Das Projekt "Teilvorhaben 1: Freie Universität Berlin" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Freie Universität Berlin, Institut für Chemie und Biochemie - Organische und Makromolekulare Chemie durchgeführt. Gegenstand des Projekts ist die Entwicklung biologisch abbaubarer Polymere durch Kombination aus linearen und dendritischen Architekturen zum effektiven Wirkstofftransport in vivo sowie die Untersuchung der Wirkstoffaufnahme. Die Anforderungen an die als Nanotransporter bezeichneten Trägersubstanzen sind neben ihrer Löslichkeit in wässrigen Medien vor allem die nicht toxische Abbaubarkeit in vivo. Da viele Wirkstoffe hydrophob sind braucht es zudem einen Trägerstoff, der die Wirkstoffe effektiv aufnehmen und am Ziel auch wieder freigeben kann ohne mit dem Wirkstoff oder den Zellen zu wechselwirken. An erste Ergebnisse aus Vorversuchen soll mit dem Ziel die Wirkstoffaufnahme und -freisetzung besser zu verstehen und zu optimieren angeknüpft werden. Dazu werden die physikalisch-chemischen Eigenschaften der Oberfläche des neu entwickelten Systems untersucht. Auch werden Anstrengungen unternommen die Wasserlöslichkeit zu erhöhen und die Pharmakokinetik (PK) und Pharmakodynamik (PD) von neuen Wirkstoffen (NCE) und anderen Biomolekülen zu verbessern. Als Methoden werden organische Synthese und entsprechende Trennmethoden (z.B. Ultrafiltration, Dialyse, GPC) eingesetzt. Die Charakterisierung erfolgt durch physikalisch chemische Methoden, wie NMR, IR, Gelektrophorese, Z-Potential, DLS, AFM, TEM, bzw. Cryo-TEM, CMC-Bestimmung. Das Up-scaling erfolgt in Zusammenarbeit mit der Nanopartica GmbH.
Das Projekt "Unterwegs zur Definition von Reife bei kompostiertem festem Siedlungsmuell: Umwandlung organischer Stoffe in Humusstoffe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität zu Karlsruhe (TH), Engler-Bunte-Institut, Bereich Wasserchemie und DVGW-Forschungsstelle durchgeführt. Der Umgang mit organischen Abfaellen ist zu einem weltweiten Problem herangewachsen, nicht zuletzt deswegen, da Deponieflaechen rarer werden und die Kosten fuer eine sichere Entsorgung steigen. Die Verwendung von kompostierten organischen Abfaellen in der Landwirtschaft ist nur begrenzt moeglich, da es schwierig ist, ein gleichfoermiges, sicheres Produkt von hoher Qualitaet zu garantierten. Um dieses Ziel zu erreichen, ist grundlegende Forschung notwendig. In diesem Projekt sollen die Veraenderungen der organischen Substanzen waehrend der Kompostierung untersucht, Qualitaetsparameter fuer reifen Kompost entwickelt und die Bioverfuegbarkeit von Schwermetallen ermittelt werden. Der limitierende Faktor fuer die weitergehende Verwertung von organischen Abfaellen aus Haushalten ist die wechselnde Zusammensetzung und damit die Qualitaet. Deshalb ist es das Ziel dieses Projektes, das wissenschaftliche Verstaendnis fuer die Reaktionen bei der Kompostierung zu entwickeln, mit der Absicht, einen oder mehrere Parameter angeben zu koennen, die die Kompostqualitaet naeher definieren. Fuer die Versuche soll fester kommunaler Kompost aus verschiedenen Quellen verwendet werden. Die Probenahme erfolgt waehrend der Kompostierung. Sickerwasser, sowie Extrakte werden sowohl in Deutschland als auch in Israel bezueglich verschiedener Parameter untersucht. Huminsaeuren, Fulvinsaeuren und die Nichthuminstofffraktion sollen aus dem Kompost extrahiert und quantifiziert werden. Fuer die Analyse werden C-NMR, DRIFT und FTIR sowie Gelchromatographie und HPLC verwendet. Die Anwendung von Chromatographietechniken in Verbindung mit DOC-Messung fuer die fluessigen Extrakte wird der Grundbaustein fuer die Entwicklung neuer Parameter zur Charakterisierung der Reife der Komposte. In den Extrakten werden ausserdem Bioverfuegbarkeit von Metallen und die Toxizitaet bestimmt. Die Aktivitaet von phenoloxidierenden Enzymen, die bisher in Komposten noch nicht bestimmt wurde, soll gemessen werden, um den biologischen Abbauprozess zu beobachten. Schliesslich soll die Rolle der Huminstoffe auf die Extrahierbarkeit, den Transport und die Aufnahme von Schwermetallen durch Pflanzen ermittelt werden. Aufgrund dieser Daten wird es moeglich sein, das Risiko fuer die Verwendung von Kompost abzuschaetzen.
Das Projekt "Entwicklung neuer, Automatischer Probenaufbereitungs- und Bestimmunghsverfahren fuer Organische Biozidrueckstaende, die per se nur Unbefriedigend oder gar nicht auf Konventionellem Wege, d.h. Meist Gaschromatographisch Analysiert werden koennen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Biologische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft durchgeführt. Es sollen neue Methoden Entwickelt werden, die Insbesondere die Rueckstandsanalyse der Herbizidwirksamen Phenoxyalkancarbonsaeuren und der Fungizidwirksamen Dithiocarbamate im Originalzustand -Also Unzersetzt und nicht Derivatisiert- erlauben. Das wuerde auf einfache weise die Identifizierung der Einzelnen, Individuellen Wirkstoffe einer solchen Gruppe Nebeneinander und auch in Gegenwart ihrer Metaboliten erlauben. Vorzugsweise soll dieses Ziel auf dem Wege ueber Gelchromatographie und Insbesondere mit hilfe der Hochdruckfluessigchromatotraphie erreicht werden. Es ist Vorgesehen, die Entwickelten Methoden Weitgehend zu Automatisieren unter Teilweiser Nutzung eines schon im Vorangegangenen Vorhaben Entwickelten und gebauten Automatischen Geraetes.
Das Projekt "Reinigungsleistung der Uferfiltration und künstlichen Grundwasseranreicherung in Berlin" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz, Fachgebiet Wasserreinhaltung durchgeführt. Über die Uferfiltration und die künstliche Grundwasseranreicherung decken die Berliner Wasser Betriebe ca. 70-75% des Wasserbedarfs. Im Berliner Raum enthalten die Oberflächenwässer zum Teil hohe Klarwasseranteile. Am Tegeler See beispielsweise ist ein Teilkreislauf des Wassers entstanden, da Trinkwasser zu hohen Anteilen über Uferfiltration gewonnen wird und ein Teil nach der Wassernutzung und der Behandlung in der Kläranlage wieder in den See gelangt. Auf Berlin kommen zukünftig erhebliche Änderungen der Wasserwirtschaft zu. Zum einen verändert sich die Spreewasserführung durch die absehbare Stillegung des Braunkohletagebaus in der Niederlausitz, zum anderen werden Kläranlagen geschlossen bzw. erweitert, weshalb Klarwasserströme anders verteilt werden. Mit Blick auf diese Veränderungen soll die Uferfiltration als wesentlicher Aufbereitungsschritt für die Trinkwasserversorgung näher untersucht werden. Schwerpunkt der Untersuchungen sind schwer abbaubare organische Verbindungen, die über die Wassernutzung eingetragen werden, aber auf dem Weg zum Trinkwasser nicht oder nicht ausreichend entfernt werden. Ziel ist es, differenzierte Aussagen zum Verhalten der schwer abbaubaren Verbindungen treffen und ihre Anteile quantifizieren zu können. Letztendlich sollen für den Raum Berlin Prognosen bezüglich der Trinkwasserqualität möglich sein. Hauptgegenstand der Untersuchungen sind drei Transsekten von Grundwassermeßstellen am Tegeler See und am Müggelsee, an denen eine Beprobung der verschiedenen Uferfiltratstrecken erfolgt (Kooperation mit der ARGE Uferfiltration, Projektleitung Prof. Pekdeger, FU Berlin). Der Müggelsee enthält deutlich geringere Abwasseranteile als der Tegeler See, in den der Großteil der Abläufe des Klärwerks Schönerlinde gelangen. Die Ergebnisse der Transsektenbeprobungen werden mit Abbauversuchen im Labor (Batch-Tests und eine Bodensäulenanlage) verglichen. Die Analytik beinhaltet vor allem DOC- und SAK-254- Messungen. Weitergehende Charakterisierungen der Molekulargewichtsverteilung des DOC erfolgen über Ultrafiltration und Gelchromatographie, das Adsorptionsverhalten wird über Adsorptionsanalysen beschrieben. Neben den Grundwasserbeprobungen werden die Oberflächengewässer Berlins, die Trinkwässer und die Kläranlagenabläufe in die analytischen Untersuchungen miteinbezogen, um die Quellen und Senken für refraktäre organische Verbindungen besser einschätzen zu können. Eine Auswertung der umfangreichen Datenbasis der Berliner Wasser Betriebe und der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung, Umweltschutz und Technologie soll dazu dienen, die Stoffeinträge an refraktärem DOC, Chlorid und Sulfat über die Kläranlagen in die Berliner Gewässer zu quantifizieren. Für den Wasserteilkreislauf am Tegeler See wurde ein iteratives Modell aufgestellt, mit dessen Hilfe sich die Trinkwasserqualität in Abhängigkeit von unterschiedlichen Anteilen von Kläranlagenablauf im See prognostizieren lässt.
Das Projekt "Organische Reststoffe des biologischen Abbaus von industriellen und kommunalen Abwaessern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz, Fachgebiet Wasserreinhaltung durchgeführt. In Kommunalabwaessern aus Industrieanlagen liegt ein erheblicher Anteil der organischen Substanzen in einer derzeit nicht vollstaendig charakterisierbaren Form vor. Besondere Bedeutung haben hier die Stoffe, die nach der Abwasserbehandlung als schwer und nicht abbaubare Stoffe ins Gewaesser gelangen. Es handelt sich hierbei zum Teil um Huminstoffe mit geringer Umweltrelevanz sowie problematische, zunaechst unbekannte Reststoffe. Zur Charakterisierung solcher Substanzen wird die Gelchromatographie (GPC) mit hydrophilen Gelen verwendet. Mittels GPC werden organische Wasserinhaltsstoffe nach Molekulargewicht getrennt und die erhaltenen Fraktionen analysiert. Als wichtige Kenngroessen werden hierbei die UV/Vis-Absorption und DOC kontinuierlich direkt am Auslauf der Trennsaeule gemessen. Zur AOX-Messung werden die einzelnen Molmassenfraktionen am Auslauf der Trennsaeule gesammelt und sequentiell analysiert. Nach der Adsorption an Aktivkohle und Verbrennung werden die organisch gebundenen Halogene coulometrisch bestimmt. Um weitere Informationen ueber organische Reststoffe erhalten zu koennen, wird die Moeglichkeit einer kontinuierlichen Messung von organisch gebundenen Stickstoff (DON) geprueft.
Das Projekt "Rueckgewinnung von Proteinen und Aminosaeure aus Abwaessern der kartoffelverarbeitenden Industrie unter besonderer Beruecksichtigung der Verwendung hochwertiger Kartoffelproteine fuer die menschliche Ernaehrung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Lehrstuhl für Chemisch-Technische Analyse und Chemische Lebensmitteltechnologie durchgeführt. Bestehende Labor- und Technikumseinrichtungen fuer die Ultrafiltration von loeslichen Kartoffelproteinen sollen unter Einsatz von Membranen verschiedener Trenngrenzen ueberprueft werden. Die Gruppentrennung von Proteinen, Aminosauren und Mineralsalzen soll mit Hilfe der Gelchromatographie untersucht werden. Zur Anreicherung von Protein aus verduennter Loesung durch selektive Faellung, z.B. als Metaphosphatkomplexe, Eisenkomplexe und als organ. Komplexe soll auch die Verwendung von Ionenaustauschern untersucht werden, die sich sowohl fuer die Proteingewinnung, als auch der Gewinnung niedermolekularer N-Verbindungen eignen. Es soll geprueft werden, ob eine Hintereinanderschaltung von Ionenaustauschern fuer beide vorgenannten Verfahren als kontinuierliches System verwendbar sind unter gleichzeitiger Klaerung der Regenerierungsfrage und der Kosten. Die Leistungsfaehigkeit der geprueften Verfahren soll geprueft und moegliche Kombinationen untersucht werden.
Das Projekt "Rueckgewinnung von Proteinen und Aminosaeure aus Abwaessern der kartoffelverarbeitenden Insustrie unter besonderer Beruecksichtigung der Verwendung hochwertiger Kartoffelproteine fuer menschliche Ernaehrung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Lehrstuhl für Chemisch-Technische Analyse und Chemische Lebensmitteltechnologie durchgeführt. Bestehende Labor- und Technikumseinrichtungen fuer die Ultrafiltration von loeslichen Kartoffelproteinen sollen unter Einsatz von Membranen verschiedener Trenngrenzen ueberprueft werden. Die Gruppentrennung von Proteinen, Aminosauren und Mineralsalzen soll mit Hilfe der Gelchromatographie untersucht werden. Zur Anreicherung von Protein aus verduennter Loesung durch selektive Faellung, z.B. als Metaphosphatkomplexe, Eisenkomplexe und als organ. Komplexe soll auch die Verwendung von Ionenaustauschern untersucht werden, die sich sowohl fuer die Proteingewinnung, als auch der Gewinnung niedermolekularer N-Verbindungen eignen. Es soll geprueft werden, ob eine Hintereinanderschaltung von Ionenaustauschern fuer beide vorgenannten Verfahren als kontinuierliches System verwendbar sind unter gleichzeitiger Klaerung der Regenerierungsfrage und der Kosten. Die Leistungsfaehigkeit der geprueften Verfahren soll geprueft und moegliche Kombinationen untersucht werden.
Das Projekt "Organische Reststoffe des biologischen Abbaus von Gerbereiabwasser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz, Fachgebiet Wasserreinhaltung durchgeführt. Das Ziel des Teilprojektes ist die weitergehende Analytik und Charakterisierung der organischen Reststoffe am Beispiel der Gerbereiabwaesser, wodurch sich direkte Kooperationen mit den Teilprojekten A4 und A5 ergeben. Die primaere Aufgabe ist dabei die Unterscheidung der in der biologischen Behandlung mikrobiell entstehenden Substanzen mit vermutlich geringer Umweltrelevanz von den anthropogen bedingten, kritischer zu sehenden Reststoffanteilen. Hierfuer soll die analytische und praeparative Gelchromatographie eingesetzt werden, weil auch mit hoehermolekularen synthetischen Reststoffen zu rechnen ist. Ferner soll geprueft werden, ob auffaellige Stoffklassen auftreten.
Das Projekt "Untersuchung des Holzabbaus unter der Einwirkung von Grubenwasser und des Einflusses der Abbauprodukte auf den chemischen Zustand sowie das Migrationsverhalten von Radionukliden und Schwermetallen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Roßendorf e.V., Institut für Radiochemie durchgeführt. Das Vorhaben besteht in der Untersuchung (1) der Abbauvorgaenge am Grubenholz waehrend und nach der Flutung eines Uranbergwerks im Westerzgebirge (Schlema/Alberoda) und (2) des Einflusses der im Grubenwasser geloesten organischen Bestandteile (Lignin- und Zellulosebruchstuecke, Huminstoffe) auf den chemischen Zustand und das Sorptions- und Migrationsverhalten ausgewaehlter natuerlicher Radionuklide und Schwermetalle.
Das Projekt "Fouling von Niederdruckmembranen während der Wasseraufbereitung: Ursachen, Analyse und Strategien zur Verringerung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Wasserressourcen und Wasserversorgung B-11 durchgeführt. Problemstellung: Niederdruckmembranen (Mikro- und Ultrafiltrationsmembranen) stellen eine leistungsfähige Technik zur Aufbereitung verschiedener Rohwässer dar. Neben den Vorteilen eines kleinen Flächenbedarfs und eines verlässlichen Betriebes, birgt vor allem die hohe Ablaufqualität das Potential herkömmliche Aufbereitungstechniken zu ergänzen oder sogar zu ersetzen. Ein großes Problem beim Einsatz solcher Membranen ist das Membranfouling, unter dem Deckschichtbildung und andere Kolmationsmechanismen zusammengefasst werden. Dieses führt zur raschen Abnahme der Filtrationsleistung, zur Erhöhung der nötigen transmembranen Druckdifferenz, des Reinigungsintervalls und des Chemikalieneinsatzes, was insgesamt hohe Energieverbräuche und Betriebskosten verursacht. Ziel dieses Projektes ist es, den Einfluss von Wasserinhaltsstoffen auf die Deckschichtbildung während des Filtrationsprozesses durch Analyse des zu behandelnden Wassers abzuschätzen, neue Möglichkeiten des Monitorings dieser Stoffe zu identifizieren und darauf aufbauend geeignete Maßnahmen zur Stabilisierung der Filtration zu entwickeln. Vorgehensweise: Es werden sowohl Filtrationsteststände im Labor als auch eine Membrananlage im Pilotmaßstab betrieben. Durch Methoden der analytischen Chemie, wie die Gelpermeationschromatographie (LC-OCD) und der Fluoreszenzspektroskopie (EEM) wird die Fraktion der gelösten organischen Stoffe näher charakterisiert. Bildgebende Verfahren wie die Nanoparticle-Tracking-Analysis (NTA) kommen für die Untersuchung der kolloidalen und partikulären Wasserinhaltsstoffe zum Einsatz. Als Erweiterung dieser Methode wird das Anfärben unterschiedlicher Stoffklassen mittels Fluoreszenzmarkern untersucht, wodurch die Möglichkeit einer weitergehenden Diskriminierung dieser kolloidalen Wasserinhaltsstoffe besteht. Anhand von Modellwässern wird zunächst der Einfluss einzelner Wasserinhaltsstoffe sowie deren komplexes Zusammenspiel während der Membranfiltration untersucht. Die Ergebnisse werden durch Filtrationsversuche mit realen Wässern verifiziert. Im Rahmen einer statistischen Datenanalyse sollen so foulingrelevante Stoffe ausgemacht und je nach Zusammensetzung des Wassers durch gezielte Vorbehandlung, durch Verfahren wie z.B. Flockung, Adsorption oder Oxidation reduziert und Bedingungen für einen energie- und kosteneffizienten Einsatz dieser Technik identifiziert werden.
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