Das Projekt "Teilprojekt 7" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Evonik Industries AG durchgeführt. Ziel dieses Moduls ist es, basierend auf Cellulose Cellulose-Derivate mit Hilfe von Biotransformationen zu gewinnen. Die angedachten Derivate sollen als Emulgatoren und Konsistenzgeber in kosmetischen Anwendungen eingesetzt werden, wo große Nachfrage nach neuartigen, leistungsstarken Produkten auf Basis nachwachsender Rohstoffe besteht. Entwicklung geeigneter Modellsysteme inklusive Entwicklung analytischer Methoden; Synthese, Charakterisierung, Bereitstellung von Ionischen Flüssigkeiten; Upscaling ausgewählter Ionischer Flüssigkeiten in den Pilotmaßstab; Physikochemische und Anwendungstechnische Charakterisierung der Cellulosederivate; Übertragung des Reaktorkonzepts in den Pilotmaßstab. Als Produkte erwarten wir neuartige Cellulosederivate zur Verwendung als Spezialchemikalie, z. B. in kosmetischen Formulierungen als Emulgatoren und Konsistenzgeber. Die im Rahmen dieses Projektes entwickelten Produkte sollen im Anschluß bei der Evonik Goldschmidt GmbH in den Produktionsmaßstab überführt und kommerzialisiert werden.
Das Projekt "Untersuchungen zum Sorptionsverhalten modifizierter Naturstoffe gegenueber Organika und schwermetallhaltigen Verbindungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Lehrstuhl Umweltverfahrenstechnik durchgeführt. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es, nach geeigneten Einwegadsorbenzien (nachwachsende Rohstoffe) fuer die moeglichst gemeinsame o-Chlorphenol- (als ein CKW-Vertreter) sowie Cd(II)-und Pb(II)-Entfernung zu suchen, die Sorptionseigenschaften der verschiedenen Schadstoffgruppen zu charakterisieren und an verschiedenen Abwaessern ihre Eignung zu testen. Es soll ein Verfahren entwickelt werden, welches angewendet werden kann, um parallel mit Organika und Schwermetallen belastete Brauch- und Abwaesser kostenguenstig zu reinigen. Die zu verwendenden Stoffe sollen sich durch einen hohen Wirkungsgrad und niedrigen Preis auszeichnen sowie in ausreichender Menge zur Verfuegung stehen. Ausserdem muessen sich diese Stoffe mit Hilfe einfacher Methoden modifizieren lassen, um zu hoeheren Austragungskapazitaeten zu gelangen bzw, um die zur vollstaendigen Entfernung der Schadstoffe notwendige Menge an Naturstoff zu reduzieren. Als Naturstoffe kommen hauptsaechlich solche Stoffe in Betracht, die sowohl die Adsorption als auch die Ausbildung von Einschlussverbindungen mit makromolekularen Stoffen ermoeglichen. Betrachtet werden sollen zu naechst Naturstoffe, die einen hohen Gehalt an Cellulose und Staerke bzw. deren Derivate aufweisen wie zB Produkte aus Kartoffeln, Mais, Weizen und Abfallprodukte bei der Holzverarbeitung. Angedacht ist, die Adsorptions- bzw. Einschlussverbindungen durch Temperaturerhoehung, Druckverminderung, Extraktion usw. wieder zu trennen bzw. einer thermischen Verwertung zuzufuehren. Eine Rueckgewinnung zB der Metalle aus hochkonzentrierten Extrakten soll mittels Wirbelschichtelektrolyse an unserem Lehrstuhl durchgefuehrt werden.
Das Projekt "Verbesserung der Festigkeitseigenschaften und somit der Rezyklierbarkeit von Cellulosefaserstoffen durch chemische Modifizierung zur Verminderung bzw. Vermeidung der Verhornungsneigung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Institut für Makromulekulare Chemie, Fachgebiet Nachwachsende Rohstoffe durchgeführt. Wird Zellstoff getrocknet, so erleidet er dadurch eine Reihe von zum Teil irreversiblen Eigenschaftsveraenderungen. Diese unter dem Begriff Verhornung zusammengefassten, meist sich negativ auf die Weiterverarbeitung von Zellstoffen auswirkenden Eigenschaftseinbussen waehrend der Trocknung haben fuer die Verarbeitung des Zellstoffs und die Eigenschaften der Produkte grosse Bedeutung. Neben der aus oekonomischen Gruenden erforderlichen Trocknung des fuer den Transport bestimmten Zellstoffs, steht der Papierindustrie eine sehr grosse Menge an verhorntem Zellstoff in Form von Altpapier zur Verfuegung, das durch die bei der Papierherstellung hervorgerufene Verhornung nicht wieder zu Papier mit den gleichen Eigenschaftsprofilen verarbeitet werden kann. In der Literatur werden einige Verfahren beschrieben, wie man ueber eine gezielte Derivatisierung zu niedrigen Substitutionsgraden Zellstoffe mit geringerer Verhornungsneigung erhaelt. Dazu gehoeren die Umsetzungen mit Acrylnitril, mit Oxiran und die Veresterung. Aus verschiedenen Gruenden haben sich diese Verfahren aber nicht durchsetzen koennen. Die Michael-analoge Umsetzung von Zellstoff mit a,b-ungesaettigten Verbindungen, die in a-Stellung mindestens eine Elektronenakzeptorgruppe aufweisen, ist eine Methode, um Spacer-Gruppen in das Porensystem der Zellstoff-Faser einzufuegen und somit die Verhornungsneigung von Zellstoffen zu vermindern und damit den Abfall der Festigkeitseigenschaften von rezykliertem Papier abzuwenden. Zusaetzlich wurden auch Untersuchungen zur Spacerwirkung von ueber Etherbruecken an die Cellulose gebundenen tertiaeren Aminen durchgefuehrt, wobei hier sehr gute Spacereigenschaften festgestellt wurden.
Das Projekt "Polysaccharid-Forschung - Teilvorhaben 17: Vergleichende Untersuchungen zur Struktur-Eigenschaftenrelation von Cellulose- und Amylosederivaten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Clausthal, Institut für Physikalische Chemie durchgeführt. Durch gezielte Aenderung von mikroskopischer Struktur und Morphologie wurden in den letzten Jahren erhebliche Verbesserungen in den Werkstoffeigenschaften von synthetischen Polymeren erzielt, die bei den Polysacchariden aufgrund mangelnder Grundlagenforschug ausblieben. Die Zielsetzung des Forschungsvorhabens ist deshalb die Verbesserung des Grundlagenwissens und die Bereitstellung von physikalisch-chemischen Daten zum Einsatz von Polysacchariden als nachwachsende Rohstoffe mit hoher Wertschoepfung. Insbesondere sollen die Zusammenhaenge zwischen Struktur, Dynamik und Eigenschaften von festen Cellulose- und Amylosederivaten aufgezeigt werden, um Vorhersagen ueber spezielle Verwertbarkeit, Guete und Verarbeitbarkeit von Filmen, Fasern und Feststoffen treffen zu koennen.
Das Projekt "DFG-Schwerpunktp. 'Cellulose und Cellulosederivate - molekulares...'; Untersuchungen zum Einfluss der Primaerstruktur auf die Struktur- und Ueberstrukturbildung von Cellulosederivat/Loesungsmittelsystemen in verduennten und semiverduennten Loesungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Clausthal, Institut für Physikalische Chemie durchgeführt. Mit dem Forschungsvorhaben soll ein Beitrag zum Verstaendnis des Zusammenhangs zwischen Primaerstruktur von Cellulosederivaten (Variation in Substituentenart und -muster) und dem Loesungs- und Phasenverhalten ueber den gesamten Loesungsbereich geliefert werden. Die Cellulosederivate bzw. Polymer/Loesungsmittelsysteme werden anhand von Lichtstreu-, rheologischen, roentgenografischen und kalorimetrischen Messungen auf ihre Loesungsstrukturen und Ueberstrukturen im verduennten bis konzentrierten Bereich sowie auf makroskopische Eigenschaften, wie Dynamik, Fliess- und Phaseneigenschaften untersucht. Die Experimente sollen zur Klaerung folgender Zielpunkte fuehren: - Charakterisierung der Struktur- und Ueberstrukturbildung (Assoziate, Gele, fluessigkristalline Strukturen) und der spezifischen Wechselwirkungen. - Entwicklung allgemeingueltiger Modelle und Erklaerungsansaetze zum Loesungs- und Phasenverhalten von Cellulosederivaten. - Entstehung fluessigkristalliner Phasen und Gele in Abhaengigkeit von der Primaerstruktur der Cellulosederivate.
Das Projekt "Polysaccharidforschung - Teilvorhaben 3.5: Gezielte Synthese von Cellulosederivaten mit stereoselektiver Trennwirkung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Clausthal, Institut für Physikalische Chemie durchgeführt. Im Rahmen dieses Projektes sollten mittels gezielter Synthese neue Cellulosederivat mit stereoselektiven Trenneigenschaften hergestellt werden. Um diese Derivate in groesserem Massstab in der Fluessigkeitschromatographie industriell einsetzen zu koennen, muessen sie in guten Ausbeuten leicht darstellbar sein. Enantiomerentrennung an heterogen substituiertem Cellulosetriacetat wurde vor ca 20 Jahren entdeckt. Der Trennmechanismus ist bis heute nicht aufgeklaert, obwohl gerade bei dessen Kenntnis gezielt Derivate mit speziellen Trenneigenschaften synthetisiert werden koennten. Es wird jedoch vermutete, dass auf der einen Seite die enantiomerenreine Synthese der Cellulose in der Natur, auf der anderen Seite eine durch die heterogene Substitution aufgezwungene Struktur massgeblich diese besonderen Eigenschaften der Cellulosederivate bewirken. Eine mit Hilfe von Computer-Modelling und Roentgendiffraktion durchzufuehrende Strukturuntersuchung soll zur Aufklaerung des Trennmechanismus beitragen.
Das Projekt "DFG-Schwerpunktprogramm 'Cellulose und Cellulosederivate - molekulares und supramolekulares Strukturdesign'; Phasenverhalten, Struktur und Eigenschaften von regioselektiv substituierten Cellulosederivaten in fluessigkristalliner Phase" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Clausthal, Institut für Physikalische Chemie durchgeführt. Die Ursachen der Bildung supermolekularer helikaler Anordnungen mit verschiedenem Drehsinn bei lyotrop cholesterischen Phasen von Cellulosederivaten sind nicht geklaert. Die Polymer-Loesungsmittelwechselwirkung spielt hierbei eine entscheidende Rolle. An regioselektiv substituierten Cellulosederivaten soll der Einfluss dieser Wechselwirkung auf die supermolekulare Struktur des Fluessigkristalls und das Phasenverhalten studiert sowie theoretische Ansaetze zum Verstaendnis der fluessigkristallinen Phasen von Celluloseurethanen entwickelt werden. Angrenzende Phasen sollen mit in diese Untersuchungen einbezogen werden, wenn dies notwendig erscheint.
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