Das Projekt "In vivo Kaskaden für den nachhaltigen Zugang für Polymere - Teilprojekt ifu" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ifu Institut für Umweltinformatik Hamburg GmbH durchgeführt. Dieses Forschungsprojekt fokussiert auf die Transformation von zyklischen Alkanen zu Bulk-Chemikalien. Als Katalysator wird ein orthogonaler mikrobieller Syntheseweg mit neuartigen Enzymen entwickelt. Zielstellung ist die Entwicklung eines flexiblen Biokatalysators für die Synthese von Plattformchemikalien wie beispielweise Biomonomere, Oligomere und Polymere. Parallel dazu werden unterschiedliche Reaktorkonzepte evaluiert, um die Basis für ein kontinuierliches Reaktionskonzept zu legen. In enger Zusammenarbeit aller beteiligter Projektpartner wird die ganze Prozesskette sorgfältig untersucht und eine Ökobilanz (LCA) bzw. eine Ökoeffizienzanalyse parallel durchgeführt, um zentrale Limitationen und Hürden im Prozess frühzeitig zu lokalisieren und eine entsprechende Problemlösung anzugehen, mit dem Ziel einen nachhaltigen, effizienten Prozess zu entwickeln. Die Durchführung von diesem Prozess in einer Größenordnung von etwa 100 t / a bedingt höchste Anforderungen an die entsprechenden Sicherheitsvorkehrungen in Bezug auf Personal und Umwelt. PolyBugs zeichnet sich dadurch aus, dass bereits von Beginn an, eine Ökoeffizienzanalyse begleitend durchgeführt wird, um (aus ökologischer und ökonomischer Sicht) mögliche Engpässe frühzeitig zu identifizieren und zu lösen. Zudem wird an der Datengrundlage für die Durchführung dieser und folgender Ökobilanzen gearbeitet indem ein harmonisierter Materialbaum entwickelt wird. Das Konsortium entwickelt einen flexiblen Biokatalysator und dazu passende Prozesse, zur Herstellung von bspw. Laktonen, Aminosäuren und Di-Säuren. Zur Bewertung der entwickelten Prozesse wird eine umfassende Stoffstromanalyse durchgeführt, die die Ökoeffizienz der zu entwickelnden Prozesse bezüglich Ihrer Ökoeffizienz. Zudem wird die Datengrundlage für Ökobilanzen verbessert indem ein Materialbaum erstellt wird, der verschiedene eingesetzte Datenbanken auf Elementarflussebene harmonisiert.
Das Projekt "Interface properties and electronic structure of thiophene-based materials" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wuppertal, Fachgruppe Chemie und Biologie, Arbeitsgruppe Makromolekulare Chemie durchgeführt. Das Hauptziel des Projekts ist ein tieferes Verständnis des elektronischen Verhaltens der aktiven organischen Schichten (Blends) in organischen Solarzellen und ihren Grenzflächen (Elektrode/org. Material und Polymerschicht/Polymerschicht). Die elektronische Eigenschaften der Grenzflächenschlichten und sowie von neuen organischen Materialien werden systematisch abgestimmt. Hierfür werden speziell hergestellte polymere und oligomere Donorkomponeten für Polymer (oder Oligomer)/Fulleren-basierte Donor/Akzeptor-Paare als aktive Schicht in Bulk-Heterojunction'-Solarzellen ausgewählt. Eine systematische Studie soll die Beziehungen zwischen ihrem Wachstum, ihrer Grenzflächeneigenschaften und der daraus resultierenden elektronischen Struktur klären. Ein weiterer Focus des Projekts liegt auf der Stabilität der neuen organischen Materialien und ihrer Grenzflächenschichten unter Normalbedingungen. Der Abbau durch photooxidative Prozesse soll dabei untersucht werden. Die Studien werden unter Zuhilfenahme komplementärer spektroskopischer Techniken durchgeführt, die weit reichende und detaillierte experimentelle Informationen über die physikalischen Eigenschaften der organischen Materialien liefern.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Steamcracken von Nebenprodukten der Depolymerisation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von INEOS Köln GmbH durchgeführt. Ziel des Projektes ist ein Logistik- und Anlagen-Konzept zur wirtschaftlichen Nutzung von Polystyrol-Abfällen als Rohstoff für hochwertige neue Kunststoffprodukte. Gegenüber der bislang üblichen thermischen Verwertung oder des sogenannten 'Downcyclings' der Kunststoffabfälle wird mit diesem Vorhaben die tatsächliche Schließung eines Kreislaufs angestrebt. Die INEOS in Köln wird die Eignung von Nebenprodukten für das thermische Cracken im Steamcracker untersuchen und in einer Versuchsanlage einsetzen. Die Bearbeitung des Projektvorhabens gliedert sich in sechs Arbeitspakete. Zunächst wird die Depolymerisation von Polystyrol im Labormaßstab abgebildet und untersucht. Anschließend wird der Prozess der Depolymerisation auf einen Doppelschneckenextruder übertragen. Während zu Beginn noch mit Modellsubstanzen gearbeitet wird, wird schon bald die technische Machbarkeit des Depolymerisationsprozesses mit realen Abfallproben demonstriert und Styrol von Nebenprodukten versuchsweise getrennt (Meilenstein 1). Parallel dazu widmet sich Arbeitspaket 2 den logistischen Herausforderungen der Rohstoffbeschaffung. In Arbeitspaket 3 und 4 werden zum einen die Prozessparameter optimiert, weiterhin verschiedenste Realproben, von post-consumer Proben bis hin zu Meeresmüll, auf ihre Eignung untersucht. In Arbeitspaket 5 wird insbesondere die Verwertung der einzelnen Fraktionen untersucht, die nach Auftrennung des Produktgemisches aus der Depolymerisation erhalten werden, insbesondere die Wiederverwendung des Styrols und das thermische Cracken von Nebenprodukten im Steamcracker. Im abschließenden Arbeitspaket 6 wird die Prozesskette einer umfassenden ökologischen und ökonomischen Betrachtung unterzogen. Die Nebenproduktgemische aus der Depolymerisation werden bei der INEOS in Köln im Hinblick auf die Einsetzbarkeit zum Steamcracken analysiert und bewertet. Die Nebenprodukte werden in der Versuchsanlage umgesetzt und die Prozessparameter in Anbetracht der entstehenden Produkte optimiert.
Das Projekt "Teilvorhaben 3: Depolymerisation von Polystyrol und Konditionierung von Polystyrolabfällen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Aufbereitung und Recycling (I.A.R.) durchgeführt. In diesem Forschungsvorhaben wird ein Verfahren zum rohstofflichen Recycling von Polystyrol entwickelt. Beim rohstofflichen Recycling werden die Polystyrol-Abfälle in ihre Grundbestandteile zerlegt, die anschließend als Rohstoff für einen erneuten Polymerisationsprozess zur Verfügung stehen. Der zu entwickelnde Prozess besteht aus einem mehrstufigen Verfahren. Zunächst wird aus dem zu verarbeitenden Abfall ein sortenreines Konzentrat hergestellt, das dann dem eigentlichen Verwertungsprozess zugeführt wird. Dies schließt neben einer Reinigung und Sortierung auch einen eventuellen Zerkleinerungsprozess ein, damit eine Förderung des Materials in den Extruder ermöglicht wird. Im zweiten Schritt werden in einem Doppelschneckenextruder die zerkleinerten Polystyrol-Abfälle in Monomere und Oligomere thermisch aufgespalten. Monomere, Oligomere und weitere flüchtige Spaltprodukte werden kondensiert. Mittels fraktionierender Destillation sollen die Styrolmonomere aus dem Kondensat abgetrennt werden. Sie können anschließend direkt im Produktionsprozess eingesetzt und zu neuem Polystyrol verarbeitet werden. Im dritten Schritt werden die Oligomere und andere Spaltprodukte in einem Steamcracker weiter aufgespalten, sodass auch aus diesem Material noch weitere Ausgangsstoffe, wie etwa Ethen, Propen oder Benzol, für die Kunststoffherstellung gewonnen werden.
Das Projekt "Entwicklung effizienter organischer Solarzellen auf Basis aufgedampfter Oligomere mit optimierter Nanomorphologie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Angewandte Photophysik durchgeführt. Das Teilziel der Arbeitsgruppe am IAPP besteht aus zwei Punkten: Erstens sollen die von der Heliatek neu entwickelten Materialien hinsichtlich ihrer Morphologie in Einzel- und Mischschichten (insbesondere mit C60) in Abhängikeit der Herstellungsbedingungen untersucht werden. Damit soll herausgefunden werden, ob die neuen Materialien die gewünschte Selbstorganisation auf der Nanometerskala aufweisen, die für eine hohe Ladungsträgerbeweglichkeit in der Absorber-Schicht notwendig ist. Zum Zweiten sollen aus den optimierten Materialien, die von der Heliatek geliefert werden, Solarzellen hergestellt, charakterisiert und optimiert werden. Dabei liegen besonders die Auswirkungen von Variationen in den Herstellungsbedingungen auf die Solarzellen-Eigenschaften im Fokus der Untersuchungen, um letztendlich optimierte Einzel-Solarzellen für die Verwendung in Tandemsolarzellen herstellen zu können.
Das Projekt "BioIndustrie2021 - CLIB 2021: Biotechnologische Wege zu funktionellen Polymer- und Oligomerprodukten: Adhäsive Peptide" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ARTES Biotechnology GmbH durchgeführt. Das Vorhaben hat hochfunktionale Peptide mit adhäsiven Eigenschaften gegenüber definierten Oberflächen zum Thema. Wissenschaftlich stehen dabei die Evaluierung biologischer Haftprinzipien, die Nutzung neuartiger Screening-Techniken und die Entwicklung eines Expressionssystems sowie eines Herstellungsverfahrens im Fokus. Das hier geschilderte Vorhaben ist Teil eines Gemeinschaftsprojekts und beinhaltet die Expressionsstudien in Hefe, sowie die Entwicklung der Labor-bzw. Pilotproduktion. Für die in den vorgeschalteten Screening-Ansätzen identifizierten Peptide mit den gewünschten adhäsiven Eigenschaften soll der vorliegende Arbeitsplan dazu beitragen geeignete Wirtssysteme und Sekretionswege zu identifizieren. Hierzu zählt die Variation von Sekretionssignalen und koexprimierten Chaperonen und die Variation der Form des/der adhäsiven Peptids/e. Für die beste Expressions-/Sekretionsvariante/n soll ein skalierbares Fermentations-/Produktionsverfahren evaluiert und etabliert werden. ARTES soll die Produktion des/r adhesiven Peptids/e übernehmen, hierdurch eigene Geschäftsfelder evaluieren und durch Verbesserung der Technologie-Plattform Nutzen für weitere Projekte generiert werden.
Das Projekt "Mikrosensortechnologie zur Spurenanalytik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Halle-Wittenberg, Mathematisch-Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät, Fachbereich Chemie, Institut für Analytik und Umweltchemie durchgeführt. Die neu entwickelte handliche Sensortechnik ist in der Lage, ausgewählte Substanzen in Gegenwart von Luft oder Wasser in geringen Konzentrationen schnell vor Ort nachzuweisen. Der mobile Einsatz wird durch die Miniaturisierung der Systeme ermöglicht. Lösliche organische Oligomere und Polymere werden synthetisiert und nach einem patentierten Herstellungsverfahren mit Hilfe von Nanotechnologie in Mustern als dünne Schichten auf Elektrodenmaterial aufgebracht. Zuvor durchgeführte Molecular Modeling Berechnungen der Sensorschichten geben Hinweise über geeignete Sensormaterialien. Entgegen einem herkömmlichen empirischen Ansatz für die Konstruktion von Sensoroberflächen, wird eine zuvor kalkulierte Analyt/Rezeptor-Wechselwirkung in die Praxis umgesetzt. In einigen praktischen Beispielen konnte die entwickelte Sensortechnik ihre Funktionsfähigkeit und Robustheit in kontinuierlichen Messverfahren zeigen. Die Messsignalerfassung stellt hohe Ansprüche an die Elektronik des Messgerätes. Eine Vielzahl von Detailverbesserung führte zu einem leicht handhabbaren Messgerät. Durch Verwendung von Mikrosystemtechnik konnten alle Bauteile des Messsystems in einem Gerät untergebracht werden.
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