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Teilvorhaben: G.E.O.S

Das Projekt "Teilvorhaben: G.E.O.S" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von G.E.O.S. Ingenieurgesellschaft mbH durchgeführt. Germanium (Ge) und Indium (In) sind wichtige Elemente für die Hightech-Industrie, deren zukünftige Bereitstellung aber nicht gewährleistet ist. Stäube aus Kupferschmelzen enthalten neben Eisen, Zink, Blei und Zinn signifikante Mengen an Ge und In, allerdings gibt es derzeit keine geeignete Technologie für die Gewinnung dieser Elemente. Die Stäube werden in Indien von Kupferhütten in großen Mengen produziert, deren Verwertung in den Kupferhütten selbst bzw. deren Entsorgung eine große Herausforderung ist. Gleichzeitig stellen die Stäube aber eine wertvolle Rohstoffquelle dar. Das Projekt beabsichtigt, umweltfreundliche und wirtschaftlich tragfähige Technologien für die Gewinnung von Indium und Germanium aus diesen Stäuben zu entwickeln. Dabei sollen auch andere in den Stäuben enthaltene Begleit-/Störelemente mitberücksichtigt und wenn möglich abgetrennt bzw. gewonnen werden. Es ist geplant, die Elemente möglichst selektiv zunächst durch (Bio-) Laugungsprozesse aus den Kupferstäuben zu extrahieren und anschließend durch innovative Abtrennungsverfahren zu gewinnen. Für die Rückgewinnung der durch die Laugung mobilisierten Elemente werden vorrangig Siderophor- und Peptid-basierte biosorptive Biokompositen eingesetzt, die sehr selektiv und hochaffin In3+ und Ge4+ aus den Laugungslösungen binden. Weiterhin soll auch die Eignung klassisch chemischer Techniken für die Gewinnung der Elemente geprüft werden. Ein ähnlicher Ansatz bzgl. Laugung und Elementgewinnung soll für Abfälle aus der Kupfermetallverarbeitung angewendet werden. Hierfür sollen auch biologische Materialien für die Separation von Kupfermineralen aus den Stäuben eingesetzt werden. Im Projekt werden das Indian Institute of Technology in Delhi (IITD Delhi) und das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Dresden (HZDR) als Forschungspartner mitwirken sowie die deutsche Firma G.E.O.S. Ingenieurgesellschaft mbH, Freiberg (GEOS) und die indische Firma Lakshmi Life Science, Coimbatore (LLS) als Industriepartner.

IBÖ-01: Auf dem Weg zu neuen, peptid-basierten Produktinnovationen - und das nachhaltig

Das Projekt "IBÖ-01: Auf dem Weg zu neuen, peptid-basierten Produktinnovationen - und das nachhaltig" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Düsseldorf, Institut für Biochemie, Lehrstuhl für Biochemie I durchgeführt. Peptide werden derzeit ausschließlich in Pharma-Produkten eingesetzt, da nur hier deren hohen Preise amortisiert werden können. Und dass trotz zahlreicher potenzieller Einsatzgebiete, z. B. in Super-Klebern, Sterile-Shirts oder als Narben-Ex. Die hohen Preise resultieren maßgeblich aus dem dominierenden Produktionsverfahren, der chemischen Synthese. Zusätzlich werden bei diesen Synthesen Chemikalien und organische Lösungsmittel in großen Mengen eingesetzt und die Umwelt dadurch belastet. Der Bedarf nach einer kosteneffizienten und nachhaltigen Herstellungsmethode ist daher groß. Zur Zeit stellen Biotechnologien keine geeignete Alternative zur Chemie dar, denn sie scheitern bei der Herstellung der meisten Peptide. Unsere Biotechnologien haben nun das Potenzial dazu eine Plattform für die kosteneffiziente und nachhaltige Produktion von Peptiden zu bieten. Im Rahmen dieser Förderung wollen wir geeignete Kooperationspartner gewinnen, um noch notwendige Entwicklungsschritte zu bearbeiten. Dazu zählt die Identifikation geeigneter Peptidkandidaten, Machbarkeitsstudien bezüglich deren Herstellung mit unserem System, Funktionsanalysen der Peptide und die Entwicklung industriereifer Produktionsprozesse. Zusätzlich sollen freedom-to-operate-Analysen für unsere Technologien und die identifizierten Peptide durchgeführt werden. Gelingen die Entwicklungsschritte, werden peptidbasierte Produktinnovationen in Zukunft bezahlbar, und das auf nachhaltige Art und Weise.

Teilprojekt Ax

Das Projekt "Teilprojekt Ax" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Henkel AG & Co. KGaA durchgeführt. Diverse Peptide mit spezifischen Hafteigenschaften auf verschiedenen Oberflächen wie Edelstahl, natürliche oder synthetische Polymere wurden bereits mit molekularen Screeningverfahren in Henkel AG identifiziert. Um das Potenzial der identifizierten Peptide für die verschiedensten Anwendungen (in Produkten wie Wasch-/Reinigungsmittel, Kosmetik/Körperpflege und/oder Klebstoff) in vollem Umfang und in den anwendungsnahen, standardisierten Prüfprotokollen der Henkel AG testen zu können, sind größere Mengen (= 100 g) erforderlich. Die Herstellung von Peptiden im dreistelligen Grammmaßstab sowie die Evaluierung der konkurrenzfähigen Produktionssysteme soll Gegenstand des Projektes sein. Dabei wird das Scale-Up des bestehenden E. coli Produktionssystems erfolgen (100 L) und alternative extrazelluläre Produktionsplattformen untersucht. Produktionsorganismen wie die filamentösen Pilze A. oryzae und/oder T. reesei überprüft und bewertet werden. Des Weiteren wird ein geeignetes Verfahren entwickelt, welches die Bereitstellung der Peptide oder weitere Formulierungsarbeiten in einem für technische Anwendungen geeigneten Kostenrahmen ermöglicht. Verschiedene Grundoperationen wie Filtration, Fällung, Chromatographie bieten sich hierbei an und müssen verglichen werden. Zusätzlich wird der Einsatz der Ankerpeptid-Technologie als kostengünstige Möglichkeit zur Aufarbeitung der Peptide untersucht. Aspekte an die geforderte Reinheit, der chemischen oder enzymatischen Abtrennung von zusätzlichen Sequenzen (Inclusionbody-, Reinigungs-Tags, Ankerpeptide) werden von Beginn an in der Prozessentwicklung adressiert. Nach erfolgreichem Abschluss des HoLoPep-Projekts im Labormaßstab (bis zu 100 L Fermenter in der Phase 1 von Bio4MatPro) ist die Überführung in den Demonstrator- bzw. Pilot-Maßstab (Phase 2) vorgesehen. Schließlich ist bei positivem Verlauf, die Erprobung des erarbeiteten Verfahrens in den Pilotmaßstab Gegenstand der weiteren Projektphasen.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Henkel AG & Co. KGaA durchgeführt. Diverse Peptide mit spezifischen Hafteigenschaften auf verschiedenen Oberflächen wie Edelstahl, natürliche oder synthetische Polymere wurden bereits mit molekularen Screeningverfahren in Henkel AG identifiziert. Um das Potenzial der identifizierten Peptide für die verschiedensten Anwendungen (in Produkten wie Wasch-/Reinigungsmittel, Kosmetik/Körperpflege und/oder Klebstoff) in vollem Umfang und in den anwendungsnahen, standardisierten Prüfprotokollen der Henkel AG testen zu können, sind größere Mengen (= 100 g) erforderlich. Die Herstellung von Peptiden im dreistelligen Grammmaßstab sowie die Evaluierung der konkurrenzfähigen Produktionssysteme soll Gegenstand des Projektes sein. Dabei wird das Scale-Up des bestehenden E. coli Produktionssystems erfolgen (100 L) und alternative extrazelluläre Produktionsplattformen untersucht. Produktionsorganismen wie die filamentösen Pilze A. oryzae und/oder T. reesei überprüft und bewertet werden. Des Weiteren wird ein geeignetes Verfahren entwickelt, welches die Bereitstellung der Peptide oder weitere Formulierungsarbeiten in einem für technische Anwendungen geeigneten Kostenrahmen ermöglicht. Verschiedene Grundoperationen wie Filtration, Fällung, Chromatographie bieten sich hierbei an und müssen verglichen werden. Zusätzlich wird der Einsatz der Ankerpeptid-Technologie als kostengünstige Möglichkeit zur Aufarbeitung der Peptide untersucht. Aspekte an die geforderte Reinheit, der chemischen oder enzymatischen Abtrennung von zusätzlichen Sequenzen (Inclusionbody-, Reinigungs-Tags, Ankerpeptide) werden von Beginn an in der Prozessentwicklung adressiert. Nach erfolgreichem Abschluss des HoLoPep-Projekts im Labormaßstab (bis zu 100 L Fermenter in der Phase 1 von Bio4MatPro) ist die Überführung in den Demonstrator- bzw. Pilot-Maßstab (Phase 2) vorgesehen. Schließlich ist bei positivem Verlauf, die Erprobung des erarbeiteten Verfahrens in den Pilotmaßstab Gegenstand der weiteren Projektphasen.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Dresden-Roßendorf e.V., Institut für Ressourcenökologie, Abteilung Biogeochemie durchgeführt. 'PepTight' entwickelt eine Peptid-basierte Plattform für biohybride Zukunftstechnologien. Als Beispielfall wird ein modularer Filter entwickelt, der Lanthanid-Ionen aus wässrigen Lösungen anreichert und separiert. Lanthanide wurden wegen ihrer enormen wirtschaftlichen Bedeutung für viele Bereiche der Hightech-Industrie ausgewählt. Sie sind derzeit nur aufwendig und unter Verwendung von umweltgefährdenden Chemikalien zu gewinnen und voneinander zu trennen. Hochselektive biologische Bindereinheiten (Peptide) für Lanthanoid-Ionen werden mittels innovativer Kopplungsstrategien mit spezifisch-funktionalen Polymeren verknüpft und die Peptid-Polymer-Konjugate in modularen Filtern immobilisiert. Potentielle Peptid-Kandidaten werden mit hochmodernen Methoden (Phagen-Display) identifiziert und anschließend physikochemisch und strukturell charakterisiert (u.a. Titrationskalorimetrie, Laser-basierte optische und NMR-Spektroskopie). Der Einfluss der Verknüpfungsstrategie, des Spacers und der Immobilisationsmatrix auf die Funktionalität der Peptide wird während der Entwicklung der biohybriden Module fortwährend untersucht. Ergänzt werden die experimentellen Arbeiten von computergestützten Methoden. Durch die Kombination von experimentellen Ergebnissen mit Simulationen von einer Vielzahl von Peptiden ist es möglich, funktionale Sequenzen zu identifizieren und mit Hilfe von maschinellem Lernen Peptidsequenzen mit verbesserten Eigenschaften vorherzusagen. Damit werden innerhalb von 'PepTight' Strategien und Ansätze zur Peptidselektion und Immobilisierung entwickelt. Diese sind für viele Bereiche der Biotechnologie - etwa biohybride Abwasserreinigung oder Sensorik - relevant und auf diese übertragbar. Weiterhin wird mit der Gewinnung von Lanthaniden aus bisher unwirtschaftlichen Ressourcen ein Beitrag zur Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft geleistet, der die Unabhängigkeit von unsicheren Bezugsquellen für diese relevanten Metalle fördert.

Teilprojekt C

Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DWI - Leibniz-Institut für Interaktive Materialien e.V. durchgeführt. Diverse Peptide mit spezifischen Hafteigenschaften auf verschiedenen Oberflächen wie Edelstahl, natürliche oder synthetische Polymere wurden bereits mit molekularen Screeningverfahren in Henkel AG identifiziert. Um das Potenzial der identifizierten Peptide für die verschiedensten Anwendungen (in Produkten wie Wasch-/Reinigungsmittel, Kosmetik/Körperpflege und/oder Klebstoff) in vollem Umfang und in den anwendungsnahen, standardisierten Prüfprotokollen der Henkel AG testen zu können, sind größere Mengen (= 100 g) erforderlich. Die Herstellung von Peptiden im dreistelligen Grammmaßstab sowie die Evaluierung der konkurrenzfähigen Produktionssysteme soll Gegenstand des Projektes sein. Dabei wird das Scale-Up des bestehenden E. coli Produktionssystems erfolgen (100 L) und alternative extrazelluläre Produktionsplattformen untersucht. Produktionsorganismen wie die filamentösen Pilze A. oryzae und/oder T. reesei überprüft und bewertet werden. Des Weiteren wird ein geeignetes Verfahren entwickelt, welches die Bereitstellung der Peptide oder weitere Formulierungsarbeiten in einem für technische Anwendungen geeigneten Kostenrahmen ermöglicht. Verschiedene Grundoperationen wie Filtration, Fällung, Chromatographie bieten sich hierbei an und müssen verglichen werden. Zusätzlich wird der Einsatz der Ankerpeptid-Technologie als kostengünstige Möglichkeit zur Aufarbeitung der Peptide untersucht. Aspekte an die geforderte Reinheit, der chemischen oder enzymatischen Abtrennung von zusätzlichen Sequenzen (Inclusionbody-, Reinigungs-Tags, Ankerpeptide) werden von Beginn an in der Prozessentwicklung adressiert. Nach erfolgreichem Abschluss des HoLoPep-Projekts im Labormaßstab (bis zu 100 L Fermenter in der Phase 1 von Bio4MatPro) ist die Überführung in den Demonstrator- bzw. Pilot-Maßstab (Phase 2) vorgesehen. Schließlich ist bei positivem Verlauf, die Erprobung des erarbeiteten Verfahrens in den Pilotmaßstab Gegenstand der weiteren Projektphasen.

Teilprojekt Cx

Das Projekt "Teilprojekt Cx" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DWI - Leibniz-Institut für Interaktive Materialien e.V. durchgeführt. Diverse Peptide mit spezifischen Hafteigenschaften auf verschiedenen Oberflächen wie Edelstahl, natürliche oder synthetische Polymere wurden bereits mit molekularen Screeningverfahren in Henkel AG identifiziert. Um das Potenzial der identifizierten Peptide für die verschiedensten Anwendungen (in Produkten wie Wasch-/Reinigungsmittel, Kosmetik/Körperpflege und/oder Klebstoff) in vollem Umfang und in den anwendungsnahen, standardisierten Prüfprotokollen der Henkel AG testen zu können, sind größere Mengen (= 100 g) erforderlich. Die Herstellung von Peptiden im dreistelligen Grammmaßstab sowie die Evaluierung der konkurrenzfähigen Produktionssysteme soll Gegenstand des Projektes sein. Dabei wird das Scale-Up des bestehenden E. coli Produktionssystems erfolgen (100 L) und alternative extrazelluläre Produktionsplattformen untersucht. Produktionsorganismen wie die filamentösen Pilze A. oryzae und/oder T. reesei überprüft und bewertet werden. Des Weiteren wird ein geeignetes Verfahren entwickelt, welches die Bereitstellung der Peptide oder weitere Formulierungsarbeiten in einem für technische Anwendungen geeigneten Kostenrahmen ermöglicht. Verschiedene Grundoperationen wie Filtration, Fällung, Chromatographie bieten sich hierbei an und müssen verglichen werden. Zusätzlich wird der Einsatz der Ankerpeptid-Technologie als kostengünstige Möglichkeit zur Aufarbeitung der Peptide untersucht. Aspekte an die geforderte Reinheit, der chemischen oder enzymatischen Abtrennung von zusätzlichen Sequenzen (Inclusionbody-, Reinigungs-Tags, Ankerpeptide) werden von Beginn an in der Prozessentwicklung adressiert. Nach erfolgreichem Abschluss des HoLoPep-Projekts im Labormaßstab (bis zu 100 L Fermenter in der Phase 1 von Bio4MatPro) ist die Überführung in den Demonstrator- bzw. Pilot-Maßstab (Phase 2) vorgesehen. Schließlich ist bei positivem Verlauf, die Erprobung des erarbeiteten Verfahrens in den Pilotmaßstab Gegenstand der weiteren Projektphasen.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Niederrhein, University of Applied Sciences, Institut für Lacke und Oberflächenchemie durchgeführt. Diverse Peptide mit spezifischen Hafteigenschaften auf verschiedenen Oberflächen wie Edelstahl, natürliche oder synthetische Polymere wurden bereits mit molekularen Screeningverfahren in Henkel AG identifiziert. Um das Potenzial der identifizierten Peptide für die verschiedensten Anwendungen (in Produkten wie Wasch-/Reinigungsmittel, Kosmetik/Körperpflege und/oder Klebstoff) in vollem Umfang und in den anwendungsnahen, standardisierten Prüfprotokollen der Henkel AG testen zu können, sind größere Mengen (= 100 g) erforderlich. Die Herstellung von Peptiden im dreistelligen Grammmaßstab sowie die Evaluierung der konkurrenzfähigen Produktionssysteme soll Gegenstand des Projektes sein. Dabei wird das Scale-Up des bestehenden E. coli Produktionssystems erfolgen (100 L) und alternative extrazelluläre Produktionsplattformen untersucht. Produktionsorganismen wie die filamentösen Pilze A. oryzae und/oder T. reesei überprüft und bewertet werden. Des Weiteren wird ein geeignetes Verfahren entwickelt, welches die Bereitstellung der Peptide oder weitere Formulierungsarbeiten in einem für technische Anwendungen geeigneten Kostenrahmen ermöglicht. Verschiedene Grundoperationen wie Filtration, Fällung, Chromatographie bieten sich hierbei an und müssen verglichen werden. Zusätzlich wird der Einsatz der Ankerpeptid-Technologie als kostengünstige Möglichkeit zur Aufarbeitung der Peptide untersucht. Aspekte an die geforderte Reinheit, der chemischen oder enzymatischen Abtrennung von zusätzlichen Sequenzen (Inclusionbody-, Reinigungs-Tags, Ankerpeptide) werden von Beginn an in der Prozessentwicklung adressiert. Nach erfolgreichem Abschluss des HoLoPep-Projekts im Labormaßstab (bis zu 100 L Fermenter in der Phase 1 von Bio4MatPro) ist die Überführung in den Demonstrator- bzw. Pilot-Maßstab (Phase 2) vorgesehen. Schließlich ist bei positivem Verlauf, die Erprobung des erarbeiteten Verfahrens in den Pilotmaßstab Gegenstand der weiteren Projektphasen.

Teilprojekt Bx

Das Projekt "Teilprojekt Bx" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Niederrhein, University of Applied Sciences, Institut für Lacke und Oberflächenchemie durchgeführt. Diverse Peptide mit spezifischen Hafteigenschaften auf verschiedenen Oberflächen wie Edelstahl, natürliche oder synthetische Polymere wurden bereits mit molekularen Screeningverfahren in Henkel AG identifiziert. Um das Potenzial der identifizierten Peptide für die verschiedensten Anwendungen (in Produkten wie Wasch-/Reinigungsmittel, Kosmetik/Körperpflege und/oder Klebstoff) in vollem Umfang und in den anwendungsnahen, standardisierten Prüfprotokollen der Henkel AG testen zu können, sind größere Mengen (= 100 g) erforderlich. Die Herstellung von Peptiden im dreistelligen Grammmaßstab sowie die Evaluierung der konkurrenzfähigen Produktionssysteme soll Gegenstand des Projektes sein. Dabei wird das Scale-Up des bestehenden E. coli Produktionssystems erfolgen (100 L) und alternative extrazelluläre Produktionsplattformen untersucht. Produktionsorganismen wie die filamentösen Pilze A. oryzae und/oder T. reesei überprüft und bewertet werden. Des Weiteren wird ein geeignetes Verfahren entwickelt, welches die Bereitstellung der Peptide oder weitere Formulierungsarbeiten in einem für technische Anwendungen geeigneten Kostenrahmen ermöglicht. Verschiedene Grundoperationen wie Filtration, Fällung, Chromatographie bieten sich hierbei an und müssen verglichen werden. Zusätzlich wird der Einsatz der Ankerpeptid-Technologie als kostengünstige Möglichkeit zur Aufarbeitung der Peptide untersucht. Aspekte an die geforderte Reinheit, der chemischen oder enzymatischen Abtrennung von zusätzlichen Sequenzen (Inclusionbody-, Reinigungs-Tags, Ankerpeptide) werden von Beginn an in der Prozessentwicklung adressiert. Nach erfolgreichem Abschluss des HoLoPep-Projekts im Labormaßstab (bis zu 100 L Fermenter in der Phase 1 von Bio4MatPro) ist die Überführung in den Demonstrator- bzw. Pilot-Maßstab (Phase 2) vorgesehen. Schließlich ist bei positivem Verlauf, die Erprobung des erarbeiteten Verfahrens in den Pilotmaßstab Gegenstand der weiteren Projektphasen.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Potsdam, Institut für Chemie - Optische Sensorik und Spektroskopie durchgeführt. 'PepTight' entwickelt eine Peptid-basierte Plattform für biohybride Zukunftstechnologien. Als Beispielfall wird ein modularer Filter entwickelt, der Lanthanid-Ionen aus wässrigen Lösungen anreichert und separiert. Lanthanide wurden wegen ihrer enormen wirtschaftlichen Bedeutung für viele Bereiche der Hightech-Industrie ausgewählt. Sie sind derzeit nur aufwendig und unter Verwendung von umweltgefährdenden Chemikalien zu gewinnen und voneinander zu trennen. Hochselektive biologische Bindereinheiten (Peptide) für Lanthanid-Ionen werden mittels innovativer Kopplungsstrategien mit spezifisch-funktionalen Polymeren verknüpft und die Peptid-Polymer-Konjugate in modularen Filtern immobilisiert. Potentielle Peptid-Kandidaten werden mit hochmodernen Methoden (Phagen-Display) identifiziert und anschließend physikochemisch und strukturell charakterisiert (u.a. Titrationskalorimetrie, Laser-basierte optische und NMR-Spektroskopie). Der Einfluss der Verknüpfungsstrategie, des Spacers und der Immobilisationsmatrix auf die Funktionalität der Peptide wird während der Entwicklung der biohybriden Module fortwährend untersucht. Ergänzt werden die experimentellen Arbeiten von computergestützten Methoden. Durch die Kombination von experimentellen Ergebnissen mit Simulationen von einer Vielzahl von Peptiden ist es möglich, funktionale Sequenzen zu identifizieren und mit Hilfe von maschinellem Lernen Peptidsequenzen mit verbesserten Eigenschaften vorherzusagen. Damit werden innerhalb von 'PepTight' Strategien und Ansätze zur Peptidselektion und Immobilisierung entwickelt. Diese sind für viele Bereiche der Biotechnologie - etwa biohybride Abwasserreinigung oder Sensorik - relevant und auf diese übertragbar. Weiterhin wird mit der Gewinnung von Lanthaniden aus bisher unwirtschaftlichen Ressourcen ein Beitrag zur Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft geleistet, der die Unabhängigkeit von unsicheren Bezugsquellen für diese relevanten Metalle fördert.

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