Im Zuge dieses Gutachtens wurde der aktuelle Wissensstand bezüglich Polyquaternium-Verbindungen dargestellt. Ziel war es, einen besseren Überblick über die Struktur, die Diversität, die typischen Anwendungsgebiete, die hergestellten und verwendeten Mengen und die potenziellen Umweltgefährdungen zu erhalten. Hierfür wurden aktuelle Fachliteratur, Berichte, Statistiken und Bewertungen bezüglich Polyquaternium-Verbindungen recherchiert und ausgewertet. Basierend auf den gefundenen Informationen und Daten wurde ein Fragebogen entwickelt und an relevante Stakeholder versendet. Verbleibende Datenlücken wurden mittels Telefoninterviews soweit möglich geschlossen. Da Polyquaternium-Verbindungen auf Grund ihrer positiven Ladungen meistens in Kosmetikprodukten und zur Abwasserreinigung verwendet werden, besteht ein großes Risiko zur Freisetzung in die Umwelt. In Laborversuchen konnte gezeigt werden, dass Polyquaternium-Verbindungen eine hohe Ökotoxizität gegenüber aquatischen Lebewesen besitzen. Infolge ihrer positiven Ladungen binden sie beispielsweise an die negativ geladene Lipiddoppelschicht in Zellmembranen und an der äußeren Zellwand von Algen und brechen diese dadurch auf, was schlussendlich zum Zelltod führt. In Fischen binden sie an die Kiemenoberflächen, wodurch deren Ionenregulierung gestört wird. In der wässrigen Phase binden sie jedoch auch schnell an gelösten organischen Kohlenstoff und an Schwebstoffe, fallen als neutraler Komplex aus und sind somit nicht mehr bioverfügbar. Es konnte gezeigt werden, dass die Anwesenheit solcher Stoffe die Ökotoxizität um ein Tausendfaches verringern kann. Es wird deshalb angenommen, dass die reale Ökotoxizität dieser Stoffe gering ist. Die Verwendung dieser Polymere sollte jedoch trotzdem vermieden werden, da sie persistent in der Natur und in Kläranlagen sind und nicht abgebaut werden können. Quelle: Forschungsbericht
The enhancing effect on mechanical properties of boehmite (y-AlOOH)nanoparticles (BNP) in epoxy-based nanocomposites on the macroscopic scaleencouraged recent research to investigate the micro- and nanoscopic proper-ties. Several studies presented different aspects relatable to an alteration of theepoxy polymer network formation by the BNP with need for further experi-ments to identify the mode of action. With FTIR-spectroscopic methods thisstudy identifies interactions of the BNP with the epoxy polymer matrix duringthe curing process as well as in the cured nanocomposite. The data reveals thatnot the BNP themselves, but the water released from them strongly influencesthe curing process by hydrolysis of the anhydride hardener or protonation ofthe amine accelerator. The changes of the curing processes are discussed indetail. The changes of the curing processes enable new explanation for thechanged material properties by BNP discussed in recent research like alowered glass transition temperature region (Tg) and an interphase formation. © Authors
Reliable simulation of polymers on an atomistic length scale requires a realistic representation of the cured material. A molecular modeling method for the curing of epoxy systems is presented, which is developed with respect to efficiency while maintaining a well equilibrated system. The main criterion for bond formation is the distance between reactive groups and no specific reaction probability is prescribed. The molecular modeling is studied for three different mixing ratios with respect to the curing evolution of reactive groups and the final curing stage. For the first time, the evolution of reactive groups during the curing process predicted by the molecular modeling is validated with near-infrared spectroscopy data, showing a good agreement between simulation results and experimental measurements. With the proposed method, deeper insights into the curing mechanism of epoxy systems can be gained and it allows us to provide reliable input data for molecular dynamics simulations of material properties. © The Author(s)
Unter Mikroplastik sind Partikel, hauptsächlich bestehend aus synthetischen Polymeren, in der Dimension von 1-1000 (micro)m zu verstehen. Sie sind mittlerweile in der Umwelt allgegenwärtig, z.B. in Gewässern, Böden, Sedimenten und Luft, aber auch in Abwässern, Klärschlamm, Kompost und Lebensmitteln. In Umweltproben lassen sich in der Regel wenig große Partikel und sehr viele kleine Partikel von sehr unterschiedlicher Gestalt und chemischer Zusammensetzung identifizieren. Das macht ihre systematische Erfassung vergleichsweise aufwändig, sodass es eines guten Zusammenspiels verschiedener Verfahren bedarf. Obwohl die Charakterisierung von Plastik und von Partikeln seit Jahren etabliert ist, ist das Feld der Mikroplastikanalytik vergleichsweise jung. Daher müssen viele Verfahren erst noch hinsichtlich ihrer Eignung validiert werden. Es bestehen derzeit noch keine harmonisierten Protokolle. Das Statuspapier Mikroplastikanalytik fasst die Ergebnisse der Verbundprojekt-übergreifenden Diskussionen und Abstimmungen innerhalb des BMBF Forschungsschwerpunkts "Plastik in der Umwelt" zusammen. Es ist auf der Webseite des Forschungsschwerpunkts (https://www.bmbf-plastik.de/ index.php/de/publikationen) in deutscher und englischer Sprache zur Verfügung gestellt. © Authors
Reliable simulation of polymers on an atomistic length scale requires a realistic representation of the cured material. A molecular modeling method for the curing of epoxy systems is presented, which is developed with respect to efficiency while maintaining a well equilibrated system. The main criterion for bond formation is the distance between reactive groups and no specific reaction probability is prescribed. The molecular modeling is studied for three different mixing ratios with respect to the curing evolution of reactive groups and the final curing stage. For the first time, the evolution of reactive groups during the curing process predicted by the molecular modeling is validated with near-infrared spectroscopy data, showing a good agreement between simulation results and experimental measurements. With the proposed method, deeper insights into the curing mechanism of epoxy systems can be gained and it allows us to provide reliable input data for molecular dynamics simulations of material properties. © 2019 Elsevier B.V.
Um dem ISC3 einen schnellen Einstieg in die fachliche Arbeit zu ermöglichen, haben die Auftraggeber (UBA/BMUB) die Erstellung dreier Studien beauftragt. Ziel dieser Studie war die Identifizierung prioritärer Themen, d.h. technischer Lösungen, Konzepte, Geschäftsmodelle etc. im Bereich der nachhaltigen Chemie. Eine Literaturrecherche wurde durchgeführt, die spezifische Herausforderungen und jüngste Innovationen in verschiedenen Anwendungsfeldern und Sektoren beleuchten: 1) Petro- und Basischemie, 2) Polymere, 3) Agrochemikalien (Pflanzenschutz), 4) Düngemittel, 5) Farbstoffe, Lacke, Pigmente und Klebstoffe, 6) Wasch-, Reinigungs- und Körperpflegemittel, 7) Chemiefasern, 8)Bauchemie, 9) Pharmazeutika und 10) Nanomaterialien. Weitere Kapitel beschreiben Förderprogramme und Auszeichnun-gen im Bereich der nachhaltigen Chemie in Europa und den USA, sowie Steuerinstrumente, Förder- und regulatorische Rahmenbedingungen am Beispiel Brasilien als Schwellenland. Zum Schluss wurden zwei Kapitel der Thematik der Nachhaltigkeitsbewertung gewidmet, in diesen werden Aspekte der Nachhaltigkeit anhand von zwei Beispielen diskutiert: a) Baumaterialien zur Wärmedämmung als Anwendungs-bereich und b) verschiedene Syntheserouten auf Basis fossiler und nachwachsender Rohstoffe zu Acrylsäure. Quelle: Foschungsbericht
In order to determine the relevance of microplastic particles in various environmental media, comprehensive investigations are needed. However, no analytical method exists for fast identification and quantification. At present, optical spectroscopy methods like IR and RAMAN imaging are used. Due to their time consuming procedures and uncertain extrapolation, reliable monitoring is difficult. For analyzing polymers Py-GC-MS is a standard method. However, due to a limited sample amount of about 0.5 mg it is not suited for analysis of complex sample mixtures like environmental samples. Therefore, we developed a new thermoanalytical method as a first step for identifying microplastics in environmental samples. A sample amount of about 20 mg, which assures the homogeneity of the sample, is subjected to complete thermal decomposition. The specific degradation products of the respective polymer are adsorbed on a solid-phase adsorber and subsequently analyzed by thermal desorption gas chromatography mass spectrometry. For certain identification, the specific degradation products for the respective polymer were selected first. Afterwards real environmental samples from the aquatic (three different rivers) and the terrestrial (bio gas plant) systems were screened for microplastics. Mainly polypropylene (PP), polyethylene (PE) and polystyrene (PS) were identified for the samples from the bio gas plant and PE and PS from the rivers. However, this was only the first step and quantification measurements will follow. © 2017 Elsevier Ltd.
Das Projekt "Polymer lighting with new triplet emitters and multi-layer structural design. Projekt 629" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wuppertal, Fachgruppe Chemie und Biologie, Arbeitsgruppe Makromolekulare Chemie durchgeführt.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BASF SE durchgeführt. Aus dem nachwachsenden Rohstoff Furfural werden kathodisch 1,5-Pentandiol und 2-Methyltetrahydrofuran synthetisiert. Die reduktive Umsetzung zu 1,5-Pentandiol ist attraktiv, da es einen potenziellen Baustein für Polymere darstellt. Mit 2-Methyltetrahydrofuran würde ein biobasiertes, großvolumiges Lösungsmittel erhalten werden, das in Pharmasynthesen Anwendung finden kann. Nach elektrosynthetischem Screening und Optimierung mithilfe moderner Methoden soll eine Hochskalierung erfolgen.
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.
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