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Chitosan as a wood preservative, the wood technology aspect

Das Projekt "Chitosan as a wood preservative, the wood technology aspect" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Institut für Holzbiologie und Holztechnologie durchgeführt. The natural durability of pine, spruce, beech and birch is low to medium. To use these species outdoors, a modification of the wood needs to be applied. Up to now, copper, chromium, and arsenic (CCA), and other copper-containing agents have been used for impregnation of wood. These preservatives have a good antifungal effect, but are under environmental discussion. This PhD study focuses on applying chitosan (a derivate from shellfish shell, squid pens ++) as an antifungal agent in pine (Pinus sylvestris), spruce (Picea abies), beech (Fagus sylvatica) and birch (Betula verrucosa/pubescens). Chitosan is an environmentally friendly natural polymer that is nowadays used for different purposes (weight reducing agent, waste water purification, absorbent for heavy metal removal and in medicine. The parameters that will be investigated in this PhD study are: 1. The ability of penetration of chitosan with different chain lengths and different degrees of acetylation in wood. 2. The fixation-process of chitosan to wood, which cross linking agents between chitosan and wood, should be used to prevent leaching. 3. Measuring of the changes in the physical/mechanical properties of wood after impregnation with chitosan. 4. The fire retardant ability. 5. To refine the use of chitosan treated wood in combination with other procedures.

Teilprojekt 2: Berghof Filtrations- und Anlagentechnik GmbH und Co. KG

Das Projekt "Teilprojekt 2: Berghof Filtrations- und Anlagentechnik GmbH und Co. KG" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Berghof Filtrations- und Anlagentechnik durchgeführt. Ziel ist die Entwicklung von Schlichtemitteln auf der Basis des nachwachsenden Rohstoffs Chitosan fuer die textile Fertigung von Geweben. Diese haben das grosse Potential die bisher eingesetzten synthetischen Schlichtemittel zu substituieren, die entweder nicht oder nur unter bestimmten Bedingungen biologisch abbaubar sind und daher an den Klaerschlamm gebunden, anschliessend deponiert oder thermisch entsorgt werden muessen. Diese Ziele werden in einem interdisziplinaeren Verbund aus Forschungsinstituten, Schlichtemittelhersteller, Anlagenbauer fuer das Recycling und Textilherstellern bearbeitet und sollen durch intensive Forschungs- und Entwicklungsarbeit in der gezielten Modifikation des Chitosans fuer diese Anforderungen erreicht werden. Schlichtemittel auf der Basis von Chitosan eroeffnen neue und umweltfreundliche Wege: - Sie sind leicht biologisch abbaubar. - Sie sollen Recyclierfaehigkeit sein. - Fuer innovative textile Artikel verbleiben diese neuen Schlichtemittel nach dem Weben auf dem Gewebe und geben dem Endprodukt neue Funktionen (z.B. antibakteriell, fungizid, wundheilend, dosierte Wirkstoffabgabe, Feuchtigkeit bindend).

Teilprojekt 3: Deutsches Textilforschungszentrum Nord-West e.V

Das Projekt "Teilprojekt 3: Deutsches Textilforschungszentrum Nord-West e.V" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Textilforschungszentrum Nord-West e.V. (DTNW) durchgeführt. Vorhabenziel: Ziel ist die Entwicklung von Schlichtemitteln auf der Basis des nachwachsenden Rohstoffs Chitosan fuer die textile Fertigung von Geweben. Diese haben das grosse Potential, die bisher eingesetzten synthetischen Schlichtemittel zu substituieren, die entweder nicht oder nur unter bestimmten Bedingungen biologisch abbaubar sind und daher an den Klaerschlamm gebunden, anschliessend deponiert oder thermisch entsorgt werden muessen. Arbeitsplanung: Diese Ziele werden in einem interdisziplinaeren Verbund aus Forschungsinstituten, Schlichtemittelhersteller, Anlagenbauer fuer das Recycling und Textilherstellern bearbeitet und sollen durch intensive FuE-Arbeit in der gezielten Modifikation des Chitosans fuer diese Anforderungen erreicht werden. Ergebnisverwertung: Schlichtemittel auf der Basis von Chitosan eroeffnen neue und umweltfreundliche Wege: - Sie sind leicht biologisch abbaubar- Sie sollen recyclierfaehig sein - Fuer innovative textile Artikel verbleiben die neuen Schlichtemittel nach dem Weben auf dem Gewebe und geben dem Endprodukt durch die Eigenschaften des Chitosans neue Funktionen (z.B. fungizid, wundheilend, Feuchtigkeit bindend).

Teilprojekt 4: Textilchemie Dr. Petry GmbH

Das Projekt "Teilprojekt 4: Textilchemie Dr. Petry GmbH" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Textilchemie Dr. Petry GmbH durchgeführt. Ziel ist die Entwicklung von Schlichtemitteln auf der Basis des nachwachsenden Rohstoffs Chitosan fuer die textile Fertigung von Geweben. Diese haben das grosse Potenzial, die bisher eingesetzten synthetischen Schlichtemittel zu substituieren, die entweder nicht oder nur unter bestimmten Bedingungen biologisch abbaubar sind und daher an den Klaerschlamm gebunden, anschliessend deponiert oder thermisch entsorgt werden muessen. Diese Ziele werden in einem interdisziplinaeren Verbund aus Forschungsinstituten, Schlichtehersteller, Anlagenbauer fuer das Recycling und Textilherstellern bearbeitet und sollen durch intensive Forschungs- und Entwicklungsarbeit in der gezielten Modifikation des Chitosans fuer diese Anforderungen erreicht werden. Schlichtemittel auf der Basis von Chitosan eroeffnen neue und umweltfreundliche Wege: - Sie sind leicht biologisch abbaubar, - Sie sollen recyclierfaehig sein, - Fuer innovative textile Artikel verbleiben diese neuen Schlichtemittel nach dem Weben auf dem Gewebe und geben dem Endprodukt durch die Eigenschaften des Chitosans neue Funktionen (z.B. antibakteriell, fungizid, wundheilend, dosierte Wirkstoffabgabe, Feuchtigkeit bindend).

Teilprojekt D

Das Projekt "Teilprojekt D" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von J.G. Knopf's Sohn GmbH & Co. KG durchgeführt. Das Ziel von Hydrofichi ist die Modifikation textiler Oberflächen mittels nachwachsender Rohstoffe zur Substitution von umweltschädlichen und toxischen Agenzien. Hierzu wird eine Chitosan-basierte hydrophobe und schmutzabweisende Veredlung von Textilien zur Substitution von perfluorierten Chemikalien (PFCs) entwickelt. Insbesondere bei Textilkleidung für den Outdoor- und Freizeitbereich, sowie für Arbeitskleidung, ist eine wasser- und schmutzabweisende Funktionalität von Textilien bei gleichzeitiger Luftdurchlässigkeit bei hoher mechanischer Beanspruchung und starkem Regen von den Kunden gewünscht. Derzeit werden die weit verbreiteten und funktionalen PFCs zur Oberflächenbeschichtung genutzt. Die Verwendung dieser perfluorierten Kohlenwasserstoffe ist ökologisch fragwürdig. J.G. Knopfs Sohn GmbH & Co. KG ist beteiligt in den Arbeitspaketen 1, 3, 4, 5. AP 1: Projektmanagement AP 2: Chitosanmodifikation AP 3: Untersuchung der maßgeschneiderten hydrophoben Chitosane AP 4: Anwendungsspezifische Untersuchungen der Textilbeschichtungen AP 5: Feldtests und Herstellung von Musterproben.

Teilprojekt C

Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Lauffenmühle GmbH & Co. KG durchgeführt. Das Ziel von Hydrofichi ist die Modifikation textiler Oberflächen mittels nachwachsender Rohstoffe zur Substitution von umweltschädlichen und toxischen Agenzien. Hierzu wird eine Chitosan-basierte hydrophobe und schmutzabweisende Veredlung von Textilien zur Substitution von perfluorierten Chemikalien (PFCs) entwickelt. Insbesondere bei Textilkleidung für den Outdoor- und Freizeitbereich, sowie für Arbeitskleidung, ist eine wasser- und schmutzabweisende Funktionalität von Textilien bei gleichzeitiger Luftdurchlässigkeit bei hoher mechanischer Beanspruchung und starkem Regen von den Kunden gewünscht. Derzeit werden die weit verbreiteten und funktionalen PFCs zur Oberflächenbeschichtung genutzt. Die Verwendung dieser perfluorierten Kohlenwasserstoffe ist ökologisch fragwürdig. Mit einer Kombination aus chemischen und biotechnologischen Prozessen wird Chitosan mit der Oberfläche verknüpft und hydrophobe Eigenschaften auf das Textil aufgebracht (IGB). Beide Ansätze ergänzen sich bezüglich Chemoselektivität und Art der Modifikation. So kann eine Vielzahl von Funktionalitäten anvisiert werden. Ob eine simultane Verknüpfung (Hydrophobisierung und Beschichtung) oder ein sequentieller Ansatz verfolgt wird ist Gegenstand des Projektes. Eine potentielle Kopplung des modifizierten Chitosans mit Biopolymeren oder chemischen Kopplungsagenzien wird nach Aufbringen auf das Textil bezüglich Waschresistenz und Abriebfestigkeit untersucht (Dr. Petry). In physikalisch-chemischen Untersuchungen werden die gebildeten Copolymere und Derivatisierungen vorher jedoch auf ihre Eignung hin untersucht, als funktionale Beschichtung für Textilien zu fungieren (ITV, Dr. Petry, Knopf's Sohn, Lauffenmühle). Die als geeignet befundenen Chitosan-Polymere und -derivate werden nachfolgend in anwendungsorientierten Tests zur finalen Prüfung auf Garne und Gewebe aufgetragen und auch hier die textilspezifischen Charakteristika bestimmt (ITV Denkendorf, Dr. Petry, Knopf's Sohn, Lauffenmühle).

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung, Institut für Textil- und Verfahrenstechnik (ITV) durchgeführt. Das Ziel von Hydrofichi ist die Modifikation textiler Oberflächen mittels nachwachsender Rohstoffe zur Substitution von umweltschädlichen und toxischen Agenzien. Hierzu wird eine Chitosan-basierte hydrophobe und schmutzabweisende Veredlung von Textilien zur Substitution von perfluorierten Chemikalien (PFCs) entwickelt. Insbesondere bei Textilkleidung für den Outdoor- und Freizeitbereich, sowie für Arbeitskleidung, ist eine wasser- und schmutzabweisende Funktionalität von Textilien bei gleichzeitiger Luftdurchlässigkeit bei hoher mechanischer Beanspruchung und starkem Regen von den Kunden gewünscht. Derzeit werden die weit verbreiteten und funktionalen PFCs zur Oberflächenbeschichtung genutzt. Die Verwendung dieser perfluorierten Kohlenwasserstoffe ist ökologisch fragwürdig. Mit einer Kombination aus chemischen und biotechnologischen Prozessen wird Chitosan mit der Oberfläche verknüpft und hydrophobe Eigenschaften auf das Textil aufgebracht (IGB). Beide Ansätze ergänzen sich bezüglich Chemoselektivität und Art der Modifikation. So kann eine Vielzahl von Funktionalitäten anvisiert werden. Ob eine simultane Verknüpfung (Hydrophobisierung und Beschichtung) oder ein sequentieller Ansatz verfolgt wird ist Gegenstand des Projektes. Eine potentielle Kopplung des modifizierten Chitosans mit Biopolymeren oder chemischen Kopplungsagenzien wird nach Aufbringen auf das Textil bezüglich Waschresistenz und Abriebfestigkeit untersucht (Dr. Petry). In physikalisch-chemischen Untersuchungen werden die gebildeten Copolymere und Derivatisierungen vorher jedoch auf ihre Eignung hin untersucht, als funktionale Beschichtung für Textilien zu fungieren (ITV, Dr. Petry, Knopf's Sohn, Lauffenmühle). Die als geeignet befundenen Chitosan-Polymere und -derivate werden nachfolgend in anwendungsorientierten Tests zur finalen Prüfung auf Garne und Gewebe aufgetragen und auch hier die textilspezifischen Charakteristika bestimmt (ITV Denkendorf, Dr. Petry, Knopf's Sohn, Lauffenmühle).

Nachwachsende Rohstoffe: Chitin und Chitosan aus Krabbenschalen (EU-Life-Programm)

Das Projekt "Nachwachsende Rohstoffe: Chitin und Chitosan aus Krabbenschalen (EU-Life-Programm)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Lübeck, Fachbereich Angewandte Naturwissenschaften durchgeführt. Objective: The aim of the project is to develop methodology to isolate chemically defined chitin and chitosan from crab shells using enzymes instead of the conventional acid/base technology, which leads to a mixture of molecules of different structure and molecular weight. This material can not be used for biomedical applications. General Information: Crab shells, a waste product of the marine food industry, mainly consists of chitin, proteins and calcium salts. So far this material is most often dumped, the valuable complex chitin polymers are only seldom isolated using strong acids and bases. As a basis for the application of chitin and chitosan in biomedicine food technology, biotechnology and environmental technology chemically defined molecules have to be efficiently produced. The conventional acid/base technology results in an inhomogenous mixture of molecules which do not fulfil the requirements of applications in the above mentioned fields. Our strategy is to remove the bound protein from the chitin matrix with the help of hydrolytic enzymes (proteases). This quantitative removal under mild temprature, pressure and pH conditions is the key step which leads after decalcification, centrifugation and washings to a pure defined chitin product. This chitin is then again enzymatically (chitin deacetylase) converted to chitosan to achieve molecules with defined molecular structure and weight.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik durchgeführt. Das Ziel von Hydrofichi ist die Modifikation textiler Oberflächen mittels nachwachsender Rohstoffe zur Substitution von umweltschädlichen und toxischen Agenzien. Hierzu wird eine Chitosan-basierte hydrophobe und schmutzabweisende Veredlung von Textilien zur Substitution von perfluorierten Chemikalien (PFCs) entwickelt. Insbesondere bei Textilkleidung für den Outdoor- und Freizeitbereich, sowie für Arbeitskleidung, ist eine wasser- und schmutzabweisende Funktionalität von Textilien bei gleichzeitiger Luftdurchlässigkeit bei hoher mechanischer Beanspruchung und starkem Regen von den Kunden gewünscht. Derzeit werden die weit verbreiteten und funktionalen PFCs zur Oberflächenbeschichtung genutzt. Die Verwendung dieser perfluorierten Kohlenwasserstoffe ist ökologisch fragwürdig. Mit einer Kombination aus chemischen und biotechnologischen Prozessen wird Chitosan mit der Oberfläche verknüpft und hydrophobe Eigenschaften auf das Textil aufgebracht (IGB). Beide Ansätze ergänzen sich bezüglich Chemoselektivität und Art der Modifikation. So kann eine Vielzahl von Funktionalitäten anvisiert werden. Ob eine simultane Verknüpfung (Hydrophobisierung und Beschichtung) oder ein sequentieller Ansatz verfolgt wird ist Gegenstand des Projektes. Eine potentielle Kopplung des modifizierten Chitosans mit Biopolymeren oder chemischen Kopplungsagenzien wird nach Aufbringen auf das Textil bezüglich Waschresistenz und Abriebfestigkeit untersucht (Dr. Petry). In physikalisch-chemischen Untersuchungen werden die gebildeten Copolymere und Derivatisierungen vorher jedoch auf ihre Eignung hin untersucht, als funktionale Beschichtung für Textilien zu fungieren (ITV, Dr. Petry, Knopf's Sohn, Lauffenmühle). Die als geeignet befundenen Chitosan-Polymere und -derivate werden nachfolgend in anwendungsorientierten Tests zur finalen Prüfung auf Garne und Gewebe aufgetragen und auch hier die textilspezifischen Charakteristika bestimmt (ITV Denkendorf, Dr. Petry, Knopf's Sohn, Lauffenmühle).

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Fachrichtung Chemie und Lebensmittelchemie, Professur für Anorganische Molekülchemie durchgeführt. Im Vorhaben sollen Struktur-Wirkungsbeziehungen zwischen f-Elementen und naturstoffrelevanten Derivate, strukturanlogen tripodalen Ligandsystemen und Liganden auf Basis von funktionalisierten Chitosan in Hinblick auf eine mögliche Mobilisierung in der Umwelt untersucht werden. Zur Aufklärung solcher Wechselwirkungsmuster werden verschiedene Teilaspekte bearbeitet, die von der Synthese der verschiedenen Ligandentypen über experimentelle und theoretische Studien zum Komplexbildungsverhalten in Lösung bis hin zu exakten Bestimmung thermodynamischer Kenngrößen sowie der Beschreibung von Verteilungs- und Transportmechanismen in umweltrelevanten Systemen reichen und eine Ableitung der geltenden Struktur-Wirkungsbeziehungen erlauben. Zur Verwirklichung dieser Ziele müssen sowohl synthetische Arbeiten zur Darstellung der Liganden und deren Metallkomplexe als auch verschiedene Charakterisierungsmethoden für die Identifizierung der in Lösung und im festen Zustand vorliegenden Spezies durchgeführt werden: a) Synthese und Charakterisierung der vorgesehenen Ligandentypen sowie entsprechender Materialien b) Darstellung und Charakterisierung ausgewählter Ln- und Ac-Komplexe sowohl im festen Zustand (Kristallstrukturanalyse, TGA-DSC, Festkörper-NMR) als auch in Lösung (MS-, IR- Raman-, UV/Vis- und NMR-Spektroskopie, sowie Flüssig-Flüssig-Extraktion). c) Um ein möglichst vollständiges Bild von den chemischen und physikalischen Eigenschaften der neu synthetisierten Komplexe zu erhalten, sind insbesondere auch die Bestimmung und Modellierung thermodynamischer Standarddaten der Komplexbildung erforderlich. Vor allem von Interesse sind in diesem Zusammenhang thermogravimetrische und dynamische differenzkalorimetrische Untersuchungen, um Aussagen über die Stabilität, Phasengleichgewicht und Zersetzungserscheinungen der synthetisierten Verbindungen und Komplexe treffen zu können.

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