Das Projekt "Teilprojekt BAM" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Abteilung 4 Material und Umwelt, Fachgruppe 4.3 Schadstofftransfer und Umwelttechnologien, Arbeitsgruppe 4.3.3 Verfahren für Abfallbehandlung und Recycling durchgeführt. Ziel des beantragten Vorhabens ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Auftrennung lipider Rohstoffe/Reststoffe in Stoffströme mit gesättigten und ungesättigten lipiden Spezies, die zur Herstellung verschiedener Produkte mit jeweils unterschiedlichen Eigenschaften notwendig sind. Das Verfahren soll auf folgenden Teilschritten beruhen, von denen drei enzymkatalysiert ablaufen und die unterschiedlich miteinander verknüpft werden können: a) Enzymkatalysierte Hydrolyse der Fette bzw. Fett/Fettsäuregemische b) Enzymkatalysierte substratspezifische Veresterung der gesättigten Fettsäuren c) Abtrennung der gesättigten Ester von den ungesättigten Fettsäuren d) Enzymkatalysierte Veresterung der ungesättigten Fettsäuren e) Sulfatierung der ungesättigten Fettsäuren bzw. ihrer Ester. Durch den Schritt e) werden wasserlösliche Produkte erhalten. Mit den vier Produktlinien stehen maßgeschneiderte und neuartige Komponenten für den Einsatz in Formulierungen für unterschiedliche Anwendungen zur Verfügung. Während die Grundlagen der enzymkatalysierten Reaktionen in der BAM erarbeitet werden, befasst sich der Projektpartner Greibo-Chemie mit den Teilschritten c) und e). Die Untersuchungen der enzymkatalysierten Teilschritte beginnen im 100 ml- Rührreaktor und werden bis zur Optimierung im 100 L- Rührreaktor in der BAM fortgeführt. Von den Zwischenprodukten werden Greibo-Chemie für die Untersuchung der Teilschritte c) und e) entsprechende Mengen zur Verfügung gestellt werden. Anschließend wird entschieden, welche Verknüpfungen der Teilschritte zu ein- bzw. absetzbaren Produkten führen. Es werden gemeinsam Versuche an 1,5 bzw. 3 t- Rührreaktoren von Greibo-Chemie zur Herstellung größerer Produktmengen durchgeführt. Ergebnisse werden in wissenschaftlichen Zeitschriften veröffentlicht und auf Tagungen präsentiert. Aus den oben beschriebenen 4 Produktlinien sollen maßgeschneiderte Produkte entwickelt werden, die der Projektpartner Greibo vermarkten kann.
Das Projekt "Rührwerks-Repowering" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Landesanstalt für Agrartechnik und Bioenergie (740) durchgeführt. Rührwerke sind die größten Verbraucher elektrischen Stroms an Biogasanlagen - 30-50% Anteil am Eigenstromverbrauch - trend zu großflügelig laufenden Rührwerken. Zielsetzung. Vergleich des elektrischen Eigenenergieverbrauchs der Rührwerke (Amaprop 2500) in einem Fermenter vor und nach der Repowering-Maßnahme an zwei Praxisanlagen.
Das Projekt "Teilprojekt: Scale up und Wirtschaftlichkeit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Aurubis AG durchgeführt. Ziel dieses Gemeinschaftsprojektes ist die Entwicklung eines effizienten und flexiblen Behandlungsprozesses für Schlacken der Primär-Metallerzeugung, aufgezeigt am Beispiel der Kupfererzeugung, der das Gesamtausbringen der metallischen Wertkomponenten (z. B. Cu, Ni, Co, Mo, Sb, Zn) im Vergleich zu den etablierten Verfahren maximiert. Die Innovation des Vorhabens basiert auf der Verfahrenskombination eines Elektroofens als etabliertes, wirtschaftliches Verfahren mit einem nachgeschalteten Rührreaktor, der Magnet-Gleichstromfeld unterstützt, eine gute Metallabtrennung aus dem Schlackenbad ermöglicht. Durch das gezielte Einbringen von Reduktionsmitteln werden einerseits chemisch gebundene Metalle vollständig reduziert und andererseits die gebildeten Mikro-Tröpfchen koaguliert und abgesetzt. Nach erfolgreicher Umsetzung sollen wirtschaftlich mindestens 90 Prozent der metallischen Wertstoffe als Konzentrat oder Rohmetall gewonnen werden. Gleichzeitig werden die Eigenschaften der verbleibenden metallarmen Schlackenphase gezielt optimiert, so dass weitere Anwendungen als Baustoff erschlossen werden können. Auf diese Weise können Baustoffe aus dem Abbau nicht erneuerbarer Ressourcen nachhaltig ersetzt werden. Die neuartige Verfahrenskombination aus optimierter Technik und einem speziell entwickelten Rührreaktor leistet somit einen deutlichen Beitrag zur Nachhaltigkeit und zum Umweltschutz in der Metallerzeugung.
Das Projekt "IBÖ-04: Entwicklung eines Produktes zur Behandlung von übersäuerten Biogasanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, Department Umweltmikrobiologie durchgeführt. Übersäuerungen in Biogasanlagen können zu einem Anlagenausfall führen und müssen deswegen beseitigt werden. Das geschieht heute meistens durch Fütterungsreduzierung, oft kombiniert mit dem Zusatz von pH-regulierenden Chemikalien. Ziel der Untersuchung war es, schneller als im Status quo und ohne Chemikalien eine Biogasanlage nach einer Übersäuerung wieder auf Volllast zu bringen und so einen wirtschaftlichen Vorteil für den Anlagenbetreiber zu erzeugen. Dazu entwickelten wir das Additiv Biogaspille und testeten es in Batch-Versuchen und übersäuerten Labor-Rührkesselreaktoren. Des weiteren wurde eine Marktstudie durchgeführt. Der Einsatz der Biogaspille erscheint auf Basis dieser vorläufigen Untersuchungen wirksam und wirtschaftlich. Daher sollte die Biogaspille in einer großtechnischen Anlage in einer Machbarkeitsphase getestet werden.
Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, School of Engineering and Design, Lehrstuhl für Bioverfahrenstechnik durchgeführt. Zielsetzung ist zunächst die Identifikation der Formalkinetiken der Synthesegasverwertung von Clostridium aceticum und Clostridium carboxidivorans im kontrollierten Rührkesselreaktor, wobei insbesondere rekombinante Stämme zur Herstellung von Isobutanol, 1,4-Butandiol, 1-Hexanol und 1,6-Hexandiol untersucht werden sollen. Zur Untersuchung der Syngasverwertung im Litermaßstab soll ein neuartiges Hochdruckbioreaktorsystem entwickelt werden, das wahlweise als Rührkessel-, Blasensäulen-, Umlauf-, Membran-, Festbett- oder Tropfkörperreaktorsystem eingesetzt werden kann. Zielsetzungen sind zum einen die Identifikation besonders geeigneter Reaktorkonfigurationen für kontinuierliche Gasfermentationen (Raum-Zeit Ausbeute, Prozessstabilität) und zum anderen die modellgestützte Auswahl von geeigneten Betriebspunkten zur Erzielung hoher Produktkonzentrationen und/oder hoher Gasausbeuten. Das Vorhaben ist in drei Teilprojekte unterteilt: (i) Reaktionstechnische Untersuchungen zur Synthesegasverwertung von Clostridium aceticum im kontrollierten Rührkesselreaktorsystem. (ii) Reaktionstechnische Untersuchungen zur Synthesegasverwertung von Clostridium carboxidivorans im kontrollierten Rührkesselreaktorsystem. (iii) Vergleichende verfahrens- und reaktionstechnische Analysen von verschiedenen Bioreaktorkonzepten zur Synthesegas-Fermentation im kontrollierten Mehrzweckdruckreaktor zur Herstellung von Isobutanol, 1,4-Butandiol, 1-Hexanol und/oder 1,6-Hexandiol.
Das Projekt "ERA-NET EuroTransBio-6: Entwicklung von Prozessen zur enzymkatalysierten Umwandlung von lipiden Abfallstoffen zu marktfähigen Produkten, Teilprojekt Greibo-Chemie GmbH" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GREIBO-Chemie GmbH durchgeführt. Das Vorhaben befasst sich mit einer Möglichkeit, aus Fetten und Altfetten höherwertigere Rohstoffe zu gewinnen. Ziel ist die Entwicklung eines enzymatische Schritte enthaltenden chemisch-technologischen Verfahrens zur Auftrennung von Fetten und Fettsäuren, insbesondere Altfetten, in Stoffströme mit überwiegend gesättigten Fraktionen und Stoffströme mit überwiegend ungesättigten Fraktionen, die zur Herstellung verschiedener Produkte mit jeweils unterschiedlichen Eigenschaften notwendig sind. Dazu sind eine neuartige lösungsmittelfreie enzymatische Veresterung und verschiedene Trennverfahren zu entwickeln und mit an sich bereits bekannten enzymatischen und nicht-enzymatischen Verfahrensschritten zu kombinieren. Die ungesättigten Fraktionen stellen neuartige, innovative, höherwertigere Produkte dar, die aufgrund ihres höheren Gehaltes höhere Wirksamkeit und damit höheren Gebrauchswert haben und auch für speziellere oder neue Anwendungen einsetzbar sind. Bei der Auswahl der Altfette wird mit spanischen Kooperationspartnern zusammengearbeitet. Die BAM übernimmt die Untersuchung der enzymkatalysierten Reaktionen, Greibo die Trennoperationen. Die Untersuchung der enzymkatalysierten Teilschritte erfolgt in 100ml- bis 100l- Rührreaktoren. Zum Projektende werden gemeinsam Versuche an 1,5t- bzw. 3t- Rührreaktoren bei Greibo-Chemie zur Herstellung größerer Produktmengen durchgeführt.
Das Projekt "IBÖ-07: DEEPWEP - Entwicklung eines multiparallelen Minibioreaktorsystems im Deep-Well-Plate Format zur Verkürzung der Entwicklungszeit von Bioprozessen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Biotechnologie, Fachgebiet Bioverfahrenstechnik durchgeführt. Das Projekt umfasst die Entwicklung eines Multi-Bioreaktor Systems (12-96 Reaktoren) zur Kultivierung von Mikroorganismen und tierischen Zellen im Milliliter-Maßstab. Alleinstellungsmerkmale des Systems sind: 1. die Verwendung von Airlift-Reaktoren, 2. individuell steuerbare und skalierbare Prozessparameter (Sauerstoffeintrag, Temperatur, Druck, Zufuhr einer Kohlenstoffquelle, Licht). Airlift-Reaktoren werden im kleinen Maßstab nicht eingesetzt, bieten jedoch den Vorteil eines hohen Leistungseintrages bei günstigeren Herstellungskosten im Vergleich zu derzeit häufig verwendeten Rührreaktoren. Skalierbare Prozessparameter ermöglichen einen schnellen Übergang vom Labor- in den Produktionsmaßstab und tragen so zu einer zeiteffizienteren Entwicklung von Bioprozessen bei. Die technische Entwicklung des Systems erfolgt mittels CAD-Software (SolidWorks), die Fertigung soll durch 3D-Druck und CNC-Fräsen erfolgen. In der Sondierungsphase soll zunächst getestet werden ob die technischen Mindestanforderungen (Leistungseintrag: 2-10 W/L; Sauerstoffübergangskoeffizient kla-Wert: 200-400/h) mit dem System erreicht werden können. Eine Marktanalyse soll das Marktpotential für das entwickelte Produkt ermitteln. Ein erster Vergleich mit Konkurrenzsystemen ergab bereits einen höheren Sauerstoffeintrag als alle Minibioreaktoren unter 15 mL. Für eine optimale Entwicklung des Produktes sollen Kundenbedürfnisse bezüglich Systemgröße und Kommunikationsschnittstellen mit anderem Laborequipment geklärt werden. In Kooperation mit Industriepartnern soll ein Geschäftsmodell erarbeitet werden um das Produkt auf den Markt zu bringen. Denkbar ist eine Lizenzierung des Produktes.
Das Projekt "Entwicklung eines kontinuierlichen Verfahrens zur biologischen Dekontaminierung des Feinkornanteils organisch verschmutzter Boeden - Laborversuche" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Verfahrenstechnk, Fachgebiet Umweltverfahrenstechnik durchgeführt. Die Bodenwaesche gehoert heute zu den Standardverfahren der Altlastensanierung. Die Bodenpartikel groesser 63 mm koennen bei geeigneter Prozessfuehrung als gereinigt gelten, so dass sie wieder dem Boden zugefuehrt werden koennen. Dies gilt nicht fuer das sogenannte Feinkorn kleiner 63 mm, das z. T. noch sehr hoch belastet ist und eigentlich auf einer Sonderdeponie abgelagert oder dem Boden, der thermisch gereinigt wird, zugemischt werden muesste. Beide Verfahren sind recht teuer, so dass nach einer Alternative gesucht wurde. Im vorliegenden, abgeschlossenen Projekt wurde eine vierstufige Ruehrreaktorkaskade erfolgreich erprobt, in der etwa 10 - 20 Vol. kontaminiertes Feinkorn in Wasser suspendiert und mit einer an Altoel und PAK adaptierten Mischkultur angeimpft wurde. Bei Gesamtverweilzeiten von 36 und 48 Std. konnten etwa 50 Prozent der Petrobenzol-extrahierbaren Stoffe und bis zu 95 Prozent der einzelnen PAK abgebaut werden. Es ist noch zu ueberpruefen, ob bei einer solchen Behandlung die teure Deponieablagerung vermieden werden kann.
Das Projekt "Teilprojekt: Anlagentechnik und Übertragbarkeit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SMS Siemag AG durchgeführt. Ein Großteil der weltweit erzeugten Metalle wird schmelzmetallurgisch gewonnen. Die Prozesseffizienz wird aber durch die begleitend entstehende Schlackenphase begrenzt, da sie noch einen Teil der Wertmetalle enthält. Durch gezielte Abtrennung und Anreicherung dieser Elemente in verwertbaren Produktphasen kann das Wertmetallpotential besser genutzt werden. Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung eines effizienten und flexiblen Behandlungs-Prozesses für Schlacken der Primär-Metallerzeugung (aufgezeigt am Beispiel Kupfer), der das Gesamtausbringen an metallischen Wertkomponenten (Ni, Co, Mo, Zn, Sn, Sb, Pb und restl. Cu) im Vergleich zu den etablierten Verfahren maximiert. Hierdurch sollen wirtschaftlich mindestens 90 Prozent der metallischen Wertstoffe aus Schlacken der Metallerzeugung als Roh-Metall oder Konzentrat zurückgewonnen werden. Die Innovation des Vorhabens basiert auf der Verfahrenskombination eines Elektroofens als etabliertem, wirtschaftlichem Verfahren mit einem nachgeschalteten Rührreaktor, der Mag-net-/Gleichstromfeld unterstützt eine Metallabtrennung aus dem Schlackenbad begünstigt. Durch das gleichzeitige Einbringen von Reduktionsmitteln werden einerseits chemisch gebundene Metalle vollständig reduziert und die gebildeten Mikro-Tröpfchen koaguliert und abgesetzt. Am Projekt sind eine Universität zur Erarbeitung der metallurgischen Grundlagen, der Anlagenbau, ein Großunternehmen der Metallerzeugung zur Überprüfung der technischen Machbarkeit und Wirtschaftlichkeit sowie ein Baustofflieferant beteiligt. Nach erfolgreicher Demonstration des Verfahrensprinzips erfolgen Planung und Bau einer industriellen Anlage und die praktische Umsetzung bei dem beteiligten Metallerzeuger. Aufgrund ihrer extrem niedrigen Gehalte an Schwermetallen weist die Mineralphase deutlich verbesserte Eigenschaften auf und erlaubt damit weitere Anwendungen im Bausektor. Somit werden Baustoffe aus dem Abbau nicht erneuerbarer Ressourcen nachhaltig ersetzt.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Etablierung der in vitro-Kultivierung unter sterilen Bedingungen und Produktivitätssteigerung durch Smart Sphagnum Breeding" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Institut für Biologie II durchgeführt. Die Verwendung von fossilem Torf für Substrate im Erwerbsgartenbau trägt substantiell zur Klimaerwärmung bei (CO2-Emission), führt zu Verlusten an Biodiversität und anderen Moor-Ökosystemdienstleistungen sowie an landwirtschaftlich nutzbarer Fläche. Torfmoos-Biomasse ist die meistversprechende Alternative. Sie kann mit vielfältigen Benefits nachhaltig auf wiedervernässtem, degradiertem Hochmoor kultiviert werden. Diese Paludikultur reduziert CO2-Emissionen, erhält landwirtschaftliche Flächen, erhöht Biodiversität, erhält Arbeitsplätze im ländlichen Raum und stärkt die regionale und nationale Wirtschaft. Die Ziele von 'MOOSzucht' sind Produktivitätssteigerung auf züchterischer Basis, um Torfmoos rentabel anzubauen, und die massenhafte Vermehrung von Torfmoos als Saatgut für die Umsetzung von Torfmooskultivierung im industriellen Maßstab. Das Teilvorhaben ALU zielt darauf, hochproduktive Torfmoose in axenische In vitro Kultur zu bringen (Kultur unter sterilen Bedingungen), um sie durch Polyploidisierung züchterisch bearbeiten zu können (Smart Sphagnum Breeding) und um mit individuell optimierten Wachstumsmedien einen Produktionsprozess in Rührkessel-Photobioreaktoren zu etablieren. Im TV-ALU werden die produktivsten Torfmoose in axenische In vitro-Kultur gebracht, indem Zellen mit Stammzellcharakter durch Oberflächensterilisierung dekontaminiert werden. Nach Regeneration der Torfmoose werden die Kultivare züchterisch bearbeitet, indem durch Protoplastenisolierung und -fusion in der Produktivität gesteigerte polyploide Kultivare erzeugt werden. Für die Massenvermehrung im Photobioreaktor werden geeignete Kulturparameter (Medienzusammensetzung, pH, Temperatur, Licht) entwickelt und die Produktion in 5l-Rührkessel-Photobioreaktoren etabliert. Die Kulturparameter werden in enger Zusammenarbeit mit den Partnern im TV-KIT entwickelt und alle Ergebnisse für die Massenvermehrung im Trickle bed-Reaktor zur Verfügung gestellt.
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