Das Projekt "Katalyse im Zentrum nachhaltiger Verfahren der Chemie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Lehrgebiet für Bioverfahrenstechnik durchgeführt. Die derzeit eingesetzten Verfahren zur Herstellung chemisch-technischer Produkte aus Lignocellulose-haltigen Rohstoffen wie z.B. Holz sind nahezu ausschließlich auf die Gewinnung von Zellstoff ausgerichtet und fokussieren weniger auf eine vollständige Nutzung aller Inhaltstoffe. Insbesondere das bei den momentanen Prozessen anfallende Lignin wird nur unzureichend verwendet (z.B. Energiegewinnung durch Verbrennung). Lignin ist neben Cellulose der Hauptbestandteil des Holzes und somit ein Rohstoff, der in großen Mengen vorhanden ist. Lignin wird im Wesentlichen unter natürlichen Bedingungen durch radikalische Polymerisation von Coumaryl-, Coniferyl- und Sinapylalkoholen gebildet. Dabei entsteht ein Netzwerk von C-O- und C-C-verknüpften Bausteinen, somit stellt Lignin eines der wichtigsten Biopolymere dar. Um eine effiziente Nutzung von Lignin zu erreichen, werden bioverfahrenstechnische Methoden eingesetzt. Selektive Oxidationsreaktionen, die aliphatische OH-Gruppen oxidieren sowie zu Etherspaltungen führen, sind Bestandteil dieser Methoden. Auf diese Weise lässt sich die Ligninstruktur selektiv angreifen und abbauen, was zu hydroxylierten und methoxylierten Aromaten führt (z.B. Vanillin), die als wertvolle Ausgangsverbindungen für chemische und pharmazeutische Industrie von großem Interesse sind. Verschiedene Enzyme aus der Gruppe Laccasen und Peroxidasen (Mangan-, Ligninperoxidase) sind in der Lage Lignin entweder oxidativ abzubauen oder in radikalischer Reaktion zu polymerisieren. Darüber hinaus können verschiedene Pilze aus der Gruppe der Basidiomyceten, eingesetzt werden, die Lignin verstoffwechseln. In Kooperation mit den Arbeitsgruppen (AG Thiel, AG Hartung, AG Ernst, FB Chemie, TU Kaiserslautern) aus der Chemie sollen chemischen Katalysatoren untersucht werden, inwiefern die Kombinationen mit Enzymsystemen das entsprechend aktiviertes Lignin in seine Monomere aufspalten lässt, geeignet sind. Dabei sollen die entstandenen Fragmente des Lignins mittels MALDI-MS und NMR untersucht werden.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Synthese Lignin-basierter Polyether und Polyester als Bindemittel für Offset-Druckfarben" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Holzforschung - Wilhelm-Klauditz-Institut durchgeführt. Im Rahmen dieses Teilprojektes werden neuartige Lignin-basierte Polyether und Polyester entwickelt, die als Kolophonium-freie Bindemittelkomponente für Rollenoffset-Druckfarben verwendet werden sollen. Dabei wird ein Fokus auf die Modifikation von technisch verfügbarem Kraft-Lignin und Soda-Lignin gelegt, welches kommerziell in großen Mengen verfügbar ist und derzeit nur thermisch genutzt wird. Das Fraunhofer WKI wird sich während des Projekts auf die Synthese Lignin-basierter Polyether und Polyester konzentrieren, wobei der Schwerpunkt auf den Polyethersynthesen liegen wird. Für die Lignin-basierten Polyether ist vorgesehen die OH-Gruppen des Lignins entweder mit Polyglykolethern oder mit Glycidylestern der Kochsäuren umzusetzen. Durch diese beiden Synthesewege können so Lignin-basierte Polyether mit einer unterschiedlichen Hydrophobie synthetisiert werden und so auf die Bindemittelanforderung des Rollenoffset-Drucks eingestellt werden. Bei den Lignin-basierten Polyestern wird das Lignin mit Diolen und Disäuren umgesetzt, um so die OH-Gruppen zu verestern. In Absprache mit Worlée Chemie wird das Fraunhofer WKI den Schwerpunkt auf zähe Polyester legen. Dabei sollen vor allem bio-basierte Komponenten verwendet werden. Hier kommen unter anderem 1,3-Propandiol, Glycerin, Bernsteinsäure und Isosorbid in Frage. So können Bindemittel mit einem hohen Anteil an nachwachsenden Rohstoffen synthetisiert werden. Des Weiteren wird das Fraunhofer WKI zusammen mit den Projektpartnern eine gründliche Studie der Struktur-Eigenschaftsbeziehungen durchführen, um so die Materialeigenschaften der Polyester an den Rollenoffset-Druck anpassen zu können.
Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik, Institutsteil Straubing, Bio-, Elektro- und Chemokatalyse durchgeführt. Innerhalb des Projektes OMCBP wird die Fraunhofer Projektgruppe BioCat neue Elisabethatriene spezifische P45o Monooxygenasen zur Verfügung stellen. Dazu werden in enger Zusammenarbeit mit den anderen Partnern aus Elisabethatriene synthetisierenden Pflanzen, über deren cDNA, die dort vorhandenen Elisabethatriene modifizierenden P45o Enzyme analysiert und geeignete Kandidaten-Enzyme in bakteriellen Systemen exprimiert. Gleichzeitig werden bereits bei der Projektgruppe vorhanden P45o Bibliotheken nach Enzymen mit einer entsprechenden Aktivität durchmustert. Die besten Kandidaten aus den beiden Ansätzen werden dann als Ausgangspunkt für ein Enzym Engineering genutzt um verschiedene Positionen des Elisabethatriene Grundgerüstes gezielt hydroxylieren zu können.
Das Projekt "Teilvorhaben 3: Entwicklung einer UV-trocknenden Druckfarbe auf Basis nachwachsender Rohstoffe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Epple Druckfarben AG durchgeführt. Ziel dieser Arbeiten ist die Formulierung einer UV-Druckfarbe auf Basis überwiegend pflanzlicher Rohstoffe. Dabei sollen die ursprünglich aus Erdöl hergestellten UV-Bindemittel durch Verbindungen pflanzlichen Ursprungs ersetzt werden. Weiter soll geklärt werden, ob durch den Einsatz geeigneter Monomere eine Nachhärtung im Stapel möglich ist. Diese Nachhärtung soll durch intermolekulare Addition von Hydroxylgruppen an im Bindemittelmolekül verankerte Isocyanatgruppen erfolgen. Aus dem Bedruckstoff stammende Hydroxygruppen kommen auch als Reaktionspartner in Frage, wodurch eine bessere Haftung der Farbschicht auf dem Substrat erwartet wird. Q1-3 Einarbeitung, erste Bindemittelformulierungen. Erstellen von Anforderungsprofilen an die Acrylate. Erarbeiten von Methoden zur Charakterisierung der Formulierungen. Q4-6 Farbanreibungen im Labormaßstab gefolgt von Druckgängen im Hause. Anpassung der Formulierungen an den industriellen Einsatz. Q7-9 scale up, Produktion im Technikumsmaßstab, Prozessoptimierung Q10-12 Praxisversuche, letzte Abstimmungen, Bestimmung der Marktpotentiale. Deutliche Erhöhung des Einsatzes der zukunftsträchtigen UV-Technologie durch verbesserte Formulierungen.
Das Projekt "Untersuchungen über die Komplexierung und Migration von Actiniden und nichtradioaktiven Stoffen mit Huminsäuren unter geogenen Bedingungen - Komplexierung von Actiniden in der Oxidationsstufe IV Th, U, Np" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Roßendorf e.V., Institut für Radiochemie durchgeführt. Ziel des Projektes war die Untersuchung grundlegender Wechselwirkungs- und Migrationsprozesse von Actiniden (Ac) in der Umwelt in Gegenwart von Huminsäuren (HS), Zur Erzielung grundlegenden Wissens wurden synthetische HS mit spezifischen Eigenschaften und 14C-markierte HS synthetisiert. Ein Schwerpunkt der Arbeiten war die Synthese von HS mit ausgeprägter Redoxfunktionalität, die zur Untersuchung der Redoxeigenschaften von HS und der Redoxstabilität von U(VI)-Humat-Komplexen eingesetzt wurden. Das Komplexbil-Prozentdungsverhalten synthetischer und natürlicher HS mit Ac (Th, Np, Pu) wurde untersucht. Mittels Röntgenabsorptionsspektroskopie wurden Strukturparameter für Pu(lII)-, Th(N)-, Np(IV)- und Np(V)-Humate bestimmt. Der Einfluss phenolischer OH-Gruppen auf die Np(V)-HS--ProzentKomplexierung wurde untersucht. Der Einfluss von HS auf das Sorptions- und Migrationsverhalten von Ac wurde in Batch- und Säulen-Prozentversuchen studiert, Th(IV)-Sorption an Quarz sowie Np(V)-Sorption an Granit und seinen mineralischen Bestandteilen werden durch pH-Prozent Wert und HS beeinflusst. HS zeigen einen Einfluss auf den Transport von U(IV) und U(VI) in Quarzsand auf Labormaßstab. Zur zuverläs-Prozentsigen Modellierung des Ac-Transports ist die Integration der Metallionen-HS-Komplexierung in geochemische Speziationscodes erforder-Prozentlich. Dazu wurde das Metallionen-Ladungsneutralisationsmodell in den geochemischen Modellierungscode EQ3/6 implementiert. Eine digitale Datenbank, die auf dem Ladungsneutralisationsmodell basierende HS-Komplexierungsdaten enthält, wurde entwickelt.
Das Projekt "Poly(L-Malat) durch Fermentation kohlenhydrathaltiger nachwachsender Rohstoffe - Phase II: Reindarstellung und Verwendung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Regensburg, Institut für Biophysik und Physikalische Biochemie durchgeführt. Polyäpfelsäure (Polymalat) ist ein neues Biopolymer und gut verwendbar in Biochemie, Pharmazie, Medizin sowie als Feinchemikalie. Es ist ungiftig und wird auf natürlichem Weg abgebaut. Polymalat nach einem fermentativen Verfahren aus nachwachsenden Rohstoffen in Kulturen von Physarum polycephalum hergestellt werden. Im Rahmen des Phase-I-Projekts 96NR084-F konnten die technischen Voraussetzungen für die Produktion und Reinigung von Polymalat im Labormaßstab optimiert und die biochemisch-technischen Randbedingungen für eine Maßstabsvergrößerung erarbeitet werden. In der bevorstehenden Phase II soll nun die Produktion auf einen 20-Liter-Reaktor übertragen und bei gleichzeitiger Ertragsmaximierung auf industrielle Produktionsverhältnisse vorbereitet werden. Die geplanten Maßnahmen umfassen die Einführung von Fed-Batch bzw. kontinuierlicher Fermentation, Minimierung der Biomasse und ein neues Aufarbeitungsverfahren durch Flüssigphasen-Extraktion der Fermentationsbrühe. Die dann erstmals in ausreichenden Mengen zur Verfügung stehenden Polymalat-Muster sollen durch die Industriepartner ASTA Medica AG und Bayer AG anwendungsorientierten Untersuchungen unterzogen werden.Poly-L-Malat kann nach einem fermentativen Verfahren aus Glucose in Kulturen von Physarum polycephalum hergestellt werden. Die Fermentation konnte von der Schüttelkultur auf einen 20 Liter Fed-Batch-Fermenter übertragen werden. Dabei wurden verschiedene Parameter optimiert. Pro Fermentation können derzeit 30-40 g Poly-L-Malat gewonnen werden. Die Abtrennung des Poly-L-Malat erfolgte durch eine Festphasenadsorption, wobei durch Adsorption an Ionenaustauscherharz, Desorption mit anschließender Fällung des Polymers als Calciumsalz eine Abtrennung möglich war. Über weitere Reinigungsschritte ist die Herstellung von hochreinem Poly-L-Malat in Form des Natrium-, Kalium- oder Calciumsalzes bzw. als freie Säure möglich. Es wurden Anwendungen von Poly-L-Malat im pharmazeutischen Bereich untersucht. Im Bereich der kontrollierten Wirkstoffabgabe zeichnet sich Poly-L-Malat durch die Möglichkeit der relativ einfachen chemischen Modifizerbarkeit und Verknüpfbarkeit mit Wirkstoffen aus. Poly-L-Malat erwies sich als geeigneter molekularer Träger von chemisch konjugierten funktionellen Modulen. In-vitro- und in-vivo-Untersuchungen zeigten, dass Poly-L-Malat weder toxische noch immunologische Reaktionen zeigte. Die Untersuchungen zu Poly-L-Malat als Binder in der Galenik zeigen, dass es sich als Kleber für Tabletten eignet und gute Kompressions- und Adhäsionseigenschaften besitzt. Mit Poly-L-Malat verklebte Materialien gehen schnell in Lösung. Jedoch darf das Material nicht hygroskopisch sein. Poly-L-Malat eignet sich als Dispergiermittel und für die Unterdrückung von Calciumcarbonat-Niederschlägen. Die Abgabe von basischen Wirkstoffen aus Komplexen mit Poly-L-Malat ist prinzipiell möglich. Allerdings wirkt sich in diesen beiden Verwendungen die Unbeständigkeit des Polymers gegen Hydrolyse nachteilig aus.
Das Projekt "Teilvorhaben 4: Anwendungen im Klebstoffbereich" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Jowat SE durchgeführt. Vorhabensziel des Projekts sind strahlenhärtbare Polyurethane für Coatings, Druckfarben und Klebstoffe auf Basis heimischer nachwachsender Rohstoffe. Es wird angestrebt, diesen Bindemitteln Eigenschaften zu verleihen, die mit herkömmlichen Produkten auf anderer Rohstoffbasis derzeit nicht erreicht werden können. Diese Aufgabenstellung soll als Verbundprojekt mit den Partnern Alberdingk Boley GmbH, Epple Druckfarben AG und Hobum Oleochemicals bearbeitet werden. Jowat wird die im Rahmen dieses Projektes von Hobum entwickelten oleochemischen Hydroxyacrylate auf mögliche Einsatzpotentiale im Bereich der Verbund- und Glanzfolienkaschierung sowie der Primer für thermoplastische Folien untersuchen und mit dem petrochemisch basierenden Stand der Technik vergleichen. Ergebnisabhängig werden notwendige Produktanpassungen mit Hobum abgestimmt. Projektziel für Jowat ist die Bereitstellung von prototypischen Klebstoffen für die oben genannten Anwendungen. Im Erfolgsfall sollen diese Produkte nach Projektende zeitnah in die industrielle Praxis überführt werden.
Das Projekt "Holzmodifizierung mit siliciumhaltigen Verbindungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Institut für Holzbiologie und Holztechnologie durchgeführt. Der Werkstoff Holz zeichnet sich unter anderem durch gute Festigkeitseigenschaften, gute Verarbeitbarkeit und seinen natürlichen Charakter aus und wird daher z.B. im konstruktiven Baubereich und im Möbel- und Innenausbau eingesetzt. Bestimmte holztypische Eigenschaften schränken jedoch die Verwendung von Holz ein. So wirkt sich die Änderung der Dimensionen bei Klimawechsel (Quellen und Schwinden) negativ auf die Maßhaltigkeit von Bauteilen und die Haftung von Anstrichen aus. Die Abbaubarkeit durch Pilze und Insekten erfordert z.T. den Einsatz von Bioziden oder resistenten Holzarten (meist Tropenhölzer). Es soll untersucht werden, in welchem Maße siliciumhaltige Verbindungen geeignet sind, bestimmte Holzeigenschaften zu verändern. Die Arbeit konzentriert sich zunächst auf Silicone, die in der Textil-, Bau-, und Papierindustrie als Hydrophobierungsmittel eingesetzt werden, aber auch auf andere siliciumhaltige Verbindungen. Auf Grund der strukturellen Ähnlichkeit zu organischen Verbindungen haben sie das Potenzial, am Cellulosegerüst von Holz fixiert zu werden. Dadurch könnten freie Hydroxylgruppen besetzt, Cellulosestränge miteinander vernetzt und Hohlräume im Holz gefüllt werden. Gewünschte Effekte sind primär die Änderung des Sorptionsverhaltens, die Verbesserung der Dimensionsstabilität sowie die Erhöhung der Dauerhaftigkeit - Eigenschaften, die eng miteinander verknüpft sind. In Zusammenarbeit mit einem Parketthersteller soll eine mögliche Beeinflussung der Härte ermittelt werden. In weiteren Untersuchungen soll herausgefunden werden, wie sich andere mechanische Eigenschaften, das optische Erscheinungsbild und die Verarbeitbarkeit durch die Behandlung verändern.
Das Projekt "Kovalente Fixierung von Cyclodextrin auf Baumwolle mit Hilfe von Cellulose-Vernetzern: eine quantitative Studie über Fixierung, Waschpermanenz und die Wirkung auf die Formaldehydfreisetzung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wuppertal, Fachgruppe Chemie und Biologie, Arbeitsgruppe Textilchemie durchgeführt. In Kooperation mit dem Fach Lebensmittelchemie der BUW (Prof. Petz)Univ. Prof. Dr. Attila Bereck, Dipl. Ing. Dieter Riegel, Buket Sahin (FB C, Lebensmittelchemie) (Leiter und Mitarbeiter) Eine der möglichen Methoden für die permanente Fixierung von Cyclodextrinen an Baumwolle ist die Anwendung wasserlöslicher Cylodextrin-Derivate in Kombination mit Cellulose-Vernetzern (1). Das Verfahren wird in der Industrie zwar eingesetzt, genaue Angaben über Fixierungsgrad und Waschbeständigkeit waren jedoch bis heute nicht verfügbar. Mit Hilfe eines im Fach Textilchemie neulich entwickelten analytischen Verfahrens (1) für die stöchiometrische Bestimmung der Bindungskapazität von Cyclodextrinen - ohne die Notwendigkeit einer Kalibration - ist die quantitative Ermittlung dieser Daten nun möglich geworden. Im Rahmen des Projektes wurde eine quantitative Studie über die kovalente Fixierung eines wasserlöslichen CD-Derivates (Cavatex HP®, Wacker Chemie), auf Baumwolle durchgeführt. Hierbei wurden neben dem Grad der Fixierung die Waschpermanenz der Ausrüstung und die Wirkung des CDs auf die Formaldehydfreisetzung von verschiedenen formaldehydhaltigen Vernetzern systematisch untersucht. Die Ergebnisse lassen folgende Schlussfolgerungen zu: - Die 'Praxistauglichkeit' der neu entwickelten analytischen Methode wurde erwiesen - Einige der untersuchten Vernetzer waren in der Lage, das wasserlösliche Hydroxypropyl-CD-Derivat Cavatex HP® mit einem hohen Fixiergrad und Waschpermanenz an Baumwolle zu binden - Die Zugabe von Cavatex HP® reduzierte in jedem untersuchten Fall die Formaldehydfreisetzung des Vernetzers (bzw. den Formaldehydgehalt der behandelten Gewebe). Zur Erklärung kann die leichte Zugänglichkeit des CDs und die Reaktionsfähigkeit der OH-Gruppen an den Hydroxypropyl-Seitengruppen herangezogen werden. - Der Einsatz von fomaldehydarmen Vernetzern ergab Ausrüstungen, die die Vorgaben von Ökotex Standard 100 erfüllen
Das Projekt "Holzeigenschaftsverbesserung durch DMDHEU-Behandlung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Institut für Holzbiologie und Holztechnologie durchgeführt. Wie das Holz bestehen viele Textilfasern (z.B. Baumwolle, Viskose und Leinen) zum Teil aus Zellulose und haben eine dem Holz ähnliche chemische Zusammensetzung. Die Textilindustrie setzt zur Verbesserung der Eigenschaften von Fasern und Stoffen verschiedene Chemikalien ein. So wird z.B. DMDHEU (dimethylol-dihydroxy-ethyleneurea) in der Textilindustrie als Reaktantvernetzer eingesetzt, um die Knittereigenschaften von Stoffen und Fasern zu verbessern. Meistens wird DMDHEU mit einer Katalysatormischung im PDC (pad/dry/cure) Verfahren verwendet. Durch diese Behandlung erreicht man eine chemische Reaktion bei der 2 oder mehr OH-Gruppen der Zellulosefasern mit einem DMDHEU-Molekül reagieren. Durch diese Quervernetzung der Fasern werden die Bewegungsmöglichkeiten der einzelnen Faser eingeschränkt und insgesamt bessere Produkteigenschaften erzielt. In dieser Forschungsarbeit soll untersucht werden, ob und wieweit die Eigenschaften von Holz durch eine Behandlung mit DMDHEU verbessert werden können. In vorigen Projekten konnte gezeigt werden, dass eine starke Verbesserung des Quell- und Schwindverhaltens von Holz und eine wesentlich höhere biologische Dauerhaftigkeit durch die Behandlung mit DMDHEU erreicht werden können. Nachteile lagen im Prozess selber und in der Emission von Formaldehyd. Auf diesen Erkenntnissen aufbauend, richtet sich der Schwerpunkt dieses Forschungsprojektes auf folgende Aspekte: 1. Untersuchung verschiedener neuartiger Produkte, die DMDHEU oder modifiziertes DMDHEU enthalten bezüglich ihrer Eignung für die Holzmodifizierung; 2. Entwickeln eines geeigneten Katalysatorsystems zur Reaktionsverbesserung; 3. Anwendung der Ergebnisse auf verschiedene für die Praxis relevante Holzarten; 4. Entwicklung eines Prozesses mit dem praxisrelevante Abmessungen behandelt werden können.
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| Bund | 41 |
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| Förderprogramm | 41 |
| License | Count |
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| open | 41 |
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| Deutsch | 41 |
| Englisch | 3 |
| Resource type | Count |
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| Keine | 29 |
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| Topic | Count |
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| Boden | 38 |
| Lebewesen & Lebensräume | 35 |
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| Mensch & Umwelt | 41 |
| Wasser | 16 |
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