Das Projekt "Use of rape as domestic and engine fuel substitute, fertiliser and cattle feed" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Entwicklungstechnologie durchgeführt. Objective: To use rape oil and straw as a substitute for diesel fuel for domestic and drying requirements, as fertiliser and a cattle feed. General Information: This project uses the rape produced from an area of 40 ha. Rape straw (150 to 200 t/y) will be pelletized and/or briquetted to obtain a fuel usable in an automatic loading combustion plant. The rape oil (4,000 l) obtained by a double screwpress will be used to fuel two different engines. After purification some will be used in a modified tractor engine, the remainder, after ethyl/methyl esterification, in a conventional diesel engine. Residual straw (30 to 200 t) will be ploughed-in for soil improvement while the high oil content (70 to 75 t) rape cake will be used as cattle feed. The oil extraction is made by use of a double screw press from Monforts + Reiners Co. The press is fed directly from the seed store. The oil flows with the pressing temperature of 60 deg. C. to settling tanks. The residues are passed back to the filling funnels. The oil passing through a 10 mu filter and is stored in the filling station for later use, either directly in the rape-oil tractor, or for transesterification. The rape meal (expeller cake) is automatically transported to a silo which is cleared regularly by the transporter of the animal feed mill. A small scale transesterification unit is being developed for on-farm operation. The use of new kinds of catalysts with long duration stability and a high degree of automatic operation and control of process parameters allows for operation of the chemical process by agrotechnologists without a special formation. The unit is designed for optimum process performance, high product quality, minimum energy requirements and high reliability of the equipment. The preceeding transesterification for the free acids with an acidic catalysts is continuous and is double batch for the basic catalytic step for transesterification of the triglycerides. A separation and wash-out step guarantees the quality of the final products: methylester as diesel fuel and glycerol for the chemical industry. The straw-pelletizer unit consists of a chipping unit which reduces the straw-bales into 2 to 5 cm long stalks. These are intermediately stored in a buffer from where they are transferred by a screw-conveyor to the pelletizer, which operates with dentate matrix and rollers. The high-density pellets are fed to a cooler and conveyed to a silo. The electric energy for the unit is generated by a methylester fuelled diesel-generator set.
Das Projekt "Subletale Wirkungen von Oxalsäure in Kombination mit Zuckerwasser oder Glycerin auf Apis mellifera: Untersuchung der Toxizität, der Pharmakodynamik, des Verhaltens und der Lebensdauer sowie der Rückstände auf Bienen und Beutenmaterial" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin, Institut für Biologie, Neurobiologie durchgeführt. Die durch die parasitäre Milbe Varroa destructor ausgelöste Varroose stellt heute eines der größten Probleme in der Bienenzucht und -haltung dar. Um die Anzahl der Parasiten im Bienenvolk unterhalb der Schadensschwelle zu halten und eine Ausbreitung der Milben zu vermeiden, müssen die Völker vom Imker gegen die Varroose behandelt werden. Oxalsäure als Wirkstoff stellt eine wichtige Komponente dieser Behandlungen dar. In meiner Diplomarbeit konnte ich bereits subletale Effekte der Säure auf die Bienen zeigen. Da das Medikament in der Praxis durch Kombination von Oxalsäuredihydrat mit Zuckerwasser angesetzt wird, kann eine orale Aufnahme der Lösung durch die Bienen nicht ausgeschlossen werden. Diese kann zu einer erhöhten Mortalität durch die orale Toxizität der Säure führen und somit die Effekte der Säure auslösen oder verstärken. Um Bienen von den nicht auszuschließenden Nebenwirkungen beim breiten Einsatz des Medikamentes zu schützen und Nachteile für die Völker auszuschließen, war es das Ziel dieser Arbeit die subletalen Effekte der klassischen Behandlung mit Oxalsäuredihydrat in Kombination mit Zuckerwasser (OAS) aber auch in Kombination mit dem Zuckerersatzstoff Glycerin 45% (OAG) auf das Volk und die Einzelbiene in einem möglichst weiten Spektrum zu erfassen. Für alle Versuche, mit Ausnahme der Rückstanduntersuchungen am Volk, wurden die Bienen individuell im Labor behandelt. Dabei erhielt jede Biene 5 Mikro l OAS bzw. OAG auf die Unterseite des Abdomens aufgeträufelt (Oxalsäuredihydrat Dosis:175 Mikro g/Biene). Die Kontrollen erhielten Glycerin 45% (G) oder Zuckerwasser (K). In der Arbeit wurden möglichst verschiedene Parameter untersucht: Für Veränderungen in Futteraufnahme wurden Honigblase, Mittel- und Enddarm präpariert und auf einer Feinwaage gewogen (n=80) sowie die Futteraufnahme pro Tier in Einzelfütterungen ermittelt (n=125). Die Empfindlichkeit gegenüber Wasser und aufsteigende Zuckerkonzentrationen wurde mit Hilfe der Proboscis Extension Reaction (PER) überprüft (n=100). Die motorische Aktivität der Tiere wurde in einer vertikal aufgestellt, von oben beleuchtet Box untersucht aufgenommen (n=40). In einem Schauvolk wurden Verhalten und Lebensdauer unter volksähnlichen Bedingungen erfasst. Parallel dazu wurde die Lebensdauer auch unter Laborbedingungen aufgenommen (n=100). Die Aufnahme des Flugverhaltens erfolgte mit Radio Frequenz Identifikation, mit der Daten über das Aus- und Heimflugverhalten der Bienen gesammelt wurden (n=100). Neben den subletalen Effekten der Säure wurden auch ihre Rückstände auf der Einzelbiene optisch unterm Binokular und quantitativ mit dem Oxalsäure-Kit Enzytec™ erfasst (n=60). Durch Computertomographie erfolgten die Visualisierung der Verteilung im Volk und Dichtemessungen an der Einzelbiene (n kleiner gleich 600). (Text gekürzt)
Das Projekt "ERA-IB 4: IPCRES - Integrierte Prozess- und Zelloptimierung für die Industrielle Biotechnologie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Jacobs University Bremen gGmbH durchgeführt. Die Verwertung von Rohglycerolabfällen kann die Wirtschaftlichkeit der Biodieselproduktion erheblich verbessern. Um dieses Ziel mit Hilfe von Biokatalaysatoren zu erreichen, sind die Umsatzrate von Glycerol zu Produkten, die Integration von Prozessschritten und die Toleranz von Produktionssstämmen gegenüber den Verschmutzungen in Rohglycerol die zentralen Herausforderungen. Zwei wertvolle Produkte sollen aus Glycerol mit Hilfe von modifizierten Hefen als Biokatalysatoren hergestellt werden. Das Konsortium besteht aus industriellen und akademischen Partnern, die Expertisen in Bioprozess- und Zellengineering, in omics Technologien und in der Systembiologie aufweisen. Wir werden die Hefen Saccharomyces cerevisiae und Pichia pastoris mit den erforderlichen Genen/Stoffwechselwegen für die Herstellung von chiralen Aminoalkohole (CAA) und 1,2-Propandiol (PDO) ausstatten. Die Zellen werden sowohl mit Hilfe von Hochdurchsatz-Microscale Prozesstechniken als auch im größeren Maßstab charakterisiert. Daten von Transkriptom- und metabolischen Fluxanalysen werden mit Prozessdaten integriert und die Ergebnisse werden verwendet, um Stoffwechselwege und die 'Chassis'-Organismen zu optimieren. Diese Schritte werden wiederholt und werden eine zweite bzw. dritte Generation von verbesserten Biokatalysatoren hervorbringen. Die neuen Stämme, Prozesse und integrierten Methoden werden für die Biodieselindustrie im speziellen und für die Industrielle Biotechnologie im Allgemeinen von Nutzen sein.
Das Projekt "Entwicklung eines biozidfreien Glycerin/Chitosan-basierten Hydraulikfluids" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Braunschweig, Institut für Ökologische und Nachhaltige Chemie, Abteilung Nachhaltige Chemie und Energieforschung durchgeführt. Hydraulikfluide werden zur Kraftübertragung in hydraulischen Funktionseinheiten eingesetzt werden. Der jährliche Gesamtverbrauch dieser Gruppe von Schmierstoffen beträgt in Deutschland rund 150.000 t. Ein Großteil der heute eingesetzten Hydraulikflüssigkeiten enthält Mineralölfraktionen oder Komponenten. Die Nutzung der endlichen Ressource Mineralöl ist mit drastisch steigenden Rohstoffpreisen verbunden. Auch aufgrund der Auswirkungen auf Gesundheit und Umwelt sollte der Einsatz von Mineralöl möglichst vermieden werden. Da ein erheblicher Teil der Flüssigkeiten durch Leckagen, Havarien etc. in die Umwelt gelangt und stellt dort samt seinen Additiven eine Kontaminationsgefahr für Wässer und Böden dar. Mit der Entwicklung eines Hydraulikfluids auf der Basis von Glycerin, Chitosan und Wasser soll ein Fluid mit technisch guter Performance aber ohne die zuvor genannten Nachteile der Mineralölprodukte zur Verfügung gestellt werden. Es wird die Möglichkeit eröffnet Mineralöl durch den nachwachsenden Rohstoff Glycerin zu ersetzen, der in großer Menge (500.000 t/a) als Beiprodukt in der Esteröl-/Biodieselherstellung anfällt und für den derzeit sinnvolle Verwendungsmöglichkeiten gesucht werden. Es ist abzusehen, dass Aspekte wie Nutzung, Recycling und Entsorgung deutlich umweltgerechter gehandhabt werden können. Außerdem ist die Eingliederung in eine kaskadische Nutzung denkbar. Glycerin ist unschädlich für den Menschen und macht dennoch eine Biozidadditivierung des Hydraulikfluids überflüssig, was bei den konventionellen Hydraulikfluids bereits durch die Umweltschutz-orientierte Gesetzgebung (EU-Pestizidverordnung; REACH) zu einem schwerwiegenden Problem geworden ist und zukünftig für sie einen Wettbewerbsnachteil gegenüber dem Glycerinfluid darstellen wird. Die Entwicklung eines neuen Hydraulikfluids erfordert neben einer technischen Bewertung auch eine ökonomische Lebensweganalyse. In der technischen Bewertung werden anhand von Verschleißtest und in der Nutzung des Fluidsin einer Modellhydraulik die technische Leistungsfähigkeit der wässrigen Glycerin-Chitosan-Lösung sowie die optimale Additivierung abgeleitet. Ferner wird das umweltentlastende Potential des Glycerinfluids im Vergleich zu mineralölhaltigen KSS im Rahmen eines Life Cycle Assessment (LCA) analysiert.
Das Projekt "BioFoamBark: Aufwertung von Nadelholzrinden zu isolierenden Schäumen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Institut für Geo- und Umweltwissenschaften, Professur für Forstliche Biomaterialien durchgeführt. Die Forschungsschwerpunke liegen in der Entwicklung der Chemie und Technologie zur Herstellung vollständig bio-basierter Tanninschäume um auf Petroleum basierene Schäume zu ersetzten. Die Tannine werden aus der Rinde weit verbreiteter fNadelholzarten extrahiert. Weitere Komponenten für die Schaumzubereitung wie Glycerol und Furfural sind Nebenprodukte aus der Biodiese- sowie Holz- und Papierindustrie. Ein Ziel besteht darin, Schäume mit exzellenten Eigenschaften zur Verwendung in isolierende Baumaterialien und zur Umwandlung in Synthesegas am Ende des Produktlebens zu entwickeln. In diesem Projekt ist ebenfalls geplant die Auswirkungen auf die Umwelt, die technisch-ökonomische Durchführbarkeit sowie das Marktpotential dieser Produkte zu entwickeln.
Das Projekt "InnovationsCentrum Biokatalyse ICBio - Enzymatische Altfettalkoholyse zur Herstellung von Wertstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Braunschweig, Institut für Ökologische Chemie und Abfallanalytik durchgeführt. In der metallverarbeitenden Industrie werden Mineralölprodukte zum Kühlen und Schmieren der Werkzeuge und Werkstücke eingesetzt. Diese Kühlschmierstoffe (KSS) gelten nach ihrem Standzeitende in der Regel als besonders überwachungsbedürftige Abfälle. Trotz technologischer Vorteile finden biologisch abbaubare Esteröle wegen ihres hohen Preises kaum Verwendung als KSS. Ziel des Projektes war es, mit Hilfe biotechnologischer Verfahren und unter Einsatz von Altfetten preisgünstige Alternativen der Esterölherstellung und des Einsatzes als Kühlschmierstoff zu entwickeln. Die bekannte chemische Reaktion Fett + Alkohol Ester(öl) + Glycerol läuft bei hoher Temperatur um 250 Grad C, hohem Druck und/oder unter Verwendung von Katalysatoren ab. Mit Hilfe von Enzymen (Lipasen) war es der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) möglich, die Reaktion in einem einstufigen Prozess bei Temperaturen von 50 bis 70 Grad C mit hohen msatzraten durchzuführen. Durch die Kombination unterschiedlicher Modell- und Altfette mit verschiedenen Alkoholen wurden von der BAM über 40 Esteröle hergestellt und Eigenschaften wie Flammpunkte, Dichten, Viskositäten und Pour-Points bestimmt. Anhand dieser Kennzahlen, der Umsatzraten und der Alkoholpreise wurden drei Esteröle aus Altfett, Erdnussfett und Rindertalg ausgewählt und in größeren Mengen im 100 Liter-Reaktor hergestellt. Die Einsatztauglichkeit dieser drei Esteröle als Kühlschmierstoffe wurde durch Metallbearbeitungstests am Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik der TU Braunschweig (IWF) ermittelt. In einem nächsten Schritt wurden nach Optimierungsuntersuchungen über den Prozess der enzymatischen Alkoholyse in einem 3 t-Reaktor 3000 L Esteröl aus Altfett und 2-Ethyl-1-Hexanol hergestellt. Die Testung des Esteröls als Kühlschmierstoff erfolgte in der Serienfertigung von Pkw-Komponenten. Das Ergebnis der Untersuchungen ist, dass die enzymatisch hergestellten Esteröle hinsichtlich ihrer schleif- und kühlspezifischen Eigenschaften den Anforderungen prinzipiell gerecht werden. Technologische Probleme gab es dagegen mit der Filtrierung. Diese Unregelmäßigkeiten hatten ihre Ursache in der Reaktion des Ca-haltigen Filtermaterials mit im Esteröl enthaltenen freien Fettsäuren unter Bildung von Carboxylaten (Ca-Seifen). Parallel zu den technologischen Untersuchungen wurde der gesamte Lebensweg des Produkts Kühlschmierstoff ökobilanziert und es wurden Kostenrechnungen aufgestellt.
Das Projekt "Biobasierte Schäume aus Baumrinde (Biofoambark) - Isolierenende Schäume und Bioenergie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Institut für Geo- und Umweltwissenschaften, Professur für Forstliche Biomaterialien durchgeführt. Der Fokus richtet sich auf die Entwicklung neuer bio-basierter Wertstoffe aus Rinde, Biopolymeren und Nanozellulose von in der EU häufig vorkommenden Bäumen. Die Erstellung und der Prozess sollen nachhaltig durch die LCA-Analyse erfolgen.
Das Projekt "Teilvorhaben JUB: Redoxbilanz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Jacobs University Bremen gGmbH - Life Sciences & Chemistry durchgeführt. Die Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae hat sich als ein beliebter Produktionsorganismus in der industriellen Biotechnologie etabliert. Dies beruht auf der außergewöhnlichen Einfachheit, mit der man hier zielgerichtete genetische Modifikationen durchführen kann. Tatsächlich konnten bereits einige natürliche Limitationen der Bäckerhefe überwunden werden, die anfangs einer Nutzung von Abfallbiomasse als Rohstoff entgegenstanden. Ein robuster genetisch veränderter Industriestamm, der Inhibitoren in Lignozellulose-haltigen Hydrolysaten tolerieren und neben Glukose auch Xylose zu Ethanol vergären kann, steht als Ausgangsplattform für das YEASTPEC Projekt zur Verfügung. Neben Lignozellulose-haltigen Abfallströmen gibt es preiswerte agro-industrielle Nebenströme, die reich an Pektin sind und daher ebenfalls attraktive Substrate für die industrielle Biotechnologie darstellen. In Europa, ist vor allem das gepresste Fruchtfleisch von Zuckerrüben (Zuckerindustrie) und Früchten (Fruchtsaftindustrie) in hohen Mengen verfügbar. Außer Glukose, sind die Hydrolysate dieser bisher weitgehend unerschlossenen Rohstoffe reich an Galakturonsäure (GalA) und Arabinose. Innerhalb des YEASTPEC Projektes soll ein robuster Industriestamm entwickelt werden, der Enzyme für die Hydrolyse der Polysaccharide in pektinhaltigen Abfällen ausscheiden und alle im Hydrolysat vorherrschenden Zucker, d.h. Glucose, GalA und Arabinose zu Ethanol vergären kann. Das inherente Redoxproblem des Stoffwechselweges für die GalA Vergärung soll durch Zufütterung von Glycerol gelöst werden, wodurch zusätzliche Reduktionsequivalente bereit gestellt werden. Glycerol ist das hauptsächliche Nebenprodukt der gegenwärtigen Biodieselproduktion und steht daher ebenfalls in hohen Mengen preiswert zur Verfügung. Der generierte Industriestamm soll zusätzlich für eine erhöhte Robustheit während der industriellen Fermentation, insbesondere gegenüber schwachen Säuren, verbessert werden.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Koordination und Entwicklung von Schäumen sowie Modifizierung durch Nanocellulose" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Institut für Forstbenutzung und forstliche Arbeitswissenschaft durchgeführt. Das Projekt Biofoambark wird von Prof. Laborie (Institut für Forstbenutzung und Forstliche Arbeitswissenschaft, FobAwi, Universität Freiburg) koordiniert und hat zum Ziel, isolierende Hartschäume auf Basis von Rindentanninen aus vier wirtschaftlich wichtigen europäischen Nadelholzbaumarten sowie weiteren biobasierten Nebenprodukten wie etwa Glycerol und Furfural zu entwickeln. Wir konzentrieren uns auf die Optimierung der Hartschaumsynthese und -kinetik. Dabei werden auch der Einsatz von Nanozellulose als strukturierendes und verstärkendes Füllmaterial, die Morphologie und isolierenden Eigenschaften der Hartschäume sowie die Struktur-Eigenschafts-Beziehungen untersucht. Des Weiteren wird die potenziell verfügbare Menge an Rinde ermittelt und entsprechende Rindenbereitstellungskonzepte erstellt. Die Universität Freiburg ist für die Koordinierung und länderübergreifende Verbreitung der Ergebnisse verantwortlich. Hierbei werden eine webbasierte Projektplattform eingerichtet, vier Projekttreffen organisiert und abschließende Empfehlungen formuliert. FobAwi ist wesentlich an der Entwicklung der Schäume beteiligt. Dies beinhaltet die Entwicklung der Grundrezepturen der Schäume sowie ihre Modifizierung mittels Nanozellulose, die Ermittlung der Kinetik der Hartschaumsynthese und die Untersuchung der Struktur-Eigenschafts-Beziehungen. Es werden die verfügbaren Rindenvolumen in den Partnerländern ermittelt und wirtschaftliche Rindenbereitstellungsketten aufgestellt.
Das Projekt "BioProMo: Biotechnologische Produktion von Monoterpenoiden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DECHEMA Forschungsinstitut Stiftung bürgerlichen Rechts durchgeführt. Monoterpenoide sind auf Grund ihrer Toxizität eine Herausforderung für Produktionsprozesse der industriellen Biotechnologie. Trotz aller Bemühungen sind die Ausbeuten von entsprechenden Forschungsarbeiten, die sich üblicherweise auf die Erhöhung der Produktion anstatt auf die Möglichkeiten des Produktionsorganismus fokussieren, hinter den Erwartungen zurückgeblieben. Das BioProMo Konsortium wird einen industriellen Biotechnologieprozess entwickeln, der die auf fossilen Brennstoffen basierenden Produktionsprozesse zur Herstellung von Monoterpenoiden ersetzen kann. Es wird eine nachhaltige und konkurrenzfähige Plattformtechnologie basierend auf dem gegenüber organischen Lösungsmitteln toleranten Mikroorganismus Pseudomonas putida entwickelt. Dafür werden biotechnologische Methoden wie funktionelle Genomik, metabolische Flussoptimierung, synthetische Biologie und Bioprozessentwicklung kombiniert. Die mikrobielle Produktionsplattform wird 2 neue Produktionswege erzeugen: a) eine Ganzzellbiokatalyse zur selektiven Oxidation eines günstigen Monoterpen-Nebenproduktes aus der Lebensmittelindustrie (kurzfristiges Ziel) und b) ein selbstregulierender de novo Produktionskreislauf ausgehend vom nachwachsenden Rohstoff Glycerol, einem Nebenprodukt der Biodieselindustrie (mittelfristiges Ziel). Wir vereinen das komplementäre Fachwissen und die Expertise europäischer Arbeitsgruppen aus 3 unterschiedlichen Ländern um das Ziel der Etablierung einer mikrobiellen Produktionsplattform für Monoterpenoide zu erreichen. Der Industriepartner von BioProMo wird sich aktiv in jedes Arbeitspaket einbringen und plant den vorgesehenen Bioprozess in die Anwendung zu bringen.
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