Das Projekt "Teilprojekt Continental GmbH" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Continental Reifen Deutschland GmbH durchgeführt. Taraxakum koksaghyz oder Russischer Löwenzahn produziert große Mengen an hochqualitativem Naturkautschuk in seinen Wurzeln und bildet somit eine exzellente Alternative für die Gewinnung dieses industriell wertvollen Rohstoffes in Deutschland. Das Vavilov Research Institute for Plant Industry verfügt über eine umfangreiche Population an bereits züchterisch verbesserten Linien, die vor allem aus Arbeiten während des 2. Weltkrieges stammen. Im Rahmen von EVITA sollen diese Linen mit dem heutigen Wissens- und Technikstand einerseits erneut molekularbiologisch charakterisiert und in der Folge für die Entwicklung von Elitezuchtmaterial verwendet, der gewonnene Kautschuk charakterisiert und seine Qualität technologisch bewertet werden. Im Rahmen der spezifizierten Arbeiten wird der aus den auf Basis der VIR-Linien und entsprechend weiterentwickelter Elite-Linien gewonnene Kautschuk unter Verwendung aktueller Labormethoden (z. B. GPC, TGA, Extraktgehalt, Abbauverhalten, Alterungsverhalten, ...) charakterisiert und die technologische Qualität in repräsentativen Kautschukmischungen umfassend bewertet. Dazu werden statische und dynamische Materialprüfungen Anwendung finden, um Erkenntnisse über die Wirkungskette Kautschukparameter - Elastomereigenschaften zur möglichen Rückkopplung in den Züchtungsprozess zu gewinnen.
Das Projekt "Fouling von Niederdruckmembranen während der Wasseraufbereitung: Ursachen, Analyse und Strategien zur Verringerung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Wasserressourcen und Wasserversorgung B-11 durchgeführt. Problemstellung: Niederdruckmembranen (Mikro- und Ultrafiltrationsmembranen) stellen eine leistungsfähige Technik zur Aufbereitung verschiedener Rohwässer dar. Neben den Vorteilen eines kleinen Flächenbedarfs und eines verlässlichen Betriebes, birgt vor allem die hohe Ablaufqualität das Potential herkömmliche Aufbereitungstechniken zu ergänzen oder sogar zu ersetzen. Ein großes Problem beim Einsatz solcher Membranen ist das Membranfouling, unter dem Deckschichtbildung und andere Kolmationsmechanismen zusammengefasst werden. Dieses führt zur raschen Abnahme der Filtrationsleistung, zur Erhöhung der nötigen transmembranen Druckdifferenz, des Reinigungsintervalls und des Chemikalieneinsatzes, was insgesamt hohe Energieverbräuche und Betriebskosten verursacht. Ziel dieses Projektes ist es, den Einfluss von Wasserinhaltsstoffen auf die Deckschichtbildung während des Filtrationsprozesses durch Analyse des zu behandelnden Wassers abzuschätzen, neue Möglichkeiten des Monitorings dieser Stoffe zu identifizieren und darauf aufbauend geeignete Maßnahmen zur Stabilisierung der Filtration zu entwickeln. Vorgehensweise: Es werden sowohl Filtrationsteststände im Labor als auch eine Membrananlage im Pilotmaßstab betrieben. Durch Methoden der analytischen Chemie, wie die Gelpermeationschromatographie (LC-OCD) und der Fluoreszenzspektroskopie (EEM) wird die Fraktion der gelösten organischen Stoffe näher charakterisiert. Bildgebende Verfahren wie die Nanoparticle-Tracking-Analysis (NTA) kommen für die Untersuchung der kolloidalen und partikulären Wasserinhaltsstoffe zum Einsatz. Als Erweiterung dieser Methode wird das Anfärben unterschiedlicher Stoffklassen mittels Fluoreszenzmarkern untersucht, wodurch die Möglichkeit einer weitergehenden Diskriminierung dieser kolloidalen Wasserinhaltsstoffe besteht. Anhand von Modellwässern wird zunächst der Einfluss einzelner Wasserinhaltsstoffe sowie deren komplexes Zusammenspiel während der Membranfiltration untersucht. Die Ergebnisse werden durch Filtrationsversuche mit realen Wässern verifiziert. Im Rahmen einer statistischen Datenanalyse sollen so foulingrelevante Stoffe ausgemacht und je nach Zusammensetzung des Wassers durch gezielte Vorbehandlung, durch Verfahren wie z.B. Flockung, Adsorption oder Oxidation reduziert und Bedingungen für einen energie- und kosteneffizienten Einsatz dieser Technik identifiziert werden.
Das Projekt "Einfluss natürlicher organischer Verbindungen auf Scalingprozesse während der Hochdruck-Membranfiltration" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Wasserressourcen und Wasserversorgung B-11 durchgeführt. Problemstellung: Regionale Wasserknappheiten stellen eine der größten globalen Herausforderungen unserer heutigen Generation dar. Die einzige Möglichkeit, vorhandene Trinkwasserressourcen über den hydrologischen Zyklus hinaus zu erweitern, stellt neben der Wasserwiederverwendung die Entsalzung von Meer und Brackwasser dar. Für die Entsalzung von salinen Wässern hat sich die Hochdruck-Membranfiltration mithilfe von Lösungs-Diffusions-Membranen (Umkehrosmose) als zurzeit energieeffizienteste Technologie etabliert. Allerdings stellt das sogenannte Membranscaling, d.h. die Deposition, Anreicherung und das Wachstum von Kristallen auf der Membranoberfläche infolge der Überschreitung von Löslichkeitsprodukten verschiedener Minerale (z.B. CaSO4) ein limitierendes und zu großen Teilen ungelöstes Problem dar. Scalingschichten belegen die Membranoberfläche, erhöhen den Filtrationswiderstand und führen unmittelbar zur Effizienzminderung oder zum Ausfall des Verfahrens. Allgemein bekannt ist, dass die Anwesenheit natürlicher organischer Wasserinhaltsstoffe (NOM) die Kristallisationskinetik von Mineralen in der Lösung beeinflussen kann. Auch im Falle der Membranfiltration konnte in Studien gezeigt werden, dass es zu Wechselwirkungen zwischen NOM und Membranscaling kommt. Ein besseres Verständnis dieser Wechselwirkungen unterstützt die Entwicklung angepasster und effizienter Maßnahmen zur Minimierung von Membranscaling. Vorgehensweise: Zur Untersuchung des Einflusses natürlicher organischer Wasserinhaltsstoffe auf das Membranscaling wurden am Institut verschiedene Laborversuchsstände und eine vollautomatische Hochdruck-Membranfiltrations-Versuchsanlage aufgebaut sowie Untersuchungsmethoden etabliert. Erste Ergebnisse zeigen, dass die Anwesenheit von NOM die Kristallisationsprozesse in der Lösung verzögern und bestätigen bereits publizierte Erkenntnisse. Weiterhin konnte in Vorversuchen gezeigt werden, dass das Kristallwachstum auf der Membranoberfläche während der Filtration durch die Anwesenheit von NOM beeinflusst wird (Kristallform und -anzahl). In anstehenden Untersuchungen wird der Einfluss von Oberflächeneigenschaften der Membran auf die Scalingprozesse untersucht. Zur genaueren Charakterisierung der relevanten Fraktionen der NOM werden neben den verfahrenstechnischen Untersuchungen wasserchemische Analysen wie die Gelpermeationschromatographie (LC OCD) und Fluoreszenzspektrometrie eingesetzt. Die Charakterisierung der ausgefallenen Kristallschichten und -strukturen auf der Membran erfolgt mittels mikroskopischer Methoden.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Freie Universität Berlin" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Freie Universität Berlin, Institut für Chemie und Biochemie - Organische und Makromolekulare Chemie durchgeführt. Gegenstand des Projekts ist die Entwicklung biologisch abbaubarer Polymere durch Kombination aus linearen und dendritischen Architekturen zum effektiven Wirkstofftransport in vivo sowie die Untersuchung der Wirkstoffaufnahme. Die Anforderungen an die als Nanotransporter bezeichneten Trägersubstanzen sind neben ihrer Löslichkeit in wässrigen Medien vor allem die nicht toxische Abbaubarkeit in vivo. Da viele Wirkstoffe hydrophob sind braucht es zudem einen Trägerstoff, der die Wirkstoffe effektiv aufnehmen und am Ziel auch wieder freigeben kann ohne mit dem Wirkstoff oder den Zellen zu wechselwirken. An erste Ergebnisse aus Vorversuchen soll mit dem Ziel die Wirkstoffaufnahme und -freisetzung besser zu verstehen und zu optimieren angeknüpft werden. Dazu werden die physikalisch-chemischen Eigenschaften der Oberfläche des neu entwickelten Systems untersucht. Auch werden Anstrengungen unternommen die Wasserlöslichkeit zu erhöhen und die Pharmakokinetik (PK) und Pharmakodynamik (PD) von neuen Wirkstoffen (NCE) und anderen Biomolekülen zu verbessern. Als Methoden werden organische Synthese und entsprechende Trennmethoden (z.B. Ultrafiltration, Dialyse, GPC) eingesetzt. Die Charakterisierung erfolgt durch physikalisch chemische Methoden, wie NMR, IR, Gelektrophorese, Z-Potential, DLS, AFM, TEM, bzw. Cryo-TEM, CMC-Bestimmung. Das Up-scaling erfolgt in Zusammenarbeit mit der Nanopartica GmbH.
Das Projekt "Hochleistungspolyamide aus Pflanzenölen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Organische Chemie durchgeführt. Ziel des Projekts ist es Monomersynthesen ausgehend von Ölsäure, Erucasäure und anderen, auch mehrfach ungesättigten, Fettsäuren zu entwickeln um einen Zugang zu Polyamiden aus heimischen nachwachsenden Rohstoffen aufzuzeigen. Die im Projekt erzielten Daten sollen unter anderem auch das mögliche Substitutionspotential der untersuchten nachwachsenden Polyamide aufzeigen und neue Anwendungsmöglichkeiten von heimischen nachwachsenden Rohstoffen im Nichtnahrungsmittelsektor demonstrieren. Neben klassischen organischen Synthesen sollen in diesem Projekt auch katalytische und nachhaltige Verfahren zur Monomersynthese untersucht und miteinander verglichen werden. Nach erfolgreicher Synthese von Fettsäurederivaten mit terminalen als auch innenständigen -NH2 Gruppen sollen diese zu den entsprechenden Polyamiden umgesetzt werden. Die so erhaltenen Polymere werden vollständig chemisch charakterisiert (NMR, GPC, IR, ...). Nach erfolgreicher Optimierung der Monomer- und Polymersynthese sollen größere Mengen der Polyamide dargestellt werden um deren Anwendungseigenschaften zu charakterisieren. Neben thermischen Daten (Tm, Tg, Stabilität) sollen auch mechanische Eigenschaften (Härte, Elastizität, Bruchzähigkeit, Steifigkeit, ...) untersucht werden um mögliche Einsatzgebiete der erhaltenen Kunststoffe aufzuzeigen.
Das Projekt "Multichromophore Donor-Akzeptor-Farbstoffsysteme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Freie Universität Berlin, Institut für Chemie und Biochemie, Arbeitsgruppe Organische Chemie durchgeführt. 1) Synthese, Charakterisierung und Optimierung von Multichromophorsystemen für erhöhte Solarzelleffizienz 2) Als Methoden werden organische Synthese und entsprechende Trennmethoden (z.B. HPLC, GPC) eingesetzt. Die Charakterisierung erfolgt durch physikalisch chemische Methoden NMR, IR, UV, Fluoreszenz. Die Effizienzbestimmung erfolgt in Zusammenarbeit mit dem ISE in Solartestzellen. 3) Die optimierten Multichromophorsysteme sollen zu einer deutlichen Effizienzsteigerung führen (größer als 10 Prozent), die für eine Vermarktung von organischen Solarzellen essentiell ist. Dieses Ziel kann nur im Verbund mit den anderen Projektpartnern erreicht werden.
Das Projekt "Verminderung des refraktären CSB im Abwasser Altpapier verarbeitender Papierfabriken durch den Einsatz mikrobiologischer Spezialprodukte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Papiertechnische Stiftung durchgeführt. Ziel des Forschungsvorhabens stellt die Verminderung der Konzentration des Rest-CSB im gereinigten Abwasser von Papierfabriken durch eine intensivierte Betriebsweise der biologischen Abwasserreinigung, speziell unter Nutzung neuer biotechnologischer Spezialprodukte dar. Durch eine im Rahmen des Projekts zu erarbeitende Methodik zur Effektivitätsbewertung der biologischen Abwasserreinigung, speziell bezüglich der Elimination des refraktären CSB, sollen Grundlagen für die Ableitung, Erprobung und Bewertung von Maßnahmen zur Intensivierung der biologischen Reinigungsprozesse geschaffen werden. Mit dem Einsatz eines neuen Analyseverfahrens auf der Grundlage von Gelchromatografie und TOC-Analytik werden differenzierte Kenntnisse zur stofflichen Charakteristik der Restbelastung erwartet. Im Ergebnis der Laboruntersuchungen zum Einsatz von mikrobiologischen, den biologischen Reinigungsverlauf begünstigenden Spezialprodukten, werden deren Wirksamkeit, Anwendungsmöglichkeiten und Einsatzbedingungen beurteilt. Auf dieser Grundlage sind Maßnahmen zur Verbesserung der Leistungsfähigkeit von biologischen Reinigungsanlagen abzuleiten. Die angestrebte umfassende Bewertung der Leistungsfähigkeit einer ARA bezüglich Rest-CSB bzw. von Maßnahmen zur Erhöhung der CSB-Elimination soll bisher brachliegendes Potenzial zur Senkung der CSB-Konzentration aufdecken und nutzbar machen. Wenn dies gelingt, ohne das zusätzliche Reinigungsstufen errichtet und betrieben werden müssen, können z.T. erhebliche Kosten eingespart werden. Weiterhin wird durch eine Reduzierung der Restbelastung des Abwassers auch das Potenzial zur innerbetrieblichen Wiederverwendung erhöht.
Das Projekt "Reinigungsleistung der Uferfiltration und künstlichen Grundwasseranreicherung in Berlin" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz, Fachgebiet Wasserreinhaltung durchgeführt. Über die Uferfiltration und die künstliche Grundwasseranreicherung decken die Berliner Wasser Betriebe ca. 70-75% des Wasserbedarfs. Im Berliner Raum enthalten die Oberflächenwässer zum Teil hohe Klarwasseranteile. Am Tegeler See beispielsweise ist ein Teilkreislauf des Wassers entstanden, da Trinkwasser zu hohen Anteilen über Uferfiltration gewonnen wird und ein Teil nach der Wassernutzung und der Behandlung in der Kläranlage wieder in den See gelangt. Auf Berlin kommen zukünftig erhebliche Änderungen der Wasserwirtschaft zu. Zum einen verändert sich die Spreewasserführung durch die absehbare Stillegung des Braunkohletagebaus in der Niederlausitz, zum anderen werden Kläranlagen geschlossen bzw. erweitert, weshalb Klarwasserströme anders verteilt werden. Mit Blick auf diese Veränderungen soll die Uferfiltration als wesentlicher Aufbereitungsschritt für die Trinkwasserversorgung näher untersucht werden. Schwerpunkt der Untersuchungen sind schwer abbaubare organische Verbindungen, die über die Wassernutzung eingetragen werden, aber auf dem Weg zum Trinkwasser nicht oder nicht ausreichend entfernt werden. Ziel ist es, differenzierte Aussagen zum Verhalten der schwer abbaubaren Verbindungen treffen und ihre Anteile quantifizieren zu können. Letztendlich sollen für den Raum Berlin Prognosen bezüglich der Trinkwasserqualität möglich sein. Hauptgegenstand der Untersuchungen sind drei Transsekten von Grundwassermeßstellen am Tegeler See und am Müggelsee, an denen eine Beprobung der verschiedenen Uferfiltratstrecken erfolgt (Kooperation mit der ARGE Uferfiltration, Projektleitung Prof. Pekdeger, FU Berlin). Der Müggelsee enthält deutlich geringere Abwasseranteile als der Tegeler See, in den der Großteil der Abläufe des Klärwerks Schönerlinde gelangen. Die Ergebnisse der Transsektenbeprobungen werden mit Abbauversuchen im Labor (Batch-Tests und eine Bodensäulenanlage) verglichen. Die Analytik beinhaltet vor allem DOC- und SAK-254- Messungen. Weitergehende Charakterisierungen der Molekulargewichtsverteilung des DOC erfolgen über Ultrafiltration und Gelchromatographie, das Adsorptionsverhalten wird über Adsorptionsanalysen beschrieben. Neben den Grundwasserbeprobungen werden die Oberflächengewässer Berlins, die Trinkwässer und die Kläranlagenabläufe in die analytischen Untersuchungen miteinbezogen, um die Quellen und Senken für refraktäre organische Verbindungen besser einschätzen zu können. Eine Auswertung der umfangreichen Datenbasis der Berliner Wasser Betriebe und der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung, Umweltschutz und Technologie soll dazu dienen, die Stoffeinträge an refraktärem DOC, Chlorid und Sulfat über die Kläranlagen in die Berliner Gewässer zu quantifizieren. Für den Wasserteilkreislauf am Tegeler See wurde ein iteratives Modell aufgestellt, mit dessen Hilfe sich die Trinkwasserqualität in Abhängigkeit von unterschiedlichen Anteilen von Kläranlagenablauf im See prognostizieren lässt.
Das Projekt "Unterwegs zur Definition von Reife bei kompostiertem festem Siedlungsmuell: Umwandlung organischer Stoffe in Humusstoffe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität zu Karlsruhe (TH), Engler-Bunte-Institut, Bereich Wasserchemie und DVGW-Forschungsstelle durchgeführt. Der Umgang mit organischen Abfaellen ist zu einem weltweiten Problem herangewachsen, nicht zuletzt deswegen, da Deponieflaechen rarer werden und die Kosten fuer eine sichere Entsorgung steigen. Die Verwendung von kompostierten organischen Abfaellen in der Landwirtschaft ist nur begrenzt moeglich, da es schwierig ist, ein gleichfoermiges, sicheres Produkt von hoher Qualitaet zu garantierten. Um dieses Ziel zu erreichen, ist grundlegende Forschung notwendig. In diesem Projekt sollen die Veraenderungen der organischen Substanzen waehrend der Kompostierung untersucht, Qualitaetsparameter fuer reifen Kompost entwickelt und die Bioverfuegbarkeit von Schwermetallen ermittelt werden. Der limitierende Faktor fuer die weitergehende Verwertung von organischen Abfaellen aus Haushalten ist die wechselnde Zusammensetzung und damit die Qualitaet. Deshalb ist es das Ziel dieses Projektes, das wissenschaftliche Verstaendnis fuer die Reaktionen bei der Kompostierung zu entwickeln, mit der Absicht, einen oder mehrere Parameter angeben zu koennen, die die Kompostqualitaet naeher definieren. Fuer die Versuche soll fester kommunaler Kompost aus verschiedenen Quellen verwendet werden. Die Probenahme erfolgt waehrend der Kompostierung. Sickerwasser, sowie Extrakte werden sowohl in Deutschland als auch in Israel bezueglich verschiedener Parameter untersucht. Huminsaeuren, Fulvinsaeuren und die Nichthuminstofffraktion sollen aus dem Kompost extrahiert und quantifiziert werden. Fuer die Analyse werden C-NMR, DRIFT und FTIR sowie Gelchromatographie und HPLC verwendet. Die Anwendung von Chromatographietechniken in Verbindung mit DOC-Messung fuer die fluessigen Extrakte wird der Grundbaustein fuer die Entwicklung neuer Parameter zur Charakterisierung der Reife der Komposte. In den Extrakten werden ausserdem Bioverfuegbarkeit von Metallen und die Toxizitaet bestimmt. Die Aktivitaet von phenoloxidierenden Enzymen, die bisher in Komposten noch nicht bestimmt wurde, soll gemessen werden, um den biologischen Abbauprozess zu beobachten. Schliesslich soll die Rolle der Huminstoffe auf die Extrahierbarkeit, den Transport und die Aufnahme von Schwermetallen durch Pflanzen ermittelt werden. Aufgrund dieser Daten wird es moeglich sein, das Risiko fuer die Verwendung von Kompost abzuschaetzen.
Das Projekt "Einsatz eines neuen summarischen Konzeptes fuer die wirkungsspezifische Beurteilung der organischen Belastung eines Gewaessers (WISBOB) - Teilprojekt 1: Chemisch/Physikalische Beurteilung mit summarischen Parametern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität zu Karlsruhe (TH), Engler-Bunte-Institut, Bereich Wasserchemie und DVGW-Forschungsstelle durchgeführt. Ziel des Projektes ist die detailliertere Beschreibung der organischen Belastung verschiedener Oberflaechengewaesser hinsichtlich Zusammensetzung und Wirkung. Durch gelchromatographische Fraktionierung der geloesten organischen Wasserinhaltsstoffe soll die 'analytische Luecke' zwischen Bestimmung von Summenparametern wie dem geloesten organischen Kohlenstoff (DOC) und der Einzelstoffanalytik verringert werden. Teilprojekt 1 befasst sich mit der praeparativen Fraktionierung mittels Size Exclusion Chromatography (SEC) und der chemisch/physikalischen Bewertung der Fraktionen mit summarischen Parametern wie organischer Kohlenstoff (DOC und TOC), spektraler Absorptionskoeffizient A(254 nm) oder adsorbierbare organische Halogenverbindungen (AOx). Die beteiligten Arbeitsgruppen fuehren Untersuchungen zur Wirkung der DOC-Fraktionen auf aquatische Organismen durch (Enzymtests zur Bioabbaubarkeit bzw. -transformation; Testsysteme fuer Hemmwirkung und Toxizitaet). Basierend auf den Untersuchungsergebnissen soll ein neues Beurteilungskonzept als Grundlage fuer Empfehlungen bezueglich moeglicher technischer Massnahmen bei der Abwasserreinigung und Trinkwasseraufbereitung zur Verringerung der organischen Belastung von Oberflaechengewaessern erarbeitet werden.
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