technologyComment of hydrogen peroxide production, product in 50% solution state (RER): The most common technique for the production of hydrogen peroxide is the autooxidation (AO) or anthraquinone process. In a first step, hydrogen peroxide is produced by reducing alkylanthraquinone with hydrogen in the presence of a catalyst to the hydrochinone. Then the catalyst is removed and the hydrochinone is oxidised – usually with air – back to the origin quinone and in the same time hydrogen peroxide is produced. The quinones can then be re-hydrolysed again. The whole reaction takes place in a working solution that consists of a mixture of various solvents (i.e. parts are aromatic solvents). The whole process is exothermic. In a second step, hydrogen peroxide is extracted from the working solution and concentrated. Both steps are included in this dataset.
Das Projekt "Untersuchungen zur Biogenese der Anthrachinone in Eiern von Blattkäfern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin, Institut für Zoologie, Arbeitsgruppe Angewandte Zoologie,Ökologie der Tiere durchgeführt. In den Eiern von Blattkäfern des Taxons Galerucini sind Anthrachinone und Anthrone enthalten. Diese für Insekten ungewöhnlichen Polyketide bieten Schutz vor Prädatoren und sind antimikrobiell aktiv. Da Wirtspflanzen der Galerucini keine Anthrachinone und Anthrone enthalten, müssen diese Substanzen in den Käfern produziert werden. Unser Ziel ist es, Fragen zur Biogenese der Anthrachinone in den Galerucini zu klären. Die Eier von Galeruca tanaceti werden als Versuchsobjekt genutzt. Es sollte zunächst geprüft werden, ob endosymbiontische Mikroorganismen die Anthrachinone produzieren. Falls Mikroorganismen an der Anthrachinonbiogenese beteiligt sind, müssten sie vertikal von einer Generation zur nächsten mit den Eiern transferiert werden. Bisher konnten wir aber weder symbiontische Bakterien noch Pilze nachweisen, die mit den Eiern assoziiert sind und für die Anthrachinonbiogenese verantwortlich sein könnten. Die Präsenz von Wolbachien in den anthrachinonhaltigen Eiern von G. tanaceti wurde bestätigt. Aber auch in anthrachinonfreien Eiern nahe verwandter Arten von G. tanaceti wurden Wolbachien detektiert, so dass diese Bakterien für die Synthese der Anthrachinone auszuschließen sind. Eine Behandlung adulter G. tanaceti mit einem Antibiotikum bzw. Antimykotikum hatte keinen Einfluss auf die Präsenz von Anthrachinonen in den Eiern. Die bisherigen Befunde legen nahe, dass die Anthrachinone von käfereigenen Enzymen produziert werden. Daher soll im weiteren Verlauf des Projektes geprüft werden, ob Gene für Enzyme nachweisbar sind, die für die Anthrachinonbiogenese charakteristisch sind. Hierbei soll vor allem auf Polyketidsynthasen fokussiert werden. Weiterhin soll auch geprüft werden, ob eine Anthronosygenase, deren Gen kürzlich für Streptomyces galilaeus sequenziert wurde, in G. tanaceti detektierbar ist.
Das Projekt "2. OECD-Ringtest zur Pruefung der biologischen Abbaubarkeit - Verbesserte Arbeitsvorschriften, optimierte Substanzauswahl" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Strahlen- und Umweltforschung durchgeführt. Die Ergebnisse des Ringtestes 1 zur biologischen Abbaubarkeit (AZ 97 406/16) lassen erkennen, dass die auf der Basis dieser Resultate verbesserten Pruefrichtlinien in einem 2. Ringtest nochmals ueberprueft werden muessen. 6 Testmethoden (MITI-Tests I & II, AFNOR-, STURM-, Mod. OECD Screening- und Closed Bottle Test) sollen mit 6 Pruefsubstanzen (Diaethylenglycol, 4-Nitro-Phenol, Anthrachinon, Thioglycolsaeure, 4-Methyl-2, 4-Pentan-Diol, Distearyl-Thiodipronionat) getestet werden. Die Pruefmethoden gehoeren der 'Screening-Stufe' des von der OECD Expert Group C 'Degradation/Accumulation' erarbeiteten Flow Schemes an. Die verwendeten Testsubstanzen markieren die Grenze 'abbaubar/nicht eindeutig abbaubar'.
Das Projekt "Belastung der Allgemeinbevölkerung mit aromatischen Aminoverbindungen - Der Einfluss von Ernährung und Bekleidung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg - Medizinische Fakultät - Institut und Poliklinik für Arbeits-, Sozial- und Umweltmedizin durchgeführt. Obwohl aromatische Aminoverbindungen im allgemeinen keine Endprodukte der chemischen Industrie darstellen, konnten neuere und eigene Untersuchungen (siehe PUG U97009) zeigen, dass der Mensch in weit größerem Umfang diesen Verbindungen ausgesetzt ist, als bisher angenommen. Aufgrund des krebserregenden Potentials eines Großteils dieser Verbindungen ist es wichtig, entsprechende innere Belastungen und deren Quellen und Aufnahmewege zu identifizieren, um gegebenenfalls zu einer Reduzierung der Aufnahmen gelangen zu können. Ziel der vorgelegten Studie ist es, einen Beitrag zur Frage zu leisten, in welchem Ausmaß der Mensch krebserregenden aromatischen Ammen einerseits über Nahrungsmittel (aminhaltige Pflanzenschutzmittel) und andererseits durch Bekleidung (aminhaltige Azo- u. Anthrachinon-Farbstoffe) ausgesetzt ist. Hierzu sollen unterschiedliche Personengruppen der Allgemeinbevölkerung mittels Biologischen Monitorings (renale Ausscheidung von Metaboliten) und mittels Biochemischen Effektmonitorings (Hämoglobinaddukte aus Blut) untersucht werden. Die Ergebnisse sollen über den sog. HERP-lndex (Human Exposure/Rodent Potency) bezüglich ihrer Gefährdung für den Menschen eingeordnet und bewertet werden. Lifestyle-Einflüsse, insbesondere der Einfluss einer ökologisch bewussten Ernährung, sollen untersucht werden. Somit würden die Ergebnisse erstmals einen Überblick über die umweltbedingte Belastung der Allgemeinbevölkerung mit krebserregenden aromatischen Ammen aus verschiedensten Quellen geben.
Das Projekt "Eiparasitoide der Galerucinae im SPP 'Mechanismen der Interaktion im System Pflanze, Schaderreger und Nutzorganismen'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin, Institut für Zoologie, Arbeitsgruppe Angewandte Zoologie,Ökologie der Tiere durchgeführt. Der Erfolg von Parasitoiden phytophager Insekten haengt oft entscheidend von chemischen Signalen ab, die von den Wirten und/oder den Wirtspflanzen ausgehen. Solche 'Infochemikalien' (1) koennen Parasitoide zum Wirtshabitat bzw. zum Wirt selbst hinlenken, koennen der Wirtserkennung dienen sowie ueber die Wirtseignung Auskunft geben. Im Rahmen dieses Vorhabens werden chemische Signale untersucht, die fuer die Interaktionen in folgenden zwei Systemen relevant sind: 1. Galeruca tanaceti (Rainfarnblattkaefer; Chrysomelidae); polyphag und bei Massenvermehrungen schaedigend an: - Tanacetum vulgare (Rainfarn, Compositae), Achillea millefolium (Schafgarbe; Compositae), Brassica spp. (Kohlarten, Cruciferae), - Oomyzus galerucivorus (Chalcidoidea, Eulophidae); Eiparasitoid von G. tanaceti. 2. Xanthogaleruca luteola (Ulmenblattkaefer; Chrysomelidae); bei Massenvermehrung schaedigend an: - Ulmus spp. (Ulme, Ulmaceae), - Oomyzus gallerucae (Chalcidoidea, Eulophidae); Eiparasitoid von X. luteola und anderen Galerucella spp. Im erstgenannten System wurden bisher vor allem chemische Signale untersucht, die fuer die Parasitoiden bei der Wirtserkennung von Bedeutung sind (Extrachorionextrakte, DC-Fraktionen dieser Extrakte). Im weiteren Verlauf des Vorhabens sollen diese Wirtserkennungssignale identifiziert werden. Weiterhin ist geplant, die Versuche zur Bedeutung der Anthrachinone und Anthrone in den Eiern von G. tanaceri fuer die Wirtsakzeptanz durch O. galerucivorus fortzusetzen. Darueber hinaus sind fuer dieses System noch eingehende Untersuchungen zur Rolle der Wirtspflanze beim Parasitierungsprozess notwendig. Im zweitgenannten System wurden bisher schwerpunktmaessig chemische Signale untersucht, die vom Wirtshabitat (von X. luteola befallene Ulme) ausgehen. Die Parasitoide werden angelockt bzw. arretiert durch Duefte von angefressenen Ulmenblaettern mit Eigelegen wie auch von Kot der an Ulme fressenden Kaefer. Im Brennpunkt des geplanten Vorhabens steht nun u.a. die chemische Analyse der Infochemikalien; die von diesen Substraten fuer die Wirtsfindung ausgehen. Weitere wichtige zu bearbeitende Fragen in diesem System sind: Welche chemischen Signale am Chorion der Ulmenblattkaefereier bewirken Wirtserkennungsverhalten? Sind typische Inhaltsstoffe der Wirtseier (z.B. Anthrachinone) entscheidend fuer eine Wirtsakzeptanz?
Das Projekt "Teilvorhaben 2 - Modifikation / Konstruktion der Mikroorganismen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Frankfurt am Main, Institut für Molekulare Biowissenschaften durchgeführt. Im vorliegenden Verbundprojekt soll ein Beitrag zur Nutzung des großen Energiespeicherungspotenzials von Redox-Flow-Batterien geleistet werden, deren Speicherkapazität unabhängig von der elektrochemischen Wandlereinheit skaliert werden kann, und daher von großem Interesse für die Energiewirtschaft ist. Da Redox-Flow-Batterien große Mengen an organischem Elektrolyten benötigen, sollen biogene Stoffströme - im vorliegenden Projekt: Xylose-haltige Abfallströme der Papierwirtschaft - als Substrat für Fermentationsprozesse von Mikroorganismen genutzt werden, die redoxaktive Substanzen (Anthrachinone) herstellen können, die wiederum - chemisch modifiziert - Elektrolyte liefern. Zunächst werden im Verbundprojekt, das aus zwei Teilvorhaben besteht, verschiedene Mikroorganismen für die Biosynthese von Anthrachinonen (AQs) identifiziert und für die Xylose-Verwertung gentechnisch optimiert (Teilvorhaben 2, Goethe-Universität: Konstruktion und Modifikation von Mikroorganismen). Diese Mikroorganismen werden anschließend durch die Verwertung der Dünnlauge der Fa. SAPPI für den Produktionsprozess von redoxaktiven Substanzen (AQ) eingesetzt (Teilvorhaben 1, Technische Hochschule Mittelhessen: Bioprozessentwicklung, Projektkoordination). Um eine möglichst hohe Ausbeute an redoxaktiven Substanzen zu erzielen, werden im TV 1 verschiedene Parameter im Hinblick auf die Medienentwicklung angepasst (Permeat aus Ligninkonzentrierung sowie der Expressionsbedingungen der Mikroorganismen) sowie für eine wirtschaftliche Fermentationsführung (z.B. Fed-Batch-Prozess im Bioreaktor) gemäß PAT analysiert, kontrolliert und standardisiert. Die fermentativ gewonnenen AQ können in einem Anschlussvorhaben nach Aufreinigung/Separation durch die Fa. CMBlu AG mittels Substitution chemisch modifiziert werden, um die elektrochemischen Eigenschaften entsprechend der Anwendung als Elektrolyt anzupassen.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Bioprozessentwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Mittelhessen (THM), Institut für Bioverfahrenstechnik und Pharmazeutische Technologie (IBPT), Arbeitsgruppe für Bioverfahrenstechnik, Membrantechnologie und Zellkulturtechnik (BVT) durchgeführt. Im vorliegenden Verbundprojekt soll ein Beitrag zur Nutzung des großen Energiespeicherungspotenzials von Redox-Flow-Batterien geleistet werden, deren Speicherkapazität unabhängig von der elektrochemischen Wandlereinheit skaliert werden kann, und daher von großem Interesse für die Energiewirtschaft ist. Da Redox-Flow-Batterien große Mengen an organischem Elektrolyten benötigen, sollen biogene Stoffströme - im vorliegenden Projekt: Xylose-haltige Abfallströme der Papierwirtschaft - als Substrat für Fermentationsprozesse von Mikroorganismen genutzt werden, die redoxaktive Substanzen (Anthrachinone) herstellen können, die wiederum - chemisch modifiziert - Elektrolyte liefern. Zunächst werden im Verbundprojekt, das aus zwei Teilvorhaben besteht, verschiedene Mikroorganismen für die Biosynthese von Anthrachinonen (AQs) identifiziert und für die Xylose-Verwertung gentechnisch optimiert (Teilvorhaben 2, Goethe-Universität: Konstruktion und Modifikation von Mikroorganismen). Diese Mikroorganismen werden anschließend durch die Verwertung der Dünnlauge der Fa. SAPPI für den Produktionsprozess von redoxaktiven Substanzen (AQ) eingesetzt (Teilvorhaben 1, Technische Hochschule Mittelhessen: Bioprozessentwicklung, Projektkoordination). Um eine möglichst hohe Ausbeute an redoxaktiven Substanzen zu erzielen, werden im TV 1 verschiedene Parameter im Hinblick auf die Medienentwicklung angepasst (Permeat aus Ligninkonzentrierung sowie der Expressionsbedingungen der Mikroorganismen) sowie für eine wirtschaftliche Fermentationsführung (z.B. Fed-Batch-Prozess im Bioreaktor) gemäß PAT analysiert, kontrolliert und standardisiert. Die fermentativ gewonnenen AQ können in einem Anschlussvorhaben nach Aufreinigung/Separation durch die Fa. CMBlu AG mittels Substitution chemisch modifiziert werden, um die elektrochemischen Eigenschaften entsprechend der Anwendung als Elektrolyt anzupassen.
Das Projekt "Wasserstoffperoxid - Direktsynthese in Kohlendioxid als Reaktionsmedium im Membran-Mikroreaktor" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DECHEMA Forschungsinstitut Stiftung bürgerlichen Rechts durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines kompakten, sicheren und effizienten, kontinuierlichen Verfahrens zur onsite-Herstellung von wässrigen Wasserstoffperoxid -Lösungen basierend auf der direkten Oxidation von Wasserstoff mit Sauerstoff in flüssigem oder überkritischem Kohlendioxid als Reaktionsmedium an Pd/X-Trägerkatalysatoren (X: Zweitmetall als Dotierung) in einem speziellen mikrostrukturierten Membranreaktor. Wasserstoffperoxid ist ein umweltfreundliches Oxidationsmittel mit breitem Anwendungspotenzial. Der heute dominierende industrielle Prozess zu seiner Herstellung, das Anthrachinon-Verfahren (AO-Verfahren), ist jedoch wegen des hohen Energiebedarfs und der benötigten komplexen organischen Lösungsmittel weit entfernt von hoher Umweltfreundlichkeit. Die Wasserstoffperoxid-Direktsynthese ist eine erheblich effizientere und nachhaltige Alternative, die allerdings bisher noch nicht technisch umgesetzt ist, u.a. wegen der bestehenden Explosionsgefahr und des sich daraus ergebenden Zwangs zur Inertisierung, die sich ungünstig auf die Produktivität und damit auf die Herstellkosten auswirkt. Diese Probleme können mit einem innovativen Konzept zur Reaktionsführung der Direktsynthese überwunden werden, das im Rahmen des vorgeschlagenen Projektes realisiert werden soll: Durch die Mikrostrukturierung des Reaktionsraumes soll die Sicherheit des Verfahrens (gute Kontrolle der Temperatur, der Verweilzeit und Unterdrückung der Totaloxidation) verbessert werden. Die Auswahl von Kohlendioxid als Lösungsmittel begünstigt die Löslichkeit der Reaktanden, was zu einer höheren Produktivität führen sollte. Über zwei getrennte poröse Membranen werden die beiden Reaktanden, Wasserstoff und Sauerstoff, über der Länge der Reaktionszone gleichmäßig verteilt direkt in die Reaktionskanäle zugeführt, was zu einem gut einstellbaren, über der gesamten Reaktorlänge annährend konstanten H2 /O2 -Verhältnis führen soll und dadurch eine hohe Selektivität ermöglicht. Ließen sich die Probleme der Wasserstoffperoxid-Direktsynthese mit unserem Konzept lösen, entstünde insbesondere die Möglichkeit zum Bau kleinerer, besonders kompakter Anlagen für die onsite-Erzeugung von Wasserstoffperoxid Lösungen für den direkten Gebrauch. Dadurch ließen sich Umweltrisiken verbunden mit Transport, Lagerung und Handhabung konzentrierter Wasserstoffperoxid Lösungen vermeiden. Die Verwendung von Kohlendioxid als Lösungsmittel ist dabei eine besonders umweltfreundliche Alternative. CO2 ist nicht toxisch, nicht brennbar, bringt keine Umweltgefährdung mit sich und kann nach der Reaktion einfach durch Reduzierung des Druckes von den Produkten getrennt, wieder komprimiert und anschließend weiter verwendet werden. Der Einsatz von CO2 als Lösungsmittel nutzt bereits vorhandenes CO2 und trägt daher nicht zur Erhöhung der anthropogenen Kohlendioxidemission bei.
Das Projekt "Anthranoide: Mutagenitaet und Vorkommen in pflanzlichen Lebensmitteln" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Würzburg, Institut für Pharmakologie und Toxikologie durchgeführt. Anthranoide (Dihydroxy-anthrachinone) sind Stoffe, die fuer die laxative Wirkung von pflanzlichen Abfuehrmitteln verantwortlich sind. Einzelne Vertreter sind bei Bakterien mutagen. Die Mutagenitaet in Saeugerzellen ist ungenuegend abgeklaert, und es ist auch wenig bekannt ueber das Vorkommen dieser Stoffklasse in pflanzlichen Lebensmitteln. Kopfsalat, Erbsen, Bohnen und Rhabarber werden auf Physcion, Chrysophanol, Emodin und Aloe-Emodin untersucht und deren Gentoxizitaet in Mauslymphomzelle und weiteren Systemen untersucht.
Das Projekt "Geobiologische Interaktionen zwischen Hydrothermalfluiden und symbiotischen Primärproduzenten an Spreizungsachsen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie durchgeführt. In den letzten 2 Jahren des SPP 1144 werden wir unsere Untersuchungen an endosymbiontischen Bakterien in Evertebraten, einer der wichtigsten Gruppen von Primärproduzenten an Hydrothermalquellen des Mittelatlantischen Rückens (MAR), abschließen. In enger Zusammenarbeit mit Geologen und Geochemikern soll der Einfluss von unterschiedlichen geologischen Strukturen und Gradienten in Ventfluiden auf symbiontische Diversität, Biomasse und Aktivität aufgeklärt werden. Diese Forschung wird zu einer der Kernfragen des SPP 1144 beitragen: Welche Wechselwirkungen bestehen zwischen hydrothermalen und biologischen Prozessen? Eine weitere Kernfrage des SPP 1144 ist: Wie beeinflussen Achsenmorphologie und Meeresströmungen die Verbreitung von Ventorganismen entlang der Rückenachse? Biogeographische Analysen der Symbionten von Muscheln und Garnelen sollen zeigen, ob geologische und hydrologische Barrieren zwischen den nördlichen und südlichen Hydrothermalquellen zu einer räumlichen Isolierung von symbiotischen Bakterien führen. Die Ergebnisse dieser Forschung liefern einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der Kopplung geologischer und biologischer Prozesse an gemäßigt spreizenden Rückenachsen.