von „Aqua Regia“-Aerosolwolken 20 Zusätzlich kann der damit erzeugte elektrische Strom für die verschiedenen Belange der „Aqua Regia“-Aerosol Herstellung genutzt werden

Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind und die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, sondern in vielfältiger Weise variiert werden kann, ohne den Schutzbereich der Ansprüche zu verlassen Ferner ist ersichtlich, dass die Merkmale unabhängig davon, ob sie in der Beschreibung, den Ansprüchen, den Figuren oder anderweitig offenbart sind, auch einzeln wesentliche Bestandteile der Erfindung definieren, selbst wenn sie zusammen mit anderen Merkmalen gemeinsam beschrieben sind In allen Figuren stellen gleiche Bezugszeichen gleiche Gegenstände dar, so dass Beschreibungen von Gegenständen, die gegebenenfalls nur in einer oder jedenfalls nicht hinsichtlich aller Figuren erwähnt sind, auch auf diese Figuren übertragen werden können, hinsichtlich welchem der Gegenstand in der Beschreibung nicht explizit beschrieben ist

Bezugszeichenliste:

1 Dampferzeuger (z.B. Salpetersäuredampferzeuger oder Salzsäuredampferzeuger ggf mit Luftzuleitungsfntte)

2 Heizeinrichtung für den Dampferzeuger

3 Zulauf

4 Luftzuführung

5 (Plasma)Reaktor

6 Zuleitung

7 Luftzuleitung

8 Sublimator

9 Heizeinrichtung des Sublimators

10 Zuführung, insbesondere als Feststoff-Zuführung von wasserfreiem Ferrichlorid und/oder wasserfreiem

Ferrichlorid-Aluminiumchlorid-Gemisch

11 Trägergas

12 Vorlagebehälter 12a zweiter Vorlagebehälter 13 Vernebelungsanlage

13a zweite Vernebelungsanlage

14 Zulauf

14a zweiter Zulauf

15 Gasstrahl-Vakuumpumpe

16 Trägergaserzeuger

16a Schiffsdieselantrieb

16b Kraftstofftank (insbesondere für schwefelhaltiges Schweröl)

17 Energiezuführung zum Trägergaserzeuger

18 Luftzuführung

19 Auslass

20 Aerosol, Chlorid-Gemisch-Aerosol

21 Statikmischer

22 Zuführung von Metallpellets (Feststoff-Zuführung)

23 Metallchlorierung

24 Chlorgaszuführung

25 Schwefelverbrennungsofen

26 Schwefelaerosolbrenner

27 Zulauf für flüssigen Schwefel zur Verbrennung

28 Verbrennungsluftzuführung

29 Druckgaserzeuger für die Gasstrahl-Vakuumpumpe

30 Luftzuführung in den Druckgaserzeuger

31 Gasstrahlvakuumpumpe

32 Vorlagebehälter

33 Zulauf

36 Auslass der ersten Einrichtung

37 Auslass der zweiten Einrichtung

38 Auslass des Trägergaserzeugers

40 Reaktionsraum

41 Schornstein oder Auspuff

42 Engstelle des Schornsteins oder Auspuffs

52 Erster Präkursor

54 Zweiter Präkursor

56 Trägergas

62 Heizeinrichtung

64 Speiseleitung

66 Ventil

81 Sublimationskammer

82 Vorratsbehälter 83 Ferrichlorid- oder Ferrichlorid-Aluminiumchlorid-Kristallgut

84 Trägerplatte

85 Sublimator-Bett

86 Mahlkörper

87 Oberfläche (beheizt bzw isoliert)

100 Vorrichtung

101 Abgasaufbereitungsanlage

102 Geräteraum

104 Zuleitung

105 Zuleitung

106 Luftzufuhr

107 Wassereinlauf

108 Vorhalteraum

109 Zuleitung

110 Metallmaterial

159 Reservoir

160 Drehverteiler

161 statisches Zuleitungsrohr

162 Kupplungselement

163 Dichtungselement

164 rotierendes Zuleitungsrohr

165 Sternverteiler

166 Auslass

167 Sternarm

168 Rotationsachse

169 Reservoir

170 Drehverteiler

171 rotierendes Zuleitungsrohr

172 Nebelerzeuger, rotiert z B entgegengesetzt

173 Zerstäuber bzw Lochblech

174 Prallelement

175 Sternverteiler

176 Auslass

177 Sternarm

178 Rotationsachse

179 Reservoir

181 Rotorblatt

185 modifizierte Windkraftanlage