Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung durchgeführt. Weltweit stagnierender Fischfang sowie eine zunehmende Nachfrage nach Fischprodukten führten in den vergangenen Jahrzehnten zu einem exponentiellen Anstieg der Aquakulturproduktion. Um negative Auswirkungen für Mensch, Tier und Umwelt so gering wie möglich zu halten, ist es wichtig, eine tier- und standortgerechte sowie eine nachhaltige Produktion anzustreben. Einen wichtigen Aspekt hierbei stellen die eingesetzten Futtermittel dar, die bisher hohe Anteile an Fischmehl und Fischöl enthalten. Gerade das Bestreben nach Nachhaltigkeit ließe sich durch einen verstärkten Einsatz pflanzlicher Rohstoffe beim Fischfutter hervorragend unterstützen. Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll deshalb das Potential von pflanzlichen Reststoffen aus der Ölgewinnung als Futtermittelzutat für Salmoniden untersucht werden. Dazu zählen anfallende Presskuchen bei der Gewinnung von z. B. Sonnenblumenöl oder Rapsöl. Diese Reststoffe fallen in großen Mengen äußerst kostengünstig bei der heimischen Produktion an und enthalten bedeutende Konzentrationen an wertgebenden Inhaltsstoffen wie Proteine, Lipide und natürliche Antioxidantien. Die Herausforderung in dem Forschungsprojekt besteht darin, Prozessparameter und Rezepturen für die neuen Rohstoffe anzupassen und zu optimieren. Sowohl der Rohfaser- als auch der Polyphenolgehalt der verarbeiteten Presskuchen haben hier einen großen Einfluss. Sie können durch Fraktionierungsschritte verändert werden. Für die Herstellung von Fischfutterpellets soll das Extrusionsverfahren derart angepasst werden, dass stabile Pellets mit spezifischen Eigenschaften entstehen. Dabei sind die technologischen und nutritiven Eigenschaften sowie die Akzeptanz der Futtermittel von entscheidender Bedeutung. Das Ziel des Forschungsprojektes ist es, reststoffbasierte Futtermittel zu entwickeln, welche den aktuellen Anforderungen hinsichtlich Wirtschaftlichkeit, Nachhaltigkeit, Tiergesundheit, Produktionseffizienz und Produktqualität entsprechen.
Das Projekt "Pure and modified humic substances exert mild stress and affect Caenorhabditis elegans life-span" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin (Humboldt-Univ.), Institut für Biologie, Arbeitsgruppe Gewässerökologie durchgeführt. In Bodenlösungen stellen Huminstoffe (HS) den größten Anteil organischen Kohlenstoffs. Sie werden von Organismen aufgenommen und rufen oxidativen Stress und Stress-Abwehr-Reaktionen hervor. Mit dem Nematoden Caenorhabditis elegans konnten wir zeigen, dass ein solcher Stress in einigen, aber nicht allen Fällen zu einer Lebensverlängerung führte. Als effektive Strukturen werden Polyphenolen vermutet. In diesem Projekt soll C. elegans gegenüber steigenden Konzentrationen von natürlichen und gezielt modifizierten HS exponiert werden. Modifikationen: steigende Konzentrationen an Polyphenolen oder Chinonen; Testparameter: Lebensspanne, Nachkommenzahl, Körperlänge, Lipidgehalt, Regulation bestimmter Stress- und Uhren-Gene. Durch limitierte Futtergaben wird zusätzlich kalorische Restriktion getestet. Um gefundene Ergebnisse abzusichern, werden signifikant induzierte Gene über RNA-Interferenz ausgeschaltet oder es wird mit einschlägigen verfügbaren Mutanten gearbeitet. Für signifikant reprimierte Gene wird ein homologes Überexpressionssystem gewählt. Mit diesen Tieren werden die Expositionsszenarien wiederholt. Um eine mögliche Allgemeingültigkeit der Befunde an C. elegans herauszufinden, soll in einem tschechischen Parallelprojekt die Hefe Saccharomyces cerevisiae getestet werden.
Das Projekt "Teilvorhaben 3: Wertsteigerung der Pflanze und deren Produkte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Saaten-Union Biotec GmbH durchgeführt. Der Forschungsverbund SynRg (sprich Synergy) beabsichtigt einen interdisziplinären Ansatz zur Optimierung von Wertstoffsynthese, Syntheseort und Weiterverarbeitung für die Nutzung von Pflanzenrohstoffen in Chemie und Energieerzeugung zu starten. Die gesamte Wertschöpfungskette für die Umstellung von petrochemischen auf pflanzliche Grundstoffe soll am Beispiel der Polymere unter dem Aspekt der nachhaltigen, d.h. dauerhaften ökonomisch und ökologisch sinnvollen, Produktion von Wertstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen unter Berücksichtigung der Stoffstromverteilung in Pflanzen in interdisziplinärer Zusammenarbeit untersucht und modifiziert werden, um so neue und innovative Methoden und Verfahren zur Wertstoffgewinnung zu ermitteln. Die inhaltlich abgestimmte Zusammenarbeit von Unternehmen im Verbund mit wissenschaftlichen Instituten garantiert die notwendige Breite, Tiefe und Effizienz, inklusive Synergieeffekte, in F&E sowie in der wirtschaftlichen Verwertung der Ergebnisse. SURL wird neue biotechnologische Verfahren (Molekulare Marker), neue Genotypen mit ertragsrelevanten Allelen und transgene Linien entwickeln und Saatgut bereitstellen. Die Rapsmorphologie, insb. Schotendehiszenz, soll verbessert werden, um Raps als wettbewerbsfähigere Kulturart mit verbessertem Potential zur Lieferung nachwachsender Rohstoffe (Öl, Fettsäuren) zu entwickeln. Doppelhaploide Weizen mit erhöhtem Polyphenolgehalt und verbessertem Ertragspotential werden erstellt und agronomisch getestet. Darüber hinaus wird Saatgut von Raps und Weizenlinien mit speziellen Qualitäten im Feld vermehrt und für die nachfolgenden Partner in SynRg zur Verfügung gestellt. Ertragsstabilerer Raps mit hochwertigen Fettsäureprofilen und hohem Ölgehalt ist weltweit eine wettbewerbsfähige landwirtschaftliche Kulturart. Weizen mit erhöhtem Polyphenolgehalt stellt ebenso eine interessante Rohstoffquelle für die Industrie dar. Somit könnten für Raps und Weizen interessante neue Absatzschienen etabliert werden.
Das Projekt "Untersuchung des Tanninabbaus in Böden mit MALDI-TOF-MS/MS und modernen Techniken der NMR-Spektroskopie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt, Lehrstuhl für Bodenkunde durchgeführt. Die ökologische Bedeutung von kondensierten Tanninen im Nährstoffkreislauf von Waldökosystemen wird seit langem diskutiert. Hohe Tanningehalte der Streu führen zu einer Verlangsamung des Streuabbaus. Dies wird einmal auf die hemmende Wirkung von Tanninen auf das mikrobielle Wachstum und die Aktivität von Exoenzymen, aber auch auf die Festlegung von Kohlenhydraten und organischen Stickstoffkomponenten in schwerabbaubaren Tanninkomplexen zurückgeführt. Die hemmende Wirkung auf Mikroorganismen und das Bindungsverhalten der kondensierten Tannine ist vermutlich von der Molekülgröße der Tannine abhängig. Strukturelle und chemische Veränderungen dieser Stoffe während des Streuabbaus dürften sich daher wesentlich auf die Stickstoffverfügbarkeit im Boden auswirken. Ziel der geplanten Arbeiten ist es, diese Veränderungen zu erfassen. Hierzu soll die MALDITOF-MS/MS als moderne Technik zur Charakterisierung von Makromolekülen erstmals für diese Fragestellung eingesetzt werden. Die Analyse wird durch NMR-spektroskopische Charakterisierung der Tannine unterstützt. Die Ergebnisse sollen mit dem Proteinbindungsverhalten der Tannine und ihrer Umwandlungsprodukte in Beziehung gesetzt werden, um Informationen über die Eigenschaften von Polyphenolen zu erhalten, die für die Komplexierung von Proteinen notwendig sind. Weiter soll mit den erhobenen Daten die Verläßlichkeit klassischer und moderner Techniken zur Bestimmung des Tanningehaltes in Pflanzenstreu überprüft werden.
Das Projekt "Teilvorhaben 5: Entwicklung von Verfahren zur Auftrennung von Ölen, Fettsäuren und Polyphenolen sowie zur Immobilisierung von Enzymen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Süd-Chemie AG durchgeführt. SynRg beabsichtigt einen interdisziplinären Ansatz zur Optimierung von Wertstoffsynthese, Syntheseort und Weiterverarbeitung für die Nutzung von Pflanzenrohstoffen in Chemie und Energieerzeugung zu starten. Die gesamte Wertschöpfungskette für die Umstellung von petrochemischen auf pflanzliche Grundstoffe soll am Beispiel der Polymere unter dem Aspekt der nachhaltigen Produktion von Wertstoffen aus NaWaRo unter Berücksichtigung der Stoffstromverteilung in Pflanzen in interdisziplinärer Zusammenarbeit untersucht und modifiziert werden, um so neue und innovative Methoden und Verfahren zur Wertstoffgewinnung zu ermitteln. Teilvorhaben der Süd-Chemie: 1. Entwicklung und Bereitstellung von Bleicherden zur Reinigung von Ölen.2. Adsorbentien zur Aufreinigung von Fettsäurefraktionen.3. Adsorbentien zur Trennung von unterschiedlichen Fettsäuren.4. Identifizierung von Materialien zur adsorptiven Aufreinigung und/oder Isolierung von Polyphenolen.5. Trägermaterialien für Polyphenoloxidasen.6. Entwicklung von Enzymformulierungen zur Erhöhung der Ölausbeute bei der Pflanzenölgewinnung (Unterauftrag an ASA Spezialenzyme). Produktion und Vermarktung der Adsorbentien und Enzymformulierungen.
Das Projekt "Entwicklung von Verfahren zur Reinigung von Abwaessern der Kaffeeproduktion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Biotechnologische Forschung mbH durchgeführt. Despite the environmental problems generated due to wastes produced from coffee production, until now, no effective biological treatment systems for coffee wastes exists. There are no systematic studies on the parameter, level and distribution of contamination from wet processing of coffee, eg, in Mexico. The functions of microbial communities for the degradation of the complex waste is not understood, nor are the important members known which are responsible for the detoxification of antiphysilogical compounds. The general characteristics of coffee wet processing waste water, as well as the temporal and spatial distribution of contamination in the natural fresh water steams, will be characterized and monitored throughout the harvest period. Fine analyse will be carried out of the waste waters for the presence of antiphysilogical compounds, such as polyphenols, polyhydroxyaromatics and coffeine, as well as other organic chemicals of potential environmental or health hazzards. In parallel, established laboratory scale treatment systems will be optimized by varying the inoculum and characterization of the metabolic communities. Laboratory and pilot scale installations are planned to include three distinctive modules: solids precipitation; anerobic; and aerobic treatments. Enrichment of promising anaerobic and aerobic microbial communities and the isolation of individual key bacterial members for future applications in the waste water technology is the primary microbiological aspect of the project and will be followed by the development of anerobic and aerobic microbial inocula for subsequent water treatment.
Das Projekt "Herkunft und Bindungsformen von Schwermetallen in Böden sowie deren Fixierung unter besonderer Berücksichtigung von Chelatbildnern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Lehrstuhl und Institut für Mineralogie und Lagerstättenlehre durchgeführt. In dem gut voruntersuchten Raum Stolberg (Rheinland) soll die Umverteilung der Elemente Cd und TI zwischen den Kompartimenten Gestein, Boden, Grundwasser, Oberflächenwasser sowie anthropogener Bildungen (z.B. Bergbauhalden) untersucht werden. In stark kontaminierten Arealen soll überprüft werden, ob Chelatbildner (z.B. Polyphenole) zur Immobilisierung der Schwermetalle eingesetzt werden können.
Das Projekt "Teilvorhaben 4: Entwicklung und Bereitstellung geeigneter mechanischer Verfahren für die Aufreinigung und Trennung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GEA Westfalia Separator Process GmbH durchgeführt. SynRg beabsichtigt einen interdisziplinären Ansatz zur Optimierung von Wertstoffsynthese, Syntheseort und Weiterverarbeitung für die Nutzung von Pflanzenrohstoffen in Chemie und Energieerzeugung zu starten. Die gesamte Wertschöpfungskette für die Umstellung von petrochemischer auf pflanzliche Grundstoffe soll am Beispiel der Polymere unter dem Aspekt der nachhaltigen Produktion von Wertstoffen aus NaWaRo unter Berücksichtigung der Stoffstromverteilung in Pflanzen in interdisziplinärer Zusammenarbeit untersucht und modifiziert werden, um so neue und innovative Methoden und Verfahren zur Wertstoffgewinnung zu ermitteln. Im Teilvorhaben der WS erfolgt die Entwicklung und Bereitstellung geeigneter mechanischer Verfahren (Dekanter, Separatoren, UF oder Mikrofilteranlagen) für Aufreinigung, Trennung oder Isolation der Öle, Fettsäuren und Polyphenole. Nach Adaptation an die Separationsprozesse der Partner erfolgt das Scaling-up der mechanischen Trennprozesse vom Labor über Technikum bis hin zum Pilotmaßstab. Die GEA Westfalia Separator Process GmbH verfügt über verschiedene Maschinengrößen, die je nach Bedarf unserer Projektpartner im Labor,- im Technikums-, sowie im Pilotmaßstab zum Einsatz kommen können. Verarbeitung von nachwachsenden Rohstoffen mit effizienter Verfahrenstechnik lässt erwarten, dass eine hohe Flexibilität und Variabilität in der Prozesstechnik zur Verfügung gestellt werden muss. Nur so wird es möglich sein, aus nicht zuletzt jahreszeitlichen Produktschwankungen ein definiertes Endprodukt zu erzielen. Die Westfalia Separator sieht die Erfolgsaussichten für das Projekt und die spätere wirtschaftliche Verwertung als sehr gut an. Die Nachfrage nach flexiblen, modular aufgebauten Verfahrenstechniken wird nicht nur im Bereich der nachwachsenden Rohstoffe, sondern auch in anderen Märkten wertvoll sein. Usw.
Das Projekt "Teilprojekt: Apfeltrester" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Herbstreith und Fox - Pektin-Fabriken Neuenbürg durchgeführt. Bei der Firma Herbstreith und Fox fallen im Zuge der Apfelpektinherstellung jaehrlich ca. 12000 Tonnen entpektinisierte Trester an. Derzeit wird die gesamte Menge auf Futtermittelsektor vermarktet. Die Trester stellen nachwachsende Rohstoffe dar, deren Potential bislang unvollstaendig genutzt wird. Im Rahmen des Vorhabens sollen in Zusammenarbeit der Universitaet Hohenheim Verfahren zur Gewinnung von Wertstoffen (Polyphenole, Mono- und Oligosaccharide) entwickelt werden, um sie als Bestandteile funktioneller Lebensmittel, als natuerliche Antioxidantien bzw. als natuerliche Fruchtsuesse einzusetzen. Nach Erarbeitung der Verfahren im Labor- bzw. Technikumsmassstab durch den Kooperationspartner uebernimmt H und F das industrielle Scale-up. Anschliessend erfolgt die Verwertung der gewonnenen Stoffe durch Entwicklung neuer Produkte bzw. Erschliessung neuer Einsatzgebiete. Die geplanten Arbeiten sollen in den etablierten Prozess der Pektinherstellung integriert werden und zu einer Verbesserung der Oekobilanz des Unternehmens fuehren.
Das Projekt "Untersuchung zur Verbesserung der Bioverfuegbarkeit von polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAH) und oekotoxikologische Bewertung biotechnologisch sanierter Boeden mit hohen PAH-Konzentrationen (Projektphase I)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Biochemisches Institut für Umweltcarcinogene durchgeführt. In einer Vorstudie (Phase I) soll geklaert werden, ob (1) stabile Stoffwechselprodukte beim Abbau einzelner PAH entstehen, die sich bei der Bodensanierung anreichern und (2) das zur Verbesserung der Bioverfuegbarkeit der PAH in den Boden eingebrachte Coffein durch die verwendeten Mikroorganismen abgebaut wird.Fuer die hier beschriebenen Stoffwechseluntersuchungen wurde der Pilz Mucor circinelloides verwendet. Pyren,Chrysen und Benzo(a)pyren werden durch Mucor zu hydroxylierten Produkten abgebaut. So bildet sich z.B. aus Pyren das 1-Hydroxypyren und hieraus weiter 1,6- u. 1,8-Dihydroxypyren und schliesslich ein nicht naeher charakterisiertes Trihydroxyderivat. Das eingesetzte Pyren wird von Mucor innerhalb von 28 Tagen praktisch vollstaendig umgesetzt, wobei der halbe Umsatz nach ca. 4-5 Tagen erreicht wird. Aus Chrysen entsteht als Hauptprodukt 2-Hydroxychrysen neben weiteren Isomeren. Wie beim Pyren werden daraus mindestens 6 Phenole gebildet. Aus BaP werden ebenso zunaechst mehrere isomere Phenole gebildet, die dann weiter zu Diphenolen und Polyphenolen abgebaut werden. (Hauptkomponenten: 1- u. 3-OH-BaP). Ferner konnten 7-,8-,9-,10- und 12-Hydroxy-BaP identifiziert werden. Daneben fanden sich 5 Diphenole. Nach ca. 5 Tagen war ca. die Haelfte des BaP verstoffwechselt. Die aus Pyren, Chrysen und BaP enstehenden Polyphenole erwiesen sich als sehr instabil. Coffein wurde auch nach 28 Tagen unter den gewaehlten Inkubationsbedingungen nicht abgebaut.
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