2011 wurde eine ganzheitliche Ökobilanz-Analyse einer zehn Synthesestufen umfassenden Herstellung eines pharmazeutischen Wirkstoffes des Herstellers Sanofi in Frankreich, in diesem Falle eines Krebstherapeutikums, veröffentlicht. Auch hier stand bei den im Rahmen des EU-Projektes POLYCAT durchgeführten Arbeiten zur Prozessoptimierung der Transfer des bestehenden Produktionsprozesses vom Rührkessel in einen mikroverfahrenstechnischen Prozess im Mittelpunkt. Durch eine Bündelung von Maßnahmen, die deutlich über den Verfahrenswechsel hinausgingen, ergaben sich unter anderem Einsparmöglichkeiten von bis zu 765 kg Kohlendioxid-Äquivalenten je kg produziertem Wirkstoff (relevant in Hinblick auf den Klimawandel) und bis zu 65 kg Eisen-Äquivalenten/kg Wirkstoff (relevant in Hinblick auf den Verbrauch endlicher metallischer Ressourcen). Begleitende Kostenkalkulationen ergaben zudem Reduktionsmöglichkeiten der Herstellungskosten von bis zu 33 %.Im ersten Schritt ist die Bereitstellung der Ressourcen, Chemikalien und der Energie dargestellt. Zur Bereitstellung der Chemikalien werden unabhängig von der Prozessführung die gleichen Ausgangsstoffe benötigt. Hierbei wird n-Butyllithium in n-Hexan bereitgestellt. Die Gewinnung von m-Bromanisol erfolgt üblicherweise in einem vierstufigen Prozess, ausgehend von Nitrobenzol. Darüber hinaus ist der Bereitstellung von N,N-Dimethylformamid, Tetrahydrofuran, (flüssigem) Stickstoff und 3-molarer Salzsäure. Anschließend folgt der Hauptprozess, der sich aus den zwei Synthesestufen zur Reaktion von m-Bromanisol über m-Lithiumanisol zu m-Anisaldehyd und der Aufarbeitung des Reaktionsproduktes zusammensetzt. Inbegriffen sind die Lebensdauer der jeweiligen Produktionsanlage (400 l-Rührkessel bzw. Cytos Pilot System sowie der Infrastruktur einer Produktion in der chemischen Industrie) und die Reinigung der Reaktoren vor und nach der Produktion. Im Falle des kontinuierlichen Prozesses befindet sich abwechselnd je ein Reaktor-Doppelmodul in der Spülphase (Einsatz von Tetrahydrofuran als Reinigungsmittel). Abweichend hierzu wird der Rührkessel bei diskontinuierlicher Reaktionsführung nach jedem Ansatz in der Spülphase mit einer Mischung aus Tetrahydrofuran und Aceton gereinigt. Beim eigentlichen Syntheseprozess ist zwischen einer Synthese im 400-l-Rührkesselreaktor und im Cytos Pilot System zu unterscheiden. Die Gesamtausbeute an Produkt nach der Aufreinigung liegt hierbei für beide Prozessalternativen gleich hoch. Das Cytos Pilot System setzt sich jedoch aus elf Mikroreaktor-Modulen zusammen, wobei ein Modul aus je zwei Mikroreaktoren zur Durchführung der zweistufigen Synthese besteht. Angenommen wurde, dass die zum Einsatz kommenden Mikroreaktoren aufgrund der aggressiven Medien eine Lebensdauer von durchschnittlich einem Jahr zeigen, während ein Rührkessel in der chemischen Industrie üblicherweise eine Lebensdauer von ca. 30 Jahren aufweist.
Das Projekt "Mikrobieller Abbau von cyclischen Ethern und Aminen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Halle-Wittenberg, Fachbereich Biologie, Institut für Mikrobiologie durchgeführt. Ueber welche Mechanismen werden heterocyclische Verbindungen mikrobiell angegriffen, so dass sie spaeter problemlos in den Intermediaer-Stoffwechsel eingeschleust werden koennen?
Das Projekt "C. glutamicum als Plattform-Organismus für neue und effiziente Produktionsverfahren (BioProChemBB) - Teilvorhaben 4: Konstruktion und Charakterisierung von C. glutamicum-Stämmen zur Produktion von Succinat und Itaconat" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Bio-und Geowissenschaften (IBG), IBG-1: Biotechnologie durchgeführt. Corynebacterium glutamicum wird seit Jahrzehnten erfolgreich für die biotechnologische Produktion von mehr als drei Millionen Tonnen Aminosäuren pro Jahr eingesetzt. Aufgrund der nachgewiesenen Eignung für die großtechnische Produktion hat sich C. glutamicum zu einem intensiv beforschten Modellorganismus in der Weißen Biotechnologie entwickelt. Das Ziel des ERA-IB-Verbundprojektes BioProChemBB bestand darin, C. glutamicum zu einem Plattform-Organismus weiterzuentwickeln, der nicht nur für die Produktion von Aminosäuren, sondern auch anderer industriell relevanter Produkte aus nachwachsenden Rohstoffen eingesetzt werden kann. Im Fokus von BioProChemBB standen dabei verschiedene Dicarbonsäuren, die im Rahmen einer Studie des U.S. Department of Energy als vielversprechende chemische Bausteine aus nachwachsenden Rohstoffen identifiziert worden waren. Das Ziel des vorliegenden Teilprojekts 4 war die Konstruktion und Charakterisierung von C. glutamicum-Stämmen zur Produktion von Succinat und Itaconat. Succinat ist eine Plattform- Chemikalie, aus der eine Reihe bisher petrochemisch hergestellter 'Bulk'-Chemikalien synthetisiert werden können, wie z.B. 1,4-Butandiol, Tetrahydrofuran oder g-Butyrolacton. Itaconat ist eine ungesättigte C5-Dicarbonsäure, die unter anderem für die Herstellung von Polymeren von Interesse ist und z.B. petrochemisch erzeugtes Acrylat oder Methylacrylat ersetzen könnte. Für die Succinat-Produktion sollten sowohl die aerobe als auch die anaerobe Herstellung aus Glucose sowie aus Glycerin, einem Nebenprodukt der Biodiesel-Herstellung, etabliert werden. Die entsprechenden Stämme sollten rational über 'metabolic engineering' konstruiert werden, basierend auf dem umfangreichen Wissen zum Stoffwechsel und seiner Regulation in C. glutamicum. Für die Itaconat-Produktion sollte erstmals ein bakterieller Produktionsstamm entwickelt werden, der Vorteile gegenüber dem natürlichen Produzent Aspergillus terreus bieten könnte.
Das Projekt "C. glutamicum als Plattform-Organismus für neue und effiziente Produktionsverfahren (BioProChemBB) - Teilvorhaben 1: Konstruktion, Charakterisierung und Optimierung von Succinat-, Fumarat- und Malat-produzierenden C. glutamicum-Stämmen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Ulm, Institut für Mikrobiologie und Biotechnologie durchgeführt. Corynebacterium glutamicum wird seit Jahrzehnten erfolgreich für die biotechnologische Produktion von Aminosäuren eingesetzt. Aufgrund der nachgewiesenen Eignung für die großtechnische Produktion hat sich C. glutamicum zu einem wichtigen Modellorganismus in der Weißen Biotechnologie entwickelt. Das Gesamtvorhaben des ERA-IB-Projektes zielte darauf ab, C. glutamicum in iterativen Optimierungsverfahren für die Gewinnung von Grundchemikalien und Synthesebausteinen im Sinne der Weißen Biotechnologie aus nachwachsenden Rohstoffen zu nutzen und robuste sowie kostensparende Fermentations- und 'Downstream processsing'-Verfahren zu entwickeln. Dabei standen die Produkte Succinat, Fumarat, Malat, Aspartat und Itaconat im Projektfokus. Das Ziel des Teilprojektes 1 war die Konstruktion, Analyse und iterative Optimierung von C. glutamicum-Stämmen, die mit hoher Ausbeute und hoher Produktionsrate Succinat, Fumarat und/oder Malat (bzw. deren Säuren) aus nachwachsenden Rohstoffen (Zucker) produzieren. Die zentrale Vorstufe aller drei Säuren im Zentralstoffwechsel von C. glutamicum ist Pyruvat, selbst ein attraktives Produkt als Vorstufe verschiedener Chemikalien und Polymere sowie als Bestandteil oder Zusatz in Nahrungsmitteln, Kosmetika und Pharmazeutika. Aus diesem Grund sollte auch zunächst ein C. glutamicum-Stamm entwickelt und analysiert werden, der effizient Pyruvat bildet. Succinat ist eine Plattform-Chemikalie, aus der eine Reihe bisher petrochemisch hergestellter Bulk'-Chemikalien synthetisiert werden können, wie z.B. 1,4-Butandiol, Tetrahydrofuran, Adipinsäure, g-Butyrolacton oder lineare aliphatische Esther. Fumarat wird in der Nahrungsmittelindustrie und als Ausgangsverbindung für Polymerisierungs- und Estherifizierungsreaktionen genutzt, Malat wird in der pharmazeutischen Industrie, in der Kosmetik- und in der Nahrungsmittelindustrie eingesetzt und wird wie Succinat und Fumarat als vielversprechender chemische Grundbaustein für Plattformchemikalien angesehen
Das Projekt "Nutzung von Destillationsrueckstaenden der Alkylchlorsilansynthese zur Herstellung von Siliciumcarbonitrid-Precursorkeramiken IKTS" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für keramische Technologien und Sinterwerkstoffe durchgeführt. Bei der Synthese von Alkylchlorsilanen aus elementarem Silicium und Alkylhalogeniden (Müller-Rochow-Synthese) fallen im Werk Hüls Silicone GmbH Nünchritz / Sachsen ca. 2000 t/a Destillationsrückstände an, die aus einem Gemisch unterschiedlich substituierter Alkylchlorsilane und Alkylchlordisilane bestehen und die durch Verbrennen zu SiO2 mit anschließender Deponierung entsorgt werden. Das Ziel des Vorhabens besteht in der Nutzung dieser Destillationsrückstände für die Herstellung keramischer Hochleistungsmaterialien durch Umsetzung mit einem reaktiven Stickstoffträger (Ammoniak) und der thermischen Umsetzung der dabei gebildeten Vorläuferverbindungen (Precursoren) zu keramischen Si-C-N-Materialien. Umsetzung der Destillationsrückstände (Alkylchlordisilangemisch) mit trockenem gasförmigen Ammoniak in einem unpolaren Lösungsmittel (Dichlormethan, Tetrahydrofuran) unter Bildung eines im organischen Lösungsmittel löslichen Polysilazangemisches und Ammoniumchlorid, das in diesem Lösungsmittel nicht löslich ist. Abfiltration des Ammoniumchloridniederschlages. Aufkonzentrierung der erhaltenen 5 prozentigen Polysilazanlösung zur gewünschten Konzentration (10 - 70 Prozent) sowie vollständige Abdestillation des Lösungsmittels und Erhalt des festen Polysilazangemisches. Pyrolyse der synthetisierten Polysilazane zu keramischen Si-C-N-Verbindungen bei 800 - 1000 Grad C im inerten und reaktiven Gasstrom. Anwendung der Polysilazane für Infiltrations-, Verbund- und Fügematerialien, Herstellung einfacher Teile (Rohre, Platten). Methoden: organisch-chemische Synthese. Pyrolysereaktion bis 1000 Grad C, Kristallisation bis 1600 Grad C. Charakterisierung durch chemische Analyse, IR, Röntgen, REM, thermische Analyse.
An der Messstelle Klingbach, Mdg. Bei Hördt werden Zeitreihen abiotischer Parameter gemessen.
An der Messstelle Seegraben, uh. L526 zw. Erpolzheim u. Birken werden Zeitreihen abiotischer Parameter gemessen.
An der Messstelle Eisbach, Horchheim (Sportpl. Weinsh.) werden Zeitreihen abiotischer Parameter gemessen.
An der Messstelle Hembach, Mdg. in Mohrbach werden Zeitreihen abiotischer Parameter gemessen.
An der Messstelle Kyll, Mündung (HW 2021) werden Zeitreihen abiotischer Parameter gemessen.