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Chemikalien leasen - Umwelt entlasten

UBA stellt Konzept für „Nachhaltige Chemie” vor Unternehmen sollten künftig nicht mehr nur Autos und Computer leasen, sondern auch Chemikalien. Das schlägt das Umweltbundesamt (UBA) im Papier „Nachhaltige Chemie” vor. Die Idee ist einfach: Hersteller oder Importeure verkaufen nicht die Chemikalie - etwa ein Lösemittel zur Platinenherstellung - sondern bieten dem Käufer, die Funktion oder Dienstleistung der Chemikalie an - was die fach- und umweltgerechte Nutzung einschließt. Nach der Nutzung nimmt der Anbieter die ausgedienten Chemikalien zurück, bereitet sie auf oder entsorgt sie umweltgerecht. Beim Chemikalien-Leasing verdienen die Anbieter künftig an ihrem Know-how - und nicht wie bisher an der Menge der verkauften Chemikalien. UBA-Präsident Andreas Troge verspricht sich positive Effekte für die Umwelt und die Schonung von Rohstoffen: „Gerade die überdurchschnittlich innovativen Chemieunternehmen in Deutschland haben gute Voraussetzungen für mehr Nachhaltigkeit beim Chemikalieneinsatz mittels Chemikalienleasing.  Wer sich in Krisenzeiten mit Ressourcen schonenden Techniken gut aufstellt, hat bessere Chancen, im globalen Wettbewerb zu bestehen”. Neben dem Chemikalienleasing präsentiert das ⁠ UBA ⁠ im Papier „Nachhaltige Chemie” weitere Ideen für mehr Umwelt- und Ressourcenschutz in und mit der chemischen Industrie: etwa verbesserte metallorganische Katalysatortechniken, mit denen sich Polyethylen- und Polypropylen-Kunststoffe mit der gewünschten Stoßfestigkeit und Transparenz herstellen lassen. Die neue Verfahren verursachen weniger ⁠ Nebenprodukte ⁠ und sind material- sowie energiesparender als die herkömmliche Technik. Aus diesen Kunststoffen entstehen zum Beispiel Aufbewahrungsdosen für den Kühlschrank, Trinkwasserrohre, Kabelisolierungen oder Müllsäcke. Ein anderes Beispiel ist die „Weiße Biotechnik”: Sie ersetzt mit Bakterien, Hefen oder Schimmelpilzen traditionelle chemische Verfahren. Vitamin B2 und Vitamin C stammen bereits heute zu fast 100 Prozent aus biotechnologischer Herstellung . Weiße Biotechnik ist wesentlich energie- und emissionsärmer; außerdem kommen Melasse, Molke oder andere erneuerbare Rohstoffe als Nährmedien zum Einsatz. Die Weiße Biotechnik arbeitet mit Normaldruck und in etwa bei Raumtemperatur. Traditionelle chemische Prozesse brauchen dagegen hohen Druck und zum Teil hohe Temperaturen. Beides führt zu relative hohem Energieaufwand. Mit dem Papier „Nachhaltige Chemie Positionen und Kriterien des Umweltbundesamtes” lädt das UBA Unternehmen und Wissenschaft zum Ideenaustausch ein - über Deutschland und Europa hinaus: „Chemikalien wirken global auf Umwelt und Gesundheit. Sie breiten sich über die Luft, das Wasser und den Handel rasch aus. Mehr Umweltschutz beim Umgang mit Chemikalien ist deshalb keine regionale, sondern eine globale Herausforderung.”, sagt UBA-Präsident Troge.

Sub project 1

Das Projekt "Sub project 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Bio-und Geowissenschaften (IBG), IBG-1: Biotechnologie durchgeführt. Die Nutzung von nachwachsenden Rohstoffen mit Mikroorganismen hat zu vielen Produktionsprozessen in der Industriellen Biotechnologie geführt. Vielfach wird eine Verminderung der Leistungsfähigkeit der Mikroorganismen bei der Maßstabsvergrößerung in den Produktionsmaßstab beobachtet. Ein Grund dafür ist die Inhomogenität von großen Bioreaktoren. Das Ziel des Vorhabens ist es, die metabolischen Vorgänge in den mikrobiellen Zellen auf der Ebene der Stoffflüsse und Metaboliten besser zu verstehen, um damit Ansatzpunkte für die Verbesserung der Verfahren und Prozesse zu untersuchen. Die Arbeiten werden sich dabei auf ein Produkt aus dem Bereich der Bulk-Chemikalien und E. coli als Produktionsorganismus konzentrieren. Mit dem Einsatz eines sogenannten Scale-down Bioreaktors kann das inhomogene Verhalten von großen Bioreaktoren im Labormaßstab nachgestellt und die dabei beteiligten metabolischen Prozesse untersucht werden. Für die Beobachtung der metabolischen Konsequenzen dieser inhomogenen Bedingungen auf den Stoffwechsel und seine Leistungsfähigkeit wird das Werkzeug der 13C-basierten Stoffflussanalyse für den Einsatz im Scale-down Bioreaktor entwickelt und eingesetzt. Ein wichtiger Fokus liegt hierbei auf der Identifizierung der metabolischen Unterschiede zwischen Kultivierungen im Scale-down Ansatz und ideal durchmischten Laborbioreaktoren unter Zuhilfenahme von Bioprozessbilanzierung, Omics-Technologien und Netzwerkmodellierung.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Rostock, Institut für Landnutzung (ILN), Professur Agrobiotechnologie durchgeführt. Das Projekt verbindet Pflanzen- und industrielle Biotechnologie, um den Marktwert von kommerziell angebautem Tabak zu erhöhen und für den Anbau durch Kleinbauern in Argentinien attraktiv zu machen. Dazu soll ein rentables und nachhaltiges Verfahren für die Herstellung des Biopolymers Cyanophycin (CGP), das fossile Rohstoffe ersetzen kann, als zusätzliches Beiprodukt zu Öl und Protein in kommerziellem Tabak entwickelt werden. Die Universität Rostock (UR), die die konstitutive Produktion von CGP in den Tabaksorten Burley und Virgin, etabliert hat, stellt Samen zur Verfügung, die für Feldversuche zur Optimierung von deren Anbau in Argentinien durch Bioceres (CER) genutzt werden. UR entwickelt zudem zusammen mit dem Forschungszentrum Wageningen (WFBR) ein Protokoll zur Isolation von CGP, dass genutzt wird um CGP für die Produktion neuer Biopolymere durch WFBR aufzureinigen. Parallel dazu führt UR die CGP-Synthese in den Solaris Tabak von Idroedil (IDR) ein, der auf einen hohen Samenertrag gezüchtet wurde, und kombiniert das neue Aufreinigungsprotokoll für CGP mit dem von IDR zur Isolation von Öl und Protein. UR produziert auch Samen, damit CER den neuen Solaris im Feld testen kann.

Teilvorhaben 1: Schmierstoffe aus CO2-Ölen

Das Projekt "Teilvorhaben 1: Schmierstoffe aus CO2-Ölen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Klüber Lubrication München GmbH & Co. KG durchgeführt. Das Projekt CO2 Lubricants zielt auf die Umwandlung von CO2 in Schmierstoffe. Am Anfang steht die Bereitstellung von CO2 einerseits als atmosphärisches Konzentrat und andererseits als Gas aus Verbrennungsprozessen. Dieses CO2 wird zur Anzucht optimierter Algenkulturen verwendet, die einen hohen Anteil an Lipiden produzieren. Diese Lipide werden pur oder in weiterverarbeiteter Form für die Herstellung von Hochleistungsschmierstoffen verwendet. Die Öl-freien Reste der Algen können zur Kultivierung von Ölhefen eingesetzt werden. Aus den Ölhefen können dann die gewünschten Schmierstoffe extrahiert werden. Die hergestellten Schmierstoffe sollen zum Schluss auf ihre Leistungsfähigkeit in realen tribologischen Anforderungen hin untersucht werden. Untersuchung der CO2-Öle bzgl. physikalisch-chemischer Eigenschaften (u. a. Untersuchungen zur Temperatur-, Oxidationsstabilität, chem. Verunreinigungen, Tieftemperatur-, Korrosionsverhalten und zu den tribologischen Eigenschaften). Zur Verbesserung von z.B. Temperaturstabilität und Viskosität werden die Öle bei Bedarf weiterverarbeitet (extern durch Unterauftrag). Es folgen Formulierungen von Schmierstoffkonzepten aus CO2-Ölen für ausgewählte Anwendungen inklusive Überprüfung deren Leistungsfähigkeit. Untersucht wird die Verträglichkeit von gängigen Schmierstoffadditiven mit den CO2-Ölen. Fertige Schmierstoffkonzepte werden anhand üblicher Parameter überprüft (Stabilität, Korrosion, tribologische Eigenschaften, Materialverträglichkeit) Als letztes folgt die Überprüfung der Schmierstoffkonzepte mit anwendungsnahen Prüfungen (FE8, FE9, R0F) (teilweise extern). Zu Vergleichszwecken werden Benchmark-Schmierstoffe aus kommerziell erhältlichen nachwachsenden Ölen (HOSO, Estolide,...) für die gleichen Anwendungen wie bei den CO2-Ölen hergestellt und abgeprüft. Bereitstellung von Schmierstoffkonzepten für den Partner AUDI. Unterstützung des Partners AUDI in allen auftretenden schmierungstechnischen und tribologischen Fragestellungen.

Teilprojekt D

Das Projekt "Teilprojekt D" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bioeton Deutschland GmbH durchgeführt. Bei dem Teilprogramm 2 wurden biotechnologische Prozesse zur Produktion von Dicarbonsäuren (z.B. Äpfelsäure) entwickelt. Durch Upscaling werden diese Prozesse in der Phase II des Vorhabens erstmals in den Labormaßstab vergrößert. Als Ausgangstoff wird dabei das bei der Biodieselproduktion als Koppelprodukt anfallende Rohglycerin verwendet, für das es bisher keine Verwendung mit hinreichender Wertschöpfung gibt. In dieser Phase kooperieren die BRAIN AG, RWTH Aachen und Bioeton Deutschland GmbH bei der Entwicklung der Produktionsstämme zur Produktion von Dicarbonsäuren und bei der Entwicklung des Upscaling des Prozesses vom Mikromaßstab in den Labormaßstab und darüber hinaus. Die Bioeton Deutschland GmbH wird dabei das begonnene Langzeitmonitoring und die Bereitstellung des Rohglycerin fortsetzen. Zusätzlich soll in Kyritz ein kleiner Versuchsreaktor zum Upscaling zusammen mit der BRAIN AG in Betrieb genommen und optimiert werden. In der Biodieselanlage sollen verschiedene Standort getestet werden, um den optimalen Standort einer solchen Anlage innerhalb einer Industrieanlage zu finden.

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz durchgeführt. Ziel ist es, den maßgeschneiderten künstlichen Biofilm für die nachhaltige, ressourcenschonende Produktion in der industriellen Biotechnologie zu etablieren. Statt wie bisher den Prozess dem Biokatalysator anzupassen, soll es künftig möglich sein, den gewünschten Biokatalysator sicher, kontrolliert und reproduzierbar in den Prozess einzubringen. Es soll die Basis für eine deutlich einfachere und flexiblere Handhabung von beliebigen Ganzzellbiokatalysatoren geschaffen und dadurch das Anwendungsgebiet der ressourcenschonenden Biokatalyse in der industriellen Produktion erheblich ausgeweitet werden. Weitere Informationen zum Projekt sind unter www.baybiotech.de zu finden.

Teilprojekt F

Das Projekt "Teilprojekt F" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von B.R.A.I.N. Biotechnology Research and Information Network AG durchgeführt. 1. Ziel: Die Innovationsallianz ZeroCarbFP verfolgt das Ziel einer stofflichen Nutzung kohlenstoffreicher Abfallströme zur Produktion Funktionaler Biomasse und zur Herstellung von Wertstoffen im Sinne einer Erhaltung landwirtschaftlicher Anbauflächen für die Nahrungsmittelproduktion. 2. Arbeitsplanung: In diesem AZK werden die Technologieentwicklungen der ersten drei (zwei) Jahre bei BRAIN in den Teilprogrammen Bioplastics, DeICE Plus (jetzt '2acids+'), Green Mining und Additives 1 systematisch weiter ausgebaut und einer Prozessentwicklung zugeführt. TP-übergreifendes Element dieser Arbeiten ist die Optimierung von Produzentenstämmen einerseits durch Evolutionary Engineering bzw. andererseits durch rationale Stammoptimierung via Genetic Engineering, Modellierung und Fluss-Analysen. Zunehmend fokussieren die F&E Aktivitäten auf verfahrenstechnischen Entwicklungen, die sich einerseits nach verwendetem Abfallstrom, andererseits nach herzustellendem Produkt teilprogramm-spezifisch gestalten werden. BRAIN wird hier, wo möglich, synergistische Vorgehensweisen nutzen. Ziel ist in allen Fällen die Darstellung von optimierten Produzentenstämmen und die Etablierung von Prozessen zunächst im Technikumsmaßstab. Nach dieser zweiten dreijährigen Phase erfolgt eine weitere Zwischenevaluierung des ZeroCarbFP Programms.

Teilprojekt 6

Das Projekt "Teilprojekt 6" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von B.R.A.I.N. Biotechnology Research and Information Network AG durchgeführt. 1. Ziel: Die Innovationsallianz ZeroCarbFP verfolgt das Ziel einer stofflichen Nutzung kohlenstoffreicher Abfallströme zur Produktion Funktionaler Biomasse und Herstellung von Wertstoffen im Sinne einer Erhaltung landwirtschaftlicher Anbauflächen für die Nahrungsmittelproduktion. 2. Arbeitsplanung: In diesem AZK werden die Technologieentwicklungen der ersten drei Jahre bei BRAIN in den Teilprogrammen Bioplastics, DeICE Plus, Green Mining und Additives 1 synergistisch erarbeitet. TP-übergreifendes Element dieser Arbeiten ist die Isolierung, Charakterisierung und Optimierung von Produzentenstämmen einerseits durch Evolutionary Engineering bzw. andererseits durch rationale Stammoptimierung via Genetic Engineering, Modellierung und Fluss-Analysen. Zusätzlich sind erste verfahrenstechnische Schritte und Entwicklungen geplant, die sich einerseits nach verwendetem Abfallstrom, andererseits nach herzustellendem Produkt teilprogramm-spezifisch gestalten werden. BRAIN wird auch hier alle möglichen synergistischen Vorgehensweisen nutzen. Ziel ist in allen Fällen die Darstellung von primär generierten und initial optimierten Produzentenstämmen. Nach dieser ersten dreijährigen Phase erfolgt eine Zwischenevaluierung des ZeroCarbFP Programms.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Bio-und Geowissenschaften (IBG), IBG-1: Biotechnologie durchgeführt. Die mikrobielle Produktion Feinchemikalien, die als Pharmazeutika oder Bausteine für chemische Synthese dienen können, ist ein Eckpfeiler einer nachhaltigen biobasierten Ökonomie. Die effiziente Produktion vieler Chemikalien wird jedoch häufig durch die eingeschränkte Fähigkeit der Bakterien beeinträchtigt, die toxischen Substrate und Produkte zu tolerieren. Deshalb belasten Konzentrationen, die für eine wirtschaftlich sinnvolle Anwendung der Biotechnologie erforderlich sind, die produzierenden Bakterien häufig sehr, was ihre Etablierung erschwert. Daher zielt 'NO-STRESS' darauf ab, die enorme Artenvielfalt der Gattung Pseudomonas zu erschließen, um systematisch eine Reihe neuer Stämme mit hoher Toleranz gegenüber wichtigen chemischen Stressfaktoren auf der Grundlage der relativ unerforschten P. pertucinogena und P. taiwanensis Gruppen zu identifizieren. Zu diesem Zweck werden wir die Mechanismen untersuchen, die die Bakterien zur einer Erhöhung der Toleranz gegenüber (i) hydrophoben organischen Lösungsmitteln, (ii) reaktiven Aldehyden, (iii) antimikrobiellen Verbindungen und (iv) osmotischem Stress aktivieren. Auf dieser Basis können neuartige bakterielle NO-STRESS-Chassis mit erhöhter Toleranz bereitgestellt werden. Wir werden die Leistung dieser neuen Chassis sowohl durch externe Zugabe von Stressoren als auch durch die biokatalytische Herstellung verschiedener Verbindungen unter Verwendung modernster Produktionswege bewerten. Dies wird die Anwendbarkeit in verschiedenen Zusammenhängen demonstrieren und darüber hinaus sog. 'cross-resistance' aufklären. Letztendlich wollen wir grundlegende Einblicke in die mikrobiellen Toleranzmechanismen liefern und Pseudomonas als die bevorzugte Gattung für die Synthese und Toleranz niedermolekularer Stressfaktoren etablieren. Unsere Arbeit wird eine Chassis-à-la-carte-Plattform für verschiedene Zwecke erstellen und zu einer Stärkung der Einsetzbarkeit der industriellen Biotechnologie führen.

Teilprojekt C

Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Emery Oleochemicals GmbH durchgeführt. Entwicklung des Syntheseprozesses von Grundstoffen zur Darstellung von Schmierstoffadditiven und Grundflüssigkeiten über den Labormaßstab bis in den 50-60 kg Maßstab. Ziele ist die Herstellung von 20 kg des Grundstoffes cis-9,10-Epoxystearinsäure und 200 kg des Grundstoffes 10-Hydroxystearinsäure. Darüber hinaus können diese Grundstoffe durch bei der Emery Oleochemicals GmbH vorhandene Produktionstechnologien in oben genannte Schmierstoffadditiven und Grundflüssigkeiten umgewandelt werden. Entwicklung Laborsynthese des Grundstoffes cis-9,10-Epoxystearinsäure gemäß Vorarbeiten BRAIN AG und Up-Scaling der Laborsynthese des Grundstoffes 10-Hydroxystearinsäure in den 50-60 kg Maßstab.

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