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Toxicological basic data for the derivation of EU-LCI values for β-pinene, other terpenes, pentanols, 5-chloro-2-methyl-4-isothiazolin-3-one (CIT) and 2-methyl-4-isothiazolin-3-one (MIT)

The subject of this project was the preparation of substance reports for five substances or substance groups relevant for building products emissions. For these substances, the toxicological data basis were compiled and evaluated, and EU-LCI values were proposed. The EU-LCI values allow the harmonisation of the health assessment of building products emissions throughout Europe. The EU-LCI Working Group is currently developing a European list of substances and their associated emission limits. The substance reports developed within this project support and accelerate this process. The project outcome is relevant for all stakeholder involved in the topic of building products emissions. Veröffentlicht in Texte | 54/2024.

Time trend of the exposure to geraniol in 24-h urine samples derived from the German Environmental Specimen Bank from 2004 to 2018

Pluym, Nikola; Stöckelhuber, Markus; Weber, Till; Scherer, Gerhard; Scherer, Max; Kolossa-Gehring, Marike International Journal of Hygiene and Environmental Health 239 (2022), 113880; online 10. November 2021 Geraniol (trans-3,7-dimethyl-2,6-octadiene-1-ol) is an acyclic isoprenoid monoterpene with a widespread use as fragrance in consumer products, agrochemicals and pharmaceuticals. The class of terpene chemicals has been associated with varying sensitizing potencies. A recently developed sensitive LC- MS/MS method for the analysis of geraniol metabolites was further improved and validated for the two metabolites, 8-carboxygeraniol and Hildebrandt acid. The successfully validated method was applied to 250 urine samples derived from the Environmental Specimen Bank (ESB) collected between 2004 and 2018. Both metabolites of this allergen of special concern were quantified in all urine samples of this study. Correlation analysis revealed that 8-carboxygeraniol appears to be the sole specific biomarker in urine for geraniol exposure. Overall, the excreted amounts of 8-carboxygeraniol remained unchanged in urine samples collected from 2004 to 2018. However, a significantly higher 8-carboxygeraniol excretion per 24 h was observed in females compared to males across the sampling years from 2004 to 2012. This trend equalized in the years 2015 and 2018. We could demonstrate that 8-carboxygeraniol may be a suited biomarker for assessing the geraniol exposure in the general population. Regardless of the fact that additional, preferably population representative studies combining HBM and health examination were helpful to further elucidate the risks of a geraniol exposure, the current study adds important data for identifying time trends and body burden of geraniol in the environment and shows the ubiquitous exposure towards mixtures of sensitizing chemicals. doi: 10.1016/j.ijheh.2021.113880

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bell Flavors & Fragrances GmbH durchgeführt. Das HYtec-Projekt umfasst eine Machbarkeitsstudie für die kofaktorfreie Addition von Wasser an nicht aktivierte Alkene und Terpene für die Biosynthese marktrelevanter Duft- und Geruchsstoffe. Die Synthese basiert auf dem Einsatz von Enzymen aus der Familie der Hydratasen. Diese sind in der Lage, die Umwandlung von Alkenen in den entsprechenden chiralen Alkohol zu katalysieren. Vielversprechende Substrate für Hydratasen wurden identifiziert, wie Myrcen, Geraniol und der Mahonial-Vorläufer (E)-5,9- Dimethyl-4,8-decadien-1-ol. Neben den Hydratasen sind Cyclsasen eine weitere Enzymklasse für den cofaktorfreien Zugang zu komplexen Alkoholen mit hoher Selektivität. Diese sind in der Lage, eine Cyclisierung aus einem linearen Vorläuferalken mit oder ohne Wasseranlagerung zu katalysieren. Durch Enzym-Engineering konnten beispielsweise Borneol und Ambrinol gebildet werden. Mit HYtec 2.0 wollen wir diese biokatalytischen Synthesen auf ein höheres Produktivitätsniveau heben. Dazu gehören enzymtechnische Ansätze zur Steigerung der Aktivität und Stabilität. Die effiziente Umsetzung von wasserunlöslichen Substraten erfordert eine umfassende Untersuchung der Prozessparameter. Die Enzyme können in ganzen Zellen, unterschiedlichen Enzympräparaten oder in speziell konzipierten Zellen wie Sphäroplasten eingesetzt werden. Einfache und schnelle Downstream- Methoden wie die Destillation sind für die Demonstration und Validierung eines wirtschaftlich relevanten Prozesses im Labormaßstab vorgesehen. Der Projektpartner Bell Flavor and Fragrances GmbH unterstützt die Entwicklung im Labormaßstab mit industrieller Expertise und modernsten Verfahren zur chemischen Synthese von Aroma- und Duftstoffen. Dies ermöglicht die Übertragung in den 50-Liter-Maßstab und die Validierung der entwickelten Prozesse in einer industriellen Umgebung. Wir sind überzeugt, dass die so gewonnenen Erkenntnisse einen großen Gewinn für die biokatalytische Produktion von Alkoholen darstellen.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Technische Biochemie durchgeführt. Das HYtec-Projekt umfasst eine Machbarkeitsstudie für die kofaktorfreie Addition von Wasser an nicht aktivierte Alkene und Terpene für die Biosynthese marktrelevanter Duft- und Geruchsstoffe. Die Synthese basiert auf dem Einsatz von Enzymen aus der Familie der Hydratasen. Diese sind in der Lage, die Umwandlung von Alkenen in den entsprechenden chiralen Alkohol zu katalysieren. Vielversprechende Substrate für Hydratasen wurden identifiziert, wie Myrcen, Geraniol und der Mahonial-Vorläufer (E)-5,9-Dimethyl-4,8-decadien-1-ol. Neben den Hydratasen sind Cyclsasen eine weitere Enzymklasse für den cofaktorfreien Zugang zu komplexen Alkoholen mit hoher Selektivität. Diese sind in der Lage, eine Cyclisierung aus einem linearen Vorläuferalken mit oder ohne Wasseranlagerung zu katalysieren. Durch Enzym-Engineering konnten beispielsweise Borneol und Ambrinol gebildet werden. Mit HYtec 2.0 wollen wir diese biokatalytischen Synthesen auf ein höheres Produktivitätsniveau heben. Dazu gehören enzymtechnische Ansätze zur Steigerung der Aktivität und Stabilität. Die effiziente Umsetzung von wasserunlöslichen Substraten erfordert eine umfassende Untersuchung der Prozessparameter. Die Enzyme können in ganzen Zellen, unterschiedlichen Enzympräparaten oder in speziell konzipierten Zellen wie Sphäroplasten eingesetzt werden. Einfache und schnelle Downstream-Methoden wie die Destillation sind für die Demonstration und Validierung eines wirtschaftlich relevanten Prozesses im Labormaßstab vorgesehen. Der Projektpartner Bell Flavor and Fragrances GmbH unterstützt die Entwicklung im Labormaßstab mit industrieller Expertise und modernsten Verfahren zur chemischen Synthese von Aroma- und Duftstoffen. Dies ermöglicht die Übertragung in den 50-Liter-Maßstab und die Validierung der entwickelten Prozesse in einer industriellen Umgebung. Wir sind überzeugt, dass die so gewonnenen Erkenntnisse einen großen Gewinn für die biokatalytische Produktion von Alkoholen darstellen.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Mittelhessen, Institut für Bioverfahrenstechnik und Pharmazeutische Technologie (IBPT), Arbeitsgruppe Intensivierung von Bioprozessen (IB) durchgeführt. Naturstoffe aus der Klasse der Terpenoide werden bereits heute in einer Reihe verschiedener industrieller Anwendungen erfolgreich eingesetzt. Die Verfügbarkeit aus natürlichen Quellen ist allerdings limitiert, dem eine starke marktgetriebene Nachfrage nach natürlichen (nicht auf fossilen Quellen basierenden) Terpenoiden gegenübersteht. Dies führt zu einem Bedarf an kostengünstigen biologischen/ biotechnologischen Produktionssystemen, um diese Nachfrage zu befriedigen. Ziel des Projektes ProNecator ist es, die positiven Ergebnisse aus dem Projekt BioFlex in Richtung einer industriellen Anwendung weiterzuentwickeln. Das Vorgängerprojekt BioFlex zielte auf den Nachweis der Machbarkeit (proof-of-concept; TRL 3) und die Antragsteller konnten zeigen, dass C. necator ein geeigneter Stamm für die Produktion von Terpenoiden wie Humulen ist und ein hohes Potenzial für eine industrielle Nutzung mitbringt. Um Letzteres zu ermöglichen, soll in ProNecator der bestehende Stamm metabolisch so verändert werden, dass der MVA-Weg optimiert und ein Antibiotika-freies Kultivierungssystem entwickelt werden kann. Gleichzeitig wird die Robustheit des Stammes und des Kultivierungssystems untersucht. Schließlich werden Produktaufreinigungs- und Scale-up-Konzepte sowie die Synthese von Produktproben bis zu 10 g Humulen adressiert. Humulen ist eine wichtige Aroma-Verbindung, das aber auch interessante pharmakologische Aktivitäten aufweist. Darüber hinaus soll C. necator als Plattform für die (zukünftige) Produktion weiterer wertvoller Terpenoide, wie z.B. Carotinoide oder deren Derivate sowie pharmakologisch wirksame zyklische Triterpene, etabliert werden. Im Erfolgsfall liegen bei Projektende Verfahren mit einem Technologiereifegrad von TRL 5-6 vor, die dann innerhalb von 2-5 Jahren in die industrielle Nutzung überführt werden können.

Toxikologische Basisdaten für die Ableitung von Emissionswerten (EU-LCI) für b-Pinen, sonstige Terpene, 1-Pentanol, 5-Chlor-2-methyl-4-isothiazolin-3-on (CIT) und 2-Methyl-4-isothiazolin-3-on (MIT)

Das Projekt "Toxikologische Basisdaten für die Ableitung von Emissionswerten (EU-LCI) für b-Pinen, sonstige Terpene, 1-Pentanol, 5-Chlor-2-methyl-4-isothiazolin-3-on (CIT) und 2-Methyl-4-isothiazolin-3-on (MIT)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Dr. Jens-Uwe Voss Toxikologische Beratung durchgeführt. Das UBA arbeitet federführend an der Harmonisierungsinitiative zur europaweiten Vereinheitlichung der gesundheitlichen Bewertung von Emissionen aus Bauprodukten. Seit 2011 arbeiten Expertinnen und Experten aus zehn europäischen Ländern an der harmonisierten Liste mit Stoffen und dazugehörigen Bewertungen (EU-LCI-Werten, LCI: lowest concentration of interest). Die Arbeitsgruppe hat eine umfassende Liste von 185 emissionsrelevanten Stoffen zusammengestellt, ihr Prozedere zur Ableitung von EU-LCI-Werten dargelegt und eine erste harmonisierte Liste mit EU-LCI-Werten erarbeitet und veröffentlicht. Die EU-LCI-Liste bildet den Grundstein für die Festlegung von europäischen Leistungsklassen für die Emissionen aus Bauprodukten im Rahmen der europäischen Bauproduktenverordnung. Die ascribed EU-LCI-Werte von ca. 60 Stoffen müssen in der aktuellen Phase überarbeitet und gemäß dem Prozedere zur Ableitung von EU-LCI-Werten neu festgelegt werden. Die ascribed EU-LCI Werte wurden im Jahr 2012 von der europäischen Arbeitsgruppe aus pragmatischen Gründen festgelegt. Sie basieren auf älteren deutschen und französischen LCI Werten aus den nationalen Bewertungsschemas. Diese müssen an die aktuelle Datenlage angepasst werden. Die in diesem Vorhaben entwickelten Stoffberichte unterstützen und beschleunigen diesen Prozess. Ziel des Vorhabens ist die Erstellung von Stoffberichten für fünf Stoffe und Stoffgruppen mit ascribed EU-LCI-Werten. Für diese Stoffe und Stoffgruppen werden die toxikologischen Datengrundlagen recherchiert, zusammengestellt und bewertet sowie EU-LCI-Werte vorgeschlagen. Diese Vorschläge werden anschließend der EU-LCI Arbeitsgruppe zur Diskussion und Beschlussfassung vorgelegt.

Teilprojekt 5

Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Institut für Forstbotanik und Baumphysiologie, Professur für Baumphysiologie durchgeführt. Das Verbundprojekt zielt auf die Entwicklung nachhaltiger, waldhygienischer Konzepte am Beispiel ausgewählter Vergleichsregionen in Deutschland, für die eine hohe Vulnerabilität durch die Effekte des Klimawandels, die Globalisierung sowie durch die Bildung bzw. Ausweitung von Ballungszentren besteht oder für die Zukunft erwartet wird. Das Untersuchungsgebiet erstreckt sich entlang eines diagonal durch ganz Deutschland von Südwesten nach Nordosten reichenden Transektes, der vergleichbar sensible Standorte mit limitierter Wasserverfügbarkeit und erhöhtem Wärmeangebot verbindet und daher exemplarisch für eine Übertragbarkeit auf zukünftige Entwicklungen geeignet erscheint. Schwerpunkte des Vorhabens stellen standortadaptierte Baumarten (Eichen und Kiefern) dar, die sich durch eine große ökologische Amplitude auszeichnen und somit auch für die zukünftige Waldwirtschaft von Bedeutung sind. Das Verbundprojekt greift aktuelle und zunehmend relevante Problemfelder der Waldhygiene auf und reicht dabei von elementaren Fallstudien über repräsentative Datenanalysen und vergleichende Erhebungen bis hin zu Modellentwicklungen. Die Untersuchungen zielen auf die Förderung der natürlichen Baumwiderstandskraft, die Anpassung und Optimierung von Diagnose-, Monitoring- und Prognoseverfahren sowie insgesamt auf einen zukunftsorientierten Waldschutz mit breiter gesellschaftlicher Akzeptanz. Beide hier von der Universität Freiburg vorgelegten Teilprojekte (TP2, TP8) gliedern sich in Freilandarbeiten und Experimente unter kontrollierten Bedingungen. In TP2 werden die Gehalte an Terpenen und deren Freisetzung bei Eichen bestimmt, und untersucht, ob sich diese durch Trocken- und Hitzestress verändern, und welche neuen Interaktionen mit Maikäfern sich daraus ergeben. In TP8 werden Proben im Freiland genommen und auf Inhaltsstoffe analysiert. Experimente unter kontrollierten Bedingungen ergänzen die Untersuchungen in beiden Teilprojekten.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik, Institutsteil Straubing, Bio-, Elektro- und Chemokatalyse durchgeführt. Die Substitution von erdöl-basierten Materialien durch nachwachsende Rohstoffe, ist eine der größten Herausforderungen für die Industrie. Interessanterweise können für die Erzeugung von bio-basierten Monomeren für Polyamide und Polyester Abfallstoffe der Zellstoffindustrie eingesetzt werden. Die darin enthaltenen Terpene sind auf Grund der geringen Kosten und den großen Mengen an verfügbarem Material interessante Ausgangsstoffe für die Herstellung bio-basierter Monomere. Insbesondere das Terpen Campher, welches hauptsächlich in China aus Reststoffen der Zellstoffindustrie gewonnen wird, hat auf Grund seiner chemischen Struktur, großes Potential für die Herstellung von Bio-Polymeren mit einzigartigen Eigenschaften. Das Ziel des Projektes Campher basierte Polymere ist deshalb die Entwicklung einer Wertschöpfungskette zur Erzeugung nachhaltiger bio-basierter Polymere ausgehend vom natürlichen Terpen Campher aus chinesischen Rohstoffvorkommen hin zu deutschen Produzenten polymerer Materialien.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Campus Straubing für Biotechnologie und Nachhaltigkeit, Lehrstuhl für Chemie Biogener Rohstoffe durchgeführt. Die Substitution von erdöl-basierten Materialien durch nachwachsende Rohstoffe, ist eine der größten Herausforderungen für die Industrie. Speziell im Bereich der Polymere nimmt der Bedarf an bio-basierten Lösungen stetig zu, kann aber von Seiten der Industrie nur sehr begrenzt abgedeckt werden. Interessanterweise können für die Erzeugung von bio-basierten Monomeren für Polyamide und Polyester Abfallstoffe der Zellstoffindustrie eingesetzt werden. Die darin enthaltenen Terpene sind auf Grund der geringen Kosten und den großen Mengen an verfügbarem Material interessante Ausgangsstoffe für die Herstellung bio-basierter Monomere. Insbesondere das Terpen Campher, welches hauptsächlich in China aus Reststoffen der Zellstoffindustrie gewonnen wird, hat auf Grund seiner chemischen Struktur großes Potential für die Herstellung von Bio-Polymeren mit einzigartigen Eigenschaften. Das Ziel des Projektes Campher basierte Polymere ist deshalb die Entwicklung einer Wertschöpfungskette zur Erzeugung nachhaltiger bio-basierter Polymere ausgehend vom natürlichen Terpen Campher aus chinesischen Rohstoffvorkommen hin zu deutschen Produzenten polymerer Materialien.

Teilvorhaben 3: Beschichtung der MDF und Prüfung der Beschichtungsqualität

Das Projekt "Teilvorhaben 3: Beschichtung der MDF und Prüfung der Beschichtungsqualität" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von B.S.-Bauprogramm GmbH durchgeführt. Das Forschungsvorhaben hat das Ziel, die Abgabe von flüchtigen organischen Säuren aus mitteldichten Faserplatten (MDF) aus Buchenholz durch praxisrelevante Maßnahmen erheblich zu reduzieren und hierdurch den Anwendungsbereich von Buchen-MDF zu erweitern. Buchen-MDF in Tiefziehqualität mit einer verminderten Essigsäureabgabe bieten Vorteile im Hinblick auf ihre Verwendung zur Herstellung von 3D-Möbelfronten für Küchen- und Badmöbel. Da das Buchenholz bzw. die Buchenholzfasern von sich aus bereits vergleichsweise arm an primären Extraktstoffen (Terpene, Fette, Harze) sind, wird erwartet, dass sich eine verminderte Essigsäureabgabe der Buchen-MDF positiv auf das Emissionsverhalten und das 3D-Beschichtungsverhalten der MDF unter Einsatz von Polyurethanklebstoffen (PU-Klebstoffe) auswirkt und das Risiko einer Delaminierung der PVC-Folien bei Verwendung von PU-Klebstoffen reduziert wird. Ferner soll durch eine verringerte Essigsäureemission die Feuchtebeständigkeit bzw. die Hydrolyseresistenz von mit Klebstoffen auf Basis von polymerem Diphenylmethandiisocyanaten (PMDI) verleimten Buchen-MDF erhöht werden. Dies kommt der Bestrebung der Holzindustrie entgegen, MDF stärker im Bauwesen zu verwenden.

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