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Polysaccharidforschung - Teilvorhaben 3.5: Gezielte Synthese von Cellulosederivaten mit stereoselektiver Trennwirkung

Im Rahmen dieses Projektes sollten mittels gezielter Synthese neue Cellulosederivat mit stereoselektiven Trenneigenschaften hergestellt werden. Um diese Derivate in groesserem Massstab in der Fluessigkeitschromatographie industriell einsetzen zu koennen, muessen sie in guten Ausbeuten leicht darstellbar sein. Enantiomerentrennung an heterogen substituiertem Cellulosetriacetat wurde vor ca 20 Jahren entdeckt. Der Trennmechanismus ist bis heute nicht aufgeklaert, obwohl gerade bei dessen Kenntnis gezielt Derivate mit speziellen Trenneigenschaften synthetisiert werden koennten. Es wird jedoch vermutete, dass auf der einen Seite die enantiomerenreine Synthese der Cellulose in der Natur, auf der anderen Seite eine durch die heterogene Substitution aufgezwungene Struktur massgeblich diese besonderen Eigenschaften der Cellulosederivate bewirken. Eine mit Hilfe von Computer-Modelling und Roentgendiffraktion durchzufuehrende Strukturuntersuchung soll zur Aufklaerung des Trennmechanismus beitragen.

Teilprojekt 9, Teilprojekt 7

Ziel dieses Moduls ist es, basierend auf Cellulose Cellulose-Derivate mit Hilfe von Biotransformationen zu gewinnen. Die angedachten Derivate sollen als Emulgatoren und Konsistenzgeber in kosmetischen Anwendungen eingesetzt werden, wo große Nachfrage nach neuartigen, leistungsstarken Produkten auf Basis nachwachsender Rohstoffe besteht. Entwicklung geeigneter Modellsysteme inklusive Entwicklung analytischer Methoden; Synthese, Charakterisierung, Bereitstellung von Ionischen Flüssigkeiten; Upscaling ausgewählter Ionischer Flüssigkeiten in den Pilotmaßstab; Physikochemische und Anwendungstechnische Charakterisierung der Cellulosederivate; Übertragung des Reaktorkonzepts in den Pilotmaßstab. Als Produkte erwarten wir neuartige Cellulosederivate zur Verwendung als Spezialchemikalie, z. B. in kosmetischen Formulierungen als Emulgatoren und Konsistenzgeber. Die im Rahmen dieses Projektes entwickelten Produkte sollen im Anschluß bei der Evonik Goldschmidt GmbH in den Produktionsmaßstab überführt und kommerzialisiert werden.

Rasterröntgenmikroskopische Untersuchungen zum Abbau von Lignocellulose durch cellulolytische Bodenbakterien

Das Ziel der Projektarbeiten ist, mit Hilfe von rasterröntgenmikroskopischen Techniken eine Analyse der Aktivitäten von Bakterien beim Abbau von Lignocellulose in situ zu ermöglichen. Hierzu sollen ausgewählte Isolate einer Sammlung von Bodenbakterien verwendet werden, die sich in ihrer Leistung beim Abbau verschiedener Cellulosederivate (löslich, kolloidal, nativ bzw. hochkristallin) in vitro unterscheiden. Zumnächst sind Kulturbedingungen und methodische Aspekte zu optimieren, bevor die Aktivitäten der Isolate in situ analysiert werden können.

Untersuchungen zum Sorptionsverhalten modifizierter Naturstoffe gegenueber Organika und schwermetallhaltigen Verbindungen

Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es, nach geeigneten Einwegadsorbenzien (nachwachsende Rohstoffe) fuer die moeglichst gemeinsame o-Chlorphenol- (als ein CKW-Vertreter) sowie Cd(II)-und Pb(II)-Entfernung zu suchen, die Sorptionseigenschaften der verschiedenen Schadstoffgruppen zu charakterisieren und an verschiedenen Abwaessern ihre Eignung zu testen. Es soll ein Verfahren entwickelt werden, welches angewendet werden kann, um parallel mit Organika und Schwermetallen belastete Brauch- und Abwaesser kostenguenstig zu reinigen. Die zu verwendenden Stoffe sollen sich durch einen hohen Wirkungsgrad und niedrigen Preis auszeichnen sowie in ausreichender Menge zur Verfuegung stehen. Ausserdem muessen sich diese Stoffe mit Hilfe einfacher Methoden modifizieren lassen, um zu hoeheren Austragungskapazitaeten zu gelangen bzw, um die zur vollstaendigen Entfernung der Schadstoffe notwendige Menge an Naturstoff zu reduzieren. Als Naturstoffe kommen hauptsaechlich solche Stoffe in Betracht, die sowohl die Adsorption als auch die Ausbildung von Einschlussverbindungen mit makromolekularen Stoffen ermoeglichen. Betrachtet werden sollen zu naechst Naturstoffe, die einen hohen Gehalt an Cellulose und Staerke bzw. deren Derivate aufweisen wie zB Produkte aus Kartoffeln, Mais, Weizen und Abfallprodukte bei der Holzverarbeitung. Angedacht ist, die Adsorptions- bzw. Einschlussverbindungen durch Temperaturerhoehung, Druckverminderung, Extraktion usw. wieder zu trennen bzw. einer thermischen Verwertung zuzufuehren. Eine Rueckgewinnung zB der Metalle aus hochkonzentrierten Extrakten soll mittels Wirbelschichtelektrolyse an unserem Lehrstuhl durchgefuehrt werden.

Polysaccharid-Forschung - Teilvorhaben 17: Vergleichende Untersuchungen zur Struktur-Eigenschaftenrelation von Cellulose- und Amylosederivaten

Durch gezielte Aenderung von mikroskopischer Struktur und Morphologie wurden in den letzten Jahren erhebliche Verbesserungen in den Werkstoffeigenschaften von synthetischen Polymeren erzielt, die bei den Polysacchariden aufgrund mangelnder Grundlagenforschug ausblieben. Die Zielsetzung des Forschungsvorhabens ist deshalb die Verbesserung des Grundlagenwissens und die Bereitstellung von physikalisch-chemischen Daten zum Einsatz von Polysacchariden als nachwachsende Rohstoffe mit hoher Wertschoepfung. Insbesondere sollen die Zusammenhaenge zwischen Struktur, Dynamik und Eigenschaften von festen Cellulose- und Amylosederivaten aufgezeigt werden, um Vorhersagen ueber spezielle Verwertbarkeit, Guete und Verarbeitbarkeit von Filmen, Fasern und Feststoffen treffen zu koennen.

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