Das Projekt "Ermittlung des Standes der Technik in der Lebens- und Futtermittelindustrie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Nukem durchgeführt. Die o.g. Industrie ist ausgesprochen vielfaeltig und schlecht systematisch ueberschaubar. Ein Teil der relevanten Anlagen sind bereits in der 4. BImSchV (z.B. Paragraph 2, Nr. 26, 46, 48, 49, Paragraph 4, 19, 20, 21, 22 etc.) erfasst. In der TA-Luft Teil III liegen jedoch noch keine genauen Daten vor. Um die Fortschreibung der TA-Luft beschleunigen zu koennen, soll mit Hilfe dieses Gutachtens die Transparenz dieses Industriezweiges erhoeht werden. Fuer die einzelnen typischen Herstellungsverfahren soll eine Zusammenstellung der umweltrelevanten Prozessschritte und der zum Einsatz kommenden Minderungstechnologien sowie deren Wirkungsgrade erfolgen.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von REMSGOLD-CHEMIE GmbH & Co.KG durchgeführt. Die in den letzten Jahren deutlich gestiegene Palmölproduktion ist auf den zunehmenden Ersatz von Erdöl durch nachwachsende Rohstoffe zurückzuführen. Obwohl Palmöl ein nachwachsender Rohstoff ist, führt die steigende Palmölproduktion zu großen Umweltproblemen (z.B. Abholzung des Regenwaldes). Gleichzeitig wächst die Biobranche, die öko-zertifizierte Produkte verkauft, stetig mit ca. 10% jährlich und mit ihr der Bedarf an wirklich nachhaltigen, palmölfreien Produkten. Öko-zertifizierte Produkte (z.B. Wasch- und Reinigungsmittel) dürfen ausschließlich natürliche Inhaltsstoffe enthalten, die gut biologisch abbaubar sind und die weder auf Erdölbasis noch mit Hilfe von gentechnisch veränderten Mikroorganismen hergestellt wurden. EcoWashCycle hat das Ziel, maßgeschneiderte, natürliche Enzyme, Seifen und Tenside zu entwickeln, mit denen umweltfreundliche, öko-zertifizierte und palmölfreie Wasch- und Reinigungsmittel formuliert werden können. Die Herstellung dieser neuen Inhaltsstoffe soll über einen abfallfreien biotechnologischen Kaskadenprozess erfolgen, bei dem lokal anfallende Mühlennebenprodukte, Weizenkleie und Dinkelspelze, als Basis genutzt werden. Die verwendete Weizenkleie und Dinkelspelzen sind in großen Mengen verfügbar und können momentan nicht adäquat verwertet werden. Eine Konkurrenz zur Nahrungsmittel- oder Tierfutterindustrie ist bei diesem Projekt somit nicht zu befürchten, außerdem trägt EcoWashCycle dazu bei, vorhandene Ressourcen besser und gewinnbringend zu nutzen. Der BMB stellt die Rohstoffe (Weizenkleie und Dinkelspelze) der TUM für die Kultivierung der Mikroorganismen zur Verfügung, die Produkte dieser biotechnologischen Prozesse sind dann maßgeschneiderte Enzyme, Seifen und Tenside die RG für die Entwicklung neuartiger, palmölfreier Wasch- und Reinigungsprodukte verwendet. Entstehende Nebenströme werden vom BMB als proteinreiches und qualitativ hochwertiges Futtermittel getestet, das auch in der biologischen Landwirtschaft Einsatz findet.
Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerischer Müllerbund, Landesverband Bayerischer Mühlen e.V. durchgeführt. Die in den letzten Jahren deutlich gestiegene Palmölproduktion ist auf den zunehmenden Ersatz von Erdöl durch nachwachsende Rohstoffe zurückzuführen. Obwohl Palmöl ein nachwachsender Rohstoff ist, führt die steigende Palmölproduktion zu großen Umweltproblemen (z.B. Abholzung des Regenwaldes). Gleichzeitig wächst die Biobranche, die öko-zertifizierte Produkte verkauft, stetig mit ca. 10% jährlich und mit ihr der Bedarf an wirklich nachhaltigen, palmölfreien Produkten. Öko-zertifizierte Produkte (z.B. Wasch- und Reinigungsmittel) dürfen ausschließlich natürliche Inhaltsstoffe enthalten, die gut biologisch abbaubar sind und die weder auf Erdölbasis noch mit Hilfe von gentechnisch veränderten Mikroorganismen hergestellt wurden. EcoWashCycle hat das Ziel, maßgeschneiderte, natürliche Enzyme, Seifen und Tenside zu entwickeln, mit denen umweltfreundliche, öko-zertifizierte und palmölfreie Wasch- und Reinigungsmittel formuliert werden können. Die Herstellung dieser neuen Inhaltsstoffe soll über einen abfallfreien biotechnologischen Kaskadenprozess erfolgen, bei dem lokal anfallende Mühlennebenprodukte, Weizenkleie und Dinkelspelzen, als Basis genutzt werden. Die verwendete Weizenkleie und Dinkelspelzen sind in großen Mengen verfügbar und können momentan nicht adäquat verwertet werden. Eine Konkurrenz zur Nahrungsmittel- oder Tierfutterindustrie ist bei diesem Projekt somit nicht zu befürchten, außerdem trägt EcoWashCycle dazu bei, vorhandene Ressourcen besser und gewinnbringend zu nutzen. Der BMB stellt die Rohstoffe (Weizenkleie und Dinkelspelze) der TUM für die Kultivierung der Mikroorganismen zur Verfügung, die Produkte dieser biotechnologischen Prozesse sind dann maßgeschneiderte Enzyme, Seifen und Tenside die RG für die Entwicklung neuartiger, palmölfreier Wasch- und Reinigungsprodukte verwendet. Entstehende Nebenströme werden vom BMB als proteinreiches und qualitativ hochwertiges Futtermittel getestet, das auch in der biologischen Landwirtschaft Einsatz findet.
Das Projekt "IBÖ-08: W2RU - Entwicklung einer Waste to Resource Unit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Lebensmittel- und Umweltforschung e.V. durchgeführt. Das zu entwickelnde innovative Produkt ist ein modulares Verfahren zur Umwandlung von Lebensmittelabfällen mittels heterotropher Mikroalge zu proteinreicher Biomasse sowie zur Extraktion hochwertiger Chemikalien. Das kompakte und vollautomatisierte Verfahren in Kontainerbauweise soll dezentral zur stofflichen Verwertung von Lebensmittelabfällen im urbanen und ländlichen Raum angewendet werden. Durch wissensbasierte Nutzung und Neukombination von biologischen und technischen Methoden soll eine Anlage mit folgenden Komponenten entwickelt werden: Für die Zerkleinerung der Biomasse soll ein robustes und energieeffizientes Kugelmühlensystem genutzt werden, dass sich bei der Aufarbeitung von pflanzlichem Material bewährt hat. Zur Extraktion von wertvollen Chemikalien, sollen feste Adsorber (z.B. pelletierte oder granulierte Aktivkohle) die wertvollen Stoffe binden. Beladene Adsorber werden entnommen und Einzelstoffe, wie Vitamine, Pigmente, Aromastoffe, Antioxidantien, Polymere und Öle abgetrennt und direkt vermarktet. Die regenerierten Adsorber können erneut eingesetzt werden. Die Rückstände nach der Extraktion werden mit Enzymen, die Proteine, Stärke und Cellulose spalten, verflüssigt und Zucker- sowie Aminosäure-Monomere freigesetzt. Nach Abtrennung des flüssigen Überstandes durch Zentrifugation und thermischer Hygienisierung wird dieser als Nährstoffquelle der Mikroalge Galdieria sulpuraria bereitgestellt. Die Mikroalge nutzt die produzierte Zucker-Aminosäurelösung zum Wachsen und Bilden einer proteinreichen Biomasse, die im Anschluss für die Herstellung einer breiten Palette von Produkten in der Lebens- oder Futtermittelindustrie sowie Chemie genutzt werden kann. Jegliches nicht verwertbares organisches Material kann entsprechend einer kaskadischen Nutzung energetisch genutzt werden. Somit werden mittels der Waste-to-ResourceUnit neben Proteinen und Chemikalien auch Energie bereitgestellt.
Das Projekt "Teilprojekt G" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Saaten-Union Biotec GmbH durchgeführt. Verbesserung von Raps in Hinsicht auf die Verwertung in der Nahrungs- und Futtermittelindustrie mit Hilfe der Gentechnik und molekularen Markern Identifikation molekularer Marker, mit denen anti-nutrive Merkmale erkannt werden können (z.B. Tannin-Gehalt, Sinapin-Gehalt) durch QTL-Analysen und Feinkartierung der QTLs. Mittels solcher Marker können gelbsamige Sorten mit niedrigem Sinapin-Gehalt gezüchtet werden. Details siehe Workpakage 1,2 und 3. Transformation von Genen aus dem Sinapinstoffwechsel als antisense und dsRNAi Konstrukte. Details siehe WP3. Identifizierte molekulare Marker zur Selektion auf Gelbsamigkeit und niedrige Sinapingehalte werden in Züchtungsprogrammen zur Verbesserung der Qualität von Raps für tierische und menschliche Ernährung verwendet. Die erstellten transgenen Rapslinien werden an die Züchtungspartner DSV und NPZ abgegeben. Die etablierten Transformationsmethoden für gelbsamige Rapsgenotypen werden von SURL weiter angewendet.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von PEUS-Testing GmbH durchgeführt. Stationäre Energiespeicher wie Redox-Flow-Batterien (RFB) sind ein wichtiger Bestandteil des zukünftigen Stromversorgungssystems. RFB zeichnen sich dabei insbesondere durch eine gute modulare Skalierbarkeit und Langlebigkeit aus. Allerdings sind die Gewinnung bzw. Herstellung und Entsorgung, der für die Elektrolyte notwendigen Materialien meist nicht nachhaltig und umweltschädlich. Daher soll eine nachhaltige, umweltschonende auf biologischen Verbindungen basierende Alternative für die Elektrolyte entwickelt werden. Als Aktivsubstanzen für die Elektrolyte sollen verschiedene pflanzliche redoxaktive Verbindungen eingesetzt werden. Insbesondere chinoide Verbindungen weisen hervorragende elektrochemische Eigenschaften auf. Aufgrund der Spannungsdifferenz von 0,4-1,0 V zwischen den Redoxpotentialen verschiedener Vertreter dieser Stoffgruppe können sie prinzipiell als komplementäre Aktivverbindungen in einer Batterie eingesetzt werden und somit eine nachhaltige, bio-basierte Batterie darstellen. Um nicht in Konkurrenz zur Lebensmittelproduktion zu stehen, sollen diese Verbindungen vorzugsweise aus Rest- und Abfallströmen der Nahrungs- und Futtermittelindustrie gewonnen werden. Die geringe Wasserlöslichkeit dieser Verbindungen wird durch ein alternatives Lösungsmittelsystem adressiert, den sogenannten natural deep eutectic solvents (NaDES), welche sich ebenfalls aus bio-basierten Stoffen zusammensetzen. Diese so hergestellten Elektrolyten sind somit vollständig bio-basiert und können daher nachhaltig und umweltschonend gewonnen werden, außerdem sind sie ungiftig, nicht korrosiv und biologisch abbaubar.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DECHEMA Forschungsinstitut Stiftung bürgerlichen Rechts durchgeführt. Stationäre Energiespeicher wie Redox-Flow-Batterien (RFB) sind ein wichtiger Bestandteil des zukünftigen Stromversorgungssystems. RFB zeichnen sich dabei insbesondere durch eine gute modulare Skalierbarkeit und Langlebigkeit aus. Allerdings sind die Gewinnung bzw. Herstellung und Entsorgung, der für die Elektrolyte notwendigen Materialien meist nicht nachhaltig und umweltschädlich. Daher soll eine nachhaltige, umweltschonende auf biologischen Verbindungen basierende Alternative für die Elektrolyte entwickelt werden. Als Aktivsubstanzen für die Elektrolyte sollen verschiedene pflanzliche redoxaktive Verbindungen eingesetzt werden. Insbesondere chinoide Verbindungen weisen hervorragende elektrochemische Eigenschaften auf. Aufgrund der Spannungsdifferenz von 0,4-1,0 V zwischen den Redoxpotentialen verschiedener Vertreter dieser Stoffgruppe können sie prinzipiell als komplementäre Aktivverbindungen in einer Batterie eingesetzt werden und somit eine nachhaltige, bio-basierte Batterie darstellen. Um nicht in Konkurrenz zur Lebensmittelproduktion zu stehen, sollen diese Verbindungen vorzugsweise aus Rest- und Abfallströmen der Nahrungs- und Futtermittelindustrie gewonnen werden. Die geringe Wasserlöslichkeit dieser Verbindungen wird durch ein alternatives Lösungsmittelsystem adressiert, den sogenannten natural deep eutectic solvents (NaDES), welche sich ebenfalls aus bio-basierten Stoffen zusammensetzen. Diese so hergestellten Elektrolyten sind somit vollständig bio-basiert und können daher nachhaltig und umweltschonend gewonnen werden, außerdem sind sie ungiftig, nicht korrosiv und biologisch abbaubar.
Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, School of Engineering and Design, Lehrstuhl für Bioverfahrenstechnik durchgeführt. Landwirtschaftliche Reststoffe wie beispielsweise extrahierte Zuckerrübenschnitzel und Apfeltrester fallen jährlich in großen Mengen an, erzeugen aber nur einen geringen Ertrag, da ihre Verwendung hauptsächlich auf die Energieerzeugung in Biogasanlagen oder als Futtermittel begrenzt ist. Die Antragsteller haben ein funktionierendes 2-Stufen-System zur Freisetzung der D-Galacturonsäure aus der pektinreichen Zellstoffpulpe und deren Umwandlung in L-Galactonat / L-Galactono-gamma-Lacton für den Einsatz in der Kosmetik-, Lebens- und Futtermittelindustrie etabliert. Um eine optimale Wertschöpfung zu erzielen, muss das Ausgangsmaterial jedoch vollständiger verwertet und das Produktportfolio erweitert werden. Das Konsortium verfolgt deshalb einen integrativen Multiproduktansatz zur weitergehenden Verwertung der landwirtschaftlichen Reststoffe. Zum einen ist dies die biokatalytische Umsetzung des bisherigen Endproduktes L-Galactonat zu L-Ascorbinsäure und Ascorbylpalmitat, welche als Konservierungsmittel, Antioxidans und Nahrungsergänzungsmittel eingesetzt werden können. Zum anderen soll auch der im Pflanzenzellstoff enthaltene Hemicelluloseanteil durch eine erweiterte enzymatische Hydrolyse nutzbar gemacht werden, indem die hierbei freigesetzten Pentosen L-Arabinose und D-Xylose direkt biokatalytisch zu Xylitol umgesetzt werden, einem Zuckerersatzstoff mit insulinunabhängiger Stoffwechselregulierung. Auf diese Weise könnten prinzipiell mehr als 40% des Gesamtkohlenstoffs in extrahierten Zuckerrübenschnitzeln für die Herstellung von Produkten mit hoher Wertschöpfung genutzt werden.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, TUM School of Life Sciences, Holzforschung München, Professur für Pilz-Biotechnologie in der Holzwissenschaft durchgeführt. Landwirtschaftliche Reststoffe wie beispielsweise extrahierte Zuckerrübenschnitzel und Apfeltrester fallen jährlich in großen Mengen an, erzeugen aber nur einen geringen Ertrag, da ihre Verwendung hauptsächlich auf die Energieerzeugung in Biogasanlagen oder als Futtermittel begrenzt ist. Die Antragsteller haben ein funktionierendes 2-Stufen-System zur Freisetzung der D-Galacturonsäure aus der pektinreichen Zellstoffpulpe und deren Umwandlung in L-Galactonat / L-Galactono-gamma-Lacton für den Einsatz in der Kosmetik-, Lebens- und Futtermittelindustrie etabliert. Um eine optimale Wertschöpfung zu erzielen, muss das Ausgangsmaterial jedoch vollständiger verwertet und das Produktportfolio erweitert werden. Das Konsortium verfolgt deshalb einen integrativen Multiproduktansatz zur weitergehenden Verwertung der landwirtschaftlichen Reststoffe. Zum einen ist dies die biokatalytische Umsetzung des bisherigen Endproduktes L-Galactonat zu L-Ascorbinsäure und Ascorbylpalmitat, welche als Konservierungsmittel, Antioxidans und Nahrungsergänzungsmittel eingesetzt werden können. Zum anderen soll auch der im Pflanzenzellstoff enthaltene Hemicelluloseanteil durch eine erweiterte enzymatische Hydrolyse nutzbar gemacht werden, indem die hierbei freigesetzten Pentosen L-Arabinose und D-Xylose direkt biokatalytisch zu Xylitol umgesetzt werden, einem Zuckerersatzstoff mit insulinunabhängiger Stoffwechselregulierung. Auf diese Weise könnten prinzipiell mehr als 40% des Gesamtkohlenstoffs in extrahierten Zuckerrübenschnitzeln für die Herstellung von Produkten mit hoher Wertschöpfung genutzt werden.
Das Projekt "Teilvorhaben A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Cluster Industrielle Biotechnologie 2021 e.V. durchgeführt. Aromatische Verbindungen machen ca. 40 % aller Chemikalien aus und sind daher für die chemische Industrie und ihre Kundenmärkte aber auch für viele weitere Branchen wie die Lebens- und Futtermittelindustrie von größtem Interesse. Schätzungen zufolge können durch die Nutzung von biogenen Rohstoffen und deren biotechnologische Verarbeitung bis zu 2,5 Mrd. Tonnen CO2-Equivalente pro Jahr eingespart werden. Lignin ist ein Biopolymer, das in der Natur als Baustein von Pflanzenzellwänden dient und aus aromatischen Monomeren aufgebaut ist. Es werden jährlich ca. 20 Mio. Tonnen Lignin produziert und somit ist Lignin eine abundante Rohstoffquelle, die eine stofflich-hochwertige Basis für die Produktion von Bioaromaten darstellt. Eine stoffliche Nutzung von Lignin kann dazu beitragen, Bioraffinerien wirtschaftlich zu gestalten, ist kommerziell jedoch nur wenig bis gar nicht etabliert. In ALIGN forscht ein internationales Konsortium, bestehend aus ASK Chemicals, CLIB2021, Fraunhofer CBP, KU Leuven, LXP Group, Phytowelt und VITO, an der stofflichen Nutzung von Lignin. Die Grundlage dafür bilden die drei schonenden aber hoch-effizienten Lignocellulose-Aufschlussverfahren - LX Prozess, Lignin-first Prozess und Organosolv-Prozess mit anschließendem BCD-Prozess. Die Prozesse liefern unterschiedliche aber stets qualitativ-hochwertige Ligninfraktionen, in denen die aromatischen Verbindungen als Oligomere oder Monomere vorliegen, wobei die bereits vorhandenen Funktionalisierungen der Moleküle größtenteils erhalten bleiben. Diese unterschiedlichen Ligninfraktionen sollen über ein maßgeschneidertes DSP so aufbereitet werden, dass sie entweder direkt oder mit nachgeschalteten biotechnologischen Konversionsverfahren für unterschiedliche Anwendungen getestet werden können. Dabei fokussiert das ALIGN-Konsortium auf biobasierte und biologisch-abbaubare Beschichtungen und biobasierte natürliche Aromastoffe. Die Hochskalierung von Prozessschritten ist ebenfalls Teil des Projekts.