Das Projekt "Teilvorhaben 2: Neue Garnstrukturen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Textiltechnik durchgeführt. Im Rahmen des Vorhabens NF-CompPlus sollen neuartige Garnstrukturen aus im Vergleich zu Langflachs, der bisher im Strukturbauteilbereich eingesetzt wird, kostengünstigen Stapelfasern entwickelt werden. 10 ausgewählte Stapelfaserchargen werden mittels des Umwindespinnens zu Garnen mit geringer bzw. keiner Drehung verarbeitet, so, dass die Fasern im Verbundwerkstoff hochorientiert vorliegen und ähnliche mechanische Eigenschaften wie mit Langflachsgarnen erreicht werden können. Nur etwa 5 mm Faserlänge reichen aus, um ein Ablösen der Faser aus der Matrix eines Verbundwerkstoffes zu vermeiden. Demnach wird schon bei einer relativ geringen Faserlänge eine Verstärkungswirkung im Faser-Matrix-Verbund erreicht. Um eine nachhaltige und auf dem Markt tragfähige Entwicklung zu gewährleisten, sollen die einzelnen Entwicklungsstufen von den Fasern zum Verbundbauteil durch eine ökologische und eine ökonomische Betrachtung ergänzt werden. Ziel des Projekts ist es, Prototypen für Verbundmaterialien aus dem Fahrzeugbau zu entwickeln, die durch den Einsatz der neuartigen Garne neue, innovative Eigenschaften aufweisen und so mehr als eine reine Substitution der herkömmlichen Glasfaserverstärkten Kunststoffe darstellen. In Kombination mit Glasfasern soll am Ende des Projekts ein Prototypverbundwerkstoff für Federelemente aus Bastfasern mit optimierten Dämpfungseigenschaften entwickelt werden. Durch die neuartigen Garnstrukturen können biobasierte Verbundwerkstoffe neue Eigenschafts-Preis-Segmente erreichen, die mit bisher am Markt erhältlichen Strukturen nicht erreichbar sind. Dadurch können die auf Nachwachsenden Rohstoffen basierenden Werkstoffe in neuen Einsatzgebieten Anwendung finden, zum Beispiel in lasttragenden, schwingungsangeregten Komponenten im Fahrzeugbau. Das Projektkonsortium ist so konzipiert, dass die Entwicklungen durch die Industriepartner unterstützt werden und bis zur Prototypanwendung geführt werden können.
Das Projekt "Entwicklung und Erprobung einer kathodischen Nano-Filtrationsmembran für die reduktive Behandlung und Filtration von wasserunlöslichen Farbstoffen und Farbpigmenten zur Aufbereitung von Textilabwasser mit dem Ziel der Wasserkreislaufführung sowie..." wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wuppertal, Fachgruppe Chemie und Biologie, Arbeitsgruppe Analytische Chemie durchgeführt. Mit einem neuartigen Verfahren sollen im Abwasser der Färberei und Druckerei enthaltene Farbmittel, lösliche wie dispergierbare oder unlösliche Farbmittel in zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Schritten zunächst reduktiv und dann oxidativ behandelt werden. Zu diesem Zweck soll eine Anlage entwickelt werden, die aus einer Elektrolysezelle und einer anschließenden Oxidationskammer besteht. In der Elektrolysezelle werden die Farbstoffe kathodisch reduziert. Die Reduktion hat das Ziel Azofarbstoffe, Anthrachinonfarbstoffe und Pigmente in eine wasserlösliche Form zu überführen. Infolge der Spaltung der Azofarbstoffe entstehen Produkte mit kleinerem Molekulargewicht. Vermutlich werden aromatische Amine gebildet, deren Hydrophilie im Vergleich zum Dispersionsfarbstoff deutlich größer ist.Die erhöhte Wasserlöslichkeit der Produkte ist entscheidend für die Wirksamkeit bzw. Wirtschaftlichkeit der anschließenden oxidativen Behandlung, die in homogener Phase weitaus effektiver abläuft. Der selektive Transfer der löslichen Produkte in die Oxidationskammer soll über einen Filtrationsprozess mit einer Ultra- bzw. Nanofiltrationsmembran erfolgen. Die Membran hält die dispers gelösten Farbstoffpartikel zurück. Zur Optimierung des Filtrationsprozesses und der Elektrolyse soll die Elektrolyse direkt an der Membran stattfinden. Zu diesem Zweck muss eine elektrisch leitende Membran entwickelt werden, an der gleichzeitig die kathodische Reduktion und der Filtrationsprozess ablaufen können. Bei dem Filtrationsprozess kommt es zu einer Anreicherung der Farbstoffpartikel an der Membran bzw. der Kathodenoberfläche. Auf diese Weise gelangt der Farbstoff in unmittelbaren Kontakt mit der Kathode, so dass der Elektronenübertrag auf das Substrat erleichtert wird.Bei der Entwicklung der Membran muss berücksichtigt werden, dass diese bei einem dauerhaften Einsatz in einer Abwasserbehandlungsanlage stabil gegenüber den elektrochemischen Vorgängen, höheren Drücken und der Katholytzusammensetzung ist.Ein weiteres Projektziel ist die Strukturaufklärung der Reduktions- und Oxidationsprodukte. Dazu werden im wesentlichem zwei Analysensysteme verwendet. Mit dem schon im Projekt OXITEX erfolgreich eingesetzten LC-QTOF können höhermolekulare bzw, wasserlösliche Produkte anhand der gemessenen Präzisionsmassehinsichtlich ihrer Summenformel und ggfs. Struktur chara.kterisiert werden. Kleinere unpolare Verbindungen werden mittels GCxGC-(TOF)MS erfasst. Hier ist eine Identifizierung der über Elektronenstoßionisierten Analyten mit umfangreichen Datenbanken bzw. Vergleichssubstanzen möglich. Die ermittelten Strukturen sollen Aufschluss über den Reaktionsverlauf geben. So soll z.B. die Frage geklärt werden, ob die Reduktion in höheren Konzentrationen Zwischenprodukte liefert, oder ob ein weitergehender bzw.unspezifischer Abbau vorliegt. Auch die Annahme, dass infolge der Reduktion aus Azoverbindungen vorwiegend aromatische Amine entstehen, soll untersucht werden.
Das Projekt "Entwicklung eines inhärent sicheren, kostengünstigen und flexiblen Verfahrens zur Herstellung von Wasserstoffperoxidlösungen durch Direktsynthese mittels katalytisch beschichteter Membranen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DECHEMA Forschungsinstitut Stiftung bürgerlichen Rechts durchgeführt. Im Rahmen des Projektes wurde eine Methode zur Herstellung katalytisch aktiver Rohrmembranen mit innen liegender aktiver Schicht auf der Basis keramischer Mikro- und Ultrafiltrationsmembranen sowie Palladium und optional Gold als Aktivkomponenten entwickelt. Die Membranen, die vor der Metallabscheidung alternativ noch mit Kohlenstoff modifiziert wurden, wurden als strukturierte Katalysatoren in einem Gas/Flüssig-Membrankontaktor für die Direktsynthese von Wasserstoffperoxid (H2O2) aus Wasserstoff und Sauerstoff eingesetzt, können prinzipiell aber auch für andere heterogen katalysierte Flüssigphasenreaktionen Verwendung finden. Sie wurden hinsichtlich ihrer Zusammensetzung, Struktur, Katalysatorverteilung und -Partikelgröße umfassend charakterisiert. Weiterhin wurde eine Methode zur automatisierten Detektion von H2O2 im Konzentrationsbereich von 0.004-4.5 Gew.-Prozent basierend auf der Fliess-Injektions-Analyse entwickelt, die ebenfalls auch für andere Anwendungen eingesetzt werden kann. Die Aktivität und Selektivität der katalytischen Membranen wurde in Laborexperimenten zur Direktsynthese von H2O2 ermittelt. Hierzu wurde ein Kreislaufverfahren im Labormaßstab realisiert, das die Vorteile des Membrankontaktors bezüglich eines kompakten Verfahrensaufbaus sowie einer erhöhten Verfahrenssicherheit, die auf der Trennung der Reaktanden durch die Membran beruht, nutzt. Zur detaillierten Simulation der gekoppelten Reaktions- und Stofftransportvorgänge im Membrankontaktor wurde ein Matlab-Programm entwickelt. Die Membranpräparation wurde erfolgreich auf technisch relevante Membrangeometrien übertragen (Mehrkanalelemente bis 0,5 m Länge). Die Demonstration der H2O2-Direktsynthese blieb aber wegen Schwierigkeiten mit der Eindichtung der Mehrkanalelemente noch auf den Labormaßstab beschränkt. Probleme bestehen auch noch dahingehend, höhere Konzentrationen an H2O2 im Bereich einiger Gew.-Prozent im Kreislaufbetrieb zu erreichen. Dies ist möglicherweise auf eine unbefriedigende Passivierung der Apparatur oder auf die Desaktivierung des Katalysators zurückzuführen. Zudem liegen für eine aussagekräftige techno-ökonomische Bewertung des Verfahrens noch zuwenig experimentelle Daten vor.
Das Projekt "Experimentierfelder für zukunftsfähige Lebensformen - Was leisten Soziale Gemeinschaften für die Umsetzung einer Ethik der Nachhaltigkeit?" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Münster, Institut für Geographie, Abteilung Sozialgeographie, Politische Geographie durchgeführt. Mit dem Promotionsvorhaben wird grundlegend nach Prinzipien der sozialen Dimension der Nachhaltigkeit gesucht. Der erste Schritt bestand in theoretischen Überlegungen und Analysen anhand des Standes der interdisziplinären Umweltforschung, Nachhaltigkeitsforschung, Umweltsoziologie, Sozialer und Politischer Ökologie und damit zusammenhängend einer problemlösungsorientierten und möglichkeitseröffnenden Wissenschaftsmethodik. Um sozialökologische Prinzipien zu finden, führte die theoretische Analyse und Suche über die Beurteilung vorhandener sozialer Regelungsstrukturen und Institutionen hinaus und widmet sich der Erforschung von Entstehungsprinzipien sozialer Ordnungsstrukturen. Wie und unter welchen Voraussetzungen können Strukturen entstehen; die zu nachhaltigem Handeln motivieren? Demnach wird nach Wegen der Umsetzung für zukunftsfähige Lebensweisen geforscht. Unter Zuhilfenahme von soziologischer Gemeinschaftsforschung werden die nötigen Begrifflichkeiten für diejenigen sozialen Prozesse, die sich im mesosoziologischen Bereich bei der Entwicklung sozialer Ordnungsstrukturen abspielen, systematisiert, beschrieben und theoretisch fundiert. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung sozial-ökologischer, zukunftsfähiger Prinzipien. Diese sollen im zweiten Schritt durch die empirische Erforschung ausgesuchter sozialökologischer Projekte konkretisiert und empirisch fundiert werden. Intentionale Gemeinschaften mit sozialökologischen Zielen, die sich aus den Wünschen nach einem freien und 'guten' Leben in Frieden mit sich und der Umwelt gründen und dabei bewusst und reflektiert nach konkreten Umsetzungsmöglichkeiten suchen, stellen dafür ein Untersuchungsfeld dar. Sie sind sozialökologische Transformationsexperimente, die viele Bereiche der Lebensführung mit einbeziehen und neue Wege der sozialen und politischen Organisation erproben. Damit können potentielle Wege zu einer nachhaltigen Lebensweise vor dem Hintergrund der aktuellen kulturellen und gesellschaftlichen Umstände erforscht und beobachtet werden. Nach Vorstudien in den Ökodorf- Projekten Auroville und Findhom wird in entsprechend ausgewählten intentionalen Gemeinschaften in der Bundesrepublik Deutschland mit qualitativen Forschungsmethoden von Interviews und teilnehmender Beobachtung den Fragen zukunftsfähiger Gestaltung sozialer Gebilde im Sinne von nachhaltiger Entwicklung nachgegangen.
Das Projekt "Zelluläre Klima-Adaptionen in alpinen und polaren Pflanzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Innsbruck, Institut für Botanik, Abteilung für Physiologie und Zellphysiologie Alpiner Pflanzen durchgeführt. Die Pflanzen der Hochgebirge und der polaren Zonen müssend im Vergleich zu Pflanzen gemäßigter Bereiche mit drei besonderen Anforderungen fertig werden: kurze Vegetationszeit, Kälte, auch im Sommer möglich, und hoher Sonneneinstrahlung. Die Anpassungsstrategien, die ein Überleben in Hochgebirge und Arktis möglich machen, sind nur z.T. bekannt. Von seiten der Ökologie und Ökophysiologie wurden etliche solcher Strategien beschrieben, allerdings meist nur auf der Ebene der Pflanze oder eines Organs. Erst in jüngerer Zeit gibt es einige Untersuchungen, die die Adaptionen des Stoffwechsels verstehen wollen. Die Anpassung eines Stoffwechsels an ungünstige Bedingungen ist aber auch ein Ausdruck des Zusammenspiels von Zellorganellen und Membranen. Bislang ist nur von seiten des Antragstellers eine erste Beschreibung der Ultrastruktur alpiner Pflanzen mit Anbindung an den Stoffwechsel und Einbeziehung der Standortbedingungen erfolgt. Hier zeigte sich, daß mit Methoden der modernen Zellbiologie ein enormer Wissenszuwachs erhalten werden kann. So wurden vom Antragsteller in elektronenmikroskopischen Untersuchungen festgestellt, daß bei Kälte und Starklicht die Chloroplasten vieler alpiner und polarer Pflanzen besondere Strukturen zeigen ('Protrusionen), die einige physiologische Anpassungen erklärbar machen können. Die dem Auftreten dieser dynamischen Strukturen zugrunde liegenden Vorgänge in der Zelle können am besten mit modernen zellbiologischen Verfahren, wie sie etwa für Cytoskelett-Untersuchungen üblich sind, beschrieben werden. Daher sollen mit Hilfe eines confokalen Laser-Scanning-Mikroskopes (CLSM) unter Verwendung des 'green fluorescent protein (GFP) sowie fluoreszenz-markierter Antikörpern oder Cytoskelett-Inhibitoren die Bildungsmechanismen, Stabilität und 3-D Struktur dieser Protrusionen untersucht werden. Grundlage ist hierzu die vorherige Erfassung des Standortklimas der Pflanzen und ihrer Photosyntheseaktivität, um die Faktoren zu kennen, die die Zelle veranlassen, die Chloroplasten umzubilden. Voruntersuchungen haben auch ergeben, daß bei Hochgebirgspflanzen eine mögliche Kooperation von Plastiden, Mitochondrien und Microbodies überlebenswichtig sein kann. Diese dynamische Organell-Kooperation soll ebenfalls untersucht werden. Alle Arbeiten werden mit Wildpflanzen aus geeigneten hochalpinen und polaren Wuchsorten gemacht und die zellbiologischen Beobachtungen müssen über die Ökophysiologie dieser Pflanzen interpretiert werden.