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Teilprojekt E

Das Projekt "Teilprojekt E" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Institut für Chemie und Biologie des Meeres durchgeführt. Aus dem ubiquitär verbreiteten Phylum Bacteroidetes werden wichtige Mitglieder der Darmmikrobiome von Mensch und Tier rekrutiert. Im Darm kommt den Bacteroidetes spp. die physiologisch wichtige Aufgabe zu über pflanzliche Nahrung aufgenommene abundante Polysaccharide (Glykane) abzubauen. Glykane zeichnen sich gegenüber den anderen biologischen Makromolekülen durch die größte chemische Komplexität und rascheste evolutive Variabilität aus. Entsprechend umfangreich ist das enzymatische Repertoire von Glykan verwertenden Bakterien des Darms. Typische Endprodukte der Glykanverwertung sind organische Säuren wie Succinat und Propionat. Darüber hinaus gibt es deutliche Hinweise darauf, dass Bacteroidetes spp. zum Wohlbefinden von Mensch und Tier durch probiotische Peptide beitragen, sowie antibiotisch wirksame Peptide bilden. Vor diesem Hintergrund sollen im Rahmen des BaPro Gesamtvorhabens Bacteroidetes spp. erstmals in biotechnologischen Ansätzen eingesetzt werden, mit dem Ziel ausgewählte Stämme als Plattformorganismen zu entwickeln, um aus erneuerbarem organischem Material bioaktive Verbindungen (Phenole und Peptide) und Grundchemikalien (Succinat und Propionat) effizient und nachhaltig herzustellen. Zu diesem Zweck sollen zum einen bereits verfügbare Bacteroidetes Stämme aus dem menschlichen Darm und zum anderen neue Kulturen/Isolate aus verschiedensten Tierdärmen untersucht werden. Das Forschungsvorhaben des Antragstellers zielt darauf ab physiologische Grundlagen (Bioreaktoren) für vorhandene Isolate als potentielle neue Plattformorganismen und (meta)proteomische Grundlagen für diese Reinkulturen, aber auch für vielversprechende Neuisolate, Anreicherungskulturen, Tierkot und andere Umweltproben zu generieren.

VP3.3/ LignoSandwich - Teilprojekt A

Das Projekt "VP3.3/ LignoSandwich - Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik, Außenstelle Halle durchgeführt. Die stoffliche Nutzung von Biomasse zur Gewinnung hochwertiger Werkstoffe und Materialien für Produkte mit langer Lebensdauer stehen im Mittelpunkt des Forschungsvorhabens. Im Projekt wird der Rohstoff Holz über den Stofffluss der Holzfaser und der Weiterverarbeitung des in die pflanzliche Zellwand eingebauten phenolischen Makromoleküls Lignin in innovative Werkstoffe umgesetzt. Die Ausgangsmaterialien des phenolischen Duroplasts entstehen aus dem basenkatalysierten Ligninaufschluss von Buchenholz welches in schwefelfreier und aufgereinigter Form durch ein chemisches Verfahren (Organosolverfahren) aus dem Holz gewonnen wird. Parallel wird das Lignin auf seine Eignung als Verstärkungsmaterial für die Verbundsysteme bewertet. Durch die spezifische Modifikation der eingesetzten Naturfasern mittels physikalischer Aufschlussverfahren wird im Rahmen des Projektes eine optimale Anbindung an das ligninbasierte duroplastische Polymersystem erreicht. Die im Verbund erstellten Werkstoffe und Bauteile werden umfassend werkstoffmechanisch charakterisiert und das Verhalten unter mechanischen und thermomechanischen Lasten simuliert. AP Gewinnung von Organosolv-Lignin aus Holz, AP Basenkatalysierte Spaltung von Lignin und Bereitstellung der Fraktionen, AP Charakterisierung der Harzsysteme, AP Bewertung der Decklagen/Laminate, AP Bewertung der Schäume, AP Bewertung und Charakterisierung Sandwich, AP Simulation des Bauteilverhaltens

Teilprojekt C

Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von se ma Gesellschaft für Innovationen mbH durchgeführt. Das Ziel des Projektes ist die Entwicklung von hochwertigen Kunststoffmaterialien, die Partikel aus Lignin und Ligninderivate als funktionellen Zuschlagstoff enthalten. Entwicklung eines chemisch modifizierten Lignins, welches als Compound oder als polymeres Additiv in Folienrezepturen zu verarbeiten geht und dabei den filmbildenden Charakter der Folie beibehält. Es werden Buchenlignine auf Basis von Organosolv-Verfahren, Sulfatverfahren und dem Dampf-Druckverfahren hinsichtlich ihrer chemischen Modifizierbarkeit untersucht. Über die Auswahl von geeigneten Aufschlussverfahren und Syntheseverfahren sollen die reaktiven Gruppen in dem Makromolekül Lignin so funktionalisiert werden, dass sie als polymeres Additiv innerhalb von Folienrezepturen den filmbildenden Charakter unterstützen.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bonn, Institut für Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz - Phytomedizin, Molekulare Phytomedizin durchgeführt. Pflanzenparasitäre Nematoden führen jedes Jahr weltweit zu großen Verlusten in der landwirtschaftlichen Pflanzenproduktion. Chemische Mittel sind in vielen Ländern - inklusive Deutschland - verboten und resistente oder tolerante Pflanzensorten, wenn erhältlich, lösen das Problem oft nicht ausreichend. Wir haben vor kurzem herausgefunden, dass Rhamnolipide (natürlich vorkommende mikrobielle Moleküle) sehr wirksam gegen Nematoden sind. In NemaContAnt wollen wir am System Zuckerrübe - Rübenzystennematode (Heterodera schachtii) zeigen, dass Rhamnolipide das Potential haben, in ein neues, maßgeschneidertes, biobasiertes und umweltfreundliches Produkt zur Nematodenkontrolle entwickelt zu werden. Durch das Projekt soll eine solide Basis erarbeitet werden, Rhamnolipide als Produkt in Folgeaktivitäten weiterzuentwickeln und einen Transferprozess in die Anwendung voranzubringen. Das Projekt wird von zwei Projektpartnern an der Universität Bonn (MPM) und der RWTH Aachen University (iAMB) durchgeführt. Am iAMB wird die Produktion von Rhamnolipiden verbessert. Dabei wird angestrebt, die Produktausbeute zu erhöhen, die Rhamnolipide strukturell zu diversifizieren und die Reinigung der Moleküle zu optimieren. Der Einsatz von Melasse, einem biologischen, erneuerbaren Rohstoff aus der Zuckerraffinerie zur Produktion von Rhamnolipiden wird erprobt und optimiert. Es erfolgt eine ökonomische Bewertung des Produktionsprozesses. Am MPM werden die vom iAMB hergestellten Rhamnolipide auf ihre Wirksamkeit gegen den Rübenzystennematoden Heterodera schachtii und ihren Einfluss auf die Wirtspflanze untersucht und bewertet. Dadurch soll das vielversprechendste Molekül identifiziert werden. Untersuchungen zur Aufklärung des Wirkungsmechanismus werden durchgeführt und der Einfluss von Rhamnolipiden auf Nicht-Zielorganismen im Pflanzen-assoziierten Mikrobiom wird bestimmt. Es erfolgt ein stetiger Informationsaustausch zwischen den Partnern, um einen optimalen Projektverlauf zu gewährleisten.

Untersuchung des Tanninabbaus in Böden mit MALDI-TOF-MS/MS und modernen Techniken der NMR-Spektroskopie

Das Projekt "Untersuchung des Tanninabbaus in Böden mit MALDI-TOF-MS/MS und modernen Techniken der NMR-Spektroskopie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt, Lehrstuhl für Bodenkunde durchgeführt. Die ökologische Bedeutung von kondensierten Tanninen im Nährstoffkreislauf von Waldökosystemen wird seit langem diskutiert. Hohe Tanningehalte der Streu führen zu einer Verlangsamung des Streuabbaus. Dies wird einmal auf die hemmende Wirkung von Tanninen auf das mikrobielle Wachstum und die Aktivität von Exoenzymen, aber auch auf die Festlegung von Kohlenhydraten und organischen Stickstoffkomponenten in schwerabbaubaren Tanninkomplexen zurückgeführt. Die hemmende Wirkung auf Mikroorganismen und das Bindungsverhalten der kondensierten Tannine ist vermutlich von der Molekülgröße der Tannine abhängig. Strukturelle und chemische Veränderungen dieser Stoffe während des Streuabbaus dürften sich daher wesentlich auf die Stickstoffverfügbarkeit im Boden auswirken. Ziel der geplanten Arbeiten ist es, diese Veränderungen zu erfassen. Hierzu soll die MALDITOF-MS/MS als moderne Technik zur Charakterisierung von Makromolekülen erstmals für diese Fragestellung eingesetzt werden. Die Analyse wird durch NMR-spektroskopische Charakterisierung der Tannine unterstützt. Die Ergebnisse sollen mit dem Proteinbindungsverhalten der Tannine und ihrer Umwandlungsprodukte in Beziehung gesetzt werden, um Informationen über die Eigenschaften von Polyphenolen zu erhalten, die für die Komplexierung von Proteinen notwendig sind. Weiter soll mit den erhobenen Daten die Verläßlichkeit klassischer und moderner Techniken zur Bestimmung des Tanningehaltes in Pflanzenstreu überprüft werden.

Teilvorhaben B

Das Projekt "Teilvorhaben B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Angewandte Mikrobiologie (Biologie IV) durchgeführt. Pflanzenparasitäre Nematoden führen jedes Jahr weltweit zu großen Verlusten in der landwirtschaftlichen Pflanzenproduktion. Chemische Mittel sind in vielen Ländern - inklusive Deutschland - verboten und resistente oder tolerante Pflanzensorten, wenn erhältlich, lösen das Problem oft nicht ausreichend. Wir haben vor kurzem herausgefunden, dass Rhamnolipide (natürlich vorkommende mikrobielle Moleküle) sehr wirksam gegen Nematoden sind. In NemaContAnt wollen wir am System Zuckerrübe - Rübenzystennematode (Heterodera schachtii) zeigen, dass Rhamnolipide das Potential haben, in ein neues, maßgeschneidertes, biobasiertes und umweltfreundliches Produkt zur Nematodenkontrolle entwickelt zu werden. Durch das Projekt soll eine solide Basis erarbeitet werden, Rhamnolipide als Produkt in Folgeaktivitäten weiterzuentwickeln und einen Transferprozess in die Anwendung voranzubringen. Das Projekt wird von zwei Projektpartnern an der Universität Bonn (MPM) und der RWTH Aachen University (iAMB) durchgeführt. Am iAMB wird die Produktion von Rhamnolipiden verbessert. Dabei wird angestrebt, die Produktausbeute zu erhöhen, die Rhamnolipide strukturell zu diversifizieren und die Reinigung der Moleküle zu optimieren. Der Einsatz von Melasse, einem biologischen, erneuerbaren Rohstoff aus der Zuckerraffinerie zur Produktion von Rhamnolipiden wird erprobt und optimiert. Es erfolgt eine ökonomische Bewertung des Produktionsprozesses. Am MPM werden die vom iAMB hergestellten Rhamnolipide auf ihre Wirksamkeit gegen den Rübenzystennematoden Heterodera schachtii und ihren Einfluss auf die Wirtspflanze untersucht und bewertet. Dadurch soll das vielversprechendste Molekül identifiziert werden. Untersuchungen zur Aufklärung des Wirkungsmechanismus werden durchgeführt und der Einfluss von Rhamnolipiden auf Nicht-Zielorganismen im Pflanzen-assoziierten Mikrobiom wird bestimmt. Es erfolgt ein stetiger Informationsaustausch zwischen den Partnern, um einen optimalen Projektverlauf zu gewährleisten.

Verbesserung der Eigenschaften von Biopolymeren fuer den Einsatz in der Lebensmittelindustrie

Das Projekt "Verbesserung der Eigenschaften von Biopolymeren fuer den Einsatz in der Lebensmittelindustrie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ingenieurbüro für Verpackung durchgeführt. Folien aus nachwachsenden Rohstoffen sollen so veredelt werden, daß sie für fetthaltige Lebensmittel eingesetzt werden können. Aus diesen Folien werden im Tiefziehverfahren Einsätze, z. B. für Pralinen, Kekse, Snacks, oder Becher für die Frischetheke z. B. zum Verpacken von Salaten hergestellt. Für diesen Einsatzfall sind geeignete Materialien auf pflanzlicher Basis auszuwählen und zu testen. Das Veredeln, d. h. das Einbringen der erforderlichen Barriereeigenschaften, erfolgt durch Besprühen, Bepinseln, Vakuumbedampfen und Kaschieren, wobei die industriell umsetzbare und ökonomisch zweckmäßige Variante zu ermitteln ist.Nach umfangreichen Vorversuchen mit beschaffbaren biologisch abbaubaren Werkstoffen wurde eine Variante gefunden, mit der das Ziel erreicht werden kann. Das Kaschieren der Folie erscheint gegenwärtig als die günstigste Variante, wobei als Trägerfolie Stärkepolyvinylacetal (PVACL) zum Einsatz kommt. Als Kaschiermaterial ist Kasein vorgesehen, das zu einer dünnen Folie verarbeitet werden muß. Die Prüfergebnisse haben gezeigt, daß PVACL in der gewählten Zusammensetzung bereits fettundurchlässig ist. Unbedingt verbessert werden muß die Wasserdampfdurchlässigkeit. Beschichtungsversuche mit Aluminium und (Hexamethyldisiloxan) HMDSO, die zur Untersuchung der generellen Haftfähigkeit der Folie durchgeführt wurden, haben diese Eigenschaft nur unwesentlich beeinflußt. Tiefziehversuche haben bewiesen, daß die Folie tiefziehfähig ist. Aufgrund der Wasseraufnahme aus der Luft hatte sich die Form jedoch nach einigen Stunden verändert. Gegenwärtig wird an einer Optimierung der Verarbeitungsmethode für Kasein und an einer Modifizierung der Kaseinfolie gearbeitet, um deren Wasserdampfdurchlässigkeit zu minimieren.

Teilvorhaben: FhG

Das Projekt "Teilvorhaben: FhG" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. Das Projekt 'BIOCODE' zielt darauf ab, aus den wichtigsten kommerziellen Getreideernterückständen (Mais, Raps und Weizennebenprodukte) hochwertige Verbindungen zu extrahieren (z.B. Proteine, Öle, Wachse und Carotinoide); Zellulose- und Hemizelluloseprodukte (bspw. Nanozellulosen, lösliche Zellulose-Makromoleküle, Zucker und Milchsäure) und/oder ligninbasierende Materialien (Bio-Kohle, Bodenadditive, Chemikalien) zu entwickeln. Es wird eine sequentielle Fraktionierung entwickelt basierend auf einer Vorbehandlung mittels Extraktion (Entfernung von Nebenbestandteilen), gefolgt von einer hydrothermalen Spaltung der Hauptbestandteile der Biomasse. Dieser integrierte Prozess ermöglicht die Produktion von Milchsäure (Verwertung der Hemizellulosen), die Produktion von sog. deep eutectic solvents (Verwertung der Zellulose) und eine hydrothermalen Carbonisierung (Ligninverwertung). Das Konzept sieht vor, kleine flexible Einheiten zur Integration in Bioethanol- oder Zellstofffabriken zu entwickeln.

Herstellung von poroesen keramischen Schichten fuer die Ultrafiltration aus Oxiden und Nichtoxiden

Das Projekt "Herstellung von poroesen keramischen Schichten fuer die Ultrafiltration aus Oxiden und Nichtoxiden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Keramische Werkstoffe durchgeführt. Ueber ein besonderes Verfahren, den Sol-Gel-Prozess, werden Ultrafiltrationsmembranen mit Poren groesser 5 nm hergestellt. Es gelang, im Labormassstab derartige Membranen aus den thermisch und chemisch besonders stabilen keramischen Systemen ZrO2, TiO2 und TiN zu entwickeln. Tests mit den neuartigen keramischen Filtern ergaben, dass das Separieren von Dextranmolekuelen mit einer Molmasse von 110.000 g/mol aus Wasser moeglich ist.

Produktive Zonen im südwestlichen Atlantik: Microplankton, Nanopartikel und Makromoleküle in trophischen Netzen und ihre Bedeutung für die Gesundheit des Menschen

Das Projekt "Produktive Zonen im südwestlichen Atlantik: Microplankton, Nanopartikel und Makromoleküle in trophischen Netzen und ihre Bedeutung für die Gesundheit des Menschen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es, die mechanistischen Zusammenhänge zwischen dem Auftreten von Mikrophytoplanktonarten, Mikro- und Nanopartikeln (Bakterien, Viren, Detritus), und Makromolekülen im Wasser und im Sediment des südwestlichen Atlantiks mit Hilfe eines interdisziplinären Datensatzes aufzuklären. In der Anwendung fokussiert das Projekt auf Aspekte der Fischerei und der menschlichen Gesundheit. Das Projekt stützt sich auf zwei schiffsbasierte Forschungsexpeditionen, die im südwestlichen und antarktischen Atlantik geplant sind. Als Hauptarbeitsziele des Projektes sind zu nennen: 1) Erstellung eines interdisziplinären Datensatzes zur regionalen Verteilung von Bakterien, Viren, Algen, Nährsalzen, des organischen Materials und der Algentoxine in Abhängigkeit von den vorherrschenden Umweltbedingungen im südwestlichen Atlantik. 2) Identifizierung der wichtigsten biogeochemischen Parameter, die das Auftreten toxischer Algenarten und pathogener Keime bedingen. 3) Einstufung einzelner Regionen bezüglich der Empfindlichkeit gegenüber toxischen Algenblüten und der Ausbreitung pathogener Bakterien. Auf insgesamt 50 Stationen pro Expedition wird das Oberflächensediment mit einem Kastengreifer und das Wasser beprobt. Die ozeanographischen Begleitparameter werden mit Hilfe einer CTD-Sonde an jeder Station erfasst. Planktonspezies werden fixiert und auf die Arten- und Fettsäure-Zusammensetzungen untersucht. Die Wasserproben werden später auf Nährsalze (IADO), organischen Kohlenstoff (AWI), und auf Toxine (AWI) und weitere organische Komponenten und deren chemische Eigenschaften und Stabilität im Wasser untersucht. Die Oberflächensedimente werden auf Algenzysten (INGEOSUR) und Proteine, Gesamtzucker, Neutrallipide und Chitine (IADO) untersucht. Bakterien und Viren werden in den Wasserproben bestimmt (IADO). Der Datensatz wird mit Hilfe multivariater Statistik ausgewertet (IADO / AWI / INGEOSUR).

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