Auswahl, Zucht und Extraktion zielführender Algenstämme
Ziel des Teilprojektes ist die Selektion geeigneter Algenstämme für die Gewinnung der zu entwickelnden Schmierstoff-Additive, sowie die Etablierung des Up-scalings im technischen Maßstab. Der Fokus wird auf Proteinen und schwefelhaltigen Zuckerstrukturen liegen, sowie den bereits bekannten Ernte- und Extraktionsverfahren. Zur Etablierung werden die Anzuchtbedingungen optimiert, um maximale Ausbeuten zu gewährleisten. Es werden verschiedene Kultivierungsmodi sowie physiologische Parameter getestet. In Zusammenarbeit mit den Projektpartnern wird evaluiert, in welcher Form die Biomasse für die weitere Analytik bereitgestellt werden kann und welche Zellaufschlussverfahren geeignet sind. Ist das Verfahren soweit optimiert, dass eine stabile und kontinuierliche Algenproduktion im Labormaßstab gewährleistet ist, wird das Up-Scaling zum Technikumsmaßstab begonnen, um ausreichende Mengen Extrakt für die begleitende Analytik zur chemischen Identifizierung und den ökotoxikologischen Untersuchungen bereitzustellen.
Hier ein Video zum Thema
Chemische Strukturanalyse extrahierter Zucker und Proteine
Die Arbeiten zielen auf die Aufbereitung ausgewählter Algenstämme durch geeignete Extraktions- und Separationsmethoden zur Gewinnung von Extrakten als Schmierstoffadditive. Die chemische Struktur der extrahierten Substanzen wird über geeignete analytische Untersuchungsmethoden identifiziert um einen Abgleich mit bekannten in der Praxis eiungesetzten Schmierstoff-Additiven zu realisieren. Die Aufarbeitung der Algenbiomasse erfolgt in zwei Schritten: Zum einen wird die extrazelluläre Matrix separiert und aufkonzentriert. Zum anderen wird die Biomasse durch geeignete Zellaufschlussverfahren behandelt und in Vorextrakte separiert und aufkonzentriert. Auch diese Vorextrakte werden einem analytischen Screening auf Inhaltsstoffe unterworfen.
Ökotoxikologische Eigenschaften algenbasierter Additive
Ziel ist die Sicherstellung der Umweltverträglichkeit der aus den Algen extrahierten Substanzen zur gefahrlosen Nutzung als Schmierstoff-Additive. Diese Substanzen werden auf ihre toxikologischen Eigenschaften geprüft und klassifiziert. Die Testmethoden orientieren sich dabei an den OECD-Standardtestverfahren und erfüllen somit die Kriterien für eine Zulassung nach REACh und GHS. Können extrahierte Substanzen als umweltverträglich eingestuft werden, werden in der Folge mikrobielle Abbaubarkeitstests durchgeführt, um deren Dauerhaftigkeit in der Umwelt zu bestimmen.
Leistungsüberprüfung in umformenden Fertigungsprozessen
Die technische Prüfung der extrahierten Substanzen in Umformversuchen erfolgt in zwei Schritten. Zuerst werden Untersuchungen mit kleinen Schmierstoffvolumina anhand von umformtechnischen Modellversuchen. Hierzu zählen insbesondere Streifen- und Stabzugversuche sowie Zylinder- und Ringtauchversuche. Damit wird ein repräsentatives Feld an Umformprozessen abgebildet, die eine ähnliche relative Flächenpressung aufweisen wie die anschließenden, korrespondierenden praxisnahen Umformversuche. Hierzu zählen Tiefziehversuche und Versuche zur Blechumformung mit variierenden Werkstückgeometrien, Blechwerkstoffen und Niederhalterkräften. Die Massivumformung wird durch Versuche zum Fließpressen, Abstreckziehen und Gewindewalzen repräsentiert.
Leistungsüberprüfung in spanenden Fertigungsprozessen
Das übergeordnete Ziel ist die Durchführung der technischen Prüfung und Bewertung der zu entwickelnden Additive in Versuchen zur Zerspanung von metallischen Werkstoffen. Die technische Bewertung der extrahierten Substanzen Additive erfolgt mittels eines Vergleichs der chemischen Struktur mit bekannten Additiven und den sich daraus abzuleitenden Wirkmechanismen in den Bearbeitungsprozessen Zerspanung und Umformung. Neben der rein technischen Prüfung und Bewertung werden die Ergebnisse der ökotoxikologischen Untersuchungen mit in die Verifizierung der extrahierten Substanzen einbezogen. Als Resultat des Vorhabens sollen neue innovative Additive für tribologische Anwendungen stehen.
Team
Kickoff-Treffen am 1. April 2019 an der Hochschule Bremen
Organisation
Dem Vorhaben ist ein Industriearbeitskreis mit Vertretern aus der Schmierstoffindustrie, Algenherstellern und weiteren Interessenten angeschlossen. Durch die intensive Vernetzung aller Partner soll es gelingen, bis zum Projektende die Basis für ein erstes industrietaugliches Produkt zu legen.

Weiterhin sind dem Projekt zwei assoziierte Partner angeschlossen, die sich mit der Analyse von Nanopartikeln und der mikrobiologischen Analyse der gewonnenen Additive befassen:
TecMic, Bremen
BUI, Bremen
Veröffentlichungen und Veranstaltungen
Eine Liste der aktuellen Veröffentlichungen finden Sie hier.
Förderung
Das Vorhaben wurde am 1. April 2019 begonnen und hat eine Laufzeit von 36 Monaten.

Die Mitglieder des Forschungsvorhabens ALBINA an den Hochschulen Bremen, Bremerhaven und Wismar sowie an den Instituten für Allgemeine und Theoretische Ökologie und chemische Verfahrenstechnik der Universität Bremen danken der Fachagentur nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR) sowie dem Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL), das dieses Vorhaben durch einen Beschluss des deutschen Bundestages fördert.
Kontakt
Koordinierende Forschungsstelle
Hochschule Bremen
Neustadtswall 30, 28359 Bremen
Koordinator: Prof. Dr.-Ing. Ralf M. Gläbe
Ansprechpartner: Dr. Thomas Koch, Mail: thomas.koch@hs-bremen.de, Tel.: 0421/5905-3599