Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Ziel des Verbundvorhabens ist die Entwicklung und industrielle Umsetzung alternativer Verfahren zur Carbonisur von Wolle und zur Baumwollbleiche unter Verwendung oxidativer Enzyme, die im Rahmen des Projekts f\u00fcr diese beiden Anwendungsbereiche produziert und optimiert werden. Konventionell kommen sowohl bei der Carbonisur als auch bei der Baumwollbleiche Chemikalien zum Einsatz, die Abwasser und Maschinenteile belasten. Ziel des 1. Teilbereichs des vorliegenden Verbundvorhabens ist, mit Hilfe der enzymkatalysierten Oxidation von Vegetabilien in Wolle, die bei der klassischen Carbonisur eingesetzten Chemikalienmengen zu reduzieren und die Sch\u00e4digung der Wolle zu minimieren. Durch die Anwendung von Oxidoreduktasen wird ein in der Papierherstellung erprobtes Verfahren f\u00fcr die Woll-industrie nutzbar gemacht. Ziel des 2. Teilbereichs ist, mit Hilfe von Oxidoreduktasen die farbigen Be-gleitstoffe der Baumwolle zu zerst\u00f6ren. Durch die enzymatische Bleiche sollen die Menge an Lauge, die bei der Peroxid-Bleiche ben\u00f6tigt wird, und die Salzfracht im Wasser entscheidend reduziert sowie auf den Zusatz von anorganischen Salzen als Stabilisatoren verzichtet werden k\u00f6nnen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenUnterschiedliche Vegetabilienarten werden mit definierten Enzymen isoliert behandelt, um den Abbaugrad der einzelnen Vegetabilien unter festgelegten Reaktionsbedingungen genau zu bestimmen. Die auf diese Weise definierten optimalen Bedingungen f\u00fcr den Abbau der Vegetabilien werden schlie\u00dflich auf vegetabilienbelastete Wolle \u00fcbertragen. Die Eignung der verschiedenen Enzyme und die Bedingungen f\u00fcr die enzymatische Baumwollbleiche werden ausgearbeitet. Es sollen bereits verf\u00fcgbare Enzyme zum Einsatz kommen, deren Produktion verbessert wird. Parallel hierzu wird nach neuen Enzymen gescreent. Praxisversuche werden f\u00fcr beide Teilbereiche durchgef\u00fchrt, um die im Laborma\u00dfstab erzielten Ergebnisse in den Pilotma\u00dfstab zu \u00fcbertragen.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Im Rahmen des Verbundvorhabens werden alternative Verfahren zur Carbonisur von Wolle und zur Bleiche von Baumwolle unter Einsatz oxidativer Enzyme entwickelt und im Pilotma\u00dfstab etabliert. Obwohl diese beiden Verfahren g\u00e4nzlich unterschiedliche textile Schwerpunkte darstellen, kommen in beiden F\u00e4llen die gleichen Enzyme zum Einsatz. Die Kombination dieser unterschiedlichen Themenkomplexe zu einem Verbund bietet den Vorteil, dass die notwendigen Entwicklungsarbeiten im Hinblick auf Enzymproduktion und -optimierung f\u00fcr beide Bereiche zum \u00fcberwiegenden Teil durch den biotechnologisch orientierten Verbundpartner (JenaBios, Laccase, Mangan-Peroxidase) \u00fcbernommen werden, ein Teilbereich (Peroxidase aus Bacillus sphaericus) wird durch das Forschungsinstitut (TU Dresden) abgedeckt. Die Realisierung der Verfahren im Laborma\u00dfstab erfolgt durch die Forschungsinstitute (DWI, Wollveredlung, und TU Dresden, Baumwollveredlung) und die Umsetzung der Verfahren in den Pilotma\u00dfstab im Hinblick auf den Transfer in die Textilveredlungsbetriebe durch den Hilfsmittelhersteller (Textilchemie Dr. Petry), der sowohl auf dem Sektor der Woll- als auch der Baumwollveredlung Expertise aufweist. Es hat sich in der ersten Projektphase gezeigt, dass durch den st\u00e4ndigen Austausch der in den jeweiligen Themenkreisen gemachten Erfahrungen und Resultate sowie durch die Industriepartner im Verbund gew\u00e4hrleistet ist, dass Entwicklungen und neue Erkenntnisse schneller umgesetzt werden k\u00f6nnen und evtl. auftretende experimentelle Probleme auf direktem Wege beseitigt werden. Aus der Komplexit\u00e4t der nat\u00fcrlichen Substrate – Vegetabilien und Baumwolle – ergab sich die Problematik, dass im Projekt bereitgestellte isolierte Enzymsysteme, ob einzeln oder in Cocktails, zwar zu einer Substratmodifizierung, jedoch nicht zu den gew\u00fcnschten Effekten, Abbau der Vegetabilien bzw. Bleiche der Baumwolle, f\u00fchrten. Hingegen zeigte sich bei Inkubation eines intakten Mikroorganismus mit einer Baumwollmaschenware ein deutlicher Bleicheffekt. Dies f\u00fchrte zu der Entscheidung innerhalb des Konsortiums, das Hauptaugenmerk innerhalb der verbleibenden Projektphase auf die Simulation der nat\u00fcrlichen Synergismen eines Pilzsystems beim Wachstum auf abbaubare Substrate zu legen. Dabei kam insbesondere der Entwicklung technisch um- und einsetzbarer Systeme eine besondere Bedeutung zu.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Publikationen
\n\u00b7\tE. Heine, E. Schuh, N. Da\u00e2loul, H. H\u00f6cker, R. Breier, M. Schmidt, A. Apitz, A. Br\u00fcnner, K.-H. van P\u00e9e, K. Scheibner (2001): Oxidative Enzyme in der Textilindustrie, Biokatalyse, Sonderausgabe der DBU, Hrsg. S. Heiden, R. Erb, Spektrum Akad. Verlag, BIOSpektrum, 49-53.
\n\u00b7\tJ. N\u00fcske, K. Scheibner, U. Dornberger, R. Ullrich, M. Hofrichter (2001): Large scale production of manganese-peroxidase using white-rot fungi. Enzyme and Microbial Technology.
\n\u00b7\tA. Apitz, K.-H. van P\u00e9e (2001): Isolation and characterization of a thermostable intracellular enzyme with peroxidase activity from Bacillus sphaericus. Arch. Microbiol 175, 405-412.
\n\u00b7\tE. Schuh, E. Heine, N. Da\u00e2loul, H. H\u00f6cker, R. Breier, A. Mondschein, A. Apitz, K.-H. van P\u00e9e, K. Scheibner (2003): Oxidative Enzyme in der Textilindustrie, transkript Sonderband Biokatalyse 2003, 119-121.
\n\u00b7\tK.-H. van P\u00e9e, A. Mondschein, A. Apitz, T. Wage (2004): Enzymatische Bleiche von Baumwolle. Chemie in Dresden, Sonderheft Bunsentagung 2004, 57-58.
\nVortr\u00e4ge, Seminare
\n\u00b7\tPoster-Pr\u00e4sentation November 2000 anl\u00e4sslich der Aachener Textiltagung ATC 2000 \/ International Wool Textile Conference 2000 in Aachen.
\n\u00b7\tE. Heine: Aktuelle Trends in Forschung und Entwicklung, Vortrag im Rahmen des Workshops 4 Textilindustrie der Tagung Biotechnologie: Umwelttechnik der Zukunft am 31. Oktober 2000, Stuttgart, Haus der Wirtschaft.
\n\u00b7\tM. Hofrichter, T. Lundell, K. Steffen, K. Scheibner, S. Galkin, P. Lankinen, P. Maijala, J. N\u00fcske, A. Hattaka. Keynote: Physiology and biochemistry of lignin degradation by selected white-rot fungi. Symposium on recent advances in lignin biodegradation and biosynthesis. 3.-4. Juni 2001 Helsinki.
\n\u00b7\tN\u00fcske, J., Scheibner, K., Dornberger, Hofrichter, M. (2001): Large scale production of manganese-peroxidase using white-rot fungi. 8th International Conference on Biotechnology in the Pulp and Paper Industry. Session: Recent Advances in Lignin Biodegradation and Biosynthesis. University Helsinki, 3.-8. Juni 2001, Helsinki (Finnland).
\n\u00b7\tApitz, K.-H. van P\u00e9e: Heat stable peroxidase from Bacillus sphaericus with unusual properties. Posterpr\u00e4sentation (O17) 100th ASM General Meeting 21.-25.5.2000 Los Angeles.
\n\u00b7\tApitz, K,-H. van P\u00e9e: Novel intracellular peroxidase from Bacillus sphaericus with unusual properties. Posterpr\u00e4sentation auf dem World Congress on Biotechnology 3.-8.9.2000 in Berlin
\n\u00b7\tM. Hofrichter, K. Scheibner: Oxidative Enzymes of Biotechnological Interest Capable of depolymerizing Lignin. 9th International Symposium of Industrial Microorganisms, Biosynthesis and Degradation of polymers (1.-5.6. Gyeongju, Korea). 2002: 75.
\n\u00b7\tVortrag auf dem Anwenderforum der Zukunftsinitiative Textil NRW (Zitex) in Krefeld am 06.06.2002
\n\u00b7\tPosterpr\u00e4sentation auf der Biocat 2002, Juli 2002, Hamburg
\n\u00b7\tPosterpr\u00e4sentation anl\u00e4sslich des COST 847 Workshops (Textile Quality and Biotechnology) in Cernobbio, Como, Italien, Oktober 2002
\n\u00b7\tM. Schmidt, R. Breier: Vortrag anl\u00e4sslich des COST 847 Workshops (Textile Quality and Biotechnology) in Cernobbio, Como, Italien, Oktober 2002
\n\u00b7\tHofrichter, M., Steffen, K. T., Scheibner, K., Hatakka, A. (2003): Biodegradation of humic substances, lignin and other persistent aromatic compounds by litterdecomposting basidiomycetous fungi. VAAM-Jahrestagung 23.-26. M\u00e4rz 2003, Berlin, Biospektrum Sonderausgabe 2003: PJ002.
\n\u00b7\tK.-H. van P\u00e9e, A. Mondschein, A. Apitz, T. Wage: Enzymatische Bleiche von Baumwolle und Entf\u00e4rbung. Vortrag auf dem 24. Osnabr\u00fccker Umweltgespr\u00e4ch 5.2.2004 in Osnabr\u00fcck
\nPatente
\n\u00b7\tScheibner, K, N\u00fcske, J., Dornberger, U., Hofrichter, M.: Verfahren zur Herstellung ligninolytischer Enzyme mittels holzbewohnender Pilze aus der Ordnung Agaricales. Deutsche Patentanmeldung vom 01.10.2000: DE 100 43 944.6
\nDissertation
\n\u00b7\tD\u00e2aloul, N., Einsatz von Hydrolasen und Oxidoreduktasen zur Entfernung der vegetabilen Bestandteile aus der Wolle, Dissertation RWTH Aachen 2004<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Identifizierung der an der Bleiche beteiligten Enzyme und des Mechanismus ist ein f\u00fcr die gesamte Textil-, Papier- und Zellstoffindustrie sehr bedeutendes Gebiet. Durch die von den Projektpartnern bisher erbrachten wissenschaftlichen Leistungen ist gezeigt worden, dass von den untersuchten Basidiomyceten ein extrazellul\u00e4res Enzymgemisch produziert wird, mit dem Baumwolle bis zu einem technisch interessanten Wei\u00dfgrad gebleicht werden kann. Ein Ersatz der Wollcarbonisur durch den Einsatz dieser Systeme ist zur Zeit noch nicht realisierbar.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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