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Nachhaltige Periodatspaltung von Monoterpenen, Teilvorhaben 3: Etablierung eines kontinuierlichen Reaktorkonzepts und Skalierung

Das Gesamtziel von NaPeMon ist die Entwicklung eines elektrochemischen Verfahrens zur Umwandlung von Monoterpenen des Rohterpentins aus industriellen Reststoffströmen in werthaltige Plattformchemikalien (Carbonylverbindungen) und deren anschließende Umsetzung zu Alkoholverbindungen. Spezifische Ziele dieses Verbundvorhabens sind: a) die Nutzung heimischer, regenerativer Ausgangsstoffe (Rohterpentin aus der Zellstoffindustrie) mit industrierelevanter Verfügbarkeit, b) die elektrochemisch mediierte Periodatspaltung von Monoterpenen in Dicarbonylverbindungen, c) die elektrochemische Reduktion von Carbonylverbindungen, d) die Kopplung der elektrochemischen Periodatregeneration als anodische Halbzellreaktion mit der reduktiven Alkoholsynthese in der kathodischen Halbzelle in einem integrierten Elektrolysesystem ('200% Zelle'), e) die Skalierung des gekoppelten elektrochemischen Prozesses, f) die Vermeidung von Abfällen durch prozessintegrierte Regeneration der Oxidationsäquivalente (elektrochemische Regeneration von Periodat), g) die Bereitstellung attraktiver Plattformchemikalien (Monoterpen-basierte Dicarbonyl-verbindungen und entsprechende Dialkohole) für die chemische Industrie. Ziel des Teilvorhabens von ESy-Labs ist die Skalierung des Prozesses aus dem Labormaßstab in den kg-Maßstab. Neben der Etablierung eines Separationsprozesses soll der Fokus vor allem auf der Etablierung eines kontinuierlichen Reaktorsystems liegen.

Einfluss der Mykorrhizosphäre von Bäumen auf die Bodenentwicklung und Erosionsverminderung von Uran-Bergbaufolgelandschaften

Transdisziplinäre Mehrfachnutzung von Rohfaser und Rohprotein klimaresilienter Fruchtarten über selektive Ernte- und Aufbereitungsverfahren in ressourcenschonenden Farming-Systemen mit Recycling des Stickstoffs (MEFAFUP), Teilvorhaben 4

Einfluss der Mykorrhizosphäre von Bäumen auf die Bodenentwicklung und Erosionsverminderung von Uran-Bergbaufolgelandschaften, TP B: 'Entwicklung von Verfahren zur gezielten Vitalisierung des Wismut-Sanierungswaldes mittels Bodenmikroorganismen und Prüfung minimalinvasiver Biomonitoring-Methoden'

Einfluss der Mykorrhizosphäre von Bäumen auf die Bodenentwicklung und Erosionsverminderung von Uran-Bergbaufolgelandschaften, TP A: Dendroanalyse, Bildung organische Bodensubstanz, Mykorrhizosphärenprozesse, (kolloidaler) Schwermetall/Radionuklid-Austrag & Drohnenbefliegungen

Entwicklung eines neuen und umweltfreundlichen Verfahrens zur Zellstofferzeugung aus Weizenstroh für die Herstellung von cellulosischen Regeneratfasern, Teilvorhaben 1: Validierung und anwendungstechnische Untersuchungen

Das Thema Nachhaltigkeit spielt in der Textilindustrie eine immer größer werdende Rolle. Das Interesse an innovativen ökologischen Alternativen zu den klassischen Rohstoffen wie Baumwolle und Erdöl nimmt stetig zu. Ein Grund hierfür ist, dass mit zunehmender Weltbevölkerung der Bedarf an Textilfasern steigt. Gleichzeitig wird die Baumwollproduktion aufgrund der begrenzten Verfügbarkeit von Ackerland stagnieren. Die Anforderungen bezüglich der Einsatzgebiete von Textilfasern werden zudem immer anspruchsvoller. Die Erfahrung zeigt, dass etwa ein Drittel der Textilfasern aufgrund bestimmter Eigenschaften, wie z.B.Saugfähigkeit, aus cellulosischen Regeneratfasern (CRF) bestehen müssen, weil synthetische Fasern diese Eigenschaften nicht vorweisen können. Diese Entwicklungen werden in den kommenden Jahren zu einer überproportional hohen Nachfrage nach CRF führen. Die Substitution von Baumwolle durch CRF ist ein wichtiger Beitrag zum Umweltschutz. CRF werden üblicherweise aus Holz gewonnen bzw. hergestellt, ohne dass künstliche Bewässerung erforderlich ist. Der Baumwollanbau verbraucht in etwa die 35-fache Menge an Wasser wie die Produktion von CRF aus Holz. Die Basis für CRF bilden Chemiezellstoffe aus Nadel- und Laubholz, welche in der Regel in einem material- und energieintensiven Aufschlussverfahren hergestellt werden. Im Gegensatz dazu bieten Chemiezellstoffe auf Basis von Agrarreststoffen, wie Getreidestroh, die Möglichkeit die Zellstoffproduktion aufgrund des schnelleren Wachstums der Pflanzen und des geringeren Energie- und Chemikalienverbrauchs für den Faseraufschluss viel schneller und mit geringerem Aufwand zu erhöhen. An die Qualität von Chemiezellstoffen werden allerdings deutlich höhere Anforderungen gestellt. Um diese Anforderungen zu erfüllen, müssen die Zellstoffherstellung und die Verarbeitung daher an den neuen Rohstoff angepasst werden. Hierfür sind neue Ansätze erforderlich, die in diesem Forschungsvorhaben entwickelt werden sollen.

Elektrosynthetische Herstellung von Paraffinen aus Tallöl, Teilvorhaben 3: Aufbau einer Elektrolysezelle für die Kolbe-Elektrolyse zur Gewinnung von Paraffinölen

Bioraffineriekonzepte, zu welchen das hier beantragte Projekt gehört, werden in Zukunft mehr und mehr dazu beitragen, fossile durch heimische und biobasierte Rohstoffquellen zu ersetzen. Ein bereits lange bestehendes Konzept resultiert aus der Zellstoffproduktion. Hierfür werden schon immer biobasierte Produkte eingesetzt. Jedoch werden die Reststoffe der Zellstoffproduktion meist nur energetisch genutzt. In den letzten Jahrzehnten ist das Interesse an Lignin und den enthaltenen Fettsäuren aber stetig gewachsen, wobei bis heute noch kein industrieller Prozess zur stark wertgesteigerten Verwertung dieser Reststoffe, und somit eine Erweiterung des Bioraffineriekonzeptes zur Herstellung von Spezialchemikalien, erreicht werden konnte. Dies soll mit dem hier beschriebenen Projekt erfolgen. Gesamtziel des Projektes ist die Entwicklung (i) der chemischen Umsetzung von Fettsäuren mittels Kolbe-Elektrolyse (ii) eines passgenauen Elektrolyseurs und (iii) der Hochskalierung zur Herstellung von Mustermengen an Weiß- bzw. Paraffinölen auf Basis von biobasierten Fettsäuren aus der Tallöldestillation. Diese sollen in Formulierungen für Kosmetik- oder Bauprodukten getestet werden. Am Ende soll ein technischer Elektrosyntheseprozess grundlegend etabliert sein und dessen Wirtschaftlichkeit inkl. einer ersten LCA abgeschätzt werden. Dazu sollen im Projekt mehrere Teilziele erarbeitet werden.

Elektrosynthetische Herstellung von Paraffinen aus Tallöl, Teilvorhaben 2: Etablierung von Kolbe-Elektrolyse an TOFA zur Herstellung von Weißölen und Paraffinen

Bioraffineriekonzepte, zu welchen das hier beantragte Projekt gehört, werden in Zukunft mehr und mehr dazu beitragen, fossile durch heimische und biobasierte Rohstoffquellen zu ersetzen. Ein bereits lange bestehendes Konzept resultiert aus der Zellstoffproduktion. Hierfür werden schon immer biobasierte Produkte eingesetzt. Jedoch werden die Reststoffe der Zellstoffproduktion meist nur energetisch genutzt. In den letzten Jahrzehnten ist das Interesse an Lignin und den enthaltenen Fettsäuren aber stetig gewachsen, wobei bis heute noch kein industrieller Prozess zur stark wertgesteigerten Verwertung dieser Reststoffe, und somit eine Erweiterung des Bioraffineriekonzeptes zur Herstellung von Spezialchemikalien, erreicht werden konnte. Dies soll mit dem hier beschriebenen Projekt erfolgen. Gesamtziel des Projektes ist die Entwicklung (i) der chemischen Umsetzung von Fettsäuren mittels Kolbe-Elektrolyse (ii) eines passgenauen Elektrolyseurs und (iii) der Hochskalierung zur Herstellung von Mustermengen an Weiß- bzw. Paraffinölen auf Basis von biobasierten Fettsäuren aus der Tallöldestillation. Diese sollen in Formulierungen für Kosmetik- oder Bauprodukten getestet werden. Am Ende soll ein technischer Elektrosyntheseprozess grundlegend etabliert sein und dessen Wirtschaftlichkeit inkl. einer ersten LCA abgeschätzt werden. Dazu sollen im Projekt mehrere Teilziele erarbeitet werden.

Elektrosynthetische Herstellung von Paraffinen aus Tallöl, Teilvorhaben 1: Scale-Up und Pilotierung

Bioraffineriekonzepte, zu welchen das hier beantragte Projekt gehört, werden in Zukunft mehr und mehr dazu beitragen, fossile durch heimische und biobasierte Rohstoffquellen zu ersetzen. Ein bereits lange bestehendes Konzept resultiert aus der Zellstoffproduktion. Hierfür werden schon immer biobasierte Produkte eingesetzt. Jedoch werden die Reststoffe der Zellstoffproduktion meist nur energetisch genutzt. In den letzten Jahrzehnten ist das Interesse an Lignin und den enthaltenen Fettsäuren aber stetig gewachsen, wobei bis heute noch kein industrieller Prozess zur stark wertgesteigerten Verwertung dieser Reststoffe, und somit eine Erweiterung des Bioraffineriekonzeptes zur Herstellung von Spezialchemikalien, erreicht werden konnte. Dies soll mit dem hier beschriebenen Projekt erfolgen. Gesamtziel des Projektes ist die Entwicklung (i) der chemischen Umsetzung von Fettsäuren mittels Kolbe-Elektrolyse (ii) eines passgenauen Elektrolyseurs und (iii) der Hochskalierung zur Herstellung von Mustermengen an Weiß- bzw. Paraffinölen und Paraffinen auf Basis von biobasierten Fettsäuren aus der Tallöldestillation. Diese sollen in Formulierungen für Kosmetik- oder Bauprodukten sowie als Verarbeitungshilfsmittel bei Polymeren getestet werden. Am Ende soll ein technischer Elektrosyntheseprozess grundlegend etabliert sein und dessen Wirtschaftlichkeit inkl. einer ersten LCA abgeschätzt werden. Dazu sollen im Projekt mehrere Teilziele erarbeitet werden.

Elektrosynthetische Herstellung von Paraffinen aus Tallöl

Bioraffineriekonzepte, zu welchen das hier beantragte Projekt gehört, werden in Zukunft mehr und mehr dazu beitragen, fossile durch heimische und biobasierte Rohstoffquellen zu ersetzen. Ein bereits lange bestehendes Konzept resultiert aus der Zellstoffproduktion. Hierfür werden schon immer biobasierte Produkte eingesetzt. Jedoch werden die Reststoffe der Zellstoffproduktion meist nur energetisch genutzt. In den letzten Jahrzehnten ist das Interesse an Lignin und den enthaltenen Fettsäuren aber stetig gewachsen, wobei bis heute noch kein industrieller Prozess zur stark wertgesteigerten Verwertung dieser Reststoffe, und somit eine Erweiterung des Bioraffineriekonzeptes zur Herstellung von Spezialchemikalien, erreicht werden konnte. Dies soll mit dem hier beschriebenen Projekt erfolgen. Gesamtziel des Projektes ist die Entwicklung (i) der chemischen Umsetzung von Fettsäuren mittels Kolbe-Elektrolyse (ii) eines passgenauen Elektrolyseurs und (iii) der Hochskalierung zur Herstellung von Mustermengen an Weiß- bzw. Paraffinölen und Paraffinen auf Basis von biobasierten Fettsäuren aus der Tallöldestillation. Diese sollen in Formulierungen für Kosmetik- oder Bauprodukten sowie als Verarbeitungshilfsmittel bei Polymeren getestet werden. Am Ende soll ein technischer Elektrosyntheseprozess grundlegend etabliert sein und dessen Wirtschaftlichkeit inkl. einer ersten LCA abgeschätzt werden. Dazu sollen im Projekt mehrere Teilziele erarbeitet werden.

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