Das Projekt "Teilprojekt 9" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IAB Ionenaustauscher GmbH Bitterfeld durchgeführt. Ziel ist die Erhöhung der Wasserverfügbarkeit durch modulare Aufbereitung und Monitoring bei der Abwasserwiederverwendung. Maßgebliche Voraussetzung für die Wiederverwendung ist die erforderliche Wasserqualität zu erreichen. In vielen Beispielen der industriellen Wassernutzung oder der Grundwasser-Anreicherung mit aufbereitetem Abwasser wird daher eine Umkehrosmose (UO)-Stufe für den Rückhalt von Ionen und kleinen organischen Substanzen eingesetzt. UO Membrane, die einen sicheren Rückhalt von kleinen organischen Substanzen bieten und dabei einen geringen Betriebsdruck und somit weniger Energie benötigen, sind sowohl für die Trinkwassergewinnung, als auch für die Abwasseraufbereitung wichtig. Im Projekt werden daher für diesen Anwendungszweck neu entwickelte Membranen und Elemente getestet und weiter optimiert. Es wird eine Membran entwickelt, die einen niedrigeren Betriebsdruck benötigt und den nötigen Rückhalt aufweist. Um diese herzustellen werden in Laborversuchen verschiedene Parameter variiert. In einem Standardverfahren werden die Membranen mit Blick auf den Salzrückhalt in Flusszellen getestet, verglichen und der Herstellungsprozess der Membran verbessert. Die optimierten Parameter werden auf den herkömmlichen Herstellungsprozess übertragen. Anschließend wird eine verbesserte Membran in UO-Elemente verbaut, so dass der Gesamtdruck und damit der Energieverbrauch gering sind. Diese optimierten UO-Elemente werden im Vorfeld bei der IAB in einer Versuchsanlage getestet. Anschließend wird im Versuchsbetrieb der Pilotanlage der Rückhalt der kritischen Substanzen bestimmt sowie die Betriebsweise auf den Anwendungsfall abgestimmt. Nach dem erfolgten Bau der Pilotanlage sollen alle 4 bis 6 Monate die UO-Elemente in die Pilotanlage ausgetauscht werden, um diese bei der IAB näher zu untersuchen. Die Demonstrationsphase wird dazu genutzt die Langzeitstabilität der Membran zu verifizieren und Betriebsoptimierungen vorzunehmen.
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) - Fachbereich 5.3 - Mechanik der Polymerwerkstoffe durchgeführt. Im Projekt soll systematisch die Verwendung von thermoanalytischem Verfahren zur Charakterisierung von geringen Kunststoffmengen in Umweltmatrices angewendet werden. Die neuartige Methodik soll hinsichtlich ihrer experimentellen Parameter weiter optimiert werden um sie der Fragstellung weiter anzupassen. Mittels thermoanalytischer Verfahren soll auch die Bewertung des Alterungszustandes von künstlich gealterten Proben untersucht werden. Diese Untersuchung hinsichtlich ausgasender, niedermolekularer Spezies soll im Anschluss mit realen Proben verglichen werden und Hinweise über Alter, Beanspruchungshistorie und Herkunft von Kunststoffen in der Umwelt geben. Neben diesen zwei eigenständigen Arbeitspaketen, die an den gemeinsamen Proben des Projektes partizipieren, sollen in einem dritten Arbeitspaket grundlegenden Polymereigenschaften für die Arbeitspakete zur mikrobiellen Besiedelbarkeit bereitgestellt werden. Die Arbeitspakete sollen nicht in chronologischer Reihenfolge erfolgen, sondern in Absprache mit den Projektpartnern synchronisiert werden. Zunächst sollen Auswahl und Grundcharakterisierung der Modellmaterialien mit Routineverfahren erfolgen (Q1). Im Anschluss soll die Optimierung der qualitativen und quantitativen Analytik an den Modellmaterialien mittels TED-GC-MS erfolgen (Q2-Q4). Im zweiten Jahr (Q5-Q6) soll der Vergleich der verschiedenen Methoden (FTIR-A3 HSF, Raman A2 TUM) unter Berücksichtigung der Probenaufbereitungsverfahren (A4-UBA) erfolgen. Im Anschluss ist die schwerpunktmäßige Analyse von realen Umweltproben der Partner geplant (Q7-Q10). Das letzte halbe Jahr des Projektes (Q11-Q12) soll sich mit der wissenschaftlichen Verwertung der Ergebnisse beschäftigen, sowie die weiteren analytischen Zuarbeiten für die Projektpartner des Projektbereiches B (Biologische Wirkungsuntersuchungen).
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Dr. Quendt Backwaren GmbH durchgeführt. Ziel des Projektes ist die direkte Nutzung des Reservekohlenhydrats Inulin aus Topinambur nach geeigneter biotechnologischer Modifizierung und Optimierung in der Backwarenindustrie. Inulin erfüllt unmittelbar die Definition eines präbiotischen Lebensmittelbestandteils. Topinambur-Inulin ist innerhalb eines bestimmten Molmassebereiches am wirksamsten. Deshalb soll gezielt Einfluss auf die Kettenlänge der Inulinmoleküle genommen werden. Derzeit ist weitgehend unbekannt, wie sich Inulin bei der Herstellung von Backwaren verändert und in welchem Umfang es im Endprodukt wirksam wird. Zwei Verwertungsrichtungen sind relevant: 1. Der in der LIVEN GmbH gewonnene Ausgangsrohstoff aus Topinamburknollen wird im Ergebnis der bioverfahrenstechnischen Forschungsarbeiten als ein wirkungsoptimiertes Inulinprodukt zur Verfügung stehen. 2.Es werden Verfahrensuntersuchungen bei kleinstückigen Backwaren und Extrudaten im Labormaßstab am Institut für Lebensmitteltechnik und im kleintechnischen Maßstab in der Dr. Quendt Backwaren GmbH durchgeführt. Die präbiotische Wirkung wird durch den Einsatz des wirkungsoptimierten Inulinproduktes als qualitätsgebender Ausgangsstoff erreicht.
Das Projekt "Die systemisch erworbene Resistenz bei Pflanzen - ein - omics Ansatz zur Pathogenantwort" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz Zentrum München, Institut für Biochemische Pflanzenpathologie durchgeführt. Ziel dieses Projekts ist es, Signalkomponenten der systemisch erworbenen Resistenz (SAR) in Arabidopsis thaliana und einer Mutante, eds1, welche nicht mehr in der Lage ist, SAR Signale zu produzieren oder zu transportieren, zu identifizieren. EDS1 abhängige Peptide, Lipide und polare niedermolekulare Stoffe werden mit massenspektrometrischen Methoden identifiziert. Danach wird in verschiedenen (Nutz)Pflanzen untersucht, ob die so identifizierten möglichen SAR Komponenten Resistenz gegen Krankheitserreger auslösen. Des Weiteren wird der Einfluss von SAR Signalen auf Prozesse wie z.B. Trockenresistenz untersucht.
Das Projekt "Akkumulation und Transport von C und N in Gerstenpflanzen (Hordeum vulgare L.) wähend des Ontogeneseverlaufs unter Beeinflussung der Sink-Source-Beziehungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Halle-Wittenberg, Institut für Agrar- und Ernährungswissenschaften, Professur für Bodenkunde und Bodenschutz durchgeführt. Unterschiede im Ablauf physiologischer Prozesse und in der Ausbildung morphologischer Strukturen während der Ontogenese werden durch Veränderungen des Source-Sink-Status der Pflanzen bestimmt. Diese komplexen Source-Sink-Beziehungen sind abhängig vom pflanzlichen Genotyp, dem Entwicklungsabschnitt und den Umweltbedingungen. Ziel des Projektes ist es, C- und N-Pools im zeitlichen Verlauf der Ontogenese des Organwachstums von Gerste (Hordeum vulgare L.) zu erfassen. Die Versuche dienen erstens der Quantifizierung der Masse- bzw. Stoffbildung (lösliche, niedermolekuare sowie unlösliche, makromolekulare C- und N-Verbindungen). Sie sind Bestandteil der Projektcluster 1 und 6 und bilden eine wesentliche Grundlage für die Ausarbeitung von Struktur-Funktions-Modellen des Pflanzenwachstums (TP1,4,6). Untersuchungen zur Ährenentwicklung mit Manipulation der Source- und Sink-Stärke pflanzlicher Organe, zum Transportverhalten von Aminosäuren und zum Einfluss des C- und N-Angebotes sollen zweitens Rückschlüsse auf die Regulationsmechanismen in diesem Ontogenesestadium ermöglichen und die Datenbasis für die Einbeziehung dieser Aspekte in die Modellbildung bereitstellen. Diese Ergebnisse können durch Bestimmung von Photosyntheseparametern (Chlorophyllgehalt und -fluoreszenz), Enzymaktivitätsbestimmungen und Genexpressionsanalysen ergänzt werden. Hier bestehen enge Beziehungen zu molekularbiologischen Arbeiten.
Das Projekt "All-Polymer solar cells based on thiophene-based copolymers" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wuppertal, Fachgruppe Chemie und Biologie, Arbeitsgruppe Makromolekulare Chemie durchgeführt. Das Projekt zielt auf das Verständnis und die Verbesserung der photovoltaischen Eigenschaften in Organischen Solarzellen mit einer aktiven 'All-polymer'-Schicht ab. Hierbei sollen neuartige 'low bandgap', elektronakzeptierende, Copolymere mit hohen Molekulargewichten synthetisiert werden. Die HOMO- und LUMO-Energieniveaus dieser Copolymere sollen für Polymermischungen mit etablierten Elektrondonor-Polymeren, wie Poly(3-alkylthiophen) (P3HT) oder Poly(2,3 -dialkylquaterthiophen) (PQT), entsprechend eingestellt werden um den Einfluß der Energieniveaus auf die Photoerzeugung von Ladungsträgern zu analysieren. In diesem Projekt soll auch die Feldabhängigkeit der Photoerzeugung von Ladungsträgern in diesen Donor-Akzeptor-Paaren durch Studien an Polymer-Polymer-Zweischichtzellen, die durch den sog. 'interlayer-approach' erzeugt wurden, untersucht werden. Weiterhin soll der Einfluß des LUMO-Abstandes auf die Photoerzeugung von Ladungsträgern ermittelt werden. Zusätzlich sollen in einem weiteren Projektziel statistische Copolymere mit steigernder energetischer Unordnung hergestellt werden. Photovoltaische Studien an diesen Copolymeren soll die Frage klären, ob die energetische Unordnung die Photogenerierung von freien Ladungsträgern fördert. Schließlich soll der Einfluß von Additiven wie Block-Copolymeren oder niedrigmolekulare Weichmacher (und Tenside) auf die Morphologie von Polymer-Polymer Mischungen untersucht werden mit dem Ziel neue Ansätze zu Polymermischungen mit hohen Wirkungsgraden der Ladungsträgererzeugung zu entwickeln.
Das Projekt "IBÖ-02: Bio-basierte Carbonsäuren für die chemische Industrie aus anaerober Fermentation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH durchgeführt. Innerhalb des Vorhabens soll die Produktidee zur Produktion und Vermarktung bio-basierter Carbonsäuren für die chemische Nutzung weiter ausgearbeitet und in einer Sondierungsphase geprüft werden. Als innovatives Produkt sollen besonders hochwertige Carbonsäuren über eine anaerobe Fermentation aus Biomasse hergestellt werden. Dabei handelt es sich vorrangig um Carbonsäuren mit einer Kettenlänge von 3-6 C-Atomen. Die Herstellung soll in einem innovativen Verfahren erfolgen, das auf einer Anpassung der aus der Biogasproduktion bekannten anaeroben Fermentation beruht. So soll auch eine zusätzliche Wertschöpfungskette für bestehende Biogasanlagen mit hohem Ertragspotenzial für die Bioökonomie ermöglicht werden. Durch das hier verfolgte Verfahren sollen so nachhaltige, bio-basierte Carbonsäuren aus umgerüsteten Biogasanlagen in die chemische Industrie integriert werden. Die Arbeiten für dieses Gesamtziel sind die Etablierung von Kontakten zu perspektivischen Kunden aus der chemischen Industrie und Biogas-Branche, die Analyse der Kundenbedürfnisse der chemischen Industrie (z.B. erforderliche Carbonsäurereinheit), technische Voruntersuchungen zur Aufreinigung der Carbonsäuren und die Analyse der Möglichkeiten zur technischen Umrüstung bestehender Biogasanlagen. Darüber hinaus gilt es eine Schutzrechts- und Verwertungsstrategie für die Produktidee zu entwickeln, die sowohl die Produktionsverfahren als auch die Produkte umfasst. Auf Grundlage dieser Arbeiten soll schließlich ein technischer Entwicklungsplan erstellt werden, der alle Schritte enthält, die notwendig sind, um die Produktidee zur Marktreife zu bringen. Wenn dieser Entwicklungsplan anhand von bereits definierten Prüffragen als aussichtsreich eingeschätzt wird, kann er als Grundlage für weiterführende Arbeiten in einer anschließenden Machbarkeitsstudie dienen.
Das Projekt "Weiterentwicklung der Eigenschaften von ökologisch hergestellten Qmilk-Caseinfasern unter Skalierung von der Laborumgebung in einen technischen Maßstab" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Qmilch Deutschland GmbH durchgeführt. Im Rahmen einer des Produktionsaufbaus der Qmilk Faser, konnte erfolgreich eine Spinnanlage im Produktionsmaßstab für die Qmilk Faser in Betrieb genommen werden. Während der Skalierung gab es technische Hürden. Es folgten lange und große Umbauten am System in House durch das Qmilch Team. Mittlerweile kann aber ein stabiler Lauf von über 6 Stunden erreicht werden. Es werden aktuell Abzuggeschwindigkeiten von bis zu 400m/min erreicht. Die Rezeptur wurde im Labormaßstab weiterentwickelt, um die Molekülketten zu verlängern und die Faser stabiler zu bekommen. Es folgten mehrere Skalierungsschritte des Prozesses im Extruder. Ein erster Test mit ausgewählten Rezepturen erfolgte mit 10kg/h. Danach wurde der Prozess auf 25 kg/h skaliert. Bis diese Erkenntnisse auf der Faserspinnanlage umgesetzt wurden. Hier herrschen noch einmal andere Drücke und Scherungen, die das Material zusätzlich beanspruchen. Qmilch hat hier eine innovative Technologie entwickelt. Bisherige Spinnverfahren laufen durch Aufschmelzung von Granulat auf Einschneckenextruder. Bei Qmilch handelt es sich um eine reaktive Extrusion im Doppelschneckenextruder. Der Prozess ist somit ökologisch sehr nachhaltig, da der Prozess nicht mehr als 2 Liter Wasser/kg Faser verbraucht, bei 80 Grad Celsius produziert und keine Abfälle entstehen. Der Prozess dauert max. 5 min. Durch den angepassten Spinnprozess und Rezeptur konnten mittlerweile Reißfestigkeiten im Bereich von Wolle erreicht werden. Der dtex der Fasern ist aktuell aber noch sehr grob. In weiteren Schritten soll dieser auf 1,7 dtex reduziert werden. Es konnten erfolgreich erste Weiterverarbeitungsschritte getestet werden, wie das Färben und Ausrüsten der Faser. Es wurden für die Spinnanlage In House Düsen entwickelt und gefertigt. Auch die geeignetste Reinigungsform der Düsen wurde optimiert. Weitere Schritte sind es, die Faser auf Ihre weitere Verarbeitung zu testen. Es stehen hier die ersten Versuche mit Spinnereien und Strickereien an, damit der Markteintritt endgültig erfolgen kann.
Das Projekt "Potenzielle SVHC in Umwelt und Erzeugnissen - Datenerhebung zur Vorbereitung von Beschränkungsvorschlägen für PFC" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ökopol Institut für Ökologie und Politik GmbH durchgeführt. Per- und polyfluorierte Chemikalien (PFC) werden aufgrund ihrer herausragenden Eigenschaften in vielen Industrie- und Verbraucherprodukten verwendet. Bei Herstellungsprozessen und dem Gebrauch PFC-haltiger Produkte gelangen diese Chemikalien in die Umwelt, werden global verteilt und sind dann ubiquitär zu finden. Alarmierend sind zudem Nachweise in menschlichem Blut und Muttermilch. Zum Schutz von Mensch und Umwelt vor einer zunehmenden Exposition mit besorgniserregenden PFC sind daher regulatorische Maßnahmen (z.B. Aufnahme in Kandidatenliste, Anhang XIV (Zulassung) oder Anhang XVII (Beschränkung)) erforderlich. Neben den teilweise regulierten langkettigen PFC, wie PFOS und PFOA verwenden Unternehmen heute hauptsächlich kurzkettige PFC. Die kurzkettigen PFC sind jedoch ebenso persistent wie die langkettigen PFC. Einige Vertreter sind nachgewiesenermaßen toxisch. Es gibt zudem Hinweise auf endokrine Wirkungen dieser Stoffe. Aufgrund ihrer hohen Mobilität können diese Verbindungen Grundwasser und Rohwasser verunreinigen. Kurzkettige PFC kommen bereits jetzt ubiquitär in der Umwelt vor. Sie weisen ein sehr geringes Adsorptionspotential auf, daher können sie kaum aus Wasser herausgereinigt werden. Da die Produktionsmengen der kurzkettigen PFC voraussichtlich aufgrund der bereits vorbereiteten PFOA-Beschränkung steigen werden, besteht ein dringender Handlungsbedarf seitens der Behörden, um Grundwasser und Trinkwasser vor der Verunreinigung dieser mobilen und persistenten Stoffe zu schützen. In diesem Forschungsvorhaben soll durch Unternehmens- und Verbändekonsultationen ermittelt werden, welche kurz- und langkettigen PFC inkl. ihrer Vorläuferverbindungen (PFOA und PFOS ausgenommen) für welche Verwendungen, in welcher Tonnage und mit welcher Exposition genutzt werden, um Quellen für diese PFC in die Umwelt ableiten zu können. Es soll auch festgestellt werden, welche Risikominderungsmaßnahmen seitens der Unternehmen getroffen werden könnten. Es soll weiterhin untersucht werden, welche nichtfluorierten Alternativen bzw. technischen Alternativen zu PFC zur Verfügung stehen. Diese Alternativen sollen hinsichtlich der Anwendbarkeit für die verschiedenen Verwendungen bewertet werden. Dazu sollen intensive Gespräche mit internationalen Experten und auch mit Unternehmen, die Alternativen verwenden bzw. herstellen, durchgeführt werden. Im Rahmen des Vorhabens soll zudem ein 'Muster'-Fragebogen bzw. Online Tool entwickelt werden, welches dann für weitere Unternehmens- und Verbändekonsultationen zu Beschränkungsvorschlägen von PFC und anderen Stoffen zur Verfügung stehen soll.
Das Projekt "Tecflam - mathematische Modellierung und Laser-Messtechnik von Verbrennungsvorgaengen - Teilvorhaben 4.6" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Fachbereich 7 Chemie, Institut für Physikalische Chemie durchgeführt. Bei der unvollstaendigen Verbrennung von Kohlenwasserstoffen entstehen Russ, polycyklische Verbindungen (PAH) und polyedrische Kohlenstoffmolekuele. In diesem Vorhaben soll die Bildung von grossen PAH in einem Massenbereich von etwa 300 bis 10000 atomaren Masseneinheiten untersucht werden. In diesen Bereich faellt der Uebergang von Molekuelen zu Russteilchen. Da es hier viele hunderte Arten von Verbindungen in extrem niedriger Konzentration gibt, muss ein hochaufloesendes Laufzeit-Massenspektrometer mit Molekularstrahl-Probennahme und Ionisierung durch einen Laser fuer ihre In-Situ-Analyse aufgebaut werden. Damit wird ein moeglichst lueckenloser Nachweis von Molekuelen und Partikeln ueber den angegebenen Massenbereich gefuehrt und ihre Bildung zeitlich verfolgt. Die Entstehung von Russteilchen wird an aliphatischen aromatischen Brennstoffen gemessen. Es soll abschliessend versucht werden, die experimentellen Befunde durch Modellrechnungen nachzuvollziehen.
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| Bund | 67 |
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