Das Projekt "Bedeutung von Eisenoxiden und Tonmineralen für die Stabilisierung der organischen Substanz im Unterboden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt, Lehrstuhl für Bodenkunde durchgeführt. Das Wissen über die Menge, Zusammensetzung und Umsetzung der organischen Substanz in Böden der gemäßigten Breiten beschränkt sich bis auf wenige Ausnahmen auf die Oberböden (A-Horizonte und Auflagen) Hier finden sich die höchsten Konzentrationen der organischen Substanz. Jüngere Inventurarbeiten haben nun gezeigt, daß auch im Unterboden (B- und Cv-Horizonte) beträchtliche Mengen an organischer Substanz, allerdings in niedrigen Konzentrationen vorliegen. Ziel des geplanten Vorhabens ist es, (1) die Menge der organischen Substanz im Unterboden zu erfassen, (2) ihre Zusammensetzung und Herkunft zu bestimmen und (3) ihre Umsetzbarkeit zu erfassen. Daraus sollen Rückschlüsse auf die Stabilisierungsmechanismen der organischen Substanz im Unterboden gezogen werden. Nach einer Inventur der Bodenprofile an den SPP-Standorten (C-Gehalte, 14C-Alter) erfolgt die Erfassung der Zusammensetzung der organischen Substanz mittels Festkörper-13C-NMR-Spektroskopie. Die Zusammensetzung der Lipid-, Polysaccharid- und Ligninfraktion soll Hinweise auf die Herkunft der stabilisierten organischen Substanz differenziert nach oberirdischen, unterirdischen Pflanzenrückständen und mikrobiellen Resten geben. Abbauversuche unter kontrollierten Bedingungen im Labor und die Erfassung des 14C-Alters des freigesetzten CO2 sollen Aufschluß über die Umsetzbarkeit des 'jungen' und 'alten' C im Unterboden geben. Dabei werden jeweils die Profile über die gesamte Entwicklungstiefe untersucht, um die Ergebnisse der Unterbodenhorizonte in Bezug zu den Oberböden und zu den Ergebnissen anderer AG im SPP zu setzen. Darauf aufbauend können dann in den nächsten Phasen des SPP die Eigenschaften der organischen Substanz im Unterboden und die Regulation der C-Umsetzungen im Unterboden untersucht werden.
Das Projekt "Menge, Zusammensetzung und Umsetzung der organischen Substanz im Unterboden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt, Department für Ökologie, Lehrstuhl für Bodenkunde durchgeführt. Das Wissen über die Menge, Zusammensetzung und Umsetzung der organischen Substanz in Böden der gemäßigten Breiten beschränkt sich bis auf wenige Ausnahmen auf die Oberböden (A-Horizonte und Auflagen). Hier finden sich die höchsten Konzentrationen der organischen Substanz. Jüngere Inventurarbeiten haben nun gezeigt, dass auch im Unterboden (B- und Cv-Horizonte) beträchtliche Mengen an organischer Substanz, allerdings in niedrigen Konzentrationen vorliegen. Ziel des geplanten Vorhabens ist es, (1) die Menge der organischen Substanz im Unterboden zu erfassen, (2) ihre Zusammensetzung und Herkunft zu bestimmen und (3) ihre Umsetzbarkeit zu erfassen. Daraus sollen Rückschlüsse auf die Stabilisierungsmechanismen der organischen Substanz im Unterboden gezogen werden. Nach einer Inventur der Bodenprofile an den SPP-Standorten (C-Gehalte, 14C-Alter) erfolgt die Erfassung der Zusammensetzung der organischen Substanz mittels Festkörper-13C-NMR-Spektroskopie. Die Zusammensetzung der Lipid-, Polysaccharid- und Ligninfraktion soll Hinweise auf die Herkunft der stabilisierten organischen Substanz differenziert nach oberirdischen, unterirdischen Pflanzenrückständen und mikrobiellen Resten geben. Abbauversuche unter kontrollierten Bedingungen im Labor und die Erfassung des 14C-Alters des freigesetzten CO2 sollen Aufschluß über die Umsetzbarkeit des 'jungen' und 'alten' C im Unterboden geben. Dabei werden jeweils die Profile über die gesamte Entwicklungstiefe betrachtet, um die Unterbodenhorizonte in Bezug zu den Oberböden und zu den Ergebnissen anderer AG im SPP zu setzen. Darauf aufbauend können dann in den nächsten Phasen des SPP die Eigenschaften der organischen Substanz im Unterboden und die Regulation der C-Umsetzungen im Unterboden untersucht werden.
Das Projekt "Kernprojekt C7A: Neue Oxidations- und Sorptionsverfahren zur Entfernung von Partikeln und gelösten Störstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz, Fachgebiet Wasserreinhaltung durchgeführt. Im Forschungsprojekt wurde einerseits die Möglichkeit des Einsatzes von Voroxidationsverfahren zur Flockungsverbesserung untersucht Für den Einsatz der Verfahren in Schwellen- und Dritte Welt Ländern sind veränderte Randbedingungen wie extreme Temperaturbereiche und Rohwasserbeschaffenheiten sowie die Verfügbarkeit von Chemikalien, Materialien und Fachwissen vor Ort zu beachten. Untersucht wurde im Detail der Erfolg einer Voroxidation bei Verwendung eutropher Rohwässer. Sowohl die mit Ozon als auch mit H2O2 stellten sich in den Versuchen als effiziente und praktikable Möglichkeit der Verbesserung der Flockung dar. Hohe Gehalte an gelösten organischen Stoffen stellen ein Potenzial für die Bildung halogenorganischer Verbindungen bei der Desinfektion durch Chlorung dar. Aus diesem Grund wurde untersucht inwieweit eine Entfernung gelöster organischer Stoffe durch Adsorption an Granuliertem Eisenhydroxid erfolgen kann. In den Versuchen zeigte sich, dass die ursprünglich geplante Regeneration des Adsorbens problematisch ist; eine vollständige Ablösung der adsorbierten Stoffe gelingt bei NOM aus Oberflächenwasser nicht. Ursache sind makromolekulare Stoffe, die sich an die Adsorbensoberfläche irreversibel anlagern. Für die Verringerung des DOC kommt dieses Verfahren daher nicht in Betracht.
Das Projekt "Verhalten von Biopolymeren während der Uferfiltration" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz, Fachgebiet Wasserreinhaltung durchgeführt. Problemstellung: In Berlin sowie an vielen anderen urbanen Standorten wird für die Trinkwassergewinnung Uferfiltrat eingesetzt. Im Gegensatz zu Grundwasser handelt es sich bei Uferfiltrat um Oberflächenwasser welches nach einer Untergrundpassage aus ufernahen Brunnen gefördert wird. Neben klassischen Filtereigenschaften weißt das Ufer als Filter auch eine hohe Dichte an verschiedenen Mikroorganismen auf. Aus Feldstudien geht hervor, dass die Reduktion bis hin zur vollständigen Entfernung von gelösten organischen Kohlenstoffen und zahlreichen Spurenstoffen auf mikrobielle Aktivität zurückzuführen ist. Die Abbau- bzw. Transformationsleistung wird dabei von zahlreichen Parametern wie Redoxbedingung, Temperatur oder zur Verfügung stehenden Substraten beeinflusst. Ein Substrat stellen dabei die Biopolymere dar, welche sich als eine Fraktion des gelösten organischen Kohlenstoffs überwiegend aus Proteinen und Polysacchariden zusammen setzten. Vorangegangene Arbeiten weisen auf einen Zusammenhang zwischen dem Abbau von Biopolymeren und einigen Spurenstoffen hin. Ähnlich der Biopolymere wird zum Beispiel das Röntgenkontrastmittel Iopromid als Vertreter der Spurenstoffe unmittelbar nach der Infiltration unabhängig von der Temperatur fast vollständig abgebaut bzw. transformiert. Detaillierte Kenntnisse über die im Ufer stattfindenden biologischen Prozesse liegen aber bisher nicht vor. Projektziel und Vorgehensweise: In Langzeitversuchen wird der Abbau von Biopolymeren genauer untersucht. Über mehrere Jahre kontinuierlich mit Oberflächenwasser durchströmte Sandsäulen dienen dabei als Modellsystem. Zunächst werden Hinweise für den Betrieb von Sandsäulen in Bezug auf das verwendete Füllmaterial und die damit verbundenen Einlaufzeiten aus den Langzeitversuchen ermittelt. Durch Variation der Temperatur, der Redoxbedingungen und des Füllmaterials kann deren Einfluss auf den Biopolymerabbau bestimmt werden. Um darüber hinaus Klarheit über einen möglichen Cometabolismus zwischen Iopromid und den Biopolymeren zu gewinnen wird der Spurenstoff mittels Massenspektrometrie detektiert. Neben den Abbauraten sollen auch neue Aufschlüsse über die Kinetik der zugrunde liegenden Bioreaktionen gewonnen werden. Zu diesem Zweck sind Kleinfilterkreislaufversuche mit verschiedenen Medien geplant. Diese werden so ausgelegt, dass die ersten 10 cm der Bodenpassage, also die Infiltrationszone simuliert werden kann. Um eine genaue Zuordnung zwischen Spurenstoff- und Biopolymerabbau zu gewährleisten ist weiterhin der Einsatz von künstlichen oder aufkonzentrierten Biopolymerlösungen angedacht.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Verfahrens- und Formteilentwicklung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT durchgeführt. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines Partikelschaumes auf Basis natürlicher Polymere (Polysaccharide, Polypeptide) zur Herstellung von Formteilen. Die Idee ist ein zweistufiges Verfahren, bei dem in einer ersten Stufe ein expandierbares Granulat hergestellt wird, das in der zweiten Stufe mittels eines Aufschäumprozesses in einem Formwerkzeug zu einem Schaumformteil verarbeitet wird. Auf Basis natürlicher Polymere wird ein treibmittelgefülltes Granulat für den anschließenden Verschäumungsprozess entwickelt. Um eine Expansion herbei zu führen ist ein Treibmittel erforderlich, welches im Granulat gebunden bzw. enthalten sein muss. Im vorliegenden Vorhaben soll vorrangig Wasser als Treibmittel wirken, welches durch weiteren Energieeintrag verdampft und die Partikel auftreibt. Diese Verfahren sollen an die technische Anwendung als Verpackung angepasst und optimiert werden. Weitere Rezepturbestandteile können Fließhilfsmittel, Feuchthaltemittel, Nukleierungsmittel und synthetische bzw. halbsynthetische Biopolymere sein. Des Weiteren ist der Einfluss der Lagerung zu prüfen. Hinsichtlich des Aufschäum- und Formgebungsprozesses ist ein Verfahren zu entwickeln, welches eine maximale Expansion bei gleichmäßiger Formfüllung ermöglicht. Hinsichtlich der Energieübertragung zur Einleitung der Expansion stehen unterschiedliche Medien zur Auswahl (Dampf, Heißluft), deren Eignung, Vor- und Nachteile auszuwerten sind.
Das Projekt "Verhinderung von Viskosisitaetserhoehungen in Abwaessern aus der Automobillackierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Fakultät II Biologie, Institut für Mikrobiologie, Arbeitsgruppe J. Eberspächer durchgeführt. Bei der Spritzlackierung von Karosserien entsteht Lacknebel, der mit Wasser ausgewaschen wird. Dieses Auswaschungswasser gelangt zur Ausfaellung der Lackpartikel in ein Absetzbecken. Nach Entfernung der Feststoffanteile wird das Wasser erneut ersetzt. Bei diesem im Idealfall abwasserfrei arbeitenden Kreisprozess nahm immer wieder die Viskositaet des Auswaschwassers in unerwarteter Weise sprunghaft zu, was eine kostspielige Erneuerung des Auswaschwassers erforderlich machte. Untersuchungen zeigen, dass Mikroorganismen im Milieu des Kreislaufwassers - das heisst bei hohem Kohlenstoff- und Stickstoff- und geringem Phosphorgehalt - hochmolekulare, viskose Polysaccharide bilden. Im Hohenheimer Labor wurde herausgefunden, dass sich diese schleimigen Verbindungen durch Zugabe von Phosphat verfluessigen lassen. Das Verfahren wurde patentiert und wird gegenwaertig in der Industriepraxis angewandt.
Das Projekt "Untersuchungen des Grubenholzabbaues und Speziation der daraus entstehenden loeslichen Abbauprodukte waehrend und nach der Flutung des Schlema-Alberodaer Grubensystems und Untersuchung der Einflussnahme der freigesetzten organischen Stoffe ..." wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Pflanzenchemie und Holzchemie, Lehrstuhl für Pflanzenchemie und Zellstofftechnik durchgeführt. Das Verhalten von vor Ort gealterten Grubenhoelzern im hydrothermalen System wurde in Laborversuchen simuliert. Mittels Py-GC/MS, GC/MS, HPLC und weiteren analytischen Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass sowohl das Lignin als auch die Polysaccharide des Holzes beeinflusst werden. Die Rolle von Einflussfaktoren wurde bewertet. Im hydrothermalen Prozess gehen phenolische Stoffe sowie Saccharide in Loesung. Sie wurden isoliert und charakterisiert. Ihre Wechselwirkung mit toxischen und radiotoxischen Schwermetallen wird im FZR untersucht.
Das Projekt "Herkunft von Proteinen und Polysacchariden im Ablauf von biologischen Abwasserreinigungsanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Fakultät für Bauingenieur- und Vermessungswesen, Institut für Wasserwesen, Lehrstuhl und Laboratorien für Wassergüte- und Abfallwirtschaft durchgeführt. Das Projekt soll zur Klaerung beitragen, unter welchen Bedingungen bei der biologischen Abwasserreinigung durch Sedimentation nicht abtrennbare Proteine und Polysaccharide entstehen. In einem Bioreaktor im Labormassstab werden gezielt Proteine und Polysaccharide erzeugt. Als Modell fuer die aerobe biologische Reinigungsstufe dient ein Sequencing-Batch-Reaktor (SBR). Diese Betriebstechnik erlaubt es, auf besonders elegante und reproduzierbare Weise, periodische und nicht-periodische Milieubedingungen im Bioreaktor einzustellen. Da die chemische Zusammensetzung kommunaler und industrieller Abwaesser abhaengig von der jeweiligen Tages- und Wochenzeit bzw. saisonbedingt ist, ist der Einsatz realer Abwaesser fuer derartige systematische Grundlagenuntersuchungen schwierig. Um zwischen Neubildung und Umbau von Proteinen unterscheiden zu koennen, wird deshalb zunaechst Modellabwasser bekannter Zusammensetzung ohne organischen Stickstoff eingesetzt. Dazu wird eine optimale Methode zur Auftrennung der Proteine und Polysaccharide im Ablauf von Klaeranlagen entwickelt. Gleichzeitig soll der Belebtschlamm, der bei synthetischem Abwasser bekannter Zusammensetzung als einzige Ursache fuer die Herkunft der Biomolekuele in Betracht zu ziehen ist, durch verschiedene Extraktionsmethoden in die einzelnen Zellbestandteile, aufgetrennt und dann mit dem aufkonzentrierten Ablauf der Abwasserreinigungsanlage verglichen werden. In diesem Projekt soll der Einfluss unterschiedlicher Betriebseinstellungen im SBR auf das Vorkommen von Proteinen und Polysacchariden im Ablauf untersucht werden. Dazu werden beispielsweise Schlammalter oder Temperatur unter sonst konstanten Betriebsbedingungen variiert und miteinander verglichen. Ausserdem wird das mikroskopische Bild des Belebtschlamms sowie des Ablaufs festgehalten und der Einfluss der fadenbildenden und freischwimmenden Bakterien auf die Qualitaet des Ablaufs festgestellt. Zur Zeit wird eine moeglichst weit optimierte und allgemein anwendbare Methode zur Charakterisierung von Proteinen und Polysacchariden in Belebtschlamm und Ablauf biologischer Klaeranlagen entwickelt. Diese Methode beinhaltet neben Gesamtbestimmungsmethoden der Biopolymere und deren Anpassung an die Verhaeltnisse in Klaeranlagen eine elektrophoretische Auftrennung der Proteine und Proteokonjugate mittels zweidimensionaler Elektrophorese. Damit wird der Einfluss von Betriebsparametern der mit Modellabwasser betriebenen Anlage auf die Bildung von loeslichen Biopolymeren untersucht. Spaeter sollen auch verschiedene reale Klaeranlagen und unterschiedliche Verfahren zur Abwasserreinigung mit dieser Methode charakterisiert werden.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Polysaccharidderivate zur Anwendung in Klebstoffsystemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung durchgeführt. Das Konsortium des beantragten Forschungsvorhabens, bestehend aus Fraunhofer IAP und IFAM im Verbund mit industriellen Herstellern von Biopolymeren und Modifikaten, sowie mit Klebstoffproduzenten und Applikanten, hat sich das Ziel gesetzt, für verschiedene Klebstofftypen und Anwendungen biobasierte Klebstoffsysteme zu entwickeln. Basis soll die Erarbeitung von Struktur-Wirkungsbeziehungen von Derivaten der Stärke, Cellulose und Hemicellulose sein, um den optimalen Rohstoff/optimale Derivate für vielfältige industrielle Verwendungen und auch für Alltags- bzw. Konsumentenklebstoffe zur Verfügung zu stellen. Ein partieller Ersatz von synthetischen Polymeren und Copolymeren in Marktprodukten wird angestrebt. Ausgehend von verschiedenen industriellen Rohstoffen werden Stärke-, Hemicellulose und Cellulosederivate am Fraunhofer IAP hergestellt, in der Entwicklung von Formulierungen am Fraunhofer IFAM verwendet und für Anwendungen als Dispersionskleber, Schmelz- und Reaktivklebstoff am IFAM und bei renommierten Klebstoffproduzenten getestet. Für Dispersionskleber wird eine Kombination von Degradation und Funktionalisierung durch Veresterung/Veretherung mit Variation der Kettenlänge des Substituenten und des Substitutionsgrades unter Erhalt der Wasserdispergierbarkeit durchgeführt, wobei Anwendungskonzentrationen von 30-50% mit speDas Klebevermögen von funktionalisierten Stärkeprodukten wird mit relativ hoch substituierten Hemicellulose- und Cellulosederivaten verglichen, um den Einfluss der chemischen Struktur auf das Klebevermögen von Biopolymerderivaten für verschiedene Materialien zu untersuchen. Schmelzbare Derivate werden aus Stärke, Cellulose und Hemicellulose hergestellt, um die Erfordernisse an Tg und MFI zu erfüllen. Im Arbeitspaket Reaktivklebstoffe geht es zum einen um den Aufbau von PUR-Dispersionen, zum anderen um die Einführung reaktiver Gruppen in die verschiedenen Polysaccharide.
Das Projekt "Teilvorhaben: Ingenieurtechnische Methoden - Teilvorhaben: Funktionalisierung von Proteinen in der Lebensmittelproduktion (Cargill)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Cargill Deutschland GmbH durchgeführt. Das Verbundprojekt Mi2Pro zielt auf die Umstellung von absatzweisen Produktionsverfahren der Prozessindustrie auf einen kontinuierlichen Betrieb unter Verwendung von milli- und mikroverfahrenstechnischen Komponenten und prozessintegrierten Messverfahren für Prozesse mit Kapazitäten bis ca. 1000 t/a. Anhand industrieller Referenzprozesse wird die technische Machbarkeit der Übertragung im Labor- und im Pilotmaßstab gezeigt. Spezifische Herausforderungen in milli- und mikrokontinuierlichen Produktionen, wie z.B. die Handhabung von hochviskosen, feststoffhaltigen Medien, die kontinuierliche Überwachung der Produktqualität im Prozess, die sichere Reaktionsführung bei harschen Prozessbedingungen (z.B. Tieftemperatur, starke Exothermie) oder das Detektieren und Behandeln von Foulingerscheinungen, werden untersucht und apparative wie betriebliche Ansätze zur Problembeherrschung erprobt. Die adressierten Anwendungen aus der Spezialchemie, Lacke und Farben-Industrie, pharmazeutischer Wirkstoffe und Lebensmittelproduktion sind bzgl. ihrer Prozesscharakteristika und Produktionskapazitäten repräsentativ für eine Vielzahl weiterer Produkte z.B. auch aus der kosmetischen oder biotechnologischen Produktion. In dem Verbundprojekt sollen Methoden zu Design, Bau und Charakterisierung geeigneter Milli- und Mikroapparate als auch Inline-fähige Prozessmesstechnik evaluiert und standardisiert werden. Für die Umstellung von absatzweisen auf kontinuierliche Produktionsverfahren werden für die verschiedenen Skalen und unterschiedlichen Produkte und Prozesse ingenieurtechnische Ansätze erprobt und übergreifende Regeln etabliert. Cargill möchte mehrere Prozesse mit Mikroreaktortechnologie betrachten. Hierzu gehören verschiedene Polysaccharide und proteinhaltige Prozessströme aus der Lebensmittelproduktion, die durch eine gezielte Prozessführung funktionalisiert werden sollen. Foulingverhalten im Mikrokanal und in-line Analytik sollen ebenfalls untersucht werden.
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| Förderprogramm | 23 |
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| offen | 23 |
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