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Biologischer Abbau technisch relevanter Polymere und synthetischer Polymere

Polymere stellen eine sehr umfangreiche Gruppe chemischer Verbindungen dar, die verschiedenen Stoffklassen angehoeren. Sie kommen in aussergewoehnlich grossen Mengen in unserer Biosphaere vor. Es handelt sich dabei um Substanzen, die aus solchen Molekuelen aufgebaut sind, in denen eine Art oder mehrere Arten von Atomen oder Atomgruppierungen wiederholt aneinandergereiht sind. Polymere sind auch Hauptbestandteil der Kunststoffe. Hierbei handelt es sich um Materialien, deren wesentliche Bestandteile aus makromolekularen organischen Verbindungen bestehen, die synthetisch oder durch Abwandeln von Naturprodukten oder durch biotechnologische Produktion entstehen. Der Abbau von Polymeren in Kunststoffen sowie von natuerlichen und synthetischen Kautschuken durch Bakterien und Pilze ist auf biochemischer und molekularer Ebene bisher wenig erforscht worden. Ein Verstaendnis der ablaufenden Vorgaenge koennte dazu beitragen, biotechnologische Verfahren zu entwickeln, solche polymeren Werkstoffe und Verpackungsmaterialien zu entsorgen oder in wiederverwertbare Substanzen zu ueberfuehren. Fuer wasserloesliche, technisch relevante Polymere ist die Kenntnis und ein Verstaendnis des Abbaus besonders wichtig, weil diese meist nicht rezyklisiert oder deponiert werden koennen. Darueber hinaus tragen Kenntnisse ueber die biologischen Abbaumechanismen dazu bei, polymere Materialien zu entwickeln, die gegenueber einem Abbau inert sind und die fuer besonders langlebige Anwendungen geeignet sind. Die am Abbau von aus Biosynthesen hervorgegangenen Polyamide, Poly(aepfelsaeure) und Naturkautschuk beteiligten Proteine sollen charakterisiert und deren Strukturgene kloniert werden. Daneben zielen Untersuchungen auch auf die Aufklaerung des mikrobiellen Abbaus synthetischer Polymere wie zB Polyethylenglykol, Polyvinylalkohol oder Polyacrylsaeure sowie synthetischer Kautschuk ab.

Biotechnisches Recycling von Naturkautschukabfällen, IBÖM08: BioReNa - Biotechnisches Recycling von Naturkautschukabfällen

Biotechnisches Recycling von Naturkautschukabfällen

Optimierung einer Lederalternative mithilfe von Pfropfcopolymerisation, KMU-innovativ - OLIMP - Optimierung einer Lederalternative mithilfe von Pfropfcopolymerisation

Erste systematische Mikroplastikanalyse in der Donau

<p> <p>In einem ersten umfassenden internationalen Screening zu Mikroplastik im Einzugsgebiet der Donau wurde Mikroplastik in allen Proben nachgewiesen. Polyethylen war dabei mit maximalen Gehalten von bis zu 22,24 µg/mg Schwebstoffe das vorherrschende und durchgehend nachweisbare Polymer. Darüber hinaus wurden Polystyrol, Styrol-Butadien-Kautschuk und Polypropylen gefunden.</p> </p><p>In einem ersten umfassenden internationalen Screening zu Mikroplastik im Einzugsgebiet der Donau wurde Mikroplastik in allen Proben nachgewiesen. Polyethylen war dabei mit maximalen Gehalten von bis zu 22,24 µg/mg Schwebstoffe das vorherrschende und durchgehend nachweisbare Polymer. Darüber hinaus wurden Polystyrol, Styrol-Butadien-Kautschuk und Polypropylen gefunden.</p><p> <p>Im Rahmen des groß angelegten, internationalen Projektes <a href="http://www.danubesurvey.org/jds4/about">Joint Danube Survey 4</a> unter der Koordination des Umweltbundesamtes (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/uba">UBA</a>) zwischen neun Ländern, 16 Forschungsreinrichtungen und 26 Forschenden unterschiedlichster Fachrichtungen wurde erstmals das Vorkommen von Mikroplastik im <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/einzugsgebiet">Einzugsgebiet</a> der Donau bestimmt.</p> <p>Insgesamt wurden 18 Probenahmestellen im Einzugsgebiet der Donau untersucht. Die gewonnenen Schwebstoffproben wurden in die Fraktionen &gt;100 µm und &lt;100 µm unterteilt und anschließend auf den Massengehalt an Mikroplastik mittels verschiedener Polymermarker analysiert. Die Ergebnisse zeigten, dass Mikroplastik in allen Proben nachgewiesen wurde, wobei Polyethylen mit maximalen Gehalten von bis zu 22,24 µg/mg Schwebstoffe das vorherrschende und durchgehend nachweisbare Polymer war. Darüber hinaus wurden bis zu 3,23 µg/mg Polystyrol, 1,03 µg/mg Styrol-Butadien-Kautschuk und 0,45 µg/mg Polypropylen detektiert. Weitere Polymere, wie verschiedene Polyester, Polyacrylate, Polylactid und Naturkautschuk, wurden nicht oder unterhalb der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/bestimmungsgrenze">Bestimmungsgrenze</a> nachgewiesen. Es wurden zusätzliche Untersuchungen zur Anreicherung des Mikroplastik innerhalb der Schwebstofffracht durchgeführt und Überlegungen zu möglichen matrixbasierten Störungen der Polyethylensignale zum Beispiel durch algenbasierte Fettsäuren dargestellt. Vergleichbare Daten aus anderen Flusssystemen fehlen allerdings derzeit, so dass eine Einordnung des Vorkommens derzeit nicht möglich ist. Grundsätzlich gilt jedoch, dass anthropogene Stoffe in Umweltmedien aus Vorsorgegründen grundsätzlich nicht erwünscht sind.</p> <p><strong>Entwicklung eines </strong><strong>praxistauglichen </strong><strong>Konzepts zum </strong><strong>Mikroplastik-Screening</strong></p> <p>Das UBA entwickelte in Zusammenarbeit mit der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) ein praxistaugliches Konzept zu einem Mikroplastik-Screening. Dieses Konzept wurde erstmals für ein großes europäisches Flusseinzugsgebiet von der Quelle bis zur Mündung, einschließlich der wichtigsten Nebenflüsse, angewendet.</p> <p>Ziel war die Entwicklung von Grundsätzen für eine systematisches und routinetaugliche Mikroplastik <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/monitoring">Monitoring</a>. Dabei kamen Sedimentationskästen zur Beprobung von Schwebstoffen (inklusive Mikroplastik) sowie die Polymeranalyse mittels thermischer Extraktionsdesorption-Gaschromatographie/Massenspektrometrie zum Einsatz.</p> <p>Im Rahmen des gezielten Monitorings von Oberflächengewässern hinsichtlich Mikroplastikfracht bieten wiederholte Messungen mehr Sicherheit bei der Interpretation der Ergebnisse für die einzelnen Standorte. Der im Rahmen der Forschungsarbeit gewählte Ansatz einer integrativen Probenahme mit anschließender Bestimmung des Gesamtkunststoffgehalts über Polymermarker, bietet dafür eine routinetaugliche Herangehensweise. In einem aktuell laufenden ReFo-Plan-Vorhaben zur Untersuchung der Mikroplastikfracht im Rhein wird diesen Dingen nachgegangen. Auch das UBA befasst sich mit offenen Fragen im Bereich eines Monitorings im Rahmen der Eigenforschung im Bereich Elbe.</p> </p><p>Informationen für...</p>

Steigerung der Anlagenkapazität

Änderung der Anlage zum Vulkanisieren von Naturkautschuk durch schrittweise Erhöhung des Durchsatzes an Gummimischung, Einführung eines Shuttelverkehrs zur kontinuierlichen Versorgung der Produktion mit Rohware und Ablieferung von Fertigware, Demontage von Schwallbädern und Stillegung der Nachverbrennungsanlage

Rezykliertes Leder Rezykliertes Leder

Jährlich fallen weit über zwei Millionen Tonnen Lederabfälle an, von denen die Verschnitte hochwertiger Oberleder aus der Konsumgüterindustrie rund 750.000 Tonnen ausmachen. RELEA, eine Marke der Ledertech Deutschland GmbH, hat es sich zum Ziel gesetzt, 1,4 Millionen Tonnen dieser Abfälle jährlich zu recyceln und zu verschiedenen Produkten weiterzuverarbeiten. Dabei verarbeitet das Unternehmen weiche Oberlederreste, Stanzabschnitte von Bodenledern und Reste von Gerbereien zu einem hochwertigen Lederrezyklat-Werkstoff. Dieser wird in ganz unterschiedlichen, auch für dieses Material neuen, Branchen verwendet. In dem Herstellungsprozess werden die Lederabfälle zunächst zerkleinert und das Leder in die einzelnen Fasern gespalten. Um ein neues Flächenmaterial daraus herzustellen, werden den Lederfasern Naturkautschuk, sowie natürliche Wachse und Fette zugegeben. Der Echtleder-Anteil der verschiedenen Materialtypen beträgt 55 bis 95 %. Eine Beschichtung des Sekundärwerkstoffs ermöglicht eine enorm große Vielfalt in der Farb- und Texturgestaltung. Das Unternehmen bietet drei verschiedene Materialtypen, welche für die Anwendung in der Taschen- und Modebranche, der Möbelindustrie, den Innenausbau sowie als Fußbodenbelag entwickelt wurden. Reste aus der Lederindustrie werden so zu neuen Materialien und Produkten. Sie gelangen zur Weiterverarbeitung zurück in die produzierenden Unternehmen. Ziel ist es, zur Kreislaufwirtschaft in der Lederindustrie beizutragen und die Nachhaltigkeit der Branche zu stärken.

Löwenzahnkautschuk in Reifen und Lagern von Nutzfahrzeugen Löwenzahnkautschuk in Reifen und Lagern von Nutzfahrzeugen

Die übliche Rohstoffquelle für Reifen ist Naturkautschuk aus den Regenwaldgebieten der Erde. Der Automobilzulieferer Continental möchte stattdessen Naturkautschuk aus der Löwenzahnwurzel verwenden. Löwenzahn lässt sich auch in Nord- und Westeuropa anbauen, auf nährstoffarmen, kargen Böden, ohne mit der Lebensmittelproduktion in Wettbewerb zu treten. Zudem verkürzen sich die Transportwege zu den europäischen Produktionsstätten. Der als Taraxagum bezeichnete Löwenzahnkautschuk wird in einem gemeinschaftlichen Forschungsprojekt von Continental mit dem Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME, dem Julius Kühn-Institut, einer Bundesforschungseinrichtung für Kulturpflanzen sowie dem Pflanzenzuchtexperten Eskusa zur industrialisierten Nutzung weiterentwickelt. Bereits 2014 wurde ein Pkw-Reifen entwickelt, der 3 kg Naturkautschuk enthält. Im Jahr 2016 wurden Nutzfahrzeugreifen für Lkw und Busse hergestellt, für die jeweils 20 bis 25 kg Naturkautschuk benötigt werden. Geplant ist die Aufnahme einer Serienproduktion in fünf bis zehn Jahren. Die Anwendung des Löwenzahnkautschuks ist nicht auf Gummireifen beschränkt. Im Forschungsprojekt wurden auch Prototypen eines Motorlagers gefertigt, das Antriebsaggregat und Fahrgestell verbindet und den Körperschall des Motors isoliert, sowie ein prototypisches Gelenkwellenzwischenlager, das die Schwingungsübertragung in das Fahrgestell stabilisieren und minimieren soll.

Landnutzungsänderung und Auswirkungen des Anbaus von Kautschuk (Hevea brasiliensis) auf Hanglagen in Nordthailand

Ziele des Vorhabens sind: a) Aufbau einer wissenschaftlichen Kooperation zwischen der Naresuan Universität/Thailand und der Universität Hohenheim/Deutschland auf den Gebieten Landwirtschaft, Nahrungssicherung und Umwelt; b) Etablierung von bodenmikrobiologischen und ökophysiologischen Methoden sowie Integration von Modellansätzen zur besseren Analyse von Auswirkungen von Landnutzungsänderungen in Forschung und Lehre an der Naresuan Universität; c) Verbreitung von Kenntnissen zu Optionen nachhaltiger Landnutzung und geeigneter Anbaumethoden in Nordthailand unter Berücksichtigung von Nahrungssicherung, wirtschaftlicher Bedeutung und Folgen für das Ökosystem; d) Planung und Vorbereitung eines gemeinsamen Forschungsantrages zum Thema Landnutzungsänderung in tropischen Bergregionen; e) Aufbau und Etablierung eines wissenschaftlichen Austauschs mit weiteren Arbeitsgruppen und Partnern innerhalb der EU. Im Focus des Vorhabens stehen die Methodenentwicklung, deren Implementierung und Anwendung in Lehre und Forschung an den thailändischen Partnerorganisationen. Hierzu werden Workshops und Trainingskurse in Thailand und Deutschland zum Wissenstransfer durchgeführt. Insgesamt sind jeweils vier Aufenthalte an der Naresuan Universität und Universität Hohenheim geplant. Mittels der Forschungsaufenthalte sollen an der Naresuan Universität neue Methoden und Ansätze zur Analyse von Landnutzungsänderung etabliert werden.

SURUMER - Nachhaltiger Kautschukanbau in der Mekong-Region, Teilvorhaben: Entwicklung und Anwendung eines strategischen Gewässermanagementsystems zum Schutz der Wasserressourcen Xishuangbannas (Yunnan, China)

Gesamtprojektziel ist die Entwicklung eines integrativen, praxisorientierten und Stakeholder-validierten Managementkonzepts für den nachhaltigen Kautschukanbau im südlichen Yunnan (China) für die Mekong-Region. Die Universität Stuttgart trägt durch die exemplarische Entwicklung und Anwendung eines strategischen Gewässermanagementsystems bei. Es besteht aus einem angepassten Monitoring-, Bewertungs- und Entscheidungsfindungsmodul. Zentral ist die Beurteilung, wie verschiedene Maßnahmen und Szenarien auf die Ökosystemdienstleistungen wirken, die vom Wasserkreislauf beeinflusst werden. Verschiedene Modelle werden für den lokalen Einsatz angepasst und somit ihr Anwendungsspektrum erweitert. Neuartige Mess- und Probentransportmethoden werden angewendet. Das eingesetzte Wassermanagementsystem lässt Rückschlüsse zu, ob in Deutschland Ökosystemdienstleistungen stärker in der Wasserwirtschaftsplanung berücksichtigt werden sollten. Im Mittelpunkt der Arbeiten durch die Universität Stuttgart steht die exemplarische Untersuchung zweier Teileinzugsgebiete im NNNR auf Einfluss des Kautschukanbaus auf die (wasserbezogenen) Ökosystemdienstleistungen. Zunächst wird einen umfangreiches Messprogramm durchgeführt, Teilaspekte modelliert und ein Bewertungs- und Monitoringsystem entwickelt. Anschließend werden mögliche Minderungsmaßnahmen und Entwicklungsszenarien entwickelt und deren Auswirkungen auf die (wasserbezogenen) Ökosystemdienstleistungen modelliert. Durch Messung der Auswirkungen unterschiedlicher Maßnahmen im Projektgebiet können diese evaluiert und verbessert werden.

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