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Vortragsreihe 'Pfingstsymposien 1999, 2000 und 2001 - Schritt fuer Schritt ins neue Jahrtausend' - Foerderschwerpunkt: Biotechnologie

Das Projekt "Vortragsreihe 'Pfingstsymposien 1999, 2000 und 2001 - Schritt fuer Schritt ins neue Jahrtausend' - Foerderschwerpunkt: Biotechnologie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Trägerverbund des Zentrums für Umwelt und Kultur Benediktbeuern e.V. durchgeführt.

Optimierung von DNA-Arrays zur Analyse von Milch und Milchprodukten

Das Projekt "Optimierung von DNA-Arrays zur Analyse von Milch und Milchprodukten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Centrum für Angewandte Gensensorik durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Das deutsche Lebensmittelrecht schreibt für Milch und Milchprodukte zahlreiche Qualitätskontrollen vor. Ziel der z.T. mehrtägigen, erst nach Ablauf des Produktionsprozesses durchgeführten Tests ist es, den Verbraucher vor Krankheitserregern, wie z. B. coliformen Bakterien, zu schützen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf Seiten des Verbraucherschutzes und nicht im Bemühen, potenzielle Fehlproduktionen und die damit verbundenen Umweltbelastungen zu verhindern, die bei der Entsorgung der Fehlchargen und der Reinigung der Fermenter entstehen. Kernpunkt des vorliegenden Projekts war es, potenzielle Fehlchargen bei der Herstellung von Milchprodukten bereits im Vorfeld der Milchverarbeitung zu erkennen und zu vermeiden, indem mit Hilfe der Mikroarray-basierten Gen-Analyse alle wichtigen biologischen Parameter simultan erfasst werden, die Auskunft über den Zustand der zu verarbeitenden Milch bzw. über die Aktivität der Starterkulturen während der Milchfermentation geben. Auf Basis der neuen Methode der DNA-Chip-Technologie soll dafür ein schnelles und kostengünstiges Analysesystem aufgebaut werden. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden: Die neue Technologie der DNA-Chip-Hybridisierung bietet die Chance, ein Monitoring-System zu entwickeln, das in einem Arbeitsgang die erforderlichen Informationen über die mikrobiologische Zusammensetzung und das genetische Potenzial der an der Fermentation beteiligten Mikroorganismen liefert und damit eine Prognose über den Fermentationsverlauf erlaubt. Die Aufgaben des Projekts sind folgende: 1. Festlegung der für die Beurteilung der Milch und deren Verarbeitung erforderlichen Gen-Analysen. 2. Optimierung der Gen- und Organismusspezifischen Oligonukleotidsequenzen im Hinblick auf maximale Hybridisierungseffizienz und minimale unspezifische Bindungsreaktionen der Sonden auf dem DNA-Mikroarray. 3. Optimierung der Funktionalität derartiger DNA-Chips und Erprobung ihrer Einsetzbarkeit für die frühzeitige Erkennung von Milch-Fehlfermentationen unter Praxisbedingungen. Fazit: Trotz erfolgreicher Ausarbeitung eines Verfahrens, das erstmals die Simultan-Analyse diverser Mikroorganismen und deren genetischen Eigenschaften in Starterkulturen und Milchprodukten mit Hilfe der DNA-Mikroarray-Technologie erlaubt, wird die Milchindustrie dieses Verfahren angesichts des enormen Kostendrucks und des derzeitigen Preisverfalls bei den bisherigen Analyseverfahren innerhalb der nächsten 5 Jahre vermutlich noch nicht einsetzen, insbesondere da das neue Milch-Chip basierte Verfahren noch nicht als gesetzlich vorgeschriebenes und/oder nach Paragraph 35 LMBG zugelassenes Analyseverfahren eingeführt ist.

Foerderschwerpunkt Biotechnologie: Verbund Sensorik in der Biotechnologie 'Laser- und Biosensorik fuer in-situ Analysen im Brauprozess'

Das Projekt "Foerderschwerpunkt Biotechnologie: Verbund Sensorik in der Biotechnologie 'Laser- und Biosensorik fuer in-situ Analysen im Brauprozess'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Erlangen-Nürnberg, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie durchgeführt. Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines Laser-gestützten faseroptischen Messsystems für Fluoreszenz-, Absorptions-/Remissions- und Streulichtuntersuchungen im UV/VIS-NIR-Spektralbereich für den Einsatz bei in situ-Untersuchungen in verschiedenen Phasen der Bierherstellung bzw. -abfüllung (LA-SER IN-SITU-ANALYSESYSTEM, LISA). Neben der Qualitätskontrolle von Rohstoffen und Produkten dient das System der Verfahrensoptimierung, z. B. in Bezug auf Wasser- und Energieverbrauch sowie Filtereinsatz, und kann deshalb einen signifikanten Beitrag zur Umweltentlastung und Ressourcenschonung leisten. Das LISA wird aufgebaut, charakterisiert und optimiert für den Nachweis, die Erfassung bzw. die quantitative Bestimmung folgender Parameter: (1) Diodenlaserspektroskopie im NIR zur Erfassung des molekularen Sauerstoffs in der Gasphase sowie Fluoreszenzlöschung immobilisierter Farbstoffe zur Sauerstoffmessung in flüssiger Phase, (2) Laserlichtstreuung und laserinduzierte Fluoreszenz für die Messung des Zellwachstums bzw. der Zellmasse, (3) Absorptions- und Remissionsmessungen im UV/VIS-Spektralbereich zur Bestimmung des Bitterstoffgehalts und der Trübung, (4) laserinduzierte Fluoreszenz für den Nachweis von Giftstoffen im Malz, z. B. Aflatoxine, und Kontaminanten im Brauwasser, z. B. polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe. Die wissenschaftliche Begleitung und die Grundlagenuntersuchungen erfolgen dabei am Institut für Physikalische Chemie und Theoretische Chemie der Universität Potsdam, während die anwendungsbezogenen Arbeiten und die online-Analytik des Brauprozesses direkt in den Labors und an den Anlagen der Brauerei Kitzmann Bräu KG durchgeführt werden. Ein O2-Analysator auf Diodenlaserbasis wird von der Firma Bernt GmbH für den Einsatz in der Brauerei konzipiert und optimiert. Weiterhin optimiert die Ana-lytikfirma PreSens GmbH, die auf O2-Sensoren für Messungen in der flüssigen Phase spezialisiert ist, ein Sensorsystem für Messungen direkt an den Brauereianlagen, mit dem die Sauerstoffmessungen nach der Abfüllung in den Flaschen vorgenommen werden.

Entwicklung eines innovativen Sensorsystems zur ressourcenschonenden Steuerung alkoholischer Gärungen am Beispiel der Most- und Sektgrundweinverarbeitung - Förderschwerpunkt: Biotechnologie

Das Projekt "Entwicklung eines innovativen Sensorsystems zur ressourcenschonenden Steuerung alkoholischer Gärungen am Beispiel der Most- und Sektgrundweinverarbeitung - Förderschwerpunkt: Biotechnologie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DECHEMA Forschungsinstitut Stiftung bürgerlichen Rechts durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Die Herstellung von Wein ist ein Handwerk mit alter Tradition und wird bestimmt vom Wissen und der Erfahrung der Winzer. Die Biotechnologie hat in der Kellerwirtschaft bisher nur wenig Einzug gehalten. In den letzten Jahren kam es bei der Herstellung von Wein und Sekt zunehmend zu nicht aufgeklärten Gärstörungen, die aufgrund mangelnder Steuerung zu spät erkannt wurden und somit zur Produktion qualitativ minderwertiger Weine und Sekte oder zu Fehlchargen führten. Zielsetzung des Projekts war die Entwicklung eines Sensorsystems auf Basis der biologischen Aktivität der Hefen, das die Vergärbarkeit des einzusetzenden Gärsubstrats (Most oder Sektgrundwein) überprüft und zur Steuerung der alkoholischen Gärung eingesetzt werden kann. Eine Vorabprüfung der Vergärbarkeit soll eine Vorhersage von Gärstörungen ermöglichen und durch den gezielten Einsatz von Gärhilfsstoffen Fehlchargen vermindern. Aus ökologischer Sicht können aus den Erkenntnissen zur Qualität der Moste und Grundweine Strategien für eine umweltschonende Düngung und Bearbeitung der jeweiligen Rebanlagen abgeleitet werden. Zweites Ziel war die Entwicklung eines Sensors, mit dessen Hilfe die physiologischen Vorgänge bei der alkoholischen Gärung online oder zumindest zeitnah verfolgt werden können. Ein solches Messsystem existiert bislang nicht; die Gäransätze in den Kellereien werden vielmehr noch als black-box-Systeme gehandhabt. So können Gärstörungen erst dann festgestellt werden, wenn es für Maßnahmen zu ihrer Beseitigung in der Regel zu spät ist. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden: Das Messsystem beruht auf der amperometrischen Detektion redoxaktiver Stoffwechselintermediate der Hefen. Die Hefen oxidieren Fruktose und Glukose mittels verschiedener Enzyme zu Kohlendioxid und Ethanol. Enzyme, Reaktionsprodukte von Enzymreaktionen sowie die Moleküle der Elektronentransportkette sind elektrochemisch aktive Substanzen. Für erste grundlegende Arbeiten wurde eine Messzelle entwickelt, die mit standardisierten Elektroden ausgestattet wurde. Die Elektroden werden an einen Potentiostaten angeschlossen. Außerdem können weitere Elektroden eingesetzt werden, um Parameter wie das Redoxpotenzial parallel online zu messen. Die analogen Signale der Elektroden bzw. des Potentiostaten werden über einen Analog-/Digital-Wandler in einen Computer gespeist. Die Zelle besteht aus Glas und verfügt über einen Doppelmantel zur Temperierung des Inhalts. Das Volumen der Zelle beträgt etwa 270 ml. Es ist möglich die Zelle im Batchbetrieb zu führen oder einen Bypass anzuschließen. Es wurden erste Versuche zur Vergärbarkeit mit verschiedenen Medien und zum online-Monitoring in dieser Zelle durchgeführt. Nachteilig an dem Elektrodenaufbau ist die relativ schlecht reproduzierbare Anströmung der Elektrodenoberfläche, was zu Abweichungen in den absolut gemessenen Strömen führte. ...

Entwicklung innovativer Mikroreaktoren zur frühen Identifizierung industriell relevanter Enzymreaktionen am Beispiel der Esterase

Das Projekt "Entwicklung innovativer Mikroreaktoren zur frühen Identifizierung industriell relevanter Enzymreaktionen am Beispiel der Esterase" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität des Saarlandes, Lehrstuhl für Technische Biochemie durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Durch moderne Methoden der Molekularbiologie kann in kurzer Zeit eine Vielzahl von Variationen von Enzymen erzeugt werden, von deren gezieltem Einsatz man höhere Wertschöpfungen bei reduzierter Umweltbelastung erwartet. In diesem Projekt wurden Systeme etabliert, die es gestatten, biokatalytische Reaktionen mit Umsetzung von Sauerstoff und/oder Säure in großer Zahl zu quantifizieren. Dazu wurden Mikrotiterplatten mit integrierter optischer Sensorik entwickelt und mit pH-Regelung sowie einer angepassten Screening-Methodik eingesetzt. Eine Esterase wurde rationell und evolutiv optimiert. Diese wurde mittels eines Autotransporter-Systems in E. coli an der Oberfläche der Zellen exprimert. Das Screening dieser Zellen wird mittels der pH-Sensorplatten durchgeführt. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden; In einem Projektteil wurden Mikrotiterplatten mit integrierten Optosensoren für Sauerstoff und pH (Messung von Fluoreszenzabschwächung und -abklingzeit) entwickelt. Durch intrinsische Referenzierung sind die Platten kalibrationsarm. Die entwickelten Sensoren wurden charakterisiert anhand der Ansprechzeit, der Reproduzierbarkeit und der Querempfindlichkeit. Die Durchmischung in Mikrotiterplatten wurde durch Analyse von pH-Antworten auf Pulse von Alkali charakterisiert. Enzymatische Reaktionen wurden mittels der immobilisierten Sensoren anhand der pH- oder Sauerstoffänderung beobachtet. Zur Bestimmung kinetischer Parameter wurden geeignete Auswertemethoden unter Einsatz mathematischer Modelle erarbeitet, die für das industrielle Screening geeignet sind. Die Esterase EstA von B.gladioli und eine künstlich erzeugte Esterase EsjA wurden evolutiv variiert zum Einsatz als technischer Biokatalysator. Es geht dabei vornehmlich um die Racematspaltung von Estern. Ein Autotransporter-System in E. coli wurde für die Sekretion von Varianten dieser Esterase genutzt. In Verbindung mit den integrierten Platten und den Screening-Methoden ist eine neue Methode unter Verwendung ganzer Zellen zur schnellen Erzeugung und Testung der katalytischen Aktivität von Enzymen etabliert worden. Fazit: Mit den drei neuen in diesem Projekt entwickelten Mikrotiterplatten mit integrierten Sensoren für pH und Sauerstoff können Enzymkinetiken bestimmt werden. Diese sind in konventionellen Fluoreszenzreadern direkt einsetzbar und benötigen nur einen minimalen Aufwand für die Kalibrierung. Mit diesen Platten konnten umfangreiche Studien zum Mischen und Sauerstofftransport in Mikrotiterplatten durchgeführt werden. Die Platten sind nun kommerziell erhältlich und können auch zum Züchten von Zellen verschiedenster Art eingesetzt werden. Enzyme können mit einem neuen Autotransportersystem in E. coli exprimiert, an die Oberfläche sekretiert und dort aktiv präsentiert werden. Mit diesen Zellen wurden nach molekularer Evolution erste Screening-Tests mit den pH-Platten durchgeführt.

International Workshop on Extremophiles 2000 - Förderschwerpunkt: Biotechnologie

Das Projekt "International Workshop on Extremophiles 2000 - Förderschwerpunkt: Biotechnologie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Technologie-Gesellschaft durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Im Rahmen eines 'International Workshop on Extremophiles' sollte Teilnehmern aus Wissenschaft und Wirtschaft das biotechnologische Potential extremophiler Mikroorganismen für die Anwendung im produkt- und produktionsintegrierten Umweltschutz aufgezeigt werden. Ziel des Workshops war es, neuste Ergebnisse aus dem Bereich der Extremophilenforschung zu präsentieren und einem interessierten Kreis zugänglich zu machen. Hierbei richtete sich der Workshop sowohl an ausgewiesene Experten aus Wissenschaft und Forschung als auch an Vertreter aus Mittelstand und Großindustrie, um so die Umsetzung nachhaltig innovativer, biotechnologischer Verfahren für den Umweltschutz zu fördern. Auf dem Gebiet der extremophilen Mikroorganismen gibt es einen immensen Forschungsbedarf. Der Austausch von bereits gewonnenen Erkenntnissen und neuen Ideen nimmt in der Wissenschaft notwendigerweise einen breiten Raum ein. Erfahrungsgemäß bietet ein Workshop die ideale Plattform für den Transfer großer Informationsmengen in einemüberschaubaren Zeitraum. Durch den persönlichen Kontakt zwischen Wissenschaftlern aus den Universitäten und der Industrie wird die Möglichkeit geschaffen, ineinandergreifende Themen neu zu koordinieren und Überschneidungen bei den Experimenten zu vermeiden. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden: Unter der Leitung von Prof. Garabed Antranikian war ein Kernteam damit beschäftigt, alle erforderlichen Aufgaben in einer Projektmanagement-Matrix zu bearbeiten. Zu den Aufgaben des Teams gehörte insbesondere die organisatorische Planung und Durchführung des Workshops und des Rahmenprogramms sowie die Erstellung aller im Zusammenhang mit der Tagung stehenden Druckschriften (Abstractband). Die wissenschaftliche Ausgestaltung und Evaluation der eingereichten Beiträge oblag dem Internationalen Organisationskomitee sowie dem Internationalen Wissenschaftlichen Beirat, der aus insgesamt 22 hochkarätigen Persönlichkeiten zusammengesetzt war. Die fünftägige Veranstaltung sollte Teilnahern aus aller Welt die Gelegenheit geben, ihre neusten Ergebnisse vor Fachpublikum zu präsentieren und neue Kontakte zu Universitäten und Firmen zu knüpfen. Der Workshop war unterteilt in Plenarvorträge, Kurzvorträge und Posterpräsentationen. Darüber hinaus war ein angemessener Zeitraum für Diskussionen vorgesehen. Zur Intensivierung der Kommunikation diente ein Rahmenprogramm. Die Anzahl der Wokshop-Teilnehmer sollte auf 400 limitiert werden. Fazit Seitens der Workshopteilnehmer gab es durchgehend positive Resonanz hinsichtlich der Organisation, des wissenschaftlichen Programms und der Rahmenveranstaltungen. Dieses überaus positive Fazit ist auch von Seiten der Organisationsleitung zu ziehen. Die organisatorische Vorgehensweise hat sich bewährt und kann in dieser Form auch auf andere, gleichartige Veranstaltungsformen übertragen werden. Die Zukunft der Veranstaltungsreihe ist gesichert. ...

Entwicklung eines biotechnologischen Verfahrens zum mikrobiologisch/enzymatischen Aufschluss von Hanf zur textilen Fasergewinnung - Foerderschwerpunkt: Biotechnologie

Das Projekt "Entwicklung eines biotechnologischen Verfahrens zum mikrobiologisch/enzymatischen Aufschluss von Hanf zur textilen Fasergewinnung - Foerderschwerpunkt: Biotechnologie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von TransMIT Gesellschaft für Technologietransfer mbH durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Seit 1996 darf Hanf in Deutschland wieder angebaut werden. Für Pflanzenzucht, Anbau und Weiterverarbeitung ergeben sich daraus viele neue Aufgabenstellungen, da auf Grund z.T. gravierend veränderter Randbedingungen und Anforderungen auf alte Verfahren nur sehr begrenzt zurückgegriffen werden kann. Eine Nachfrage von textilen Hanfprodukten von Seiten der Hersteller und Vertreiber ist nachweisbar vorhanden. Solange jedoch kein ökonomisch und ökologisch vertretbares Aufschlussverfahren zur Gewinnung von Lang- und Kurzfasern mit reproduzierbarer Qualität etabliert ist, wird es keinen Durchbruch beim textilen Einsatz von Faserhanf geben. Derzeit verfügbare Aufschlussverfahren sind ökologisch fragwürdig und/oder noch nicht ausreichend praxiserprobt. Erste Versuche mit chemisch aufgeschlossenem Hanf zeigen jedoch die grundsätzliche Verspinnbarkeit von Hanffasern auf OE-Spinngeräten. Ziel ist es daher den Aufschluss der Hanffaser soweit zu optimieren und zu standardisieren, dass Hanf im Bekleidungs- und Haustextilienbereich eingesetzt werden kann. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden: Das Projekt zielt auf die Übertragung natürlicher Aufschlussprozesse (Röste) in eine biotechnische, umweltverträgliche Anwendung. Zwei - möglicherweise kombinierbare - Varianten einer kontrollierten Prozessführung zur Weiterentwicklung der Feldröste sollen für ein Verfahren im größeren Maßstab erprobt und optimiert werden: a) Der Aufschluss getrockneten, entholzten Materials im Batch-Verfahren mit Hilfe ausgewählter Enzympräparate; b) eine kontrollierte, mikrobielle Röste von getrocknetem Grünhanf bei optimierter Temperatur und Feuchte unter Einsatz von Starterkulturen. Im Rahmen des umfassenden Projektansatzes ist eine enge Zusammenarbeit zwischen Landwirten, Aufschlussbetreibern, Forschungsinstitutionen, Enzymherstellern und der Textilindustrie geplant. Die TransMIT GmbH koordiniert und bindet weitere Partner aus Hochschulen und dem Arbeitskreis 'Nachwachsende Rohstoffe' ein. Der Industrieverband Garne und Gewebe ist Ansprechpartner für Forschung und Industrie und formuliert die Anforderungen für die Verarbeitungsprozesse der Garn- und Gewebehersteller. Die Erprobung und Optimierung der angestrebten Aufschluss- und Verfeinerungsverfahren ist Aufgabe des Instituts für Angewandte Botanik, Hamburg. Die Firma Röhm Enzyme GmbH stellt Enzympräparate zur Verfügung. Das Faserinstitut Bremen übernimmt im Rahmen des Projektes die Beurteilung der erzielten Faserqualitäten und stellt Vorversuche zur Faserverarbeitung an. Fazit: Insgesamt konnte gezeigt werden, dass der Einsatz von Enzymen zum Aufschluss von Hanffaserbündeln so gestaltet werden kann, dass hinsichtlich Feinheit und Festigkeit Qualitäten erreicht werden, die den chemisch aufgeschlossenen Qualitäten vergleichbar sind. Damit steht eine interessante Alternative zu umweltbelastenden, chemischen Aufschlüssen zur Verfügung.

Verbund Sensorik in der Biotechnologie: Prozessintegrierter Umweltschutz in der biotechnologischen Produktion durch On-line-Biosensor-Monitoring - Foerderschwerpunkt: Biotechnologie

Das Projekt "Verbund Sensorik in der Biotechnologie: Prozessintegrierter Umweltschutz in der biotechnologischen Produktion durch On-line-Biosensor-Monitoring - Foerderschwerpunkt: Biotechnologie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Tübingen, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Abteilung Analytische Chemie durchgeführt. Die chemische Produktion der neueren Zeit geht immer mehr und mehr von der rein chemischen Synthese zurueck zur Urform der Herstellung von Substanzen, wie sie schon in der Antike und wohl noch frueher betrieben wurde: Organismen verschiedensten Ursprungs (v.a. Bakterien und Pilze) werden gezuechtet, die in der Lage sind, die gewuenschten Molekuele zu synthetisieren. So treten Bakterien und Pilze aus den Brauereien und Weinkellereien hinaus, um immer groessere Teile der chemischen Industrie zu erobern. In allen Bereichen des menschlichen Lebens sind solcherart hergestellte Stoffe von hoher Bedeutung, besonders augenfaellig sind dabei pharmakologisch relevante Substanzen. All diese biotechnologischen Synthesen finden in mehr oder weniger grossen Bioreaktoren statt. Die Bakterien oder Pilze wachsen in einer komplex zusammengesetzten Naehrloesung heran und produzieren - meist nebenbei - die gewuenschten Molekuele. Es ist natuerlich im Interesse der Betreiber der Bioreaktoren, dass diese Nebenbeschaeftigung der Organismen zu ihrer Haupttaetigkeit verwandelt wird. Dies kann einerseits durch Manipulation des Genoms herbeigefuehrt werden, andererseits auch durch Bereitstellung bestimmter Molekuele in der Naehrsuppe oder durch Einstellung weiterer physikalischer, chemischer oder auch biologischer Randbedingungen, meist natuerlich durch Kombination aller Massnahmen. Die Optimierung all dieser Bedingungen bis zum maximalen Ertrag ist eine langwierige und schon allein dadurch sehr kostspielige Angelegenheit. Im hier vorgestellten Projekt wird versucht, eine Erleichterung dieser Aufgabe zu entwickeln. Ziel ist es, den Verlauf der Synthese im Bioreaktor on-line zu verfolgen, um so die Bedingungen rasch und sicher einstellen zu koennen, die noetig sind, um eine maximale Ausbeute zu garantieren. Auch koennen durch diese On-Line-Verfolgung wichtige Informationen ueber die Biochemie der Synthese und die Biologie des verwendeten Organismus bereitgestellt werden, die dann ihrerseits wieder dazu benutzt werden koennen, den gesamten Prozess weiter zu verbessern.

Enzymatischer Abbau von Druckfarbenbindemitteln - Verbesserung der Druckfarbenablösung und der Sekundäreigenschaften bei der Wiederaufbereitung von Altpapier im neutralen pH-Bereich (Förderschwerpunkt: Biotechnologie)

Das Projekt "Enzymatischer Abbau von Druckfarbenbindemitteln - Verbesserung der Druckfarbenablösung und der Sekundäreigenschaften bei der Wiederaufbereitung von Altpapier im neutralen pH-Bereich (Förderschwerpunkt: Biotechnologie)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Technologie-Gesellschaft durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: In der deutschen Papierindustrie nimmt Altpapier als Faserrohstoff eine bedeutende Stellung ein. So hat sich der Anteil an Sekundärfasern am Gesamtfaserstoffverbrauch in den letzten Jahren auf fast 63 Prozent erhöht. Dabei ist der Einsatz von Sekundärfasern bisher im wesentlichen auf die Produktion von Zeitungsdruckpapier sowie Verpackungs- und Hygienepapieren und Kartonagen begrenzt. Für diese Einsatzgebiete sind die derzeit möglichen maximalen Einsatzmengen von Recyclingpapier erreicht. Die Verwendung in hochqualitativeren Papieren steht die derzeitige Qualität des Sekundärfaserstoffes entgegen: Geringe Festigkeitseigenschaften (Durchreißfestigkeit, Reißlänge, Berstfestigkeit), höherer Entwässerungswiderstand und schlechtere optische Eigenschaften (Weißgrad, Reinheit, Opazität). Mit einem neuen, dabei umweltfreundlicheren Recyclingverfahren könnten die herkömmlichen Prozesse umweltverträglicher gestaltet sowie die Qualität der Sekundärrohstoffe verbessert und damit neue Einsatzgebiete erschlossen werden. Das Ablösen der Druckfarben, das Deinken, ist dabei von zentraler Bedeutung, das Bindemittel der Druckfarben ist darin wiederum die Schlüsselgröße. Der Grad der Druckfarbenentfernung legt die Qualität (s.o.) und damit die Einsatzmöglichkeiten der Sekundärfaserstoffe fest. Mit den herkömmlichen alkalischen verfahren sind nennenswerte Qualitätssteigerungen nicht mehr möglich. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, mit den neuen enzymatischen Deinkingverfahren im neutralen pH-Bereich die oben beschriebenen Ziele zu erreichen. Der bisherige Einsatz von Enzymen beschränkt sich auf den Einsatz von Cellulase/Xylanasekomplexen und - in beschränktem Maße - Lipasen. Für die Ablösung der Druckfarben können sie aber nur eine unterstützende Funktion übernehmen, da sie Nachteile in der Anwendung aufweisen. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden: Dieses Vorhaben setzt an einem bisher noch nicht berücksichtigten Punkt an: Bei der Vernetzung von Druckfarben während einer oxidativen Trocknung bilden sich Sauerstoffbrücken aus. Die dabei entstehenden komplexen Makromoleküle können mittels Oxidasen an aromatischen und aliphatischen Komponenten aufgelockert und so mechanisch leichter ablösbar werden. Mit der Aufspaltung dieser oxidativen Verbindungen innerhalb der Bindemittel und zwischen Bindemittel und Cellulose sollte eine Verbesserung der Druckfarbenentfernung möglich sein. Mit Hilfe von Oxidasen und einer Reihe komplexer PAK- und aliphateabbauenden Enzymen lassen sich insbesondere die Vernetzungen gealterter, pflanzenölhaltiger Druckfarben lösen. Die Fasern werden geschont, Qualität und Ausbeute der Faserrohstoffe erhöht. Durch den Einsatz thermostabiler Enzyme ist eine Anhebung der Prozesstemperatur möglich. ...

Internationale Fachtagung: Innovation in der Biotechnologie - Projekte der Deutschen Bundesstiftung Umwelt stellen sich vor (Foerderschwerpunkt: Biotechnologie)

Das Projekt "Internationale Fachtagung: Innovation in der Biotechnologie - Projekte der Deutschen Bundesstiftung Umwelt stellen sich vor (Foerderschwerpunkt: Biotechnologie)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle, Sektion Sanierungsforschung durchgeführt. Die Deutsche Bundesstiftung Umwelt ist im Bereich der Förderung biotechnologischer Forschungsvorhaben äußerst aktiv und informiert die Öffentlichkeit durch Publikationen und Fachtagungen über diese Vorhaben. Daher bietet es sich an, das breite internationale Publikum der Biotechnica zu nutzen, um die Ergebnisse dieser Forschungsvorhaben vorzustellen. Eine derartige Veranstaltung unterstreicht nicht nur den großen Einsatz der Bundesstiftung Umwelt auf diesem Gebiet, sondern fördert auch die Verbrei-tung der wissenschaftlichen Ergebnisse bis hin zur industriellen Umsetzung durch den großen Anteil an Firmenvertretern auf der Biotechnica. Themenschwerpunkte: Biotechnologie & Schutz national wertvoller Naturdenkmäler, Sensorik, Potentiale der Produktivitätssteigerung durch biotechnologische Prozesse, Biotechnologische Verfahren zur Boden- & Abwasserbehandlung. Geplant ist eine halbtägige Vortragsveranstaltung mit jeweils 2 Vorträgen pro Themenschwerpunkt. Eine allgemeine Einführung in die Thematik und eine Synopsis, in der die Problemlösung an konkreten Beispielen verdeutlicht wird, sollen die Vorträge umrahmen. In der Vergangenheit hat sich wiederholt ge-zeigt, dass aufgrund der Vielzahl wissenschaftlicher Veranstaltungen das Interesse an Tagungen deutlich rückläufig ist. Daher wird die 'Symbiose' kleiner wissenschaftlicher Symposien mit einer großen Messe als sehr vorteilhaft erachtet, um ein großes Publikum anzusprechen. Dieses Konzept hat sich bei der Biotechnica bereits seit mehreren Jahren bewährt. Die Veranstaltung sollte daher als Auftakt für eine Reihe von 'wissenschaftlichen Leistungsschauen' der Projekte der Deutschen Bundesstiftung Umwelt betrachtet werden, die das vorgestellte Konzept nutzen können, um ebenfalls mit Messen kombiniert zu werden. Neben der reinen Programmerstellung ist es daher besonders wichtig, dieser Veranstaltungsreihe ein unverwechselbares Äußeres zu geben. Dies erfordert die Entwicklung eines Marketingkonzepts und eines Corporate Designs. Diese Darstellung bezieht sich somit auf die folgenden Arbeitspakete, die zur optimalen Durchführung einer solchen Veranstaltung notwendig sind: Programmerstellung & Referentenbestimmung, Entwicklung Marketingkonzept / 'Corporate Design', Organisation der Veranstaltung (Einladungen, Tagungsunterlagen/-handbücher, Raum, Technik, Moderation), Erstellung der Tagungsunterlagen.

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