Das Projekt "Teilvorhaben 1: Synthese und Polymerisation von auf 3-Caren basierenden Lactamen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik, Institutsteil Straubing, Bio-, Elektro- und Chemokatalyse durchgeführt. Im Rahmen der Politikstrategie Bioökonomie, der Nachhaltigkeitsstrategie der Bundesregierung und der Nationalen Forschungsstrategie Bioökonomie 2030 soll der Weg zu einer biobasierten Wirtschaft beschritten werden. Im Rahmen des Projektes soll dazu ein in relevanten Mengen anfallendes terpenoides Nebenprodukt der Holzverwertung mittels einer Synthesesequenz zu einem neuem bicyclischem Monomer für Polyamide umgesetzt werden. Hierzu ist ein technisch relevantes Verfahren auszuarbeiten. Das neue Monomer soll anschließend zu Homo- und Copolyamiden polymerisiert und mit polymerphysikalischen Methoden beschrieben werden. Die Darstellung von Polymercompounds und deren Charakterisierung soll erste Eigenschaften der neuen Werkstoffklasse und dessen möglichen technologischen Anwendungsfeldern liefern. Erstes Ziel der geplanten Arbeiten des Fraunhofer IGB ist die Optimierung der in Vorarbeiten entwickelte Synthese eines Lactams auf Basis von 3-Caren. Hierbei soll speziell auf die Skalierbarkeit des Herstellverfahrens und die Kosten geachtet werden. Weiter soll eine Reinigungsmethode entwickelt werden, die es erlaubt das Zielprodukt in einer für die nachfolgende Polymerisation ausreichenden Reinheit herzustellen. Die verbesserte Synthese soll dann in einen größeren Laborreaktor übertragen werden um Daten für den anschließenden weiteren Scale-Up in die Pilotproduktion beim Projektpartner Fraunhofer UMSICHT vorzubereiten. Die Scale-Up Experimente sollen die Herstellung ausreichender Mengen des auf 3-Caren basierenden Lactams ermöglichen um die assoziierten Industriepartner mit Mustermengen zu beliefern. Die Möglichkeit das erhaltene Lactam anionisch zu polymerisieren wurde bereits in Vorarbeiten gezeigt. Diese anionische Polymerisation soll im Rahmen des Projekts optimiert werden. Mit den erhaltenen Produkten sollen erste Polymereigenschaften untersucht und getestet werden, wie die Ergebnisse auf die kommerziell wichtigere hydrolytische Polymerisation übertragen werden können.
Das Projekt "Biologisch abbaubare Polyester aus 1,3-Propandiol und durch Fermentierung nachwachsender Rohstoffe produziertes Succinat" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Biotechnologische Forschung mbH durchgeführt. General Information: Changing shopping habits and trends to convenience products have precipitated a plastic waste disposal crisis. Relief is expected by recycling, however, due to the high cost of collection, separation and purification recycling is considered as economically ambiguous. Assuming that biodegradable plastics meet the price expectation, it would be better to use biodegradable plastics which are easily compostable. The estimated EEC market (year 1998) for such products is of significant size: approximately 4-5 x l05 tons/yr. The overall goal of the present project is the synthesis of biodegradable polyesters from two main monomers, 1,3-propanediol and succinate (produced by fermentation from renewable sources) and from other dicarboxylic acids (like terephthalic acid) used as an auxiliary monomers to modified the chemical and physical properties of the polyester. The advantages of this approach compared to polyhydoxyalkanoates or polylactides (two biodegradable polyesters that can be produced from renewable sources) are the lower cost of production and the possibility to easily modify the physical properties of the polyester to the qualities required for the article made of plastic. Therefore the main items of this project are: Production of 1,3-propanediol out of glycerol coming from the oleochemical industry (fatty acids, fatty alcohols) and rape seed oil production. Development of genetically modified micro organisms for maximal yield of 1,3-propanediol production and evaluation of their performances in fermentor up to the m3 scale and in high volumetric productivity membrane bioreactor. Production of succinic acid from starch hydrolysates using Anaerobiospirillum succiniproducens in high performance bioreactor (membrane bioreactors with optimized ratio of cell bleeding and effluent flow rates and in situ product recovery by electro dialysis), to increase the productivity and decrease the waste water treatment of the process. This fermentation is original by the fact that carbon dioxide is consumed for succinate production. Several patents have been deposited regarding the process of succinate production but the productivities reported are low due to low cell density. Development of polyesters based on 1,3-propanediol and succinic acid optimised regarding process ability and thermo-mechanical properties by means of utilization of improved polymerization-copolymerization methods and blending. Manufacture of prototypes of product using the referred optimised polymers, copolymers and blends. Biodegradation studies using various test systems including C-balances, isolation and characterization of degradative microbial consortia and involved enzymes systems (lipases, hydrolase's). Prime Contractor: Institut National des Sciences Appliquees Toulouse, Departement de Genie Biochimique, Toulouse; France.
Das Projekt "Entwicklung von Phenol-Harnstoff-Formaldehydharzen (PUF-Harzen) durch Kopolymerisation zur Erweiterung des Einsatzbereiches bei der Span- und Faserplattenherstellung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Holzforschung - Wilhelm-Klauditz-Institut durchgeführt. In diesem Vorhaben sollen Phenol-Harnstoff-Formaldehyd-Kopolymere fuer die Span- und Faserplattenherstellung entwickelt werden. Die Vorteile der Harnstoff-Formaldehyd-Harze (Preis, geringe Presszeit) sollen hierbei mit den Vorteilen der Phenoharze (hohe Hydrolysestabilitaet, niedriges Emissionsverhalten) kombiniert werden. Das Ziel ist eine echte Kokondensation beider Systeme, wobei die Schwerpunkte der Arbeit auf der Durchfuehrung und dem Nachweis der Kokondensation liegen. Zur Untersuchung der Leime werden neben der Ermittlung von klassischen Kenngroessen auch neue Analysetechniken eingesetzt. Es wird geprueft, ob die so hergestellten Systeme gegenueber der ueblichen Harzmischung Vorteile aufweisen. Diese Pruefungen werden am Werkstoff durchgefuehrt und alle materialrelevanten Untersuchungen mit einbezogen. Durch Kombination der Analysetechniken werden Beziehungen zwischen der Bindemittelstruktur und den Eigenschaften des Werkstoffs abgeleitet, da eine gezielte Eigenschaftsverbesserung erweiterte Kenntnisse und ein optimiertes Leimharzsystem voraussetzt.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Synthese von Homo- und Copolymerisaten sowie Polyamidcompounds" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT durchgeführt. Im Rahmen der Politikstrategie Bioökonomie, der Nachhaltigkeitsstrategie der Bundesregierung und der Nationalen Forschungsstrategie Bioökonomie 2030 soll der Weg zu einer biobasierten Wirtschaft beschritten werden. Im Rahmen des Projektes soll dazu ein in relevanten Mengen anfallendes terpenoides Nebenprodukt der Holzverwertung mittels einer Synthesesequenz zu einem neuem bicyclischem Monomer für Polyamide umgesetzt werden. Hierzu ist ein technisch relevantes Verfahren auszuarbeiten. Das neue Monomer soll anschließend zu Homo- und Copolyamiden polymerisiert und mit polymerphysikalischen Methoden beschrieben werden. Die Darstellung von Polymercompounds und deren Charakterisierung soll erste Eigenschaften der neuen Werkstoffklasse und dessen möglichen technologischen Anwendungsfeldern liefern. Im Teilvorhaben 2 'Up-Scaling, Homo- und Copolymerisate sowie Polyamidcompounds' werden die optimierten Laborsynthesen des neuen Monomeren des Teilvorhaben 1 auf einen 20 L-Reaktor hochskaliert. Mit den erzeugten Monomeren werden mittels der technisch relevanten hydrolytischen Polymerisation Poly- und Copolyamide hergestellt und relevante polymer-physikochemische Parameter ermittelt. Ein Augenmerk liegt hierbei auf der Abhängigkeit der Eigenschaften von der Zusammensetzung der Copolyamide. Da Polyamide in der technischen Praxis oftmals mit mineralischen Füllstoffen oder Glasfasern compoundiert sind, sollen von den hergestellten Homo- und Copolyamiden exemplarisch gefüllte Compounds im Kleinmaßstab (Messkneter) hergestellt und erste Materialkennwerte gewonnen werden. Abschließend wird die Synthese ausgewählter Homo-und Copolyamide mittels der hydrolytischen oder anionischen Polymerisation bis in den Kilogrammmaßstab kochskaliert. Die erzeugten Poly- und Copolyamide werden mit weiteren Bestandteilen zu Werkstoffen compoundiert und erste Werkstoffkennwerte ermittelt. Aus den gewonnenen Daten werden erste technologische Anwendungsfelder der neuen Werkstoffklasse abgeleitet.
Das Projekt "Teilvorhaben 3: Modifizierte Kautschuke für Hybridmaterialien mit Proteinen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Fachgruppe Chemie, Lehrstuhl Makromolekulare Chemie II durchgeführt. Ziel des Teilprojektes ist die Synthese und Charakterisierung von Kautschuken (Elastomeren), welche sich für die Verarbeitung zu Kautschuk-Protein-Hybridmaterialien eignen. Es sollen verschiedene Elastomere (insbesondere Butadienkautschuk und Styrol-Butadienkautschuk) so modifiziert werden, das sie mit Proteinderivaten kovalent oder über sekundäre Wechselwirkungen (Wasserstoffbrücken oder ionische Bindungen) verknüpft werden können. Dieses Ziel soll auf zwei verschiedenen Wegen erreicht werden a) Über eine polymeranaloge Funktionierung sollen Ankergruppen in das Elastomer eingebaut werden, an welche das Proteinderivat angebunden werden kann. b) Während der Synthese der Elastomere durch Copolymerisation mit entsprechenden funktionellen Monomeren sollen Ankergruppen für die anschließende Anbindung des Proteinderivats erzeugt werden. Die Anbindung des Proteins an das Elastomer soll mit verschiedenen Methoden untersucht werden (Elektronenmikroskopie, Rheologie).
Das Projekt "Teilprojekt 12: Funktionalisierte Cyclodextrine" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Institut für Organische Chemie durchgeführt. Wir werden monofunktionalisierte Cyclodextrine synthetisieren, charakterisieren und auf die folgenden Anwendungen hin optimieren: (A) Enantioselektive Analytik von Geruchs- und Aromastoffen zur Identifizierung und Bestimmung der Stereochemie geruchsrelevanter Komponenten. (B) Aufbau und Entwicklung von Sensoren-Arrays aus einem Satz gezielt aufeinander abgestimmter Cyclodextrinderivate zur objektiven und automatisierten Messung von Geruechen zwecks Erfassung und Ueberwachung; Fernziel 'kuenstliche Nasen'. (C) Nutzung der neuen Cyclodextrinderivate durch Immobilisierung an Kieselgel als selektive Adsorbentien und durch Copolymerisation mit geeigneten Monomeren fuer die Herstellung selektiver Membranen zur Entfernung und Minimierung von geruchsaktiven Substanzen. Die Membranen werden auch im Technikumsmassstab studiert und optimiert werden.
Das Projekt "Neue massgeschneiderte Polymerarchitekturen aus bekannten Monomerbausteinen durch streng kontrollierte Polymerisation, insbesondere auf Basis der katalytischen Homo- und Copolymerisation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Mainz, Institut für Anorganische und Analytische Chemie durchgeführt. Im Teilprojekt A1 'Neue Metallocen - Katalysatoren und Katalysatoren mit (N,O,P,S)- Linganden' geht es um die Entwicklung von neuen Metallkomplexen, die als Katalysatorvorlaeufer fuer die Homo - und Copolymerisation von polaren Monomeren fungieren sollen. Insbesondere sollen neue Cyclopentadienyl - und Heteroatom - Liganden das Studium der Wechselwirkung polarer Monomere mit Metallzentren erlauben und die Aufstellung grundlegender Struktur - Wirkungs - Beziehungen ermoeglichen. Das Teilprojekt El 'Metall - initiiertestereoselektive Ringoeffnungspolymerisation von Lactonen' beschaeftigt sich mit der Bereitstellung von Organometallkomplexen, deren Ligandsphaeren gezielt im Hinblick auf biologisch abbaubare Polyester bzw. Polymere mit biokompatiblen Segmenten massgeschneidert werden koennen. Die Copolymerisation von Epoxiden mit Kohlendioxid soll ebenfalls mit solchen Initiatoren untersucht werden.
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