Das Projekt "Oberflächen und Grenzflächen in Pflanzen: Lignin, Suberin und Cutin" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur Wien, Institut für Holztechnologie und Nachwachsende Rohstoffe durchgeführt. Beim Übergang der Pflanzen vom Wasser- zum Landleben haben komplexe phenolische Verbindungen (Lignin) und natürliche Polyester (Cutin, Suberin) eine wichtige Rolle gespielt indem sie neue Grenzflächen und Oberflächen mit hydrobisierenden Eigenschaften ermöglichten. Die Einlagerung von Lignin zwischen den Cellulose Mikrofibrillen und Hemicellulosen war wesentlich für die Entwicklung funktionsfähiger Leitbahnen (Xylem) und die mechanische Festigkeit. An den Grenzflächen zur Luft musste der Wasserverlust minimiert werden, was durch die Einlagerung von Cutin (Blätter) und Suberin (Stamm, Wurzel) erreicht wurde. Auch wenn Basiswissen über die drei Polymere vorhanden ist, macht sie ihre große Variabilität sowohl im Vorkommen als auch in ihrer Zusammensetzung und offene Fragen bezüglich der Polymerisation zu den am wenigsten verstandenen pflanzlichen Polymeren. Durch die Adaptionen um in den sehr vielfältigen Lebensräumen zu überleben entwickelten sich verschiedenartigste Erscheinungsformen, die hoch spezialisierte Gewebe erfordern um damit unterschiedliche Eigenschaften und Funktionen zu erfüllen. Das wird erreicht durch eine sich ändernde Zusammensetzung und Struktur auf den verschieden hierarchischen Ebenen (mm-ìm-nm) und es gibt immer noch eine große Wissenslücke bezüglich Verteilung der Polymere und Struktur auf Mikro- und Nanoebene. Wir werden diese Lücke durch die Anwendung von Raman Imaging und Rasterkraftmikroskopie (AFM) füllen. Raman Imaging ermöglicht die chemische Zusammensetzung auf Mikroebene zu verfolgen und AFM ergänzt durch die Aufklärung von Nanostruktur und -mechanik. Jedes Raman-Image basiert auf Tausenden von Spektren, wovon jedes ein molekularer Fingerabdruck der Zellwand auf Mikroebene ist. Derzeit gelingt es nur einen Teil der chemischen und strukturellen Informationen die in der Raman-Signatur stecken, zu extrahieren. Durch mehr Wissen über die Raman-Spektren der Pflanzen und ihrer Komponenten und neue Ansätze der multivariater Datenanalyse wollen wir mehr Informationen zugänglich machen. Um auf Nano-Ebene die chemische Zusammensetzung von kleinsten Oberflächen und Grenzflächen zu entschlüsseln, werden wir Tip-enhanced Raman-Spektroskopie (TERS) anwenden. Mit diesen anspruchsvollen in-situ Ansätze werden wir 1) die Lignifizierung innerhalb der nativen Zellwand verfolgen und ungelöste Fragen rund um die Lignin Polymerisation angehen 2) die Chemie und Struktur der Tracheiden und Gefäßwände auf Mikro-und Nano-Ebene und etwaige Auswirkungen auf die hydraulischen und mechanischen Eigenschaften aufklären 3) die Mikrochemie und Nanostruktur von Cuticula und Periderm und ihren Einfluss auf die Barriereeigenschaften entschlüsseln und 4) beantworten ob Trockenstress sich auch auf der Mikroebene und Nanoebene widerspiegelt. Neue Einblicke in die Variabilität, Verteilung und Zusammensetzung der Pflanzenpolymere und den Einfluss von Trockenstress werden gewonnen und wichtige Struktur-Funktions-Beziehungen aufgeklärt. usw.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Additivierung und Analyse optischer Eigenschaften" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Hamm-Lippstadt, Lehrgebiet Photonik und Materialwissenschaften durchgeführt. Das Teilvorhaben an der Hochschule Hamm-Lippstadt hat zwei Ziele und Aufgabenbereiche, diese sind: 1. Additivierung Das Kristallisationsverhalten von PLA soll durch Additivierung mit kristalliner Nanocellulose (CNC) in geeigneter Weise eingestellt werden. Nanocellulose wird in die PLA-Kunststoffformulierung eingebracht, um das Kristallisationsverhalten in geeigneter Weise zu beeinflussen. Ideal wäre die vollständige Kristallisation des PLA unter ausschließlicher Bildung nanoskaliger Kristallite. Die Compounds sollen vollständig aus biologisch abbaubaren Komponenten bestehen. Je nach Erfolg dieser Strategie, sollen bei Bedarf andere biobasierte Additive eingesetzt werden. Dies können z.B. Oligolactide oder das Stearamid (EBS) und seine Derivate (EBHS) sein. 2. Analyse optischer Eigenschaften, Alterung Materialien aus den eigenen Arbeitspaketen und denen des Partners AMIBM werden hinsichtlich ihrer optischen Eigenschaften und der prognostizierten Lebensdauer bewertet. Dezidierte Apparaturen werden zur Untersuchung der Lebensdauer der Materialien eingesetzt, insbesondere die (auch simultane) Belastung durch erhöhte Temperaturen und intensive kurzwellige optische Strahlung (vor allem blaues Licht) werden untersucht. Die Untersuchungen geben Aufschluss über die Einsatzbarkeit der Materialien im realen Anwendungsfall und mögliche Anwendungsbereiche. Die Materialien werden vor, während und nach den Alterungsversuchen mit Hilfe spektroskopischer und kalorimetrischer Methoden, Größenausschlusschromatographie (GPC), Mikroskopie sowie mechanischer Tests charakterisiert. Die Untersuchungen ermöglichen so Materialoptimierungen und ggf. gezielte Anpassung der Zusammensetzung.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung der Schlichte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Albon-Chemie Dr. Ludwig-E. Gminder GmbH & Co. KG durchgeführt. Das Ziel des Projekts ist die Erforschung einer innovativen Methode zur einfachen, kostengünstigen und energieeffizienten Komponententrennung von faserverstärkten Kunststoffen (FVK). Diese ist mit den bisherigen Methoden nicht hinreichend möglich, da sie in der Regel die Verstärkungsfasern verkürzen und zusätzlich die mechanischen Eigenschaften verschlechtern. Kern der Projektidee ist die Einbringung einer thermisch instabilen Komponente, die bei Temperaturerhöhung Gase abspaltet. Diese Spezies wird während der Faserherstellung in die Schlichte und bei der Verbundherstellung in die Polymermatrix eingebracht. Dies erfolgt in Form nanoskaliger Teilchen, welche die mechanischen Eigenschaften des FVK nicht signifikant beeinflussen. Sobald der Lebenszyklus des FVK-Bauteils abgelaufen ist, wird dieses in einem Ofen bei geringen Temperaturen (bis 150 Grad Celsius , abhängig von der spezifischen Komponente) erwärmt, wodurch die thermolabile Komponente Gase freisetzt. Durch das so vielfach erhöhte Volumen entsteht lokal hoher Druck, welcher Mikrorisse und Mikrobrüche im Polymer erzeugt. Das so geschwächte Material kann sehr einfach mechanisch von den Fasertextilien abgetrennt werden.
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Jülich Centre for Neutron Science (JCNS), Neutronenforschung (JCSN-2) Streumethoden durchgeführt. Die Verwendung nachhaltiger Rohstoffe ist von höchster Bedeutung für zukünftige Batterietechnologien. Der Trend zu nanostrukturierten Elektrodenmaterialien verspricht dabei erhebliche Vorteile, wie erhöhte Ladeströme, Speicherkapazität und verbesserte Stabilität. Mit der Kombination von polarisierter Neutronenkleinwinkelstreuung (SANS) und Atompaarverteilungsfunktion (PDF) am Diffraktometer DREAM (ESS) bieten wir neuartige Neutroneninstrumentierung und Methodik. Mit diesem Ansatz werden wir Magnetismus, nanoskalige Morphologie und atomare Struktur von Eisenoxidnanoteilchen als Modellsysteme für Na- und Li-basierte Batterien untersuchen. Komplementäre Untersuchungen mittels Röntgenstreuung werden an der SAXS beamline CoSAXS (MAX IV) durchgeführt werden. Unsere skalenübergreifende Methodik wird es ermöglichen, in situ und simultan die strukturellen und magnetischen Änderungen im Elektrodenmaterial zu verfolgen, die als Reaktion auf lokale Fehlordnung, Oberflächenverzerrungen und - defekte sowie Dichtefluktuationen von Na und Li während Ladung und Entladung auftreten. Speziell polarisierte SANS Messungen der Magnetisierungsverteilung im Nanoteilchen während der Ladungszyklen in einer elektrochemischen Zelle erlauben einen neuen Zugang zur Überwachung der Batterieleistung und werden mögliche Versagensmechanismen aufklären. Vor der Methodenentwicklung für DREAM stehen komplementäre Neutronen- und Röntgenstreuungsstudien, die am MLZ, ISIS und ILL sowie MAX IV, Petra III und SLS durchgeführt werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Versuche auf Labor- und Pilotmaßstab" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Textiltechnik durchgeführt. Das Ziel des Projekts ist die Erforschung einer innovativen Methode zur einfachen, kostengünstigen und energieeffizienten Komponententrennung von faserverstärkten Kunststoffen (FVK). Diese ist mit den bisherigen Methoden nicht hinreichend möglich, da sie in der Regel die Verstärkungsfasern verkürzen und zusätzlich die mechanischen Eigenschaften verschlechtern. Kern der Projektidee ist die Einbringung einer thermisch instabilen Komponente, die bei Temperaturerhöhung Gase abspaltet. Diese Spezies wird während der Faserherstellung in die Schlichte und bei der Verbundherstellung in die Polymermatrix eingebracht. Dies erfolgt in Form nanoskaliger Teilchen, welche die mechanischen Eigenschaften des FVK nicht signifikant beeinflussen. Sobald der Lebenszyklus des FVK-Bauteils abgelaufen ist, wird dieses in einem Ofen bei geringen Temperaturen (bis 150 Grad Celsius , abhängig von der spezifischen Komponente) erwärmt, wodurch die thermolabile Komponente Gase freisetzt. Durch das so vielfach erhöhte Volumen entsteht lokal hoher Druck, welcher Mikrorisse und Mikrobrüche im Polymer erzeugt. Das so geschwächte Material kann sehr einfach mechanisch von den Fasertextilien abgetrennt werden.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Köln, Fachgruppe Chemie, Institut für Physikalische Chemie durchgeführt. Die Verwendung nachhaltiger Rohstoffe ist von höchster Bedeutung für zukünftige Batterietechnologien. Der Trend zu nanostrukturierten Elektrodenmaterialien verspricht dabei erhebliche Vorteile, wie erhöhte Ladeströme, Speicherkapazität und verbesserte Stabilität. Mit der Kombination von polarisierter Neutronenkleinwinkelstreuung (SANS) und Weitwinkelneutronendiffraktion (Bragg- und diffuse Streuung, Atompaarverteilungsfunktion PDF) am Diffraktometer DREAM (ESS) bieten wir eine aktuelle Entwicklung neuartiger Neutroneninstrumentierung und Methodik. Mit diesem Ansatz werden wir Magnetismus, nanoskalige Morphologie und atomare Struktur von Eisenoxidnanoteilchen als Modellsysteme für Na- und Li-basierte Batterien untersuchen. Komplementäre Untersuchungen mittels Synchrotron-Röntgenstreuung werden an der WAXS-SAXS beamline CoSAXS (MAX IV) durchgeführt werden. Unsere skalenübergreifende Methodik wird es ermöglichen, in operando und simultan die strukturellen und magnetischen Änderungen im Elektrodenmaterial zu verfolgen, die als Reaktion auf lokale Fehlordnung, Oberflächenverzerrungen und -defekte sowie Dichtefluktuationen von Na und Li während Ladung und Entladung auftreten. Speziell polarisierte SANS Messungen der Magnetisierungsverteilung im Nanoteilchen während der Ladungszyklen in einer elektrochemischen Zelle werden einen neuen Zugang zur Überwachung der Batterieleistung ermöglichen und mögliche Versagensmechanismen aufklären. Vor der Methodenentwicklung für DREAM stehen komplementäre Neutronen- und Röntgenstreuungsstudien, die am MLZ, ISIS und ILL sowie MAX IV, Petra III und SLS durchgeführt werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung des industriellen Spinnprozesses" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von FibreCoat GmbH durchgeführt. Das Ziel des Projekts ist die Erforschung einer innovativen Methode zur einfachen, kostengünstigen und energieeffizienten Komponententrennung von faserverstärkten Kunststoffen (FVK). Diese ist mit den bisherigen Methoden nicht hinreichend möglich, da sie in der Regel die Verstärkungsfasern verkürzen und zusätzlich die mechanischen Eigenschaften verschlechtern. Kern der Projektidee ist die Einbringung einer thermisch instabilen Komponente, die bei Temperaturerhöhung Gase abspaltet. Diese Spezies wird während der Faserherstellung in die Schlichte und bei der Verbundherstellung in die Polymermatrix eingebracht. Dies erfolgt in Form nanoskaliger Teilchen, welche die mechanischen Eigenschaften des FVK nicht signifikant beeinflussen. Sobald der Lebenszyklus des FVK-Bauteils abgelaufen ist, wird dieses in einem Ofen bei geringen Temperaturen (bis 150 Grad Celsius , abhängig von der spezifischen Komponente) erwärmt, wodurch die thermolabile Komponente Gase freisetzt. Durch das so vielfach erhöhte Volumen entsteht lokal hoher Druck, welcher Mikrorisse und Mikrobrüche im Polymer erzeugt. Das so geschwächte Material kann sehr einfach mechanisch von den Fasertextilien abgetrennt werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung von mikroverkapselten thermoaktiven Stoffsystemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Paderborn, Fachgebiet Technische Chemie und Chemische Verfahrenstechnik, Fachbereich Coating Materials and Polymers durchgeführt. Das Ziel des Projekts ist die Erforschung einer innovativen Methode zur einfachen, kostengünstigen und energieeffizienten Komponententrennung von faserverstärkten Kunststoffen (FVK). Diese ist mit den bisherigen Methoden nicht hinreichend möglich, da sie in der Regel die Verstärkungsfasern verkürzen und zusätzlich die mechanischen Eigenschaften verschlechtern. Kern der Projektidee ist die Einbringung einer thermisch instabilen Komponente, die bei Temperaturerhöhung Gase abspaltet. Diese Spezies wird während der Faserherstellung in die Schlichte und bei der Verbundherstellung in die Polymermatrix eingebracht. Dies erfolgt in Form nano-skaliger Teilchen, welche die mechanischen Eigenschaften des FVK nicht signifikant beeinflussen. Sobald der Lebenszyklus des FVK-Bauteils abgelaufen ist, wird dieses in einem Ofen bei geringen Temperaturen (bis 150 Grad Celsius , abhängig von der spezifischen Komponente) erwärmt, wodurch die thermolabile Komponente Gase freisetzt. Durch das so vielfach erhöhte Volumen entsteht lokal hoher Druck, welcher Mikrorisse und Mikrobrüche im Polymer erzeugt. Das so geschwächte Material kann sehr einfach mechanisch von den Fasertextilien abgetrennt werden.
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Freie Universität (FU) Berlin, Institut für Biologie, Arbeitsgruppe Ökologie der Pflanzen durchgeführt. Das Auftreten von Mikroplastik in Agrarökosystemen ist ein zunehmend wichtiges Thema. Diese Materialien scheinen auf landwirtschaftlichen Böden weit verbreitet zu sein, was wahrscheinlich auf die Prävalenz der Inputwege und die effiziente Einarbeitung durch Pflügen zurückzuführen ist. Es gibt erste Hinweise auf Mikroplastik-Auswirkungen auf Bodenprozesse (z.B. Bodenaggregation) und Bodenbiota (z.B. Regenwürmer), aber Auswirkungen auf die Rhizosphäre, ein Hotspot mikrobieller Aktivität im Boden mit größter Bedeutung für das Pflanzenwachstum, sind derzeit unbekannt. Unser Projekt zielt darauf ab, diesen blinden Fleck anzugehen, indem wir ein grundlegendes Konzept von Auswirkungen auf Rhizosphärenfunktionen und -interaktionen testen. Wir haben unsere Experimente so konzipiert, dass sie auch direkt Managementunterstützung generieren: Wir vergleichen drei Böden von außergewöhnlicher Bedeutung in der deutschen Landwirtschaft, um abschätzen zu können, wo die (positiven oder negativen) Effekte am stärksten sein könnten; und wir schließen vier verschiedene Kulturen mit jeweils fünf Sorten ein, um zu verstehen, ob die Wahl der Kulturen Mikroplastik-Effekte mildern könnte. Da Mikrokunststoffe weiter in nanoskalige Partikel fragmentiert werden können, schließen wir ein separates Experiment ein, um die Wirkung von Nanoplastik zu testen. Wir erwarten, dass unsere Forschung mechanistische Erkenntnisse über Mikro-/Nanoplastik-Effekte auf wichtige Rhizosphäreninteraktionen und -prozesse in landwirtschaftlichen Böden liefern wird. Dies erreichen wir durch kontrollierte Gewächshausversuche, die in der zweiten Phase des Projekts durch Feldstudien ergänzt werden. Dieses Projekt wird zur Entwicklung gezielter Schadensbegrenzungsstrategien beitragen, um die negativen Auswirkungen von Mikroplastik auf die Umwelt und die menschliche Gesundheit zu verringern.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz Zentrum München Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt (GmbH), Abteilung für Umweltgenomik durchgeführt. Das Auftreten von Mikroplastik in Agrarökosystemen ist ein zunehmend wichtiges Thema. Diese Materialien scheinen auf landwirtschaftlichen Böden weit verbreitet zu sein, was wahrscheinlich auf die Prävalenz der Inputwege und die effiziente Einarbeitung durch Pflügen zurückzuführen ist. Es gibt erste Hinweise auf Mikroplastik-Auswirkungen auf Bodenprozesse (z.B. Bodenaggregation) und Bodenbiota (z.B. Regenwürmer), aber Auswirkungen auf die Rhizosphäre, ein Hotspot mikrobieller Aktivität im Boden mit größter Bedeutung für das Pflanzenwachstum, sind derzeit unbekannt. Unser Projekt zielt darauf ab, diesen blinden Fleck anzugehen, indem wir ein grundlegendes Konzept von Auswirkungen auf Rhizosphärenfunktionen und -interaktionen testen. Wir haben unsere Experimente so konzipiert, dass sie auch direkt Managementunterstützung generieren: Wir vergleichen drei Böden von außergewöhnlicher Bedeutung in der deutschen Landwirtschaft, um abschätzen zu können, wo die (positiven oder negativen) Effekte am stärksten sein könnten; und wir schließen vier verschiedene Kulturen mit jeweils fünf Sorten ein, um zu verstehen, ob die Wahl der Kulturen Mikroplastik-Effekte mildern könnte. Da Mikrokunststoffe weiter in nanoskalige Partikel fragmentiert werden können, schließen wir ein separates Experiment ein, um die Wirkung von Nanoplastik zu testen. Wir erwarten, dass unsere Forschung mechanistische Erkenntnisse über Mikro-/Nanoplastik-Effekte auf wichtige Rhizosphäreninteraktionen und -prozesse in landwirtschaftlichen Böden liefern wird. Dies erreichen wir durch kontrollierte Gewächshausversuche, die in der zweiten Phase des Projekts durch Feldstudien ergänzt werden. Dieses Projekt wird zur Entwicklung gezielter Schadensbegrenzungsstrategien beitragen, um die negativen Auswirkungen von Mikroplastik auf die Umwelt und die menschliche Gesundheit zu verringern.
| Origin | Count |
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| Bund | 160 |
| Type | Count |
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| Förderprogramm | 160 |
| License | Count |
|---|---|
| offen | 160 |
| Language | Count |
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| Deutsch | 147 |
| Englisch | 28 |
| Resource type | Count |
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| Keine | 73 |
| Webseite | 87 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 98 |
| Lebewesen & Lebensräume | 74 |
| Luft | 107 |
| Mensch & Umwelt | 160 |
| Wasser | 60 |
| Weitere | 160 |