Das Projekt "ORGEL - Hochporöse Gerüstverbindungen aus Organischen Monomeren als nachhaltige Elektrodenmaterialien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Humboldt-Universität zu Berlin, Institut für Chemie durchgeführt. Durch die Eindringung der Digitalisierung in den Alltag nimmt Mikroelektronik mit Niederwattverbrauchern zunehmend einen beachtlichen Markt ein. Es werden alltägliche Produkte 'digitalisiert', so zum Beispiel Produktetiketten oder Verpackungen, die zu intelligenten System für den Endverbraucher werden. Das 'Internet der Dinge' stellt eine Verflechtung großer Netzwerke und Elektronik dar, welche kabellos und nachhaltig mit Energie versorgt werden müssen - ohne für eine zu große Umweltbelastung trotz exponentieller Entwicklung dieses Sektors zu werden. Dieses Vorhaben beabsichtigt die Entwicklung einer modernen Substanzklasse, den kovalent-organischen Gerüstverbindungen (COFs) als aktives Batterieelektrodenmaterial. Diese Gerüstverbindungen bestehen wie Polymere aus hochgradig vernetzten organischen Monomeren, die jedoch eine besondere Ordnung aufweisen. Sie sind kristallin und zeigen definierte Poren, die als Diffusionswege für Ionen genutzt werden können. Die innere Struktur der Monomere ist durch Stapelung vieler Schichten aufgebaut, wodurch Ladungen gut stabilisiert werden können. Im vorliegenden Projekt werden die chemischen Synthesen der Monomere und daraus die COF-Synthesen etabliert. Die Zellfabrikation aus COFs soll sich weitgehend auf das aktive Kathodenmaterial fokussieren, welches in enger Zusammenarbeit und ständiger Beratung durch den Industriepartner zu einer Inkjet-druckbaren Elektrode entwickelt werden soll. Die Leistung von COF-Materialien wird für zukünftige Anwendungen basierend auf den erhaltenen Ergebnissen evaluiert.
Das Projekt "Schwerpunktprogramm SFB 924: Molekulare Mechanismen der Ertragsbildung und Ertragssicherung bei Pflanzen - Teilprojekt B08: Transkriptionale und posttranslationale Regulation von RAC/ROP Funktionen bei der Anfälligkeit und basalen Resistenz gegenüber Mehltau" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan, Lehrstuhl für Phytopathologie durchgeführt. Der genetische Verlust von Anfälligkeit wird als ein neuartiges Werkzeug für die dauerhafte Pathogenresistenz bei Nutzpflanzen betrachtet. Ein detailliertes Verständnis über den Mechanismus der Anfälligkeit beim Wirt ist notwendig, um pleiotrope Effekte dieser rezessiv vererbten Resistenzen zu vermeiden. Das kleine monomere RAC/ROP G-Protein RACB aus der Gerste ist ein Anfälligkeit determinierender Faktor der Gerste gegenüber dem Gerstenmehltau Blumeria graminis f.sp. hordei (Bgh). Hier wollen wir RACB-regulierte Genexpressionsmechanismen verstehen, welche für putative Plasmamembran-lokalisierte Proteine kodieren, die vorgeschaltet zu RACB agieren könnten.
Das Projekt "Teilvorhaben: kosteneffizienter Syntheserouten für fluorfreie Monomere und Polymere, Skalierung der MEA-Herstellung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von FUMATECH BWT GmbH durchgeführt. Die auf einer Polymer Elektrolyt Membran (PEM) basierende PEM-Elektrolyse ist eine zentrale Technologie für die Herstellung von grünem Wasserstoff. Die PEM basiert dabei üblicherweise auf Perfluorsulfonsäuren (PFSAs), da diese eine hohe Stabilität aufweisen. Neueste Membranmaterialien, die auf Kohlenwasserstoffen (Hydrocarbon, HC) basieren, haben jedoch das Potential, die PFSAs in mehreren Eigenschaften deutlich zu übertreffen. HC Membranen verfügen über signifikant geringere Gaspermeabilität und höhere Stabilität auch bei hohen Temperaturen (T größer als 80 Grad Celsius). Zudem beinhaltet die Synthese von Kohlenwasserstoffmembranen keine Fluorchemie, so dass die Herstellung dieses Membrantyps potentiell wesentlich günstiger und umweltfreundlicher als die Herstellung von PFSAs ist. Um diese Vorteile zu nutzen, sollen im geplanten Vorhaben kostengünstige fluorfreie MEAs für die Wasserelektrolyse entwickelt werden, welche in Lebensdauer den industriellen Anforderungen genügen mit verbesserter Effizienz und geringerem Gasübertritt als PFSA-basierte PEMWEs im Stand-der-Technik. In diesem Teilvorhaben liegt hierbei der Fokus auf der Entwicklung von kostengünstigen und skalierbaren Synthesewegen von Monomeren und Polymeren, der Evaluierung neuer Membran-Rezepturen unter Verwendung von Blendkomponenten und anderer Additive, sowie unter Verwendung von Verstärkungsmaterialien zur Verbesserung der mechanischen und chemischen Stabilität, und der Skalierung ausgewählter Ansätze von Kompositmembranen.
Das Projekt "Funktionale Diole und Diamine als Bausteine neuer nachhaltiger Funktionspolymere auf Basis von regional verfügbaren nachhaltigen Rohstoffen für die Anwendung in Wasch- und Reinigungsmitteln, TP A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Henkel AG & Co. KGaA durchgeführt. Das Projektziel ist die Herstellung von nachhaltigen Funktionspolymeren für die Anwendung in Wasch- und Reinigungsmitteln. Polymere sind aus einzelnen Monomeren aufgebaut. Als überwiegende Rohstoff-Ressource für diese Monomere dienen aktuell etablierte fossile Grundstoffe, die weder nachhaltig noch zukunftsweisend sind. In diesem Projekt soll das Potential von nachwachsenden Rohstoffen und/oder Kunststoff-Recyclingströmen als nachhaltige Ressourcen für Monomere und die daraus erhaltenen Funktionspolymere untersucht werden. Diole und Diamine stellen äußerst interessante Monomerklassen für die Synthese von nachhaltigen Polymeren dar. Damit jedoch ein solches Polymer als Performance Additiv für Waschmittelrezepturen eingesetzt werden kann, muss es eine zusätzliche chemische Funktionalität tragen. Die Funktionalität tritt im Waschprozess in Interaktion mit der Textilfaser, wodurch verschiedene Effekte erzielt werden können. Dazu gehören Leistungsdimensionen wie leichteres Auswaschen von Flecken oder Vermeidung von Verfärbung oder Vergrauung. Problematisch ist jedoch, dass solche waschaktiven Funktionalitäten, während einer Polymerisationsreaktionen auch reagieren können, wodurch die Funktionalität nicht mehr vorliegt. Eine synthetische Herausforderung des Projektes ist es daher, Diole und Diamine mit einer universellen Kupplungsgruppe zu entwickeln, die während der Polymerisation erhalten bleibt. Auf diese Weise wird ein universell funktionalisierbares Precursor-Polymer entwickelt. In einer Folgereaktion kann die Kupplungsgruppe dann genutzt werden, um mit etablierter Chemie gezielt waschaktive Gruppen an das Polymer einzuführen. Dieser Syntheseansatz bietet einen universellen Einsatz des Precursor-Polymers als zentrale Ausgangsverbindung für die individuelle Einführung unterschiedlicher Funktionalitäten mittels Seitengruppen oder Seitenketten. Es wird ein Zugang zu maßgeschneiderte Funktionspolymere für Wasch- und Reinigungsmittel ermöglicht.
Das Projekt "Funktionale Diole und Diamine als Bausteine neuer nachhaltiger Funktionspolymere auf Basis von regional verfügbaren nachhaltigen Rohstoffen für die Anwendung in Wasch- und Reinigungsmitteln, TP B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Technische und Makromolekulare Chemie (ITMC), Lehrstuhl für Heterogene Katalyse und Technische Chemie durchgeführt. Das Projektziel ist die Herstellung von nachhaltigen Funktionspolymeren für die Anwendung in Wasch- und Reinigungsmitteln. Polymere sind aus einzelnen Monomeren aufgebaut. Als überwiegende Rohstoff-Ressource für diese Monomere dienen aktuell etablierte fossile Grundstoffe, die weder nachhaltig noch zukunftsweisend sind. In diesem Projekt soll das Potential von nachwachsenden Rohstoffen und/oder Kunststoff-Recyclingströmen als nachhaltige Ressourcen für Monomere und die daraus erhaltenen Funktionspolymere untersucht werden. Diole und Diamine stellen äußerst interessante Monomerklassen für die Synthese von nachhaltigen Polymeren dar. Damit jedoch ein solches Polymer als Performance Additiv für Waschmittelrezepturen eingesetzt werden kann, muss es eine zusätzliche chemische Funktionalität tragen. Die Funktionalität tritt im Waschprozess in Interaktion mit der Textilfaser, wodurch verschiedene Effekte erzielt werden können. Dazu gehören Leistungsdimensionen wie leichteres Auswaschen von Flecken oder Vermeidung von Verfärbung oder Vergrauung. Problematisch ist jedoch, dass solche waschaktiven Funktionalitäten, während einer Polymerisationsreaktionen auch reagieren können, wodurch die Funktionalität nicht mehr vorliegt. Eine synthetische Herausforderung des Projektes ist es daher, Diole und Diamine mit einer universellen Kupplungsgruppe zu entwickeln, die während der Polymerisation erhalten bleibt. Auf diese Weise wird ein universell funktionalisierbares Precursor-Polymer entwickelt. In einer Folgereaktion kann die Kupplungsgruppe dann genutzt werden, um mit etablierter Chemie gezielt waschaktive Gruppen an das Polymer einzuführen. Dieser Syntheseansatz bietet einen universellen Einsatz des Precursor-Polymers als zentrale Ausgangsverbindung für die individuelle Einführung unterschiedlicher Funktionalitäten mittels Seitengruppen oder Seitenketten. Es wird ein Zugang zu maßgeschneiderte Funktionspolymere für Wasch- und Reinigungsmittel ermöglicht.
Das Projekt "Teilvorhaben: Skalierung der Synthese der elektrochromen Substanzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SYNTHON Chemicals GmbH & Co. KG durchgeführt. Das vorliegende Verbundprojekt verfolgt die Kreation von marktrelevanten Alternativen zu blauschaltenden elektrochromen Gläsern. Dabei werden farbneutral schaltende organische Verbindungen erforscht und bereits im Laufe des Projektes durch einen Partner in einem größeren Maßstab überführt. Zusätzlich werden Skalierungsmöglichkeiten erforscht, die die Herstellung großflächiger elektrochromer Module erlauben. Neben den etablierten Glassubstraten kommen Kunststoffsubstrate mit höherwertigen ITO-basierenden Beschichtungen zum Einsatz. Diese werden durch einen Verbundpartner hergestellt und nach den Projektbedürfnissen angepasst. Prozessseitig werden relevante Technologien zur Strukturierung von Oberflächen wie das Rolle-zu-Rolle- oder auch verschiedene Druckverfahren zum Aufbringen der elektrochromen Substanzen untersucht. Parallel wird zur Fertigung eines Demostrators eine Laminierungsapparatur hergestellt, die eine semi-automatische Produktion elektrochromer Kunststoffmodule ermöglichen soll. Die durch das TITK und das IAP im Labormaßstab entwickelten elektrochemisch polymerisierbaren Monomere sollen bei SYNTHON im 10 bis 100 g Maßstab hergestellt werden. Des Weiteren sollen die erfolgversprechenden aus Lösung prozessierbaren Polymere, die ebenfalls im Labormaßstab realisiert werden konnten, durch SYNTHON skaliert werden. Dazu zählen die Monomorsynthesen mit deren Aufreinigungsoperationen und Charakterisierungen sowie der Aufbau der Polymere und die Durchführung der entsprechenden Polymerisationen mit abschließender Charakterisierung.
Das Projekt "Teilvorhaben 3: Biogene Präkursoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei, Thünen-Institut für Holzforschung durchgeführt. Durch Ausstattung von Papieren mit hydrophoben und antimikrobiellen Eigenschaften wird angestrebt, die Beständigkeit dieses Werkstoffes zu steigern und damit für neuartige Anwendungsgebiete nutzbar zu machen. Im Kontrast zu aktuell eingesetzten Veredlungsstrategien soll das Verfahren der Plasmapolymerisation genutzt werden, um natürliche niedermolekulare Verbindungen (biogene Präkursoren) auf Papieroberflächen abzuscheiden. Nur durch die Polymerisation während der Beschichtung wird es möglich unlösliche Polymere konturgetreu und in Reinform auf komplexe Oberflächen zu applizieren und damit evolutionär bewährte, botanische Beschichtungsmaterialien nachzuahmen. Durch die variable Einspeisung von monomeren Vorstufen in das Trägergas des Plasmabeschichtungssystems wird es möglich die gesamte zugängliche Oberfläche des Papiergefüges (auch inline) mit funktionalen Polymeren zu beschichten. Durch spezifische Elektrodenanordnungen lassen sich direkt im Behandlungsbereich stabile und reproduzierbare Entladungsbedingungen realisieren, die gerade bei beschichtenden PECVD-Prozessen (Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition) eine wichtige Voraussetzung sind. Als vorteilhaft kann bei diesem Ansatz die materialsparende Applikation, der Verzicht auf Lösungsmittel, das Einsparen von Trocknungsenergie und das Potential zur Präparation auch komplexer Gradienten- oder Multischichtsysteme erwähnt werden. In Abhängigkeit des Plasmaquellenkonzeptes und der Beschichtungsparameter sowie der eingesetzten Präkursor- Verbindungen, lassen sich die Beschichtungen optimieren. Pflanzliche Inhaltstoffe stellen eine ausgesprochen vielfältige und bisher ungenutzte Quelle biogener Präkursor-Moleküle für Plasmabeschichtungen dar. Durch Nachweis materieller und ökologischer Vorteilhaftigkeit leistet das Forschungsvorhaben einen wesentlichen Beitrag um Bioraffineriekonzepte um weitere Nutzungsoptionen zu ergänzen und Einkommensalternativen für Erzeuger und Verarbeiter von Lignocellulosen zu schaffen.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Papiertechnologie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Ernst-Berl-Institut für Technische und Makromolekulare Chemie durchgeführt. Durch Ausstattung von Papieren mit hydrophoben und antimikrobiellen Eigenschaften wird angestrebt, die Beständigkeit dieses Werkstoffes zu steigern und damit für neuartige Anwendungsgebiete nutzbar zu machen. Im Kontrast zu aktuell eingesetzten Veredlungsstrategien soll das Verfahren der Plasmapolymerisation genutzt werden, um natürliche niedermolekulare Verbindungen (biogene Präkursoren) auf Papieroberflächen abzuscheiden. Nur durch die Polymerisation während der Beschichtung wird es möglich unlösliche Polymere konturgetreu und in Reinform auf komplexe Oberflächen zu applizieren und damit evolutionär bewährte, botanische Beschichtungsmaterialien nachzuahmen. Durch die variable Einspeisung von monomeren Vorstufen in das Trägergas des Plasmabeschichtungssystems wird es möglich die gesamte zugängliche Oberfläche des Papiergefüges(auch inline) mit funktionalen Polymeren zu beschichten. Durch spezifische Elektrodenanordnungen lassen sich direkt im Behandlungsbereich stabile und reproduzierbare Entladungsbedingungen realisieren, die gerade bei beschichtenden PECVD-Prozessen (Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition) eine wichtige Voraussetzung sind. Als vorteilhaft kann bei diesem Ansatz die materialsparende Applikation, der Verzicht auf Lösungsmittel, das Einsparen von Trocknungsenergie und das Potential zur Präparation auch komplexer Gradienten- oder Multischichtsysteme erwähnt werden. In Abhängigkeit des Plasmaquellenkonzeptes und der Beschichtungsparameter sowie der eingesetzten Präkursor-Verbindungen, lassen sich die Beschichtungen optimieren. Pflanzliche Inhaltstoffe stellen eine ausgesprochen vielfältige und bisher ungenutzte Quelle biogener Präkursor-Moleküle für Plasmabeschichtungen dar. Durch Nachweis materieller und ökologischer Vorteilhaftigkeit leistet das Forschungsvorhaben einen wesentlichen Beitrag um Bioraffineriekonzepte um weitere Nutzungsoptionen zu ergänzen und Einkommensalternativen für Erzeuger und Verarbeiter von Lignocellulosen zu schaffen.
Das Projekt "Teilvorhaben 5: Ganzheitliche Bilanzierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie durchgeführt. Brasilien ist mit 2,4 Mio. t/a der viertgrößte Produzent von Plastikabfällen weltweit. Da nur ein kleiner Teil recycelt wird, besteht vor Ort ein großer Bedarf an robusten und wirtschaftlich tragfähigen Recyclingverfahren sowie an der Implementierung von geordneten Sammel- und Rückführstrukturen. Das Forschungsvorhaben zielt auf die Konzeptionierung der End-of-Life Wertschöpfungskette von der Sammlung über die Sortierung und Aufbereitung sowie den Transport bis zur Verwertung von PET- und PET-haltigen Kunststoffabfällen mittels der revolPET®-Technologie. Mit diesem Forschungsvorhaben soll dem brasilianischen Markt eine deutliche Erhöhung der Recyclingquote durch die Einbindung der chemischen Recyclingtechnologie ermöglicht werden. Mittels der revolPET®-Technologie werden aus gemischten oder mehrschichtigen post-Consumer- und post-Production PET-haltigen Kunststoffabfällen Störstoffe isoliert und die monomeren Grundbausteine von PET zurückgewonnen. Die Monomere Terephthalsäure und Monoethylenglykol können somit als Sekundärrohstoff in Primärqualität für die Produktion von neuem PET zur Verfügung gestellt werden. Im Rahmen des Vorhabens soll diese Technologie erheblich weiterentwickelt und optimiert werden. Der Fokus liegt auf der Anpassung des Verfahrens an die infrastrukturellen Bedingungen und die vorhandenen Stoffströme im Partnerland Brasilien sowie der Verbesserung der Energie- und Ressourceneffizienz und der Reduzierung von prozessbedingten Emissionen. Unter Einbeziehung lokaler Akteure und Sammelkooperativen werden strukturierte und wirtschaftlich profitable Rücknahmesysteme für Kunststoffabfälle etabliert. So werden sowohl der Feedstrom des Recyclingverfahrens als auch eine neue Einkommensquelle für die lokale Bevölkerung sichergestellt. Das entwickelte Gesamtkonzept der End-of-Life Wertschöpfungskette und die technischen Entwicklungen sollen bezüglich der ökologischen, ökonomischen und sozialen Auswirkungen mit umfassenden Lebenszyklusanalysen bewertet werden.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Sensorbasierte Qualitätsbestimmung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leistritz Extrusionstechnik GmbH durchgeführt. Brasilien ist mit 2,4 Mio. t/a der viertgrößte Produzent von Plastikabfällen weltweit. Da nur ein kleiner Teil recycelt wird, besteht vor Ort ein großer Bedarf an robusten und wirtschaftlich tragfähigen Recyclingverfahren sowie an der Implementierung von geordneten Sammel- und Rückführstrukturen. Das Forschungsvorhaben zielt auf die Konzeptionierung der End-of-Life Wertschöpfungskette von der Sammlung über die Sortierung und Aufbereitung sowie den Transport bis zur Verwertung von PET- und PET-haltigen Kunststoffabfällen mittels der revolPET®-Technologie. Mit diesem Forschungsvorhaben soll dem brasilianischen Markt eine deutliche Erhöhung der Recyclingquote durch die Einbindung der chemischen Recyclingtechnologie ermöglicht werden. Mittels der revolPET®-Technologie werden aus gemischten oder mehrschichtigen post-Consumer- und post-Produktion PET-haltigen Kunststoffabfällen Störstoffe isoliert und die monomeren Grundbausteine von PET zurückgewonnen. Die Monomere Terephthalsäure und Monoethylenglykol können somit als Sekundärrohstoff in Primärqualität für die Produktion von neuem PET zur Verfügung gestellt werden. Im Rahmen des Vorhabens soll diese Technologie erheblich weiterentwickelt und optimiert werden. Der Fokus liegt auf der Anpassung des Verfahrens an die infrastrukturellen Bedingungen und die vorhandenen Stoffströme im Partnerland Brasilien sowie der Verbesserung der Energie- und Ressourceneffizienz und der Reduzierung von prozessbedingten Emissionen. Unter Einbeziehung lokaler Akteure und Sammelkooperativen werden strukturierte und wirtschaftlich profitable Rücknahmesysteme für Kunststoffabfälle etabliert. So werden sowohl der Feedstrom des Recyclingverfahrens als auch eine neue Einkommensquelle für die lokale Bevölkerung sichergestellt. Das entwickelte Gesamtkonzept der End-of-Life Wertschöpfungskette und die technischen Entwicklungen sollen bezüglich der ökologischen, ökonomischen und sozialen Auswirkungen mit umfassenden Lebenszyklusanalysen bewertet werden.
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| Bund | 138 |
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| Lebewesen & Lebensräume | 87 |
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