Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung durchgeführt. Weltweit stagnierender Fischfang sowie eine zunehmende Nachfrage nach Fischprodukten führten in den vergangenen Jahrzehnten zu einem exponentiellen Anstieg der Aquakulturproduktion. Um negative Auswirkungen für Mensch, Tier und Umwelt so gering wie möglich zu halten, ist es wichtig, eine tier- und standortgerechte sowie eine nachhaltige Produktion anzustreben. Einen wichtigen Aspekt hierbei stellen die eingesetzten Futtermittel dar, die bisher hohe Anteile an Fischmehl und Fischöl enthalten. Gerade das Bestreben nach Nachhaltigkeit ließe sich durch einen verstärkten Einsatz pflanzlicher Rohstoffe beim Fischfutter hervorragend unterstützen. Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll deshalb das Potential von pflanzlichen Reststoffen aus der Ölgewinnung als Futtermittelzutat für Salmoniden untersucht werden. Dazu zählen anfallende Presskuchen bei der Gewinnung von z. B. Sonnenblumenöl oder Rapsöl. Diese Reststoffe fallen in großen Mengen äußerst kostengünstig bei der heimischen Produktion an und enthalten bedeutende Konzentrationen an wertgebenden Inhaltsstoffen wie Proteine, Lipide und natürliche Antioxidantien. Die Herausforderung in dem Forschungsprojekt besteht darin, Prozessparameter und Rezepturen für die neuen Rohstoffe anzupassen und zu optimieren. Sowohl der Rohfaser- als auch der Polyphenolgehalt der verarbeiteten Presskuchen haben hier einen großen Einfluss. Sie können durch Fraktionierungsschritte verändert werden. Für die Herstellung von Fischfutterpellets soll das Extrusionsverfahren derart angepasst werden, dass stabile Pellets mit spezifischen Eigenschaften entstehen. Dabei sind die technologischen und nutritiven Eigenschaften sowie die Akzeptanz der Futtermittel von entscheidender Bedeutung. Das Ziel des Forschungsprojektes ist es, reststoffbasierte Futtermittel zu entwickeln, welche den aktuellen Anforderungen hinsichtlich Wirtschaftlichkeit, Nachhaltigkeit, Tiergesundheit, Produktionseffizienz und Produktqualität entsprechen.
Das Projekt "Teilvorhaben 3: Wertsteigerung der Pflanze und deren Produkte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Saaten-Union Biotec GmbH durchgeführt. Der Forschungsverbund SynRg (sprich Synergy) beabsichtigt einen interdisziplinären Ansatz zur Optimierung von Wertstoffsynthese, Syntheseort und Weiterverarbeitung für die Nutzung von Pflanzenrohstoffen in Chemie und Energieerzeugung zu starten. Die gesamte Wertschöpfungskette für die Umstellung von petrochemischen auf pflanzliche Grundstoffe soll am Beispiel der Polymere unter dem Aspekt der nachhaltigen, d.h. dauerhaften ökonomisch und ökologisch sinnvollen, Produktion von Wertstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen unter Berücksichtigung der Stoffstromverteilung in Pflanzen in interdisziplinärer Zusammenarbeit untersucht und modifiziert werden, um so neue und innovative Methoden und Verfahren zur Wertstoffgewinnung zu ermitteln. Die inhaltlich abgestimmte Zusammenarbeit von Unternehmen im Verbund mit wissenschaftlichen Instituten garantiert die notwendige Breite, Tiefe und Effizienz, inklusive Synergieeffekte, in F&E sowie in der wirtschaftlichen Verwertung der Ergebnisse. SURL wird neue biotechnologische Verfahren (Molekulare Marker), neue Genotypen mit ertragsrelevanten Allelen und transgene Linien entwickeln und Saatgut bereitstellen. Die Rapsmorphologie, insb. Schotendehiszenz, soll verbessert werden, um Raps als wettbewerbsfähigere Kulturart mit verbessertem Potential zur Lieferung nachwachsender Rohstoffe (Öl, Fettsäuren) zu entwickeln. Doppelhaploide Weizen mit erhöhtem Polyphenolgehalt und verbessertem Ertragspotential werden erstellt und agronomisch getestet. Darüber hinaus wird Saatgut von Raps und Weizenlinien mit speziellen Qualitäten im Feld vermehrt und für die nachfolgenden Partner in SynRg zur Verfügung gestellt. Ertragsstabilerer Raps mit hochwertigen Fettsäureprofilen und hohem Ölgehalt ist weltweit eine wettbewerbsfähige landwirtschaftliche Kulturart. Weizen mit erhöhtem Polyphenolgehalt stellt ebenso eine interessante Rohstoffquelle für die Industrie dar. Somit könnten für Raps und Weizen interessante neue Absatzschienen etabliert werden.
Das Projekt "Pure and modified humic substances exert mild stress and affect Caenorhabditis elegans life-span" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin (Humboldt-Univ.), Institut für Biologie, Arbeitsgruppe Gewässerökologie durchgeführt. In Bodenlösungen stellen Huminstoffe (HS) den größten Anteil organischen Kohlenstoffs. Sie werden von Organismen aufgenommen und rufen oxidativen Stress und Stress-Abwehr-Reaktionen hervor. Mit dem Nematoden Caenorhabditis elegans konnten wir zeigen, dass ein solcher Stress in einigen, aber nicht allen Fällen zu einer Lebensverlängerung führte. Als effektive Strukturen werden Polyphenolen vermutet. In diesem Projekt soll C. elegans gegenüber steigenden Konzentrationen von natürlichen und gezielt modifizierten HS exponiert werden. Modifikationen: steigende Konzentrationen an Polyphenolen oder Chinonen; Testparameter: Lebensspanne, Nachkommenzahl, Körperlänge, Lipidgehalt, Regulation bestimmter Stress- und Uhren-Gene. Durch limitierte Futtergaben wird zusätzlich kalorische Restriktion getestet. Um gefundene Ergebnisse abzusichern, werden signifikant induzierte Gene über RNA-Interferenz ausgeschaltet oder es wird mit einschlägigen verfügbaren Mutanten gearbeitet. Für signifikant reprimierte Gene wird ein homologes Überexpressionssystem gewählt. Mit diesen Tieren werden die Expositionsszenarien wiederholt. Um eine mögliche Allgemeingültigkeit der Befunde an C. elegans herauszufinden, soll in einem tschechischen Parallelprojekt die Hefe Saccharomyces cerevisiae getestet werden.
Das Projekt "Untersuchung des Tanninabbaus in Böden mit MALDI-TOF-MS/MS und modernen Techniken der NMR-Spektroskopie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt, Lehrstuhl für Bodenkunde durchgeführt. Die ökologische Bedeutung von kondensierten Tanninen im Nährstoffkreislauf von Waldökosystemen wird seit langem diskutiert. Hohe Tanningehalte der Streu führen zu einer Verlangsamung des Streuabbaus. Dies wird einmal auf die hemmende Wirkung von Tanninen auf das mikrobielle Wachstum und die Aktivität von Exoenzymen, aber auch auf die Festlegung von Kohlenhydraten und organischen Stickstoffkomponenten in schwerabbaubaren Tanninkomplexen zurückgeführt. Die hemmende Wirkung auf Mikroorganismen und das Bindungsverhalten der kondensierten Tannine ist vermutlich von der Molekülgröße der Tannine abhängig. Strukturelle und chemische Veränderungen dieser Stoffe während des Streuabbaus dürften sich daher wesentlich auf die Stickstoffverfügbarkeit im Boden auswirken. Ziel der geplanten Arbeiten ist es, diese Veränderungen zu erfassen. Hierzu soll die MALDITOF-MS/MS als moderne Technik zur Charakterisierung von Makromolekülen erstmals für diese Fragestellung eingesetzt werden. Die Analyse wird durch NMR-spektroskopische Charakterisierung der Tannine unterstützt. Die Ergebnisse sollen mit dem Proteinbindungsverhalten der Tannine und ihrer Umwandlungsprodukte in Beziehung gesetzt werden, um Informationen über die Eigenschaften von Polyphenolen zu erhalten, die für die Komplexierung von Proteinen notwendig sind. Weiter soll mit den erhobenen Daten die Verläßlichkeit klassischer und moderner Techniken zur Bestimmung des Tanningehaltes in Pflanzenstreu überprüft werden.
Das Projekt "Herkunft und Bindungsformen von Schwermetallen in Böden sowie deren Fixierung unter besonderer Berücksichtigung von Chelatbildnern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Lehrstuhl und Institut für Mineralogie und Lagerstättenlehre durchgeführt. In dem gut voruntersuchten Raum Stolberg (Rheinland) soll die Umverteilung der Elemente Cd und TI zwischen den Kompartimenten Gestein, Boden, Grundwasser, Oberflächenwasser sowie anthropogener Bildungen (z.B. Bergbauhalden) untersucht werden. In stark kontaminierten Arealen soll überprüft werden, ob Chelatbildner (z.B. Polyphenole) zur Immobilisierung der Schwermetalle eingesetzt werden können.
Das Projekt "Teilvorhaben 5: Entwicklung von Verfahren zur Auftrennung von Ölen, Fettsäuren und Polyphenolen sowie zur Immobilisierung von Enzymen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Süd-Chemie AG durchgeführt. SynRg beabsichtigt einen interdisziplinären Ansatz zur Optimierung von Wertstoffsynthese, Syntheseort und Weiterverarbeitung für die Nutzung von Pflanzenrohstoffen in Chemie und Energieerzeugung zu starten. Die gesamte Wertschöpfungskette für die Umstellung von petrochemischen auf pflanzliche Grundstoffe soll am Beispiel der Polymere unter dem Aspekt der nachhaltigen Produktion von Wertstoffen aus NaWaRo unter Berücksichtigung der Stoffstromverteilung in Pflanzen in interdisziplinärer Zusammenarbeit untersucht und modifiziert werden, um so neue und innovative Methoden und Verfahren zur Wertstoffgewinnung zu ermitteln. Teilvorhaben der Süd-Chemie: 1. Entwicklung und Bereitstellung von Bleicherden zur Reinigung von Ölen.2. Adsorbentien zur Aufreinigung von Fettsäurefraktionen.3. Adsorbentien zur Trennung von unterschiedlichen Fettsäuren.4. Identifizierung von Materialien zur adsorptiven Aufreinigung und/oder Isolierung von Polyphenolen.5. Trägermaterialien für Polyphenoloxidasen.6. Entwicklung von Enzymformulierungen zur Erhöhung der Ölausbeute bei der Pflanzenölgewinnung (Unterauftrag an ASA Spezialenzyme). Produktion und Vermarktung der Adsorbentien und Enzymformulierungen.
Das Projekt "Teilvorhaben 4: Entwicklung und Bereitstellung geeigneter mechanischer Verfahren für die Aufreinigung und Trennung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GEA Westfalia Separator Process GmbH durchgeführt. SynRg beabsichtigt einen interdisziplinären Ansatz zur Optimierung von Wertstoffsynthese, Syntheseort und Weiterverarbeitung für die Nutzung von Pflanzenrohstoffen in Chemie und Energieerzeugung zu starten. Die gesamte Wertschöpfungskette für die Umstellung von petrochemischer auf pflanzliche Grundstoffe soll am Beispiel der Polymere unter dem Aspekt der nachhaltigen Produktion von Wertstoffen aus NaWaRo unter Berücksichtigung der Stoffstromverteilung in Pflanzen in interdisziplinärer Zusammenarbeit untersucht und modifiziert werden, um so neue und innovative Methoden und Verfahren zur Wertstoffgewinnung zu ermitteln. Im Teilvorhaben der WS erfolgt die Entwicklung und Bereitstellung geeigneter mechanischer Verfahren (Dekanter, Separatoren, UF oder Mikrofilteranlagen) für Aufreinigung, Trennung oder Isolation der Öle, Fettsäuren und Polyphenole. Nach Adaptation an die Separationsprozesse der Partner erfolgt das Scaling-up der mechanischen Trennprozesse vom Labor über Technikum bis hin zum Pilotmaßstab. Die GEA Westfalia Separator Process GmbH verfügt über verschiedene Maschinengrößen, die je nach Bedarf unserer Projektpartner im Labor,- im Technikums-, sowie im Pilotmaßstab zum Einsatz kommen können. Verarbeitung von nachwachsenden Rohstoffen mit effizienter Verfahrenstechnik lässt erwarten, dass eine hohe Flexibilität und Variabilität in der Prozesstechnik zur Verfügung gestellt werden muss. Nur so wird es möglich sein, aus nicht zuletzt jahreszeitlichen Produktschwankungen ein definiertes Endprodukt zu erzielen. Die Westfalia Separator sieht die Erfolgsaussichten für das Projekt und die spätere wirtschaftliche Verwertung als sehr gut an. Die Nachfrage nach flexiblen, modular aufgebauten Verfahrenstechniken wird nicht nur im Bereich der nachwachsenden Rohstoffe, sondern auch in anderen Märkten wertvoll sein. Usw.
Das Projekt "Teilprojekt: Apfeltrester" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Herbstreith und Fox - Pektin-Fabriken Neuenbürg durchgeführt. Bei der Firma Herbstreith und Fox fallen im Zuge der Apfelpektinherstellung jaehrlich ca. 12000 Tonnen entpektinisierte Trester an. Derzeit wird die gesamte Menge auf Futtermittelsektor vermarktet. Die Trester stellen nachwachsende Rohstoffe dar, deren Potential bislang unvollstaendig genutzt wird. Im Rahmen des Vorhabens sollen in Zusammenarbeit der Universitaet Hohenheim Verfahren zur Gewinnung von Wertstoffen (Polyphenole, Mono- und Oligosaccharide) entwickelt werden, um sie als Bestandteile funktioneller Lebensmittel, als natuerliche Antioxidantien bzw. als natuerliche Fruchtsuesse einzusetzen. Nach Erarbeitung der Verfahren im Labor- bzw. Technikumsmassstab durch den Kooperationspartner uebernimmt H und F das industrielle Scale-up. Anschliessend erfolgt die Verwertung der gewonnenen Stoffe durch Entwicklung neuer Produkte bzw. Erschliessung neuer Einsatzgebiete. Die geplanten Arbeiten sollen in den etablierten Prozess der Pektinherstellung integriert werden und zu einer Verbesserung der Oekobilanz des Unternehmens fuehren.
Das Projekt "Behandlung und Verwertung von Abwässern aus der Olivenölproduktion mittels Membrantechnik und mizellarer Lösungsverfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Karlsruhe - Technik und Wirtschaft, Institut für Angewandte Forschung durchgeführt. Die Herstellung von Olivenöl hat im Agrarsektor von Marokko große wirtschaftliche Bedeutung. Die Abwässer, die bei der Olivenölproduktion auftreten stellen für die Umwelt ein erhebliches Problem dar. Diese Abwässer enthalten große Mengen an antimikrobiellen polyphenolischen Verbindungen, weshalb diese Abwässer nicht einfach in Kläranlagen entsorgt werden können. Derzeit wir das Abwasser meist in künstlichen Teichen gesammelt und der Verdunstung überlassen. Obwohl es bereits Forschungsaktivitäten zur Behandlung und Entsorgung von Olivenölabwässern gab und gibt, konnte sich bisher noch kein Verfahren wirtschaftlich auf dem Markt durchsetzen. Ziel dieses Projekts ist die Untersuchung der selektive Abtrennung von polyphenolischen Verbindungen mittels sogenannter Micellar-Enhanced Ultrafiltration (MEUF), sowohl im Labor- als auch Pilotmaßstab. Hierdurch ergeben sich folgende Vorteile: a) Polyphenole weisen zahlreiche bioaktive Wirkungen auf und stellen einen begehrten Rohstoff in der pharmazeutischen / kosmetischen Industrie dar. b) das so vorbehandelte Abwasser ist einer verbesserten biologischen Reinigung zugänglich, wobei das behandelte Abwasser wieder recycelt werden kann.
Das Projekt "Reduzierung der Umweltbelastung von Gerbereien (EILT) - Teilprojekt: Analyse und Verhalten organischer Gerbstoffe in der Behandlung von Gerbereiabwaessern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz, Fachgebiet Wasserreinhaltung durchgeführt. Uebergeordnetes Ziel des Projektes 'Reduction of Environmental Impacts of Leather Tanneries (EILT)' ist die Vermeidung bzw. Reduzierung der Umweltbelastung von Gerbereien durch Veraenderungen der Gerbprozesse, Nutzung von Abfallstoffen und Reduzierung der Abwasserbelastung durch verbesserte Abwasserbehandlungsverfahren. Um Abfallstoffe verwerten zu koennen und die Abwasserbelastung zu vermindern, wird verschiedentlich der Ersatz von Chrom-Gerbstoffen durch organische, insbesondere vegetabile Gerbstoffe diskutiert. Vegetabile Gerbstoffe sind hoehermolekulare Polyphenole pflanzlicher Herkunft (Mr = 500-3000 g mol-1) mit grosser struktureller Vielfalt. Das Verhalten der vegetabilen Gerbstoffe bei der Behandlung von Gerbereiabwasser ist jedoch unklar. Ziel der Arbeiten am Fachgebiet Wasserreinhaltung im Rahmen von EILT ist es deshalb, Verfahren zur qualitativen und quantitativen Analyse vegetabiler Gerbstoffe im Gerbereiabwasser zu entwickeln und zu etablieren und mit deren Hilfe das Verhalten dieser Stoffe in der biologischen Abwasserbehandlung zu untersuchen. Ein moegliches Verfahren zur Bestimmung der vegetabilen Gerbstoffe im Gerbereiabwasser ist die Hydrolyse der Substanzen in salzsaurer Loesung und die anschliessende Detektion des Monomers Gallussaeure. Dabei wird fuer die Analytik die HPLC-Technik mit verschiedenen Detektoren (UV, Fluoreszenz- und EC-Detektor) eingesetzt. Ein Vergleich mit der Bestimmung von Gerbstoffen mittels kolorimetrischer Verfahren soll durchgefuehrt werden. Fuer Fragen der Metabolisierung bzw. chemisch-oxidativen Veraenderung der Gerbstoffe ist auch an den Einsatz der HPLC-MS/MS-Technik gedacht.
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