Geförderte Projekte 2017-2021

Im Rahmen einer deutsch-südafikanischen WTZ Bekanntmachung 2016 wurden für den Zeitraum 2017-2021 zwölf Projekte aus den Bereichen "Bio-Ökonomie", "Rohstoffeffizienz und nachhaltige Rohstofftechnologien" sowie "urbanes Wasserresourcenmanagement" für eine Förderung ausgewählt.

Das Ziel der gemeinsamen deutsch-südafrikanischen Bekanntmachung war die Intensivierung der Zusammenarbeit zwischen Südafrika und Deutschland in den Bereichen Wissenschaft, Forschung und Technologie.

Bei den zu fördernden Projekten wurde besonderer Wert auf die wissenschaftliche Exzellenz der südafrikanischen und der deutschen Partner sowie die Einbindung von wissenschaftlichem Nachwuchs aus beiden Ländern gelegt.

Die geförderten gemeinsamen Forschungsprojekte lassen sich thematisch den Bereichen Bio-Ökonomie und Ressourcenmanagement zuordnen. Unterthemen sind:

  • Nutzung nachwachsender Rohstoffe in nachhaltigen industriellen Biotechnologie-Prozessen;
  • Rohstoffeffizienz und nachhaltige Rohstofftechnologien für wirtschaftsstrategische Rohstoffe;
  • Urbanes Wasserresourcenmanagement; Wassermanagement im Zusammenhang einer nachhaltigen Rohstoffgewinnung

Hintergrundinformationen

Auftaktworkshop 30./31. März 2017 | Deutsch-südafrikanische WTZ Bekanntmachung 2016


Projekte

Forschungslabor © Srećko Stopić
© Srećko Stopić
Wassermanagement

AddWater – AMD Behandlungstechnologien für eine maximale Extraktionsausbeute bei minimaler Abfallentstehung

Das Forschungsprojekt entwickelt einen neuen Prozessweg, um die Umweltbelastung durch Acid Mine Drainage (AMD) zu reduzieren. Die effiziente Eliminierung von Schwermetallen, die Nachbehandlung des erzeugten Abwassers zur Wertstoffrückgewinnung und die Abwasserminimierung sollen zur Entwicklung eines neuen Verfahrens für die selektive Produktion von Metallen und ihren Oxiden führen. Dieses Verfahren basiert auf der Kaskadeneutralisierung mit anschließenden Ausfällung sowie der Ultraschallsprühpyrolyse.

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Forschungslabor © BGR, Dr. Sabrina Hedrich
© BGR, Dr. Sabrina Hedrich
Rohstoffeffizienz

BioPGE – Prozessentwicklung zur Biolaugung von Platinerzen

Südafrika besitzt 70% des weltweiten Vorkommens an Platingruppenelementen (PGE), die für die Herstellung von High-Tech-Anwendungen (z.B. Katalysatoren, Brennstoffzellen, Mobiltelefone, Computer) notwendig sind. In diesem Projekt soll Biomining (d.h. die geobiotechnische Aufbereitung) zur Gewinnung von PGE und anderen Wertelementen aus Erzen, aufgeschütteten Rückständen und Flotationskonzentraten angewandt werden. Ziel ist des Projekts ist, Wertmetalle effizienter zu extrahieren, die Wirtschaftlichkeit und Produktivität zu erhöhen und dabei die Umweltbelastung zu minimieren.

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Grafik zum Thema Katalysatoren © Dr. Gonzalo Prieto
© Dr. Gonzalo Prieto

 Bio-Ökonomie

CAT2BIOL – Heterogene Katalysatoren für die Umwandlung von Bio-Synthesegas zu höheren Alkoholen

Während in industriell relevanten Prozessen Synthesegas aus Biomasse zu Methanol oder Paraffinen umgewandelt werden kann, gibt es aktuell kein Verfahren, um die interessanteren und wertvolleren höheren Alkohole, sowohl für ihre Anwendung als Energieträger als auch als Ausgangschemikalien, herzustellen. Durch ihre relative Unabhängigkeit von der Zusammensetzung der Ausgangsstoffe, können thermokatalytische Prozesse bei der Wertschöpfung verschiedenartiger Abfälle eingesetzt werden, inklusive der Verwendung von Abfallprodukten, die bei der Verarbeitung von Lignozellulose und/oder Mikroalgen zu Biotreibstoff anfallen. Das Projekt hat es sich zum Ziel gesetzt Katalysatoren für diese Anwendung zu entwickeln.

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Flaggen von Deutschland und Südafrika Rohstoffeffizienz

Effititan – Ressourceneffiziente Produktion von Titanbauteilen mit hoher Wertschöpfung

Das Ziel des geplanten Vorhabens besteht in der  Entwicklung und Umsetzung ressourceneffizienter Prozessketten zur Herstellung von hochkomplexen Bauteilen aus Titan für die Luftfahrtindustrie. Neben einem effizienten Umgang mit Ressourcen (z. B. Energie, Werkstoff, Zeit) sollen auch die Kosten signifikant gesenkt werden: Hierzu werden Strategien entwickelt, um bei der Herstellung dieser Bauteile geeignete Vorformen einzusetzen und die Fertigbearbeitung der Vorformen durch die Nutzung hocheffizienter und leistungsfähiger Werkzeuge zu optimieren.

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Illustration Wasserqualität: Frau an einem Ufer © Dr. Ulrich Hilleringmann
© Dr. Ulrich Hilleringmann
Wassermanagement

KoSeWaqua – Kostengünstiger Sensorchip zur Wasserqualitätsanalyse

Das Projekt will ein kostengünstiges Sensorsystem zur Wasseranalyse für Minenabwässer im Erz- oder Kohleabbau sowie zur schnellen Analyse des Trinkwassers aus Brunnen in ländlichen Gebieten wntwickeln. Das Sensorsystem ermöglicht eine rasche und routinemäßige Kontrolle der Minenabwässer bezüglich umweltschädlicher Inhalte, so dass eine Gefährdung der Bevölkerung vermieden oder eine Überschreitung von zulässigen Umweltgrenzwerten unmittelbar festgestellt werden kann. Das "low cost" Sensorsystem ermöglicht die Analyse hinsichtlich metallischer Belastungen, Salze, Bakterien und organischen Substanzen.

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Schaubild © Dr. George Dragan
© Dr. George Dragan
Rohstoffeffizienz

MTSD – Neuartige Monitoring-Technologien für eine nachhaltige Entwicklung: Bioökonomie, Rohstoffeffizienz, Luftqualität

Im Rahmen des Projekts werden neuartige Monitoring-Technologien entwickelt. Diese dienen zur Messungen von Schadstoffemissionen von motorisierten Maschinen in unterirdischen Platinminen in Südafrika, zur Schadstoffmessungen während der Verbrennung von Zuckerrohrernterückständen in Südafrika und zur Analyse von Emissionen in der Versuchsanlage einer Bioraffinerie in Deutschland, die Biomasse zu Treibstoffen verarbeitet. Das Projekt wird vom südafrikanischen „Sugarcane Research Institute“ unterstützt.

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Flaggen von Deutschland und Südafrika Bio-Ökonomie

NOVBIOSURF – Neue mikrobielle Tenside als Biosurfactants für die kommerzielle Anwendung

Umweltfragen führten in den letzten Jahren zu einem verstärkten Interesse an bio-basierten Chemikalien wie mikrobiellen Tensiden (Biosurfactants). Obwohl die meisten Biotenside vielversprechende pysikalisch-chemische Eigenschaften besitzen, ist ihr wahres Leistungspotenzial nicht vollständig erfasst. Somit bieten sich noch weitere Möglichkeiten für die kommerzielle Nutzung. Das Projekt wird neue Biosurfactant-Kandidaten in Bezug auf ihre chemische Struktur, physikalische Eigenschaften, sowie Leistungsparameter untersuchen und charakterisieren.

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Flaggen von Deutschland und Südafrika Wassermanagement

PGEAquaTox – Neue Ansätze zur Bewertung der Toxizität von Platingruppenelementen (PGE) in aquatischen Lebensräumen

Die Minenregion um den Hex River gehört weltweit zu den bedeutendsten PGE-Lagerstätten. Das Projekt willdie Rolle von PGE auf die sozio-ökologische Situation des Hex River Einzugsgebietes bestimmen, Informationen zur Bioverfügbarkeit der PGE in aquatischen Ökosystemen anhand von Biomonitoring-Untersuchungen mit unterschiedlichen Tieren und der neu zu etablierenden „künstlichen Muschel“ erheben, neue Kenntnisse über die adversen Effekte der PGE auf verschiedene aquatische Tiere gewinnen und Ibesonders sensitive Organismen identifizieren, sowie potentielle Risiken für Mensch und Tier durch die PGE Kontamination bewerten.

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Illustration SLAC © Dr. Jürgen Pleiss
© Dr. Jürgen Pleiss
Bio-Ökonomie

SLAC – Entwicklung des Enzyms "Small Laccase" zur Anwendung als Antioxidant und in der Oberflächenfunktionalisierung

Die Häufigkeit der durch oxidativen Stress bedingten Krankheiten nimmt laut Angaben der WHO zu. Daher ist das Interesse an Antioxidantien groß. Synthetische Antioxidantien bergen potenzielle Gesundheitsrisiken. Die Nachfrage nach natürlichen phenolischen Antioxidantien steigt daher. Diese könnten auch in der Prävention und Therapie von Hautkrebs und anderer nichtinfektiöser Krankheiten, bei denen oxidativer Stress eine wichtige Rolle spielt, Anwendung finden. Das Projekt will das stabile Enzym "Small Laccase" (SLAC) durch gerichtete Evolution für potentielle Anwendungen in der Biokatalyse (Antioxidantien) und Oberflächenfunktionalisierung (hygienische Oberflächen) optimieren.

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Flaggen von Deutschland und Südafrika Bio-Ökonomie

SYNDEX – Synergistische Degradation von Lignocellulose durch Expansine und Enzyme

Der Aufschluss von Lignocellulose ist ein bedeutendes Feld im Bereich der Bioraffinerie und Nutzung nachwachsender Rohstoffe. Neuartige Proteine (Expansine) sollen entdeckt, charakterisiert und zugänglich gemacht werden, um sie für den Aufschluss von Lignocellulose und anderen Bereichen zu verwenden. Das Ziel des Projektes SYNDEX ist die Entwicklung einer neuen Toolbox von Expansinen, die den Abbau von Lignocellulose-haltiger Biomasse erleichtert, indem molekulare Synergismen dieser Funktionsproteine mit lignocellulolytischen Enzymen genutzt werden. Eine wirkungsvolle Toolbox soll bereitgestellt und erfolgreich experimentell im Labormaßstab getestet werden.

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Illustration: “Das Schnitzen” von Molekülen aus Holz © Jason W. Runyon & Anthony J. Arduengo, III
© Jason W. Runyon & Anthony J. Arduengo, III
Bio-Ökonomie

SYNTAX – Nachhaltige organische Synthese mit niedermolekularen nachwachsenden Rohstoffen: Anwendung der Xylochemie

Die nachhaltige Erzeugung von Alltagschemikalien und Pharmazeutika besitzt ein beträchtliches ökonomisches Potential. Im Gegensatz zu petrochemischen Synthesen, die fossile Kohlenstoffquellen verwenden, basieren die xylochemischen Synthesen im Idealfall ausschließlich auf nachhaltigen Rohstoffen. Bisher gab es kaum Konzepte zur Synthese dieser komplexen organischen Verbindungen unter Verwendung von nachwachsenden Rohstoffen. Das Projekt hat die Entwicklung xylochemischer Synthesen, chemischer Produkte wie UV-Absorber, Farbstoffe, Kunststoffe und Pharmazeutika zum Ziel und bietet daher zahlreiche Möglichkeiten zur Kommerzialisierung.

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Schaubild © Senta Berner
© Senta Berner
Wassermanagement

WATNET – Wasser- und Ressourcenmanagement auf Universitätsebene in Südafrika und Deutschland besser vernetzen

Die Projektaktivitäten sollen zu einem besseren Verständnis des Wissens- und Technologietransfers im Themenbereich Nährstoff-, Energie- und Wassermanagement beitragen. Dabei sollen die Voraussetzungen für integrierte Ansätze im Bereich der Siedlungswasser- und Ressourcenwirtschaft untersucht werden, wie z.B. Container-basierte Konzepte für informelle Siedlungen. Diese Ansätze münden in ein integriertes Sanitärkonzept. Erklärtes Ziel der Projektpartner ist nicht ein Nord-Süd-Transfer von Wissen, sondern die gemeinsame Erforschung neuer Ansätze unter Einbeziehung der Erfahrungen beider Seiten und der Einbindung von Nachwuchswissenschaftlern.

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