Biobasierte Hochleistungsklebstoffe aus modifizierter Stärke
Industriepartner: AGRANA
Betreuung: Marko Mihovilovic, Christian Stanetty (TU Wien)
Stärke ist ein in großen Mengen verfügbarer, nachwachsender und umweltverträglicher Rohstoff. Stärkebasierte Klebstoffe sind jedoch durch ihre geringe Wasserbeständigkeit und schlechte Haftung auf unpolaren Oberflächen in ihren Einsatzmöglichkeiten eingeschränkt. In Zusammenarbeit mit AGRANA untersucht dieses Projekt licht- oder wärmeaktivierbare Diazirine als molekulare Anker, die Stärke kovalent mit sonst reaktionsträgen Oberflächen verbinden. Dabei werden Ein- und Zweikomponentensysteme evaluiert; die Diazirin-Bausteine selbst sollen nach den Prinzipien der Grünen Chemie aus natürlichen Aminosäuren hergestellt werden. Ziel sind biologisch abbaubare, wasserbeständige Klebstoffe, die Stärke neue Anwendungsfelder erschließen.
Auf dem Weg zur lösungsmittelfreien Synthese eines neuartigen Krebstherapeutikums
Industriepartner: RDP
Betreuung: Michael Schnürch (TU Wien)
Lösungsmittel machen einen Großteil der Abfälle in der pharmazeutischen Produktion aus. Gemeinsam mit RDP soll in diesem Projekt die mehrstufige Synthese eines neuartigen Wirkstoffkandidaten für die Krebstherapie mithilfe der Mechanochemie neu gestaltet werden: Reaktionen werden dabei durch mechanische Energie, etwa in einer Kugelmühle, statt durch große Lösungsmittelmengen angetrieben. Zentrale Fragen sind, ob sich einzelne Syntheseschritte zusammenfassen lassen und wie sich die Selektivität unter lösungsmittelfreien Bedingungen steuern lässt. Ziel ist ein kürzerer, sichererer und nachhaltigerer Syntheseweg, der auf viele problematische Reagenzien und Lösungsmittel verzichtet.
Membrantechnologie zur CO2-Abtrennung
Industriepartner: voestalpine
Betreuung: Michael Harasek (TU Wien)
Die Stahlerzeugung über die Hochofenroute verursacht rund 7 % der weltweiten CO2-Emissionen. Gemeinsam mit der voestalpine untersucht dieses Projekt membranbasierte Gastrennverfahren als energieeffiziente Möglichkeit, CO2 aus den Abgasen der Stahlindustrie abzuscheiden, um es anschließend zu speichern oder als Rohstoff für die chemische Industrie zu nutzen. Die Arbeit verbindet die Übertragung aktueller Membranmaterialien auf reale Abgasbedingungen, die Entwicklung von Hohlfasermembran-Systemen sowie den Aufbau einer Prozesssimulation auf Basis experimenteller Daten.
Elektro-photokatalytisches Recycling von Polyurethanen
Industriepartner: BASF
Betreuung: Davide Bonifazi (Universität Wien)
Mein Dissertationsprojekt befasst sich in Zusammenarbeit mit BASF mit der Entwicklung einer nachhaltigen Methode zum Recycling polymerer Werkstoffe mittels eines innovativen elektro-photokatalytischen Ansatzes. Die steigende Nachfrage nach einer Kreislaufwirtschaft für Kunststoffe erfordert effiziente Strategien, um hochwertige Monomere aus Polyurethan-Abfällen zurückzugewinnen. Herkömmliche Recyclingverfahren stoßen dabei aufgrund der hohen Stabilität und der vernetzten Struktur von Polyurethan-Netzwerken an ihre Grenzen. Die geplante Methode kombiniert daher photochemische und elektrochemische Prozesse, um gezielt C–O- und C–N-Bindungen zu aktivieren und eine kontrollierte Depolymerisation zu erreichen. So sollen Monomere in Neuwarequalität effizient zurückgewonnen und gleichzeitig Energieverbrauch und Umweltbelastung minimiert werden.
Photospaltbare Bioisostere
Industriepartner: Boehringer Ingelheim
Betreuung: Nuno Maulide (Universität Wien)
In Zusammenarbeit mit Boehringer Ingelheim widmen wir uns dem Problem pharmazeutischer Rückstände im Abwasser. Viele Arzneistoffe werden im Körper nicht vollständig verstoffwechselt und anschließend ausgeschieden; in der Umwelt können sie sich anreichern und ein Risiko für Ökosysteme und die menschliche Gesundheit darstellen. Unser Ansatz ist die Entwicklung photospaltbarer Bioisostere, die sich in eine Vielzahl von Wirkstoffen einbauen lassen, ohne deren therapeutische Wirksamkeit zu beeinträchtigen. Werden diese Bioisostere sichtbarem Licht – etwa Sonnenlicht – ausgesetzt, spalten sie sich und zerlegen die Ausgangsverbindung in biologisch inaktive Fragmente.
Engineering der Methanolverwertung in Komagataella phaffii für nachhaltigere Bioprozesse
Industriepartner: New Path Bio
Betreuung: Diethard Mattanovich, Özge Ata (BOKU University)
Methanol ist ein vielversprechender, erneuerbarer C1-Rohstoff: Es kann aus CO2 hergestellt oder aus industriellen Nebenströmen gewonnen werden und steht nicht in Konkurrenz zu landwirtschaftlichen Ressourcen. Die methylotrophe Hefe Komagataella phaffii kann Methanol als einzige Kohlenstoff- und Energiequelle nutzen, doch ihr natürlicher Stoffwechselweg verliert Kohlenstoff, bildet Wasserstoffperoxid und hat einen hohen Sauerstoffbedarf. In diesem Projekt wird der Methanolstoffwechsel der Hefe gezielt umgebaut, etwa durch den Ersatz der nativen Alkoholoxidase durch eine Alkoholdehydrogenase, um die Kohlenstoffeffizienz zu steigern sowie Sauerstoffverbrauch und Wärmeentwicklung zu senken. Damit wird der Weg für nachhaltigere und skalierbare Bioprozesse geebnet.
Von industriellen Nebenströmen zu hochreinen Biochemikalien: eine Lentilactobacillus diolivorans-Plattform für 1,3-Propandiol
Industriepartner: Vogelbusch
Betreuung: Diethard Mattanovich (BOKU University), Hans Marx (TU Wien)
1,3-Propandiol (1,3-PDO) ist ein wichtiger Baustein für biobasierte Polymere wie Polytrimethylenterephthalat (PTT), eine erneuerbare Alternative zu PET. In diesem Projekt wird eine Fermentationsplattform entwickelt, in der Lentilactobacillus diolivorans Rohglycerin aus der Biodieselproduktion gemeinsam mit Nebenströmen der Bioethanolproduktion zu 1,3-PDO umsetzt. Neben der Intensivierung der Fermentation liegt der Fokus auf einer membranbasierten Aufarbeitung, um hochreines 1,3-PDO aus der komplexen Fermentationsbrühe zu gewinnen und dabei Wasser, Salze, Säuren und Basen zurückzuführen.
