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Ersatz von synthetischen Produkten durch umweltfreundliche Naturgrundstoffe. Teil I: Erfassung und Bewertung von natuerlichen Wirkstoffen, Substitutionsmoeglichkeiten

Eine Reihe industriell, gewerblich oder im privaten Haushalt genutzter Produkte enthaelt zur Zeit noch Bestandteile mit umweltgefaehrdender Wirkung. In Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl fuer oekologische Chemie, TU Muenchen (Teil 1: 'Erfassung und Bewertung von natuerlichen Wirkstoffen, Substitutionsmoeglichkeiten') war vom IWS in einem 2. Teil der Forschungsaufgabe das Umweltverhalten synthetischer Wirkstoffe zu beurteilen. Als Ergebnis des 2. Teils waren synthetische Wirk- bzw Hilfsstoffe zu identifizieren, die wegen ihrer besonders hohen Umweltschaedlichkeit durch umweltfreundlichere Hilfsstoffe zB natuerlichen (pflanzlichen oder tierischen) Ursprungs ersetzt werden muessen.

Biologische und chemisch-analytische Charakterisierung des allergenen Potentials von Terpenen, Terpenmetaboliten und Terpenoxidationsprodukten

Die zunehmende Verwendung von Monoterpenen wie vor allem d-Limonen, a-, b-Pinen, 3-Caren und a-Terpinen in Produkten aus dem Bereich der Körperpflege, terpenhaltigen Medikamenten, sowie der vermehrte Einsatz von terpenhaltigen Naturstoffen als Baumaterialien in Innenräumen bildet möglicherweise eine wesentliche Ursache für das steigende Auftreten der entsprechenden Sensibilisierungen. Zwischen 1995 und 1999 stieg die Anzahl der sensibilisierten Patienten von 0,5 auf 2,9 Prozent. Die zugrundeliegenden Mechanismen sind wenig verstanden. In diesem Forschungsvorhaben sollen vergleichende in vitro und in vivo Untersuchungen Ansätze zur Klärung dieses sozialmedizinisch bedeutsamen Problems liefern. Exemplarisch sollen hierzu die Terpene, a-Terpene, d-Limonen und 3-Caren auf ihr allergenes Potential für Blutleukozyten bzw. T-Lymphozyten der Haut auf polyklonaler und monoklonaler Ebene analysiert werden. Daneben soll die transiente Genexpression durch die Substanzen in Antigen-präsentierenden Zellen ermittelt werden und gleichzeitig die dafür relevanten Metabolite und Oxidationsprodukte identifiziert werden. Dabei soll geklärt werden, welchen Anteil einzelne Metabolite und Oxidationsprodukte bzw. Kombinationseffekte im Vergleich zu den Ausgangssubstanzen an den in vivo Befunden haben. Diese Untersuchungen werden grundlegende Hinweise zum Wirkmechanismus der Substanzen liefern und dadurch Ansätze für die Bewertung der gesundheitlichen Auswirkungen von Monoterpenexpositionen in umweltrelevanten Konzentrationen bieten.

Nutzung von Herbiziden aus holzzerstörenden Schadpilzen als biologische Alternative zu chemischem Pflanzenschutz, Teilprojekt C

Digital unterstützte Erweiterung der bioökonomischen Wertschöpfung aus der Arzneipflanze Johanniskraut (Hypericum sp.), Teilprojekt C

Diversität und Nutzung von Pilzen im tropischen Afrika, Teilvorhaben: Kultivierung von Speisepilzen in Benin (Teil 2)'

Biobasierte Substanzen zur Verhinderung von Melanose bei biozertifizierten Shrimps

Die Biosynthese der pflanzlichen Cellulose

Cellulose stellt den am häufigsten vorkommenden Naturstoff unseres Planeten dar. Mit einer pflanzlichen Weltjahresproduktion von ca. 180 Milliarden Tonnen (Engelhardt, j. Carbohydr. Eur. 12, 5-14 (1995)) ist Cellulose der bedeutendste nachwachsende Rohstoff. Dieses Biopolymer findet außer in der Papier-, Pharma- und Textilindustrie in vielen anderen Bereichen (z.B. Medizin, Kosmetik, Kunststoff-Industrie) reichliche Verwendung. Trotz der großen wirtschaftlichen Bedeutung und über drei Jahrzehnten intensiver Forschung ist bisher nicht bekannt, wie Cellulose in der Pflanze gebildet wird. Informationen über die Gene und die dazugehörigen Enzyme, die die Cellulose synthetisieren, würden neue Möglichkeiten eröffnet bis hin zu transgenen Pflanzen mit erhöhtem Cellulosegehalt, einer verbesserten Qualität, aber auch der Entwicklung ganz neuer Herbizide, die gezielt die Cellulosebiosynthese z. B. von Unkräutern inhibieren können. Die Zielsetzung dieses Projektes ist es, die Proteine die an der Cellulosesynthese beteiligt sind, unter Aktivitätserhalt zu isolieren und zu charakterisieren sowie die entsprechenden Gene zu identifizieren, um so erstmals den molekularen Mechanismus der pflanzlichen Cellulosebiosynthese aufzuklären.

Studie zur Produktion von Strohlehmsteinen

Lehmbauweisen sind die aeltesten Massivbauweisen der Welt. Vor allem in den Gegenden, in denen reichhaltige Tonvorkommen und Sande vorhanden sind, wurden in Europa bis in das 19. Jahrhundert hinein luftgetrocknete Lehmsteine fuer sehr preiswerte Wohn- und Nutzbauten eingesetzt. Erst mit der Einfuehrung der industriellen Brenntechnik wurden die Lehmsteine zunehmend durch gebrannte Ziegel abgeloest. In den letzten 20 Jahren erweckte die Lehmbauweise in Deutschland erneut das oeffentliche Interesse. Als natuerlicher Baustoff, der nur geringe Energieressourcen verbraucht, fanden die luftgetrockneten Lehmsteine besonders im Zuge der biologisch-oekologischen Bewegung bei Ingenieuren und Architekten zunehmend Beachtung. Es zeichnen sich dabei zwei Einsatzfelder fuer luftgetrocknete Lehmsteine ab: Neubau bzw. Restaurierung vornehmlich von Fachwerkbauten. Die Vorteile der Lehmbauweise fuer Mensch und Umwelt liegen auf der Hand. So koennen beispielsweise Strohleichtlehmsteine aus regional vorkommenden, nachwachsenden Rohstoffen energie- und umweltschonend hergestellt werden. Darueber hinaus zeichnen sich Lehmhaeuser durch ein hervorragendes physiologisches Raumklima aus. Die Studie 'Produktion von Strohlehmsteinen' soll im Sinne einer Pilotstudie die Voraussetzungen zur Fertigung, Qualifikation und Vermarktung von Strohlehmsteinen aufzeigen. In einer Modellentwicklung werden Chancen fuer die technische und wirtschaftliche Realisierung der Lehmbauweisen dargestellt. Fuer die Bearbeitung der Studie wird eine interdisziplinaere Zusammenarbeit der Fachhochschule Stralsund, Fachbereich Maschinenbau und der Fachhochschule Neubrandenburg, Fachbereich Bauingenieurwesen gemeinsam mit der Oekologischen Beschaeftigungsinitiative Krummenhagen e.V. (OeBIK) durchgefuehrt.

Isolierung und Strukturaufklaerung natuerlicher Insektizide aus Pflanzen

Extrakte einiger Melaceenarten (weltwirtschaftlich hochwertige Holzarten der Tropen, Subtropen und der waermeren gemaessigten Breiten z.B. Mahagoni) wirken frassabschreckend gegenueber Insekten. Die Arbeiten haben zum Ziel, die Wirkstoffe zu isolieren und ihre Struktur aufzuklaeren. In diesem Zusammenhang werden Untersuchungen ueber die Trennung, die Infrarot-, Kernresonanz- und Massenspektren von Triterpenoid-Gemischen durchgefuehrt. Darueberhinaus werden Wege zur Synthese von Modellsubstanzen entwickelt, welche die Strukturbestimmung der Naturstoffe erleichtern bzw. ermoeglichen. Das Ziel der Arbeiten ist die Synthese der Naturstoffe und analog gebauter Systeme mit aehnlicher biologischer Aktivitaet.

Modellversuch Hochwasserrückhaltebecken Bärenstein

Im Rahmen des Hochwasserschutzkonzeptes Nr. 5 (Verbesserung des Hochwasserschutzniveaus im Müglitztal) beabsichtigt der Betrieb Oberes Elbtal der Landestalsperrenverwaltung des Freistaates Sachsen die Errichtung eines ökologisch durchgängigen Hochwasserrückhaltebeckens (HRB). Im Osterzgebirge, ungefähr 5,0 km südlich der Ortslage Glashütte, wird dazu ein begrünter Steinschüttdamm mit Asphaltkerndichtung geplant, welcher die Biela im Hochwasserfall noch oberhalb der Mündung in die Müglitz stauen soll. Im Modellversuch sollen zwei Anlagenteile auf ihre hydraulische Leistungs- und Funktionsfähigkeit getestet werden, der Gewässerdurchlass sowie die Hochwasserentlastungsanlage (HWE). Zur Durchleitung der Biela dient ein (b x h) 4,0 x 4,5 m, mit natürlichem Sohlsubstrat versehener Durchlass, der im Hochwasserfall verschlossen werden kann. Während eines Hochwasserereignisses wird stattdessen das Wasser über eine Bypassleitung mit integrierter Gegenstromtoskammer in Dammmitte abgeführt und über ein Wehr wieder in den Gewässerdurchlass eingeleitet. Der Abfluss der Bypassleitung wird über zwei parallel angeordnete Betriebsschützen geregelt. Im Modellversuch (Teilmodell 1) wird die im Damminneren angeordnete Gegenstromtoskammer im Maßstab 1:12 nachgebildet, untersucht und optimiert. Das Teilmodell 2 ist eine im Maßstab 1:20 verkleinerte Nachbildung der geplanten HWE, einer einseitig angeströmten Hangseitenentlastung, bestehend aus dem Einlaufbauwerk, der Sammel-, Übergangs- und Schussrinne, dem räumlichen Tosbecken sowie dem Unterwasserbereich.

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