Zielsetzung:
Nach seiner Bergung benötigt archäologisches Holz zwingend eine Konservierung, da sonst die Gefahr des Schrumpfens oder des allgemeinen Verfalls besteht. Solche Maßnahmen erfolgen durch eine Tränkung im Wasser und ein Konservierungsmittel (z.B. Polyethylene Glykol (PEG)). Obwohl Konservierungsmethoden erforscht sind, treten nach der Konservierung immer wieder dreidimensionale Verformungen auf. Da die Konservierung teuer ist und die Konservierungsmittel umweltschädlich sind, müssen die Maßnahmen maßgeschneidert werden.
Bislang wurden 3D-Technologien im Kultur- und Denkmalbereich vor allem für die Dokumentation von archäologischen Stätten und Funden sowie in der Baudenkmalpflege eingesetzt. Überwachungs- und Deformationsmessungen werden überwiegend in der Baudenkmalpflege eingesetzt, aber weniger für die Konservierung von Objekten. In Museen haben Photogrammetrie und andere 3D-Messverfahren bereits ihre Vorteile für die präventive Konservierung gezeigt (Bremer Kogge, Mary-Rose, Vasa, Oseberg). Die Idee dieses Projekts besteht darin, den entscheidenden Moment zu erkennen, in dem sich archäologische Nasshölzer verformen, um so die konservatorische Maßnahme frühzeitig anpassen zu können.
In diesem Projekt soll die wichtige Thematik der Entfernung von NOM (Natural Organic Matter) aus Trinkwasser im Aufbereitungsprozess aus der grundlegenden Sicht der Kolloidwissenschaften untersucht werden. Dieses Thema ist eine zentrale Frage der menschlichen Gesundheit und bei Oberflächenwasser wird meist ein Polykation (cPE) zur Bindung und Präzipitation der negativ geladenen NOM Moleküle eingesetzt. Trotz der hohen Bedeutung dieser Fragestellung gibt es nur wenige fundamentale, kolloidchemische Arbeiten zu dieser Thematik. Dieser ist Ansatz dieses Projekts, in dem wir aufgereinigte Huminsäure (HA, Hauptbestandteil von NOM) als Modellsystem nehmen und seine Komplexierung mit unterschiedlich modifiziertem kationischen (quaternisierten) Chitosan (q-Chit) untersuchen wollen. Tests mit australischen Partnern haben bereits vielversprechende Resultate bei der NOM Abtrennung mit q-Chit gezeigt. Seine Hauptvorteile sind Biokompatibilität und Variabilität des molekularen Aufbaus aufgrund einfacher chemischer Modifikation. q-Chit wird hier maßgeschneidert synthetisiert, wobei Parameter wie Ladungsdichte, Mw und Hydrophobizität systematisch variiert werden. Das Phasenverhalten soll als Funktion des Mischungsverhältnisses untersucht werden, inklusive einer quantitativen Bestimmung der im Zweiphasengleichgewicht in Lösung verbleibenden Menge an HA. Dies wird ergänzt durch umfangreiche thermodynamische Untersuchungen (ITC) und der Bestimmung der mesoskopischen Struktur der gebildeten Komplexe mit Hilfe von Licht, Röntgen- und Neutronenstreuung. Wichtig ist auch die zeitliche Entwicklung der Systeme, die durch kinetische Strukturmessungen verfolgt wird. Diese umfassende thermodynamische, strukturelle und kinetische Charakterisierung soll systematische Korrelationen zwischen den cPEs und der Stärke ihrer Wechselwirkungen mit HA liefern. Hieraus soll abgeleitet werden welche molekularen Motive wichtig sind, um die Entfernung von HA aus Wasser zu optimieren. Diese Motive werden in einer optimierten Synthese entsprechend verwendet. q-Chit ist im Fokus, aber später soll auch quaternisiertes verzweigtes Polyethylenimin (PEI) eingesetzt werden, bei dem es sich um kompaktes globuläres Polykation mit hoher Ladungsdichte handelt. Sein Einfluss auf Phasenverhalten und Struktur in Mischungen mit HA soll untersucht werden, mit dem Fokus auf Mischungen in denen auch (lineares) q-Chit enthalten ist, da man einen ausgeprägten Synergismus bei der Wechselwirkung mit den sehr unterschiedlichen anionischen Molekülen der HA erwarten kann. Auf dieser Basis einer umfassenden physiko-chemischen Charakterisierung wollen wir ein solides grundlegendes Verständnis der in Mischungen aus cPE und HA vorliegenden Wechselwirkungen generieren. Dieses soll die Grundlage sein für systematische Verbesserungen bei der Entfernung von NOM aus Trinkwasser, einer der zentralen aktuellen technologischen Herausforderungen der Menschheit.
Im Projekt 'Mobile' werden Monomaterialfolien aus Polyethylen und Polypropylen mit Barriereschichten entwickelt, die voll recyclingfähig sein werden. Dies wird an Demonstratoren gezeigt und die Recyclingeigenschaften werden analysiert und bewertet. Hierzu werden die Demonstratoren sowohl aus rezykliertem als auch aus 'virgin-Material' hergestellt und verglichen. Abpackversuche mit Lebensmitteln werden helfen, die Auswirkungen von Produktkontakt auf die neuen Folien und Beschichtungen (z.B. durch Migration), sowie auf das Recyclingverhalten abzuschätzen und dabei die Eignung als Verpackungslösung zu bewerten. Zur Umsetzung des Vorhabens werden Folienrezepturen optimiert, die Folien hergestellt und anschließend mit anorganischen und/oder hybridpolymeren Barrierebeschichtungen versehen. Die umfassende Charakterisierung erfolgt unter anderem in Hinsicht auf mechanische Eigenschaften, Siegel- und Sterilisationsfähigkeit und Barrierewerte (Sauerstoff, Wasserdampf, Migration). Eine Bewertung der Recyclingfähigkeit und damit verbundene Lebenszyklusanalyse (LCA) ist ebenso vorgesehen wie die Kommunikation der Projektergebnisse an relevante Stakeholder wie z.B. Anlagenbauer, Converter und Lohnabpacker. Das Projektkonsortium, bestehend aus zwei Folienherstellern, einem Converter, einer Spezialbeschichtungsfirma, einem auf LCA spezialisierten Dienstleister, sowie einem Kompetenznetzwerk im Bereich Lebensmittel und einer mit zwei Instituten vertretenen Forschungsgesellschaft, deckt die gesamte Wertschöpfungskette ab und bietet die Gelegenheit, die entwickelte Technologie nachhaltig in den Markt zu integrieren.
Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Compoundproduktes aus einem Vlies und einer biologisch abbaubaren Beschichtung. Dieses biologisch abbaubare Compoundprodukt, VliesFilm genannt, soll konventionellen Mulchfolien aus Polyethylen im Pflanzenbau ersetzen können, bei gleichen positiven Wachstumseinflüssen auf die Pflanzen. Hauptkomponenten und Entwicklungsschritte des zu optimierenden integrierten Systems (Integrated Plant Management - IPM) sollen folgende sein: a: Entwicklung eines neuartigen biologisch abbaubaren Compoundproduktes aus einem Viskosevlies und einer Beschichtung zum Mulchen (VliesFilm). Beide Bestandteile des VliesFilms sind biobasiert und bestehen zu 100% (Vlies), bzw. 50% (Beschichtung) aus nachwachsenden Rohstoffen und sind biologisch abbaubar. Alle Inhaltstoffe der Beschichtung haben eine Lebensmittelzulassung (E-Nummer), stehen aber nicht in Konkurrenz zur Lebensmittelproduktion wie z.B. stärkebasierte Materialien. Der primäre Fokus liegt auf der Entwicklung und Optimierung des VliesFilms aus NaWaRos hinsichtlich der phytosanitären Eigenschaften im Vergleich zu konventionellem Mulchmaterial (PE, 20-25my). Als wichtigste pflanzenbaulichen Faktoren sind hier Wasserverfügbarkeit, Bodentemperatur, und die Unterdrückung von Unkräutern zu nennen. b: Der VliesFilm soll einen Mehrwert gegenüber konventionellen PE-Folien erhalten. Zu diesem Zweck werden die Beschichtungen eingefärbt, um repellente Effekte auf anfliegende Insekten (Modell Blattläuse) zu erreichen. Da diese Maßnahme einen Anflug zwar verringert, aber meist nicht komplett verhindern kann, wird ein regelmäßiges Monitoring vorgenommen, um etwaige interventiven Maßnahmen zu ergreifen. Hieraus folgt dann ein System zum integrierten Pflanzenschutz, um den Einsatz von chemischen Pflanzenschutzmitteln zu minimieren.