Das Projekt "Teil 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Landesanstalt für Agrartechnik und Bioenergie (740) durchgeführt. 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 "Teil 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Institut für Mikrosystemtechnik durchgeführt. 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 "Teil 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Angewandte Biowissenschaften, Abteilung Angewandte Mikrobiologie durchgeführt. 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 B: Färben der Fasern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von FVT GmbH Faser Veredlung Tönisvorst durchgeführt. Das Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines innovativen Recyclingverfahrens zur Herstellung recycelter Polyacrylnitril(PAN)-Multifilament- und Stapelfasergarne aus PAN-haltigen Textilabfällen. Zur Darstellung der Bandbreite an Einsatzmöglichkeiten werden diese Fasern und Garne aus Rezyklat-PAN zu Wohndecken und weiteren Demonstratoren verarbeitet. Die technische Umsetzbarkeit wird entlang der gesamten Prozesskette, von der PAN-Polymer Rückgewinnung und PAN-Faser Produktion bis hin zum fertigen Produkt, dargestellt. Die für das Projektziel erforderlichen Arbeiten werden an die Projektteilnehmer gemäß ihrer Kompetenz verteilt: Die Firma JBF GmbH bereitet PAN-haltige Abfälle mechanisch auf, das Fh-IVV extrahiert den PAN-Anteil, das Textilinstitut ITA entwickelt die technischen Spinnparameter für die Firma Dralon GmbH, welche die Parameter auf ihren Produktionsanlagen umsetzt und zu Stapelfasern verarbeitet. Die Veredler FVT GmbH und TVU GmbH, sowie der Deckenhersteller Biederlack sollen die breiten Anwendungsmöglichkeiten der Verarbeitung nachweisen. Dies geschieht im Vergleich zu ihren marktbekannten, Rezyklat-freien PAN-Faserprodukten. Die Firma EPC unterstützt im Unterauftrag mit einem Preengineering für die industrielle Umsetzbarkeit.
Das Projekt "Entwicklung und Prüfung von Membranen fuer Biohybridsysteme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GKSS-Forschungszentrum Geesthacht, Standort Geesthacht, Institut für Chemie durchgeführt. Biohydrid Organs (BHOs) for the replacement of the essential functions of an injured kidney, liver and pancreas for long term use are not currently available. The principle reason is due to the fact that primary organ cells loose their function in vitro within a period of a few days. Immobilisation of these cells is currently performed an membranes that are mainly developed for other purposes and hence do not suppont the specific function of organ cells. Improved treatment of the diseases mentioned previously by BHOs would result in decreased morbidity and mortality of patients. This in turn could reduce the overall costs to the European health care system. Hence, it can be assumed that there is a remarkable need for improved membranes that can be used in BHOs. The development of membranes with biospecific functionality and high biocompatibility within the European Community could improve the competitiveness of European biomedical industry. It is the main objective of this project to develop membranes with sufficient transport properties that specifically support the attachment and function of kidney epithelial cells and hepatocytes by the covalent immobilisation of biogenic ligands. Flat membranes and hollow fibres based on polyacrylonitrile and polysulfone will be prepared with a cut-off up to 300 kDa to allow the transport of ions, nutrients, waste products, protein-bound toxins and also to protect xeno/allogenic cells from the host immune system. The membranes will be functionalised and modified by wet and dry surface chemistry. Biospecific ligands will be covalently bound to support the attachment and function of kidney epithelial cells or primary hepatacytes an one side of the membrane and to achieve a good haemocompatibility an the other blood contacting side of the membrane. It both properties cannot be combined in one membrane, replacement can be achieved by the application of a specific fibre-in-fibre design for hollow fibres. Knowledge of the production and modification of suitable membranes on a lab-scale will be used for upscaling to allow the production of those membranes in larger quantities. The consortium comprises of a leading research institute with long experience in polymer synthesis and membrane formation; a company (SME) dealing with different surface modification techniques for improved biocompatibility of polymers; three different research institutes from universities with expertise in haemo- and tissue-compatibility and artifical organs and one campany producing membranes and equipment for haemodialysis. The composition of the consortium does not only ensure a qualified processing of the propased work, but also guarantees exploitation of the results for an improved competitiveness of the European biomedical industry and a better medical care.
Das Projekt "Recycling von Kunststoffteppichen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Kaiserslautern, Lehrstuhl für Konstruktion im Maschinen- und Apparatebau durchgeführt. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Recycling von Kunststoffteppichen bzw. gleichartigem Abfall durch Umschmelzen. Durch das Verfahren wird aus dem Tep pichabfall ein Sekundärkunststoff erzeugt, der in seinen Eigenschaften deutlich verbessert ist gegenüber den Eigenschaften, die man bei Aufbereitung mit einem Verfahren erhält, das die besonderen Merkmale der vorliegenden Erfindung nicht besitzt. Das erfundene Verfahren ist bevorzugt geeignet für thermoplastreiche Teppicharten, wie man sie häufig für die Automobilinnenausstattung, aber auch im Gebäudebereich, verwendet. Kunststoffteppiche werden in Gebäuden als Bodenbeläge und in Automobilen als Verkleidungsteile, meist als Formteile, eingesetzt. Teppichabfälle fallen nicht nur nach dem Gebrauch als sog. Altteppiche, sondern aus verfahrenstechnischen Gründen auch bei der Produktion von Teppichen in Form von Randstreifen, Formteilrandabschnitten und Fehlproduktionen an. Die gesamte Abfallmenge ist erheblich - mehrere hunderttausend Tonnen pro Jahr in Deutschland. Die Zusammensetzung der Teppichabfälle wird vorrangig durch die Konstruktion und die Werkstoffzusammensetzung der Teppichprodukte bestimmt. Bei Altteppi chen kommen weitere Stoffe durch die Verschmutzung hinzu. Die Konstruktion der Kunststoffteppiche geht mit dem Herstellungsverfahren einher. Die marktbe deutenden Teppiche werden heute industriell nach 2 Verfahren hergestellt: dem Tufting- und dem Nadelvliesverfahren. Bei Tuftingteppichen wird die textile Oberschicht, die Nutzschicht, durch Polgarne gebildet, die in ein Trägergewebe bzw. -vlies schlingenförmig zu sog. Polnoppen eingearbeitet und auf der Unterseite des Trägers mit einer Binderschicht fixiert werden. Der vorwiegende Polwerkstoff ist Polyamid (PA). Seltener werden Poly propylen (PP), Polyester (PET), Polyacrylnitril (PAN) und Wolle eingesetzt. Das Trägermaterial besteht üblicherweise aus PP-Bändchengewebe oder aus einem Spinnvlies aus PET-Fasern. Für die Binderschicht wird meist ein carboxylgrup penhaltiger Styrol-Butadien-Kautschuk bzw. -Latex (XSBR), häufig gefüllt mit Kreide, verwendet. In manchen Fällen kommt ein Acrylat-Kautschuk/-Latex (ACM) oder ataktisches Polypropylen (aPP) zum Einsatz Quelle: Internet: http://www.google.com/patents/DE19540366A1?cl=de
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Etablierung der Syntheseroute" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Enzymicals AG durchgeführt. Das Gesamtziel dieses Projektes ist es zu untersuchen, ob nachwachsende Rohstoffe als Ausgangsbasis für wettbewerbsfähige biokatalytisch hergestellte Polyacrylnitril (PAN)-Fasern /-Precursoren dienen können und 'grüne Alternativen' zu Erdöl basierten Produktionsrouten zu identifizieren. Dafür soll Acrylnitril (ACN) über mehrere Stufen aus Biomasse hergestellt werden. Ausgangsstoff ist Bioethanol aus Biomasse. Dieses wird über etablierte Verfahren zu 'Bioethen' umgesetzt. Das Ethen wird im folgenden Schritt über einen katalytischen Prozess zu Oxiran epoxidiert. Das Oxiran wird dann enzymatisch zu Cyanoethanol und anschließend zum Acrylnitril umgewandelt. Diese Route würde somit die Herstellung von biobasiertem Acrylnitril ermöglichen. Die Enzymicals AG wird dabei die biokatalytische Synthese von biobasierten Acrylnitril etablieren, maßstabsvergrößern und über die Erstellung von 1-kg Ansätzen demonstrieren und charakterisieren (Teilvorhaben: Etablierung der Syntheseroute). Die Dralon GmbH wird die Polymerisierung des biokatalytisch hergestellten Acrylnitrils untersuchen. Dieses Polyacrylnitril wird dann zu Fasern versponnen, um so dessen Eignung zur Herstellung biobasierten PAN-Fasern bewerten. (Teilvorhaben: Polymerisierung). Dieses Projekt wird bis März 2019 durch die Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe gefördert, FKZ 22020315 und 22013616.
Das Projekt "Teilvorhaben G: Prüfung der Veredlungsmöglichkeiten und -eigenschaften" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von TVU Textilveredlungsunion GmbH durchgeführt. Das Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines innovativen Recyclingverfahrens zur Herstellung recycelter Polyacrylnitril(PAN)-Multifilament- und Stapelfasergarne aus PAN-haltigen Textilabfällen. Zur Darstellung der Bandbreite an Einsatzmöglichkeiten werden diese Fasern und Garne aus Rezyklat-PAN zu Wohndecken und weiteren Demonstratoren verarbeitet. Die technische Umsetzbarkeit wird entlang der gesamten Prozesskette, von der PAN-Polymer Rückgewinnung und PAN-Faser Produktion bis hin zum fertigen Produkt, dargestellt. Die für das Projektziel erforderlichen Arbeiten werden an die Projektteilnehmer gemäß ihrer Kompetenz verteilt: Die Firma JBF GmbH bereitet PAN-haltige Abfälle mechanisch auf, das Fh-IVV extrahiert den PAN-Anteil, das Textilinstitut ITA entwickelt die technischen Spinnparameter für die Firma Dralon GmbH, welche die Parameter auf ihren Produktionsanlagen umsetzt und zu Stapelfasern verarbeitet. Die Veredler FVT GmbH und TVU GmbH, sowie der Deckenhersteller Biederlack sollen die breiten Anwendungsmöglichkeiten der Verarbeitung nachweisen. Dies geschieht im Vergleich zu ihren marktbekannten, Rezyklat-freien PAN-Faserprodukten. Die Firma EPC unterstützt im Unterauftrag mit einem Preengineering für die industrielle Umsetzbarkeit.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Polymerisierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Dralon GmbH durchgeführt. Biokatalytisch hergestelltes Acrylnitril ist von großem industriellem Interesse um den 'CO2-Footprint' der Polyacrylnitril- (PAN) Faserherstellung zu verbessern. Um dies zu ermöglichen soll die Hauptkomponente für die Herstellung von PAN Fasern, das Acrylnitril (ACN), komplett aus nachwachsenden Rohstoffen synthetisiert werden. Das Ziel dieses Projektes ist es zu untersuchen, ob nachwachsende Rohstoffe als Ausgangsbasis für wettbewerbsfähige biokatalytisch hergestellte Polyacrylnitril (PAN)-Fasern /-Precursoren dienen können und 'grüne Alternativen' zu Erdöl basierten Produktionsrouten zu identifizieren. Dafür soll Acrylnitril (ACN) über mehrere Stufen aus Biomasse hergestellt werden. Ausgangsstoff ist Bioethanol aus Biomasse. Dieses wird in mehreren Syntheseschritten zum Acrylnitril umgewandelt. Dafür werden etablierte klassisch-chemische mit einem neuen biokatalytischen Reaktionsweg kombiniert. Diese Route würde somit die Herstellung von biobasiertem Acrylnitril ermöglichen. Die Enzymicals AG wird dabei den biokatalytischen Syntheseschritt etablieren, maßstabsvergrößern, demonstrieren und charakterisieren (Teilvorhaben: Etablierung der Syntheseroute). Die Dralon GmbH wird die Polymerisierung des biokatalytisch hergestellten Acrylnitrils untersuchen. Dieses Polyacrylnitril wird dann zu Fasern versponnen, um so dessen Eignung zur Herstellung biobasierten PAN-Fasern bewerten. (Teilvorhaben: Polymerisierung). Die Entwicklung eines innovativen Verfahrens in welchem Glucose als nachwachsender Rohstoff umgesetzt wird, positioniert das Gesamtprojekt als Forschungs-, Entwicklungs- und Pilotprojekt im Bereich der Nutzung nachwachsender Rohstoffe .Dieses Projekt wird bis März 2019 durch die Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe gefördert, FKZ 22020315 und 22013616.
Das Projekt "Verminderung der Blei-Emissionen aus Kurztrommeloefen zur Verhuettung von Akkuschrott durch eine Gewebefilteranlage mit Konditionierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BSB Recycling durchgeführt. Die im wesentlichen gesundheitsgefaehrdenden Staeube wie Blei, Antimon, Arsen, Cadmium eines Kurztrommelofens sollen durch den Einsatz eines filternden Abscheiders vermindert werden. Dazu werden die Abgase mit einer Temperatur von ca. 1000 Grad Celsius durch Zumischen von schadstoffbeladener Raumluft aus dem Bereich der Abstich- und Chargieroeffnung auf eine Kuehlereintrittstemperatur von unter 400 Grad Celsius konditioniert. In einem mehrstufigen Roehrenkuehler soll das konditionierte Abgas auf 130 Grad Celsius gekuehlt und durch einen Gewebefilter aus Polyacrylnitril-Nadelfilz auf Reingasstaubgehalte von unter 10 mg/m3 gereinigt werden, wobei fuer Schwermetall Emissionswerte von unter 5 mg/m3 erwartet werden. Der im Filter abgeschiedene Staub soll granuliert und der Ofenmischung wieder zugefuehrt werden.