Das Projekt "Einfluss produktionstechnischer Maßnahmen bei Getreide zur Reduzierung von Acrylamidvorstufen im Korngut" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Kulturpflanzenwissenschaften (340), Fachgebiet Allgemeiner Pflanzenbau (340a) durchgeführt. Acrylamid, eine bisher aus der chemischen Industrie bekannte Ausgangssubstanz zur Herstellung des Kunststoffes Polyacrylamid, wurde im April 2002 von schwedischen Wissenschaftlern in z.T. hohen Konzentrationen in stärkehaltigen, stark erhitzten Lebensmitteln gefunden. Acrylamid wirkt in Tierversuchen krebserregend und wird deshalb als 'wahrscheinlich karzinogen für den Menschen eingestuft (IARC 1994). Nach aktuellen wissenschaftlichen Erkenntnissen entsteht Acrylamid hauptsächlich innerhalb oder im Umfeld der Maillard-Reaktion aus Aminosäuren (insbesondere Asparagin) und reduzierenden Zuckern. Vor allem hohe Temperaturen und eine niedrige Wasserverfügbarkeit im Nahrungsmittel bilden ideale Voraussetzungen für die Acrylamidbildung. Neben Kartoffeln, die sehr hohe Gehalte an freiem Asparagin und reduzierenden Zuckern aufweisen, enthält auch Getreidekorngut diese Vorstufen. Ziel des von der Landesstiftung Baden-Württemberg im Rahmen des Forschungsprogramms 'Acrylamid geförderten Projektes ist die Prüfung verschiedener pflanzenbaulicher Maßnahmen bei Getreide zur Reduzierung von Acrylamidvorstufen (freies Asparagin und reduzierende Zucker) im Korngut. Hierbei wird bei den Getreidearten Weizen, Dinkel und Roggen der Einfluss von Sorte, N- und S-Versorgung sowie der N-Düngerform auf die Gehalte an Acrylamidvorstufen im Korn untersucht.
Das Projekt "Absetzmoeglichkeiten der Filterschlaemme des Wasserwerkes Krefeld II" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Lehrstuhl und Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft durchgeführt. Gegenstand der Untersuchung war die hydraulische Optimierung eines vorhandenen Absetzbeckens, das als Rundbecken einer Wasseraufbereitungsanlage nachgeschaltet ist und zur Absetzung der Hydroxidschlaemme in den Filterspuelwaessern dient. Dabei war die Absetzleistung so unbefriedigend, dass die Kiesfilterschuettung eines Versickerungsbeckens, das vom Absetzbecken gespeist wird, schon nach wenigen Monaten durch Hydroxidschlaemme zugesetzt ist u. kostenintensiv ausgetauscht werden muss. Aufgabe des IWW war es zu untersuchen, ob durch Aenderung der Betriebsweise oder durch geeignete bauliche Veraenderungen des Absetzbeckens eine ausreichende Absetzleistung erzielt werden kann. Auswahl von Flockungshilfsmitteln und Ermittlung von Sedimentationsgeschwindigkeiten nach dem OWEN-Verfahren: In einer Versuchsreihe wurden verschiedene Flockungshilfsmittel auf der Basis von Polyacrylamiden untersucht, die unter Laborbedingungen mit den Filterspuelwaessern vermischt und in ihrer Konzentration zwischen 0,25 und 1,0 g/m3 variiert wurden. Die Filterspuelwaesser hatten eine durchschnittl. Konzentration von 1,5 g abfiltrierbare Stoffe pro Liter. Das Auswahlkriterium fuer die Leistungsfaehigkeit des jeweiligen Flockungshilfsmittels bildete die Sedimentationsgeschwindigkeit der Hydroxidschlaemme, die mit dem Verfahren nach OWEN ermittelt wurde. Bei diesem Verfahren wird die Suspension aus Filterspuelwasser und Flockungshilfsmittel in einen Absetzzylinder (OWEN-Tube) von 1m Hoehe und 2,5 cm Durchmesser eingefuellt. Dann werden nach festgesetzten Zeiten Proben am Boden des Zylinders entnommen und im Labor die Konzentrationen mittels Filterung bestimmt. Daraus lassen sich die Sedimentationsgeschwindigkeiten, differenziert nach Gewichtsanteilen, mit Hilfe des Stokesschen Gesetzes ableiten, die im weiteren als Eingangsparameter fuer die mathematisch-numerischen Simulationen erforderlich sind. Um den Einfluss der Turbulenz auf die Flockenbildung und damit auf das Sedimentationsverhalten der Hydroxidschlaemme beurteilen zu koennen, wurden Versuche im Kreisgerinne des IWW durchgefuehrt. Die Stroemung im Kreisgerinne wird dabei durch Bewegung des Gerinnekoerpers und des auf der Wasseroberflaeche aufliegenden Deckels erzeugt (Couette-Stroemung). Der dabei erzeugte Stroemungszustand ist quasi endlos u. kommt ohne die Flocken zerstoerende Pumpen aus. Bei der Versuchsdurchfuehrung wurde eine Sohlschubspannung von 0,3 Pa aufgebracht, so dass die Hydroxidschlaemme komplett in Schwebe blieben Die Sohlschubspannung wurde im weiteren Verlauf schrittweise reduziert. Zu Beginn des Versuchs steigt die Konzentration stark an, was auf eine Flockenzerstoerung schliessen laesst. Ist die Sohlschubspannung kleiner 0,1 Pat, so beginnt das Material zu sedimentieren. Diese Erkenntnis diente der Konstruktion von baulichen Veraenderungsvorschlaegen des vorhandenen Absetzbeckens und zur Auswahl der entsprechenden Variante nach Abschluss der numerischen Berechnungen.
Das Projekt "ICBio - Glyoxylatproduktion auf Zuckerbasis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Biotechnologie 1 durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Glyoxylsäure, OHC-COOH, ist ein hochinteressanter Ausgangsstoff für die Synthese verschiedener heterocyclischer Verbindungen, Antibiotika, Polyacrylamide, Benzaldehyde und pharmazeutischer Bausteine. Die Herstellung von Glyoxylsäure erfolgt bisher chemisch durch Oxidation von Glyoxal mit Salpetersäure. Dieses Verfahren ist energieintensiv und führt aufgrund der Bildung von Oxalsäure zu einer schlechten Ausbeute. Obwohl Glyoxylat ein zentrales Stoffwechselintermediat in vielen Organismen darstellt, wurden unseres Wissens nach bisher keine Forschungsarbeiten zur biotechnologischen Produktion von Glyoxylat aus Zuckern publiziert. Das Ziel des geplanten Projekts ist die Entwicklung eines neuen, nachhaltigen und umweltschonenden Verfahrens zur Herstellung von Glyoxylat aus Zucker mit Hilfe von rekombinanten Bakterien-Stämmen (Escherichia coli, Corynebacterium glutamicum) inklusive der dazugehörigen Produktaufarbeitungstechnik und zwar bis in den Technikumsmaßstab. Fazit: Obwohl die geplanten metabolic engineering-Arbeiten mit Escherichia coli erfolgreich durchgeführt werden konnten, katalysierten die erhaltenen Stämme nicht die gewünschte Umsetzung von Glucose zu Glyoxylat. Die Ursache dafür konnte nicht identifiziert werden. Hinsichtlich der Aufarbeitung von Glyoxylat aus wässriger Lösung konnten zwei alternative Verfahren etabliert werden, die Reaktivextraktion und die Elektrodialyse. Da ein erfolgreicher Abschluss des Projekts innerhalb des von der DBU gesetzten Zeit-rahmens von zwei Jahren nicht absehbar war, wurde das Projekt nach 18 Monaten Laufzeit beendet.
Das Projekt "Herstellung und Eigenschaften von Membranen zur Eliminierung organischer Verunreinigungen aus dem Wasser durch Druckfiltration" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Fachbereich 05 Chemie, Institut für Technische Chemie durchgeführt. Die staendig zunehmenden Probleme der Wasserverunreinigung und die Suche nach Moeglichkeiten zur Trinkwassergewinnung haben der Entwicklung spezieller Filtrationstechniken und dazu geeigneter Membranen grossen Auftrieb gegeben. Besondere Erfolge werden mit den sog. mehrschichtigen Membranen erzielt. Hierbei wird Polyelektrolytschicht auf einem hochporoesen synthetischen Ultrafilter abgeschieden. Untersucht werden Ultrafilter aus Celluloseester, Polysulfon, Polytetrafluorethylen und Polypropylen. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens sollen Versuche zur Herstellung und Optimierung von Membranen auf der Basis von Polyacrylamid sowie Polyacryl- und Polyvinylsulfonsaeure durchgefuehrt werden. Es ist beabsichtigt, die Optimierung der Mebranen weniger an der Retention von Ionen, als vielmehr an der von organischen Testsubstanzen auszurichten und ein Modell fuer den Stofftransport wasserloeslicher organischer Verbindungen durch die Polyelektrolytmembranen zu erstellen.
Das Projekt "Nachweis von Punktmutationen - vergleichende Untersuchungen mit Hilfe hochaufloesender Polyacrylamid-Gelelektrophorese" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung II, Professur für Biometrie und Populationsgenetik durchgeführt. Ziel des Forschungsvorhabens ist der Nachweis der Induktion von Punktmutationen durch chemische Mutagene mit Hilfe der Polyacrylamid-Gelelektrophorese bei gleichzeitiger Bestimmung der induzierten Rate rezessiver Letalfaktoren mit Hilfe einer Standardmethode (Muller-5-Test). Das hohe Aufloesungsvermoegen dieser Technik (Page) erlaubt es, an ausgewaehlten loci nahezu alle Enzymvarianten bzgl. Nettoladung und Gestalt zu ermitteln, die z.B. durch Basensubsitution (Punktmutation) hervorgerufen wurden. Die so erhaltenen Resultate koennen direkt mit den Ergebnissen nach der Standardmethode verglichen werden. Neben Drosophila werden auch andere Organismen auf Enzympolymorphismen untersucht (Lumbriciden, Algen).
Das Projekt "Transportvorgaenge in einem Sickerkoerper mit Polymeradditiven" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität zu Karlsruhe (TH), Engler-Bunte-Institut, Bereich Wasserchemie und DVGW-Forschungsstelle durchgeführt. Das vorliegende Forschungsvorhaben sieht vor, geeignete Polymere fuer detaillierte Untersuchungen herzustellen, sie zu fraktionieren und ihre physikalisch-chemischen Eigenschaften zu charakterisieren. Diese speziellen Hochpolymere sollen dann fuer die Durchfuehrung detaillierter Stroemungsexperimente herangezogen werden, die an Stroemungen verduennter Polymerloesungen durch einfache Stroemungsgeometrien durchgefuehrt werden, wobei Messungen lokaler Geschwindigkeitsverteilungen zusammen mit Druckmessungen angestrebt werden. Diese Untersuchungen fuehren zu Ergebnissen, die sich in vielen Bereichen anwenden lassen, in denen kontrolliert die Durchlaessigkeit von Sickerkoerpern geaendert werden soll (z.B. Abdichtung von Fangdaemmen und Baugruben, Beeinflussung von Grundwasserstroemungen, Filtertechnik, Probleme der tertiaeren Erdoelfoerderung).
Das Projekt "Elimination schwer abbaubarer Stoffe durch weiterentwickelte biologische Abwasserreinigungsverfahren am Beispiel Flockungshilfsmittel" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesgesundheitsamt, Institut für Wasser-, Boden- und Lufthygiene durchgeführt. Ueber das Eliminations- bzw Abbauverhalten von organischen Flockungshilfsmitteln (Polyacrylamide) und den Verbleib bei biologischer Abwasserbehandlung in der Schlammphase, der waessrigen Phase und Gasphase ist wenig bekannt. In Laborbelebtschlammanlagen (Fermentern) wird unter kontrollierten Bedingungen die Eliminationsleistung am Beispiel der Polyacrylamide untersucht und die Bedingungen optimiert. Physikalisch-chemische Vorbehandlungsverfahren werden zur Unterstuetzung der biologischen Behandlung eingesetzt. Es wird erwartet, dass das Forschungsvorhaben auch auf andere schwer abbaubare Stoffe uebertragbare Ergebnisse liefert.
Das Projekt "Nachweis von Punktmutationen - vergleichende Untersuchungen mit Hilfe hochaufloesender Polyacrylamid-Gelenktrophorese" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung II, Professur für Biometrie und Populationsgenetik durchgeführt. Ziel des Forschungsvorhabens ist der Nachweis chemisch induzierter Punktmutationen mit Hilfe der Polyacrylamid-Gelelektrophorese am Modellorganismus Drosophila, wobei als Kontrollwert die Rate der induzierten Letalfaktoren (Muller-5-Test) ermittelt wird. Die bisher erzielten Ergebnisse an ausgewaehlten Genloci (Enzyme) haben die Eignung der verwendeten Methode erbracht, so dass es jetzt moeglich ist, sie zu einem Routinetest fuer induzierte Punktmutationen auszubauen. Dazu gehoert die Absicherung der vorhandenen Ergebnisse, eine Erweiterung des Testsystems auf andere Objekte und eine weitgehende Automatisierung der Auswertung. Ergaenzend sollen potentielle Mutagene ueberprueft werden.
Das Projekt "Polymer Flooding in der Erdölgewinnung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Wien, Institut für chemische Technologien und Analytik (E164) durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer analytischen (Labor-)Methode für die analytische Charakterisierung der für das Polymer Flooding eingesetzten Polymer-Lösungen zur Konzentrationsbestimmung und zur Ermittlung der Molekulargewichts-Verteilung. Hierfür soll ein Analysenverfahren, beruhend auf wässriger Grössenasusschlusschromatographie zur quantitativen Bestimmung und qualitativen Charakterisierung des verwendeten Polyacrylamid-Polymers entwickelt werden. Diese Methode erlaubt bei Kalibrierung mit geeigneten Standards sowohl eine quantitative Bestimmung, als auch eine Aussage über die Molekulargewichtsverteilung des gelösten Polymers. Darüber hinaus ist diese Technik relativ robust gegenüber hohen Salzgehalten der zu untersuchenden Prozesswässer. Aufgrund des hohen und voraussichtlich sehr unterschiedlichen Salzgehaltes der Proben ist zu erwarten, dass UV-Detektion bei sehr kurzen Wellenlängen (196 nm) am besten geeignet ist. Die Labormessungen sollen in der Folge dann gegen einfachere, auch im Feld einsetzbare Methoden (z.B. Trübungsmessung, Iodid-Methode, Viskositätsbestimmung) kalibriert werden.
Das Projekt "Versuche zur Zerstörung wasserlöslicher Polymere aus EOR-Maßnahmen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Wien, Institut für chemische Technologien und Analytik (E164) durchgeführt. Eine der Methoden der Enhanced Oil Recovery (EOR) ist das Polymerfluten. Hierbei wird bei der Ölproduktion gewonnenes Lagerstättenwasser mit Polymeren zur Viskositätssteigerung versetzt und in die Lagerstätte reinjiziert, um so einen höheren Grad an Ölausbeute zu erreichen. Das verwendete Polymer (Polyacrylamid) muß dabei einerseits bestimmten Stabilitätskriterien (Temperatur, pH, etc.) entsprechen. Auf der anderen Seite bringt aber gerade diese angestrebte Stabilität Probleme am Ende des Prozesses mit sich, v.a. bei der Wasseraufbereitung zur Reinjektion. Damit das Polymer keine negativen Auswirkungen auf die Wasseraufbereitung hat, muss es aus dem produzierten Wasser möglichst vollständig entfernt werden. Ziel dieses Projektes ist die entwicklung eines geeigneten physikalisch-chemischen Abbauprozesses, der zum einen ökonomisch sinnvoll und zum anderen auch technisch mit geringem Aufwand umsetzbar sein soll. Der Erfolg des Abbauprozesses wird jeweils durch Größenausschlußchromatographie verfolgt. Dies ermöglicht nicht nur die Charakterisierung des Polymers hinsichtlich seines Molekulargewichtsverteilung, sondern bietet auch die Möglichkeit, den Abbauprozesse analytisch zu verfolgen und zu verfeinern. Als Abbauprozesse sollen die Oxidation unter verschiedenen experimentellen Bedingungen fuer sich alleine oder in Kombination mit Fällungsreaktionen (durch Zusatz von Metallionen) untersucht und optimiert werden.
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