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Teilprojekt C

Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Henkel AG & Co. KGaA durchgeführt. Die überwiegenden Produkte unseres täglichen Lebens werden mit Hilfe von Klebstoffen hergestellt, die traditionell 'ein Leben lang' halten sollten. Ökologische und ökonomische Aspekte erfordern aber zwingend neue Klebstofffunktionen für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft. Ziel des Vorhabens ist die Etablierung der neuen Plattformtechnologie des elektrischen Entklebens auf 'Knopfdruck' (Debond-on-Command). Die Biohybrid-Klebstoffe ermöglichen den Technologiesprung durch Schaltung der Adhäsion an der Klebegrenzfläche und zeigen die enormen Potentiale der industriellen Bioökonomie. Die Konvergenz von Biotechnologie, Polymerchemie, Ingenieurs- und Informationswissenschaften führt zu neuartigen Produkten, wie 'Smart Tags' die per Smartphone abgelöst werden können und Verfahren, die erweiterte Reparatur- und Rezyklierungsstrategien ermöglichen. Ausgehend von Aminosäuren, als biologischer Feedstock, werden über einen wasserbasierten Prozess Klebstoffe zugänglich, die schaltbar zu einer starken Reduktion der Klebkraft befähigt sind. Die neu zugängliche Funktion wird an der elektrischen Abschaltung der Klebkraft einer Metall/Glas -Verklebung an einem Prototyp im Mobiltelefon-Format dargelegt. Die Potentiale der Verwertung im Bereich 'Smart Packaging' werden anhand integrierter 'bonding/debonding'-Bauelemente, die auf nicht-leitfähige Substrate gedruckt werden, erhoben. Die Kombination mit Energieträgern, Mikrochips und sensorischen Elementen könnte integriertes Schalten der Adhäsion durch Fingerabdruck oder ferngesteuert über WLAN erlauben. Die Einkopplung von Smart-Device-Elektronik in Materialien über elektrisch-schaltbare Klebstoffe, eröffnet neue Zukunftsfelder und die industrielle Bioökonomie von morgen lässt die Klebstoffherstellung über weiße Biotechnologieprozesse möglich erscheinen.

Teilprojekt 2: Deutsch-Israelische Wassertechnologie-Kooperation

Das Projekt "Teilprojekt 2: Deutsch-Israelische Wassertechnologie-Kooperation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bielefeld, Bielefelder Institut für Nanowissenschaften - Physik supramolekularer Systeme und Oberflächen durchgeführt. Ziel dieses Projekts ist es eine energieeffiziente Aufreinigung von Brackwasser und Abwasser unter Verwendung von Carbon-Nanomembran-Multischicht-Elektroden zu entwickeln, um die zunehmenden Vorschriften über den zulässigen Höchstgehalt an vollständig gelöstem (Filtrattrockenrückstand, TDS) und suspendiertem Feststoff im Trinkwasser zu erfüllen. Hierfür wird ein Verfahren zur Aufreinigung von Brackwasser und Abwasser mittels ultradünner (0,5 -3 nm), mechanisch stabiler, großflächiger Carbon-Nanomembranen (CNMs) mit kontrollierter Porengröße und Oberflächenladung entwickelt, um vollständig gelösten und suspendierten Feststoff zu entfernen. In diesem Projekt werden Multischichten aus CNMs mit und ohne Oberflächenfunktionalisierung als Elektroden maßgeschneidert, die die deutschen Partner (MPI Mainz; Universität Bielefeld, CNM Technologies GmbH) zur Verfügung stellen werden. Diese CNMs werden dann vom israelischen Partner (Bar-Ilan University, Ramat-Gan) für die kapazitive Deionisierung (CDI) verwendet, um die Effizienz der Wasseraufreinigungstechnologie zu maximieren. Zusätzlich wird ein einstufiges Niederenergie-Hybrid-Verfahren entwickelt, in dem CDI und Filtration gleichzeitig verwendet werden. Die Universität Bielefeld und CNM Technologies werden CNMs für die Wasseraufbereitung entwickeln. Dazu gehören die Herstellung von Monoschichten mit den vom MPIP hergestellten Präkursormolekülen, strahlungsinduzierte Vernetzung, Transfer auf Trägerstrukturen sowie Charakterisierung (XPS, UPS, STM, SEM, HIM) von Monolagen und CNMs. Multischichten von CNMs werden bereitgestellt. Ladungen in CNMs werden entweder mit geeigneten Präkursormolekülen (bereitgestellt vom MPIP), Herstellung von Monolagen aus diesen Präkursormolekülen und strahlungsinduzierter Vernetzung oder durch Funktionalisierung von neutralen CNMs realisiert. CNMs mit Ladungen werden mit XPS, STM und anderen Oberflächenanalysetechniken sowie Wasserpermeationsmessungen analysiert.

Kraftwerke des 21. Jahrhunderts - GV 7 - Turbulente Mischung

Das Projekt "Kraftwerke des 21. Jahrhunderts - GV 7 - Turbulente Mischung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe, Institut für Technische Chemie und Polymerchemie durchgeführt. Das vorliegende Teilprojekt der Forschungsinitiative Kraftwerk des 21. Jahrhunderts dient der theoretischen und experimentellen Erfassung turbulenter Mischungsvorgänge am Beispiel der Querstrahleinmischung. Das Teilprojekt gliedert sich in zwei Arbeitspakete. Das experimentelle Arbeitspaket dient der Erstellung einer breiten Datenbasis mit Hilfe von modernen planaren laseroptischen Messmethoden. Durch den simultanen Einsatz von PIV (Particle Image Velocimetry) und LIF (Laser-Induced-Fluorescence) sollen vor allem die Reynolds-Flüsse, welche den turbulenten Stofftransport steuern, ermittelt werden. Das theoretische Arbeitspaket befasst sich mit der Weiterentwicklung der RANS/uRANS-Modellierung mit Hilfe von Messdaten aus dem experimentellen Arbeitspaket und den Ergebnissen von im theoretischen Arbeitspaket durchgeführten Detached Eddy Simulationen (DES). Dadurch soll die RANS/uRANS-Modellierung zu einer genauen quantitativen Vorhersage des Mischungsfeldes ertüchtigt werden. Die quantitative Vorhersage des Mischungsfeldes ist eine absolute Notwendigkeit, um einerseits durch eine beschleunigte Entwicklung neuer Konzepte die NOx-Emissionen möglichst schnell auf unter 10 ppm reduzieren zu können und andererseits die Kosten bei der Entwicklung von Gasturbinenbrennkammern zu reduzieren.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Henkel AG & Co. KGaA durchgeführt. Schaltbare Kleber, also gezieltes Abschalten der Haftung ('Debonding on Demand' = DoD), sind ein lang gehegter Traum der Klebstoffbranche. Die Vorteile des reversiblen Klebens liegen auf der Hand, Reparatur und Recycling würden drastisch vereinfacht. Dies gilt für aufwendige technische Konstruktionen (z.B. Austausch eines Handy-Displays mittels einer auf dem Handy installierten Debonding-App) als auch für eher einfache Fügeteile (Automobil/Verpackung). Mehrfache Reversibilität und damit einhergehende Selbstheilung einer Klebeverbindung können als ultimatives Ziel ausgegeben werden, aber bereits einmalige Schaltbarkeit hätte für den überwiegenden Teil technischer Anwendungen einen erheblichen Mehrwert. Leider besteht ein offensichtlicher Zielkonflikt. So darf eine Verklebung während des Gebrauchs nicht versagen (Stabilität gegenüber mechanischer Krafteinwirkung, Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen, Wasserfestigkeit, chemische Resistenz, etc..), sollte aber im Reparatur- oder Recyclingfall einfach abzulösen sein. Trotz zahlreicher technologischer Anstrengungen ist es HENKEL sowie seinen Mitbewerbern Stand heute nicht gelungen, die anspruchsvollen Kriterien eines Strukturklebers mit befriedigender Schaltbarkeit zur gezielten Enthaftung zu kombinieren. Ein Strukturkleber kann dabei als 'High Performance Adhesive' angesehen werden, da dieser i.d.R. für stark belastete Bauteile verwendet wird. HENKEL ist Willens, neue Wege zu gehen, biogene Ressourcen zu nutzen, Kompetenzen und Wissenschaftler*innen verschiedener Disziplinen zusammenzubringen sowie eine enge und längerfristige Zusammenarbeit mit der Academia vor Ort einzugehen. Die Konvergenz von Biotechnologie, Polymerchemie und Technik wird ausdrücklich als Chance begriffen, um zu neuen biobasierten Lösungsansätzen zu gelangen. Die Arbeiten sollen sich mit unterschiedlichen Materialklassen beschäftigen, wobei dem elektrochemischen DoD besondere Aufmerksamkeit gilt.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Biologie VI, Lehrstuhl für Biotechnologie durchgeführt. Schaltbare Kleber, also gezieltes Abschalten der Haftung ('Debonding on Demand' = DoD), sind ein lang gehegter Traum der Klebstoffbranche. Die Vorteile des reversiblen Klebens liegen auf der Hand, Reparatur und Recycling würden drastisch vereinfacht. Dies gilt für aufwendige technische Konstruktionen (z.B. Austausch eines Handy-Displays mittels einer auf dem Handy installierten Debonding-App) als auch für eher einfache Fügeteile (Automobil/Verpackung). Mehrfache Reversibilität und damit einhergehende Selbstheilung einer Klebeverbindung können als ultimatives Ziel ausgegeben werden, aber bereits einmalige Schaltbarkeit hätte für den überwiegenden Teil technischer Anwendungen einen erheblichen Mehrwert. Leider besteht ein offensichtlicher Zielkonflikt. So darf eine Verklebung während des Gebrauchs nicht versagen (Stabilität gegenüber mechanischer Krafteinwirkung, Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen, Wasserfestigkeit, chemische Resistenz, etc..), sollte aber im Reparatur- oder Recyclingfall einfach abzulösen sein. Trotz zahlreicher technologischer Anstrengungen ist es HENKEL sowie seinen Mitbewerbern Stand heute nicht gelungen, die anspruchsvollen Kriterien eines Strukturklebers mit befriedigender Schaltbarkeit zur gezielten Enthaftung zu kombinieren. Ein Strukturkleber kann dabei als 'High Performance Adhesive' angesehen werden, da dieser i.d.R. für stark belastete Bauteile verwendet wird. HENKEL ist Willens, neue Wege zu gehen, biogene Ressourcen zu nutzen, Kompetenzen und Wissenschaftler*innen verschiedener Disziplinen zusammenzubringen sowie eine enge und längerfristige Zusammenarbeit mit der Academia vor Ort einzugehen. Die Konvergenz von Biotechnologie, Polymerchemie und Technik wird ausdrücklich als Chance begriffen, um zu neuen biobasierten Lösungsansätzen zu gelangen. Die Arbeiten sollen sich mit unterschiedlichen Materialklassen beschäftigen, wobei dem elektrochemischen DoD besondere Aufmerksamkeit gilt.

Teilprojekt 9

Das Projekt "Teilprojekt 9" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V. durchgeführt. Übergeordnetes Ziel von PLASTRAT ist die Entwicklung unterschiedlicher Lösungsstrategien aus den Bereichen Technik, Green Economy und sozial-ökologischer Forschung, die zur Minderung von Plastikeinträgen in das limnische Milieu urbaner Siedlungsräume beitragen. Ein Ziel von PLASTRAT ist, Maßnahmen zur Risikominimierung von Plastikrückständen in limnischen Systemen zu definieren. Das IPF hat im Vorhaben die Aufgabe Mikroplastik in definierten Proben aus Misch/Regenwasserentlastung, aus Membran-/Sandfiltertechnik und aus Klärschlamm/Gärrest/Kompost mit FTIR- und Raman-Spektroskopie zu identifizieren und quantifizieren. Partikel größer 500 Mikro m werden einzeln mit ATR/FTIR- und Raman-Spektroskopie gemessen und identifiziert. Partikel kleiner als 500 Mikro m werden mit FTIR-Imaging und Raman gemessen. Bei der Raman-Messung werden in allen Proben vor der Messung die Partikelgrößen bestimmt. Nach der FTIR- bzw. Raman-Messung erfolgt für alle Mikroplastik-Partikel die Identifizierung mittels spektraler Datenbanken. Der gesamte Prozess der Partikelerkennung, der FTIR- und Raman-Messung und der Identifizierung mittels Datenbanken soll dabei weitgehend automatisiert werden. Diese Automatisierung ist zwingend notwendig, um in akzeptabler Zeit einen hohen Probendurchsatz zu erreichen. - Vorbehandlung und Filtration aller Proben - Automatisierung der Erfassung der Partikelgrößen und -verteilung - Messung aller Proben mit FTIR- und Raman - Identifizierung der Mikroplastikpartikel in allen Proben mittels spektraler Datenbanken - Entwicklung der für die Identifizierung notwendigen spektralen Datenbanken für Mikroplastik in der Umwelt (Polyme, Copolymeren, Polymerblends, Farb- und. Lackpartikel) und für die in den Proben vorkommenden organischen und anorganischen Stoffe - Entwicklung einer (halb) automatisierten Mess- und Auswertemethodik für alle vorgenannten Arbeitsschritte, mit dem Ziel 80% aller Mikroplastikpartikel zu identifizieren.

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Bio-und Geowissenschaften (IBG), IBG-1: Biotechnologie durchgeführt. Schaltbare Kleber, also gezieltes Abschalten der Haftung ('Debonding on Demand' = DoD), sind ein lang gehegter Traum der Klebstoffbranche. Die Vorteile des reversiblen Klebens liegen auf der Hand, Reparatur und Recycling würden drastisch vereinfacht. Dies gilt für aufwendige technische Konstruktionen (z.B. Austausch eines Handy-Displays mittels einer auf dem Handy installierten Debonding-App) als auch für eher einfache Fügeteile (Automobil/Verpackung). Mehrfache Reversibilität und damit einhergehende Selbstheilung einer Klebeverbindung können als ultimatives Ziel ausgegeben werden, aber bereits einmalige Schaltbarkeit hätte für den überwiegenden Teil technischer Anwendungen einen erheblichen Mehrwert. Leider besteht ein offensichtlicher Zielkonflikt. So darf eine Verklebung während des Gebrauchs nicht versagen (Stabilität gegenüber mechanischer Krafteinwirkung, Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen, Wasserfestigkeit, chemische Resistenz, etc..), sollte aber im Reparatur- oder Recyclingfall einfach abzulösen sein. Trotz zahlreicher technologischer Anstrengungen ist es HENKEL sowie seinen Mitbewerbern Stand heute nicht gelungen, die anspruchsvollen Kriterien eines Strukturklebers mit befriedigender Schaltbarkeit zur gezielten Enthaftung zu kombinieren. Ein Strukturkleber kann dabei als 'High Performance Adhesive' angesehen werden, da dieser i.d.R. für stark belastete Bauteile verwendet wird. HENKEL ist Willens, neue Wege zu gehen, biogene Ressourcen zu nutzen, Kompetenzen und Wissenschaftler*innen verschiedener Disziplinen zusammenzubringen sowie eine enge und längerfristige Zusammenarbeit mit der Academia vor Ort einzugehen. Die Konvergenz von Biotechnologie, Polymerchemie und Technik wird ausdrücklich als Chance begriffen, um zu neuen biobasierten Lösungsansätzen zu gelangen. Die Arbeiten sollen sich mit unterschiedlichen Materialklassen beschäftigen, wobei dem elektrochemischen DoD besondere Aufmerksamkeit gilt.

Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, Institut für Organische Chemie, Lehrstuhl für Makromolekulare Chemie durchgeführt. Schaltbare Kleber, also gezieltes Abschalten der Haftung ('Debonding on Demand' = DoD), sind ein lang gehegter Traum der Klebstoffbranche. Die Vorteile des reversiblen Klebens liegen auf der Hand, Reparatur und Recycling würden drastisch vereinfacht. Dies gilt für aufwendige technische Konstruktionen (z.B. Austausch eines Handy-Displays mittels einer auf dem Handy installierten Debonding-App) als auch für eher einfache Fügeteile (Automobil/Verpackung). Mehrfache Reversibilität und damit einhergehende Selbstheilung einer Klebeverbindung können als ultimatives Ziel ausgegeben werden, aber bereits einmalige Schaltbarkeit hätte für den überwiegenden Teil technischer Anwendungen einen erheblichen Mehrwert. Leider besteht ein offensichtlicher Zielkonflikt. So darf eine Verklebung während des Gebrauchs nicht versagen (Stabilität gegenüber mechanischer Krafteinwirkung, Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen, Wasserfestigkeit, chemische Resistenz, etc..), sollte aber im Reparatur- oder Recyclingfall einfach abzulösen sein. Trotz zahlreicher technologischer Anstrengungen ist es HENKEL sowie seinen Mitbewerbern Stand heute nicht gelungen, die anspruchsvollen Kriterien eines Strukturklebers mit befriedigender Schaltbarkeit zur gezielten Enthaftung zu kombinieren. Ein Strukturkleber kann dabei als 'High Performance Adhesive' angesehen werden, da dieser i.d.R. für stark belastete Bauteile verwendet wird. HENKEL ist Willens, neue Wege zu gehen, biogene Ressourcen zu nutzen, Kompetenzen und Wissenschaftler*innen verschiedener Disziplinen zusammenzubringen sowie eine enge und längerfristige Zusammenarbeit mit der Academia vor Ort einzugehen. Die Konvergenz von Biotechnologie, Polymerchemie und Technik wird ausdrücklich als Chance begriffen, um zu neuen biobasierten Lösungsansätzen zu gelangen. Die Arbeiten sollen sich mit unterschiedlichen Materialklassen beschäftigen, wobei dem elektrochemischen DoD besondere Aufmerksamkeit gilt.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Zentrum Holzwirtschaft, Ordinariat für Chemische Holztechnologie und Institut für Holztechnologie und Holzbiologie des Johann Heinrich von Thünen-Institut Bundesforschungsanstalt für Ländliche Räume, Wald und Fischerei durchgeführt. Unter Verwendung neuartiger ionischer Flüssigkeiten wird ein einfach durchzuführendes, druckloses, allgemein anwendbares Verfahren zur Gewinnung von Lignin, Cellulose und Hemicellulose, Gerbstoffen und Harzen aus biogenem Material entwickelt, das mit Prozesstemperaturen zwischen 60 und 80 Grad Celsius und Aufschlusszeiten von wenigen Stunden auskommt, und eine wirtschaftliche Verwertung aller Holzbestandteile ermöglicht. Im technologischen und wirtschaftlichen Erfolgsfall wird die gesamte Prozesskette in den Technikumsmaßstab übertragen und optimiert. Zielsetzung ist, die gewonnene Liginfraktion für die Verwendung im Bereich der Polymerchemie zu prüfen. Die Cellulose wird zu Zerfallshilfsmitteln bei Tablettieranwendungen, Papieren, Filterhilfsmitteln, bauchemischen Additiven und mikrokristalliner Cellulose verarbeitet. Aus den Hemicellulosen werden Papieradditive und lösliche Ballaststoffe hergestellt. Die Forschungsarbeiten, anwendungstechnischen Untersuchungen und die technische Umsetzung des Verfahrens sind in Aufgabenpaketen beschrieben, die nach dem Projektplan abgearbeitet werden. Die gundlagenorientierten Arbeiten in synthetischer präparativer und analytischer Hinsicht werden von den Hochschulpartnern (HTW Aalen, Uni Hamburg) durchgeführt. Die anwendungs- bzw. verfahrenstechnischen Aufgaben werden von den Industriepartnern (BTS, Rettenmaier) bearbeitet.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Humboldt-Universität zu Berlin, Institut für Chemie durchgeführt. Die überwiegenden Produkte unseres täglichen Lebens werden mit Hilfe von Klebstoffen hergestellt, die traditionell 'ein Leben lang' halten sollten. Ökologische und ökonomische Aspekte erfordern aber zwingend neue Klebstofffunktionen für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft. Ziel des Vorhabens ist die Etablierung der neuen Plattformtechnologie des elektrischen Entklebens auf 'Knopfdruck' (Debond-on-Command). Die Biohybrid-Klebstoffe ermöglichen den Technologiesprung durch Schaltung der Adhäsion an der Klebegrenzfläche und zeigen die enormen Potentiale der industriellen Bioökonomie. Die Konvergenz von Biotechnologie, Polymerchemie, Ingenieurs- und Informationswissenschaften führt zu neuartigen Produkten, wie 'Smart Tags' die per Smartphone abgelöst werden können und Verfahren, die erweiterte Reparatur- und Rezyklierungsstrategien ermöglichen. Ausgehend von Aminosäuren, als biologischer Feedstock, werden über einen wasserbasierten Prozess Klebstoffe zugänglich, die schaltbar zu einer starken Reduktion der Klebkraft befähigt sind. Die neu zugängliche Funktion wird an der elektrischen Abschaltung der Klebkraft einer Metall/Glas -Verklebung an einem Prototyp im Mobiltelefon-Format dargelegt. Die Potentiale der Verwertung im Bereich 'Smart Packaging' werden anhand integrierter 'bonding/debonding'-Bauelemente, die auf nicht-leitfähige Substrate gedruckt werden, erhoben. Die Kombination mit Energieträgern, Mikrochips und sensorischen Elementen könnte integriertes Schalten der Adhäsion durch Fingerabdruck oder ferngesteuert über WLAN erlauben. Die Einkopplung von Smart-Device-Elektronik in Materialien über elektrisch-schaltbare Klebstoffe, eröffnet neue Zukunftsfelder und die industrielle Bioökonomie von morgen lässt die Klebstoffherstellung über weiße Biotechnologieprozesse möglich erscheinen.

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