Kristalline Gesteine sind in Deutschland diskutierte Wirtsgesteine für ein Endlager für hochradioaktive, wärmeentwickelnde Abfälle. Die Arbeiten an der Uni Jena fokussieren sich hierbei auf zwei Teilbereiche des Multibarrierensystems. Im vom BMWi geförderten und von der AG geleiteten Verbundprojekt KOLLORADO-e³ wird die Stabilität von Bentonit als geotechnische Barriere und ein integritätsgefährdender Materialaustrag in das Umgebungsgestein bei meteorischemWassereintrag betrachtet. Die RN-Sorption und somit die Rückhaltefähigkeit der geklüfteten, kristallinen geologischen Barriere wird im vom BMWi/BMWK geförderten Verbundprojekt WTZ-Granit untersucht. Im Rahmen der praktischen Arbeiten beider Projekte werden u.a. Erosions-, Diffusions- und Sorptionsexperimente durchgeführt und multi-methodische analytische Ansätze verfolgt (u.a. XRM, NTA, LA-ICP-MS). Zum Beispiel bei Kontakt mit verschiedenen Grundwässern konnte für MX-80 Bentonite ein deutliches Aufquellen sowie ein vollständiger Na-Ca-Austausch verzeichnet werden. Die Ergebnisse fließen in Codes und Datenbanken zur (reaktiven) Transportmodellierung ein. [4] Seher, H., et al. (2020): Bentonite nanoparticle stability and effect of fulvic acids: experiments and modelling. J. Colloid Interface Sci. 4, 16. [5] Huber, F.M, et al. (2021): Impact of rock fracture geometry on geotechnical barrier integrity – A numerical study. International Journal of RockMechanics andMining Sciences 142, 104742. Prozesse in geologischen Tiefenlagern Abb. 3. Erosionszelle zur Untersuchung von kompaktiertem Bentonit mit einer synthetischen Kluft (1 mm Apertur). Die Arbeitsgruppe ist im Schwerpunkt an den B.Sc.- und M.Sc.- Studiengängen Geo- und Biogeowissenschaften sowie dem in Kooperation mit der Ernst-AbbeHochschule Jena angebotenen M.Sc.-Studiengang Umwelt- und Georessourcenmanagement (UGM) beteiligt. Der interdisziplinäre Ansatz wird zudem in den gemeinsamen Geländeveranstaltungen mit Mineralogie, Geophysik und Mikrobiologie bekräftigt. Zusätzlich werden unsere State-of-the-Art-Labormethoden sowie aktuelle Erkenntnisse laufender Forschungsprojekte eingebunden. Um während der Corona-Pandemie Lehrveranstaltungen vollumfänglich durchzuführen, wurden Gelände- und Laborpraktika innerhalb kürzester Zeit auf digitale Formate umgestellt. Die Ausbildung des wissenschaftlichen Nachwuchses profitiert von der gezielten Einbindung in strukturierte PromovierendenProgramme wie der JSMC und der IMPRS for Global Biogeochemical Cycles. Geländepraktika und Forschung wurden journalistisch von Filmteams des ZDF und MDR begleitet und thematisch für die breite Öffentlichkeit aufbereitet. Bei der Herstellung von herkömmlichem primärem Portland-Zement werden hohe Mengen CO2 freigesetzt. In dem Schwerpunktprogramm SPP 2005 „Opus Fluidum Futurum — Rheologie reaktiver, multiskaliger, mehrphasiger Baustoffsysteme“ werden im Projekt CONCERT-CCAir sekundäre Zementmaterialien wie kalzinierte Tone auf ihre baustoffliche Eignung hin untersucht mit dem Ziel einer signifikanten Reduktion des bei der Zementherstellung entstehenden Kohlenstoffdioxids. Für die initialen Aushärtungsprozesse spielen insbesondere die nanopartikulären Phasen eine entscheidende Rolle, die mit der single particle (sp)ICP-MS in organischer Trägerlösung zur Unterbindung des Reaktionsfortschritts auf ihre Größenverteilung, Partikel- und Elementkonzentrationen untersucht werden können. Die Interaktion zwischen Angewandter Geologie und Mikrobiologie steht im Fokus des Teilprojekts C07 im SFB 1076 „AquaDiva“. Die Rückkopplung des partikelgebundenen Transports von Metallen auf das Mikrobiom in der kritischen Zone wird von der Labor- bis zur Feldskala untersucht. Dabei kann die Methodik der spICP-MS direkt auf biologische Zellen und die strukturell markierten synthetischen Tonmineralkolloide (ECN‘s) in Suspension angewendet werden, womit sich die Elementzusammensetzung innerhalb der Zellen/Nanopartikel von denen des umgebenden Mediums unterscheiden lässt. Für die Untersuchung der multimineralischen und biokolloidalen Phasen wird zudem die NacoTe-Plattform eingesetzt, womit die Materialeigenschaften und der Chemismus untersucht werden können. [2] Gil-Díaz, T. et al. (2021): Charge regulated solid-liquid interfaces interacting on the nanoscale: Benchmarking of a generalized speciation code (SINFONIA), Advances in Colloid and Interface Science, 102469. [3] Bogner, A,. et al. (2020): Early hydration andmicrostructure formation of Portland cement paste studied by oscillation rheology, isothermal calorimetry, 1H NMR relaxometry, conductance and SAXS. Cement and Concrete Research 130, 105977. (Bio)Kolloid-/Nanopartikelcharakterisierung Lehre und Öffentlichkeitsarbeit FORSCHUNG — 145
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