Das Projekt "Mikrobiell katalysierte Elektrosynthese von Bernsteinsäure, Teilvorhaben 2: Untersuchung des Elektronentransfers und Genexpressionsanalyse" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Lehrgebiet für Bioverfahrenstechnik.Ziel ist die stoffliche Nutzung elektrischer Energie zur mikrobiellen Produktion des Kunststoffmonomers Bernsteinsäure. Hierbei wird der innovative Ansatz der mikrobiellen Elektrosynthese verfolgt. Elektrische Energie wird in den Mikroorganismus Actinobacillus succinogenes transferiert, der zugleich nachwachsende Rohstoffe zur Synthese der Katalysatoren und des Produkts nutzt. Die zusätzlichen Redoxäquivalente (NADH) durch die Aufnahme von Elektronen bewirken eine Veränderung der Stoffwechselproduktzusammensetzung in Richtung zur Bernsteinsäure. Das Konzept erlaubt die Umwandlung elektrischer Energie in komplexe Produkte unter Einsatz des selbstreplizierenden Ganzzellkatalysators unter sehr milden Reaktionsbedingungen (T kleiner als 40 Grad C, pH 7, wässriges Lösungsmittel). Zusätzlich sind die Anforderungen an die Elektroden und die Reinheit der flüssigen Phase bei einer mikrobiellen Elektrosynthese gering und somit der Prozess kostengünstig. Die Technologie der mikrobiellen Elektrosynthese konnte durch die Antragssteller bereits für die Produktion von Butanol etabliert und mehrfach publiziert werden. Im angestrebten Projekt soll ein neues, wirtschaftlich relevantes Bioproduktionsverfahren etabliert und der technologische Reifegrad des Verfahrens erhöht werden. Der Transfer der Power2X-Technologie wird zunächst in kleinen Reaktionsgefäßen durchgeführt und im Anschluss auf einen technischen Bioreaktor überführt. Hierbei werden Betrachtungen zur Skalierbarkeit durchgeführt. Zielsetzung des TV 2 ist die Untersuchung des Elektronentransfers und die Genexpressionsanalyse. Dafür soll die Biofilmbildung auf der Elektrode und die mögliche Ausbildung von Nanodrähten analysiert werden, die einen direkten Elektronentransfer ermöglichen. Unterschiede zwischen nativen und synthetischen Biofilmen werden untersucht. Erhaltene Erkenntnisse werden auf den Produktionsprozess im Bioreaktor übertragen und der Einfluss des angelegten Potentials auf die Genexpression analysiert.
Das Projekt "Modeling of Nanofibers and Submicron Filtration Phenomena" wird/wurde ausgeführt durch: Universität Stuttgart, Institut für Mechanische Verfahrenstechnik.Air filters in stationary building ventilation systems guarantee the protection of people as well as sensitive technical components from harmful contaminants, from ultra-fine particles to viruses and germs. At the heart of such filter systems are highly efficient filter media with corresponding particle separation performance, which can be achieved in particular by using ultra-fine synthetic, glass or nanofibers. Against the background of rising energy costs and the need for global CO2 reduction, the energy consumption of air filters is increasingly coming into focus. In order to reduce this, modern air filter media are required to have high separation efficiency and the lowest possible pressure drop. Simulation is a valuable tool in the development of filter media for specific applications. By predicting the performance of a filter medium, its microstructure can be optimized to meet specific requirements. However, this requires a correct representation of the effects occurring in this process in order to guarantee the validity of the predicted material properties. In particular, no application-oriented model approaches currently exist for the processes involved in the deposition of ultra-fine particles on ultra-fine fibers. The aim of this project is to improve the simulation models established in virtual filter media development and to extend them with regard to the consideration of submicron fibers (nanofibers). For this purpose, suitable submodels will be developed and integrated into an overall simulation model in order to take into account, in particular, the effects that have been neglected so far. The improved model will first be extensively validated. Finally, its applicability will be demonstrated by the first simulation-driven prediction of an optimized nanofiber-coated air filter medium, which will then be manufactured and tested for its performance.
Das Projekt "Teil 1^BioElektroGas - Bioelektrochemische Produktion von hochreinem Biogas aus Abfallstoffen^Teil 2, Teil 3" wird/wurde gefördert durch: Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg. Es wird/wurde ausgeführt durch: Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Institut für Mikrosystemtechnik.Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines vollkommen neuen Verfahrens zur Erzeugung von gasförmigen Kraftstoffen aus organischen Abfallstoffen. Dazu werden erstmals fermentative Verfahren und bio-elektrische Systeme zu einem neuen Prozess kombiniert. In diesem Prozess werden die Abfallstoffe zunächst in einem 'dark fermentation reactor' fermentativ in organische Säuren umgewandelt und anschließend einer bio-elektrochemischen Konversion, bestehend aus einer Anoden- und einer Kathodenkammer zugeführt werden. An der Anode werden die gelösten organischen Säuren durch exoelektrogene Bakterien zu CO2, H+ und e- oxidiert. Während die Protonen durch eine PEM (proton exchange membrane) der Kathode zugeführt werden, geben die Bakterien die freiwerdenden Elektronen an die Anode ab, so dass diese über eine elektrische Verbindung an die Kathode weiter geleitet werden. Das gebildete CO2 wird ergänzend bedarfsgerecht der Kathode zugeführt. Die Einzelziele des Projektes sind wie folgt definiert: - Entwicklung und Erprobung eines geeigneten Anoden- und Kathodenmaterials und Optimierung der Elektrodenstruktur - Untersuchung der biologischen Diversität der Mikroorganismen an den Elektroden - Optimierung des fermentativ bioelektrochemischen Gesamtverfahrens unter technischen Aspekten im Labormaßstab. Im Berichtszeitraum wurden im Wesentlichen folgende Arbeiten durchgeführt: Ausgehend von Vorarbeiten zur Wasserstoffproduktion mit Edelstahlkathoden in dem für die Methanogenen geeigneten Kulturmedium, wurde iterativ ein auf die Anforderungen der Kathodenentwicklung hin optimiertes Reaktorkonzept entwickelt. Eine Hauptanforderung an den Reaktor ist dabei die integrierte CO2-Versorgung. Hinsichtlich der Entwicklung eines geeigneten Biofilm-Trägermaterials wurden vergleichende Untersuchungen mit Glasfasern und Nanofasern aus Polyacrylnitril (PAN) in einer Kultur von M. barkeri durchgeführt. Die PAN-Nanofasern wurden teilweise zusätzlich mit (3-Aminopropyl)triethoxysilan (ATPES) behandelt, um deren Oberfläche mit positiven Ladungen auszurüsten und so die Biofilmansiedlung zu verbessern. In verschiedenen Langzeitexperimenten mit bioelektrochemischen Systemen, die mit Perkolat als Substrat betrieben wurden, konnte gezeigt werden, dass die bereits im Perkolat bestehende Community an Organismen in der Lage ist, die enthaltenen organischen Säuren komplett zu oxidieren. Dabei konnten Stromstärken von bis zu 0,5 mA/cm2 Anodenfläche gemessen werden. Die durchgeführten Untersuchungen zum fermentativen Aufschluss der Abfallstoffe belegen, dass die gewählten Substrate sehr gut in organische Säuren überführt werden können. Es traten keinerlei Prozessstörungen auf. In HPLC-Untersuchungen konnten keine Alkohole und Zucker im Perkolat nachgewiesen werden. Die Untersuchung des Perkolats zeigte für pH-6,0 die höchsten Konzentrationen an organischen Säuren, besonders die Gehalte an Essigsäure und Buttersäure lagen im Vergleich deutlich über den Werten bei pH-5,5.
Das Projekt "BioElektroGas - Bioelektrochemische Produktion von hochreinem Biogas aus Abfallstoffen, Teil 1" wird/wurde gefördert durch: Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Hohenheim, Landesanstalt für Agrartechnik und Bioenergie (740).Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines vollkommen neuen Verfahrens zur Erzeugung von gasförmigen Kraftstoffen aus organischen Abfallstoffen. Dazu werden erstmals fermentative Verfahren und bio-elektrische Systeme zu einem neuen Prozess kombiniert. In diesem Prozess werden die Abfallstoffe zunächst in einem 'dark fermentation reactor' fermentativ in organische Säuren umgewandelt und anschließend einer bio-elektrochemischen Konversion, bestehend aus einer Anoden- und einer Kathodenkammer zugeführt werden. An der Anode werden die gelösten organischen Säuren durch exoelektrogene Bakterien zu CO2, H+ und e- oxidiert. Während die Protonen durch eine PEM (proton exchange membrane) der Kathode zugeführt werden, geben die Bakterien die freiwerdenden Elektronen an die Anode ab, so dass diese über eine elektrische Verbindung an die Kathode weiter geleitet werden. Das gebildete CO2 wird ergänzend bedarfsgerecht der Kathode zugeführt. Die Einzelziele des Projektes sind wie folgt definiert: - Entwicklung und Erprobung eines geeigneten Anoden- und Kathodenmaterials und Optimierung der Elektrodenstruktur - Untersuchung der biologischen Diversität der Mikroorganismen an den Elektroden - Optimierung des fermentativ bioelektrochemischen Gesamtverfahrens unter technischen Aspekten im Labormaßstab. Im Berichtszeitraum wurden im Wesentlichen folgende Arbeiten durchgeführt: Ausgehend von Vorarbeiten zur Wasserstoffproduktion mit Edelstahlkathoden in dem für die Methanogenen geeigneten Kulturmedium, wurde iterativ ein auf die Anforderungen der Kathodenentwicklung hin optimiertes Reaktorkonzept entwickelt. Eine Hauptanforderung an den Reaktor ist dabei die integrierte CO2-Versorgung. Hinsichtlich der Entwicklung eines geeigneten Biofilm-Trägermaterials wurden vergleichende Untersuchungen mit Glasfasern und Nanofasern aus Polyacrylnitril (PAN) in einer Kultur von M. barkeri durchgeführt. Die PAN-Nanofasern wurden teilweise zusätzlich mit (3-Aminopropyl)triethoxysilan (ATPES) behandelt, um deren Oberfläche mit positiven Ladungen auszurüsten und so die Biofilmansiedlung zu verbessern. In verschiedenen Langzeitexperimenten mit bioelektrochemischen Systemen, die mit Perkolat als Substrat betrieben wurden, konnte gezeigt werden, dass die bereits im Perkolat bestehende Community an Organismen in der Lage ist, die enthaltenen organischen Säuren komplett zu oxidieren. Dabei konnten Stromstärken von bis zu 0,5 mA/cm2 Anodenfläche gemessen werden. Die durchgeführten Untersuchungen zum fermentativen Aufschluss der Abfallstoffe belegen, dass die gewählten Substrate sehr gut in organische Säuren überführt werden können. Es traten keinerlei Prozessstörungen auf. In HPLC-Untersuchungen konnten keine Alkohole und Zucker im Perkolat nachgewiesen werden. Die Untersuchung des Perkolats zeigte für pH-6,0 die höchsten Konzentrationen an organischen Säuren, besonders die Gehalte an Essigsäure und Buttersäure lagen im Vergleich deutlich über den Werten bei pH-5,5.
Das Projekt "Teilvorhaben: Systemintegration für Gewässermonitoring^Kompakter plasmonischer Sensor für die Vor-Ort-Analytik von Schadstoffen im Wasser und in Lebensmitteln^Teilvorhaben: Kompaktsystem, Teilvorhaben: Herstellung und Charakterisierung von Nanorod-Arrays als sensorisches Substrat" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Dresden, Fachrichtung Physik, Institut für Angewandte Physik - Angewandte Photophysik (IAPP).Für die Ermittlung von Schadstoffen bzw. Rückständen in Lebensmitteln und Gewässern wird im Projekt PlasmoSens ein kompakter, modularer Sensor entwickelt. Dieser soll eine Analyse von z.B. Pestiziden und/oder Antibiotika vor Ort ermöglichen, welche somit fernab von Laboren zur Überwachung von Gewässern und Lebensmitteln eingesetzt werden kann. Für diese Aufgabe werden Gold-Nanorod-Arrays als sensorisches Substrat evaluiert, welche plasmonische Eigenschaften aufweisen. Diese Nanorod-Arrays eignen sich aufgrund ihrer Struktureigenschaften zur Signalverstärkung und sollen somit eine hochsensitive und markierungsfreie optische Detektion ermöglichen. Das Institut für Angewandte Physik (IAP) beschäftigt sich im Rahmen des Projektes mit der Erprobung von Nanorod-Arrays und deren Optimierung bezüglich der Strukturparameter für die Anwendung in der Biosensorik. Hierbei kommen nasschemische Verfahren zum Einsatz, sowie v.a. optische Spektroskopie und Rasterelektronenmikroskopie für deren Charakterisierung. Die Funktionalisierung der Nanorod-Substrate, sowie der Bau der modularen Sensorplattform wird durch Projektpartner realisiert, wobei das IAP beratende Funktion hat. Weiterhin wird sich das IAP mit der Evaluierung geeigneter Detektionsalgorithmen beschäftigen. Das IAP übernimmt die Koordination des Verbundprojektes.
Das Projekt "Teilvorhaben: Systemintegration für Gewässermonitoring^Kompakter plasmonischer Sensor für die Vor-Ort-Analytik von Schadstoffen im Wasser und in Lebensmitteln, Teilvorhaben: Kompaktsystem" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt. Es wird/wurde ausgeführt durch: IfU - Diagnostic Systems GmbH.
Das Projekt "Teilvorhaben: Design und Realisierung der mikrofluidischen Plattform, Funktionalisierung der Nanorod-Arrays als sensorisches Substrat sowie Unterstützung bei der Systemintegration^Teilvorhaben: Herstellung und Charakterisierung von Nanorod-Arrays als sensorisches Substrat^Teilvorhaben: Systemintegration für Gewässermonitoring^Kompakter plasmonischer Sensor für die Vor-Ort-Analytik von Schadstoffen im Wasser und in Lebensmitteln^Teilvorhaben: Kompaktsystem, Teilvorhaben: Herstellung von Nanorod-Substraten für die Biosensorik" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt. Es wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik.Das Teilvorhaben beschäftigt sich mit der Abscheidung von Metallschichten als Basis der Gold-Nanorod-Herstellung. Ziel ist die Abscheidung von Titan-Haftvermittler-, Gold-Elektroden und Aluminium-Schichten. Die Herstellung der Nanorods für den im Verbundprojekt zu realisierenden Sensors erfolgt durch Anodisierung der Aluminiumschicht und der Befüllung der so entstehenden Poren mit Gold. Durch die gezielte Prozessführung während der Anodisierung lassen sich die Strukturparameter der Nanorods und dadurch die optische Resonanzwellenlänge des Sensors einstellen. Das Anodisierungsverhalten ist stark von der Mikrostruktur der Al-Metallschichten abhängig, so dass die Bestimmung der optimalen Prozessparameter für die Abscheidung ein integraler Aspekt des Vorhabens ist. Auf dem gewählten Substrat (standardmäßig Glas) wird nach geeigneter Substratvorbehandlung mittels Magnetron-Sputtern zuerst eine Haftvermittlerschicht, danach eine Gold-Schicht als Elektrode und anschließend eine Aluminiumschicht abgeschieden. Dabei ist insbesondere die Bestimmung der optimalen Prozessparameter zur Abscheidung der Al-Schichten nach Anforderungen an das Nanorod-Substrat durch die Sensoranwendung ein wichtiger Aspekt. Begleitend zu allen Schritten erfolgen Charakterisierungen der hergestellten Schichten und Schichtsysteme. Eine wesentliche Aufgabe ist die Bereitstellung geeigneter Testsubstrate für die Projektpartner im gesamten Projektverlauf.
Das Projekt "Teilvorhaben: Herstellung und Charakterisierung von Nanorod-Arrays als sensorisches Substrat^Teilvorhaben: Systemintegration für Gewässermonitoring^Teilvorhaben: Kompaktsystem^Kompakter plasmonischer Sensor für die Vor-Ort-Analytik von Schadstoffen im Wasser und in Lebensmitteln, Teilvorhaben: Design und Realisierung der mikrofluidischen Plattform, Funktionalisierung der Nanorod-Arrays als sensorisches Substrat sowie Unterstützung bei der Systemintegration" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt. Es wird/wurde ausgeführt durch: microfluidic ChipShop GmbH.In dem Verbundprojekt 'PlasmoSens' wird die Vor-Ort-Analyse von umwelt- und lebensmittelbelastenden Stoffen, wie z.B. Pestiziden oder Antibiotika, mit Hilfe eines kompakten, modularen Sensors realisiert. Dieser Sensor nutzt das Prinzip der lokalisierten Oberflächenplasmonenresonanz-Spektroskopie, wobei aufrecht stehende Nanorods als sensitives Element eingesetzt werden. Die Aufgaben von microfluidic ChipShop liegen im Bereich der Nanorods, dem Mikrofluidikchip, der Unterstützung bei der Systemintegration sowie der fluidischen und applikativen Prozessererarbeitung.
Das Projekt "nanoGRAVUR: Nanostrukturierte Materialien - Gruppierung hinsichtlich Arbeits-, Verbraucher- und Umweltschutz und Risikominimierung^nanoGRAVUR: Nanostrukturierte Materialien - Gruppierung hinsichtlich Arbeits-, Verbraucher- und Umweltschutz und Risikominimierung, nanoGRAVUR: Nanostrukturierte Materialien - Gruppierung hinsichtlich Arbeits-, Verbraucher- und Umweltschutz und Risikominimierung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt. Es wird/wurde ausgeführt durch: Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung.Aufgrund zahlreicher Einflussfaktoren und unzureichender Möglichkeiten bei der Expositionscharakterisierung, wurde die Exposition trotz grundlegender Bedeutung für die Risikobeurteilung bisher nur untergeordnet oder gar nicht bei der Ausarbeitung von allgemeinen Gruppierungsansätzen betrachtet. Die Exposition stellt ein komplexes Zusammenspiel von verschiedenen Teilprozessen und sich daraus ergebender, messbarer Materialzustände dar. Um aus Einzelfallbetrachtungen sinnvolle Gruppierungen zu ermöglichen, müssen die Teilprozesse als auch die resultierenden Zustände getrennt betrachtet werden. Arbeitspaket AP2 'Gruppierung Freisetzung, Transport, Fate und Exposition' besteht daher aus zwei voneinander losgelösten Unterarbeitspaketen (AP2a und AP2b). In AP2a wird die Freisetzung betrachtet, d.h. Vorgänge, bei denen aus einem Ausgangsmaterial durch einen Prozess (z.B. thermisch, chemisch, mechanisch) partikelförmige Objekte vom Verbund abgetrennt oder aus diesem erzeugt werden, und dabei mit hinreichender Energie ausgestattet sind, um in die Umgebung überzugehen. Zur Beurteilung der Freisetzung ist auch eine Betrachtung der Material-Vorgeschichte erforderlich, welche sich mit der Freilegung von Nanoobjekten oder nanoobjekthaltiger Fragmente (z.B. NO-Diffusion innerhalb des NM an Phasengrenze, Matrixabbau) und Änderungen von physikalisch-chemischen Material-Eigenschaften (z.B. Matrixveränderung) vornehmlich durch Alterung des NM beschäftigt. In AP2b wird das allgemeine Verhalten dieser Objekte nach der Freisetzung betrachtet, d.h. die sich mit der Zeit und dem Ort ändernden Eigenschaften dieser (z.B.: Veränderungen in Größe/Konzentration durch Reagglomeration/Verdünnung/ Aufkonzentrierung/..., Mobilität, Matrixabbau der freigesetzten Objekte im Umgebungsmedium), wobei auch der Einfluss auf das Verhalten durch Eigenschaften des Umgebungsmediums (z.B.: pH-Wert, Temperatur, Luftfeuchte) Beachtung findet. Die Exposition ist der von Ort und Zeit abhängige, sich durch Transport- und Transformationsprozesse einstellende Zustand (AP2b) des freigesetzten Materials (AP2a) vor dem Erreichen eines Schutzgutes. Eine Beurteilung der Exposition soll durch Zusammenführung der Ergebnisse aus AP2a und AP2b realisiert werden.
Das Projekt "PLATOX - In-vitro- und In-vivo-Untersuchungen zur Generierung validierter Toxizitätsdaten für Graphen-Nanoplättchen, PLATOX - In-vitro- und In-vivo-Untersuchungen zur Generierung validierter Toxizitätsdaten für Graphen-Nanoplättchen" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt. Es wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin (ITEM).Graphen-Nanopartikel mit seitlichen Längen von 0.5, 5 und 25 Mikro m zeigt Depositionseffizienzen von 45-10%. Somit können relativ große Partikel (bis 20 Mikro m) dennoch den Alveolarbereich der Lunge erreichen und dort akkumulieren. Die toxikologische Charakterisierung von Graphenen ist noch nicht vollständig erfolgt. In einem 5tägigen Inhalationstest zeigten Graphen-Nanoplättchen ein geringeres toxisches Potenzial als mehrwandige Kohlenstoff-Nanoröhren (MWCNT; Knäuelform). Im vorliegenden Vorhaben soll eine Auswahl (Graphen, Graphenoxid, Graphitoxid, Carboxy-Graphen) miteinander verglichen und das Toxizitätpotential in einer Rangfolge bewertet werden. Verschiedene Graphene werden mit Referenzen einem Toxizitäts-Screening unterzogen. Zunächst soll eine Auswahl unter kommerziellen Graphenen getroffen werden. Als Referenzen werden ein Testruß und ein MWCNT verwendet; - WP1. In einem In-vitro-Screening mit zelltoxischen und gentoxischen Endpunkten werden die Graphene mit der stärksten/geringsten toxischen Wirkung bestimmt; - WP2. Zur Validierung der In-vitro-Ergebnisse wird eine 28-Tage-Inhalationsstudie mit Betrachtung entzündlicher, gentoxischer und histopathologischer Endpunkte durchgeführt; - WP3. Mit den Daten wird eine Risikobewertung vorgenommen; - WP4. Projektmanagement; (Text gekürzt)
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 39 |
| Land | 3 |
| Wissenschaft | 1 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 38 |
| Text | 4 |
| License | Count |
|---|---|
| geschlossen | 4 |
| offen | 38 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 33 |
| Englisch | 13 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Dokument | 1 |
| Keine | 19 |
| Webseite | 22 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 23 |
| Lebewesen & Lebensräume | 27 |
| Luft | 25 |
| Mensch & Umwelt | 42 |
| Wasser | 23 |
| Weitere | 42 |
