TY - JOUR A1 - Eckert, Alexander A1 - Rudolph, Tobias A1 - Guo, Jiaqi A1 - Mang, Thomas A1 - Walther, Andreas T1 - Exceptionally Ductile and Tough Biomimetic Artificial Nacre with Gas Barrier Function JF - Advanced Materials N2 - Synthetic mimics of natural high-performance structural materials have shown great and partly unforeseen opportunities for the design of multifunctional materials. For nacre-mimetic nanocomposites, it has remained extraordinarily challenging to make ductile materials with high stretchability at high fractions of reinforcements, which is however of crucial importance for flexible barrier materials. Here, highly ductile and tough nacre-mimetic nanocomposites are presented, by implementing weak, but many hydrogen bonds in a ternary nacre-mimetic system consisting of two polymers (poly(vinyl amine) and poly(vinyl alcohol)) and natural nanoclay (montmorillonite) to provide efficient energy dissipation and slippage at high nanoclay content (50 wt%). Tailored interactions enable exceptional combinations of ductility (close to 50% strain) and toughness (up to 27.5 MJ m⁻³). Extensive stress whitening, a clear sign of high internal dynamics at high internal cohesion, can be observed during mechanical deformation, and the materials can be folded like paper into origami planes without fracture. Overall, the new levels of ductility and toughness are unprecedented in highly reinforced bioinspired nanocomposites and are of critical importance to future applications, e.g., as barrier materials needed for encapsulation and as a printing substrate for flexible organic electronics. Y1 - 2018 U6 - https://doi.org/10.1002/adma.201802477 VL - 30 IS - 32 SP - Article number 1802477 PB - Wiley-VCH ER - TY - JOUR A1 - Eckert, Alexander A1 - Abbasi, Mozhdeh A1 - Mang, Thomas A1 - Saalwächter, Kay A1 - Walther, Andreas T1 - Structure, Mechanical Properties, and Dynamics of Polyethylenoxide/Nanoclay Nacre-Mimetic Nanocomposites JF - Macromolecules N2 - Nacre-mimetic nanocomposites based on high fractions of synthetic high-aspect-ratio nanoclays in combination with polymers are continuously pushing boundaries for advanced material properties, such as high barrier against oxygen, extraordinary mechanical behavior, fire shielding, and glass-like transparency. Additionally, they provide interesting model systems to study polymers under nanoconfinement due to the well-defined layered nanocomposite arrangement. Although the general behavior in terms of forming such layered nanocomposite materials using evaporative self-assembly and controlling the nanoclay gallery spacing by the nanoclay/polymer ratio is understood, some combinations of polymer matrices and nanoclay reinforcement do not comply with the established models. Here, we demonstrate a thorough characterization and analysis of such an unusual polymer/nanoclay pair that falls outside of the general behavior. Poly(ethylene oxide) (PEO) and sodium fluorohectorite form nacre-mimetic, lamellar nanocomposites that are completely transparent and show high mechanical stiffness and high gas barrier, but there is only limited expansion of the nanoclay gallery spacing when adding increasing amounts of polymer. This behavior is maintained for molecular weights of PEO varied over four orders of magnitude and can be traced back to depletion forces. By careful investigation via X-ray diffraction and proton low-resolution solid-state NMR, we are able to quantify the amount of mobile and immobilized polymer species in between the nanoclay galleries and around proposed tactoid stacks embedded in a PEO matrix. We further elucidate the unusual confined polymer dynamics, indicating a relevant role of specific surface interactions. Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.1021/acs.macromol.9b01931 SN - 1520-5835 VL - 53 IS - 5 SP - 1716 EP - 1725 PB - ACS Publications CY - Washington, DC ER - TY - JOUR A1 - Dünnwald, Thomas A1 - Demir, Ayhan S. A1 - Siegert, Petra A1 - Pohl, Martina A1 - Müller, Michael T1 - ChemInform Abstract: Enantioselective synthesis of (S)-2-Hydroxypropanone derivatives by Benzoylformate Decarboxylase Catalyzed C—C Bond Formation JF - Cheminform Y1 - 2001 SN - 1522-2667 (E-Journal); 0931-7597 (Print) VL - Vol. 32 IS - Iss. 4 SP - Publ. online ER - TY - JOUR A1 - Dünnwald, Thomas A1 - Demir, Ayhan S. A1 - Siegert, Petra A1 - Pohl, Martina A1 - Müller, Michael T1 - Enantioselective Synthesis of (S)-2-Hydroxypropanone Derivatives by Benzoylformate Decarboxylase Catalyzed C−C Bond Formation JF - European journal of organic chemistry Y1 - 2000 SN - 0365-5490 (E-Journal); 1099-0690 (E-Journal); 0075-4617 (Print); 0170-2041 (Print); 0947-3440 (Print); 1434-193X (Print); 1434-243X (Print) VL - Vol. 2000 IS - Iss. 11 SP - 2161 EP - 2170 ER - TY - JOUR A1 - Dünkelmann, Pascal A1 - Kolter-Jung, Doris A1 - Nitsche, Adam A1 - Demir, Ayhan S. A1 - Siegert, Petra A1 - Lingen, Bettina A1 - Baumann, Martin A1 - Pohl, Martina A1 - Müller, Michael T1 - Development of a donor-acceptor concept for enzymatic cross-coupling reactions of adehydes : the first asymmetric cross-benzoin condensation JF - Journal of the American Chemical Society Y1 - 2002 SN - 1520-5126 (E-Journal); 0002-7863 (Print) VL - Vol. 124 SP - 12084 EP - 12085 ER - TY - CHAP A1 - Duwe, A. A1 - Tippkötter, Nils A1 - Ulber, Roland T1 - Lignocellulose-Biorefinery: Ethanol-Focused T2 - Biorefineries N2 - The development prospects of the world markets for petroleum and other liquid fuels are diverse and partly contradictory. However, comprehensive changes for the energy supply of the future are essential. Notwithstanding the fact that there are still very large deposits of energy resources from a geological point of view, the finite nature of conventional oil reserves is indisputable. To reduce our dependence on oil, the EU, the USA, and other major economic zones rely on energy diversification. For this purpose, alternative materials and technologies are being sought, and is most obvious in the transport sector. The objective is to progressively replace fossil fuels with renewable and more sustainable fuels. In this respect, biofuels have a pre-eminent position in terms of their capability of blending with fossil fuels and being usable in existing cars without substantial modification. Ethanol can be considered as the primary renewable liquid fuel. In this chapter enzymes, micro-organisms, and processes for ethanol production based on renewable resources are described. KW - Bioethanol KW - Biorefinery KW - Lignocellulose feedstook Y1 - 2018 U6 - https://doi.org/10.1007/10_2016_72 N1 - Part of the Advances in Biochemical Engineering/Biotechnology book series (ABE,volume 166) SP - 177 EP - 215 PB - Springer CY - Cham ER - TY - GEN A1 - Duwe, A. A1 - Tippkötter, Nils A1 - Leipold, D. A1 - Riemer, S. A1 - Zorn, H. A1 - Ulber, Roland T1 - Holzhydrolyse als Feststoffreaktion: Charakterisierung von Inhibitoren und Erhöhung der Ausbeute durch den Einsatz lignolytischer Enzyme T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Der Erhalt möglichst hoher Zuckerkonzentrationen für nachfolgende Fermentationen und eine Steigerung der Produktivität sind Ziele der Hydrolyse bei hohen Feststoffkonzentrationen im Rahmen des Projekts „Lignocellulose Bioraffinerie“. Verwendet wird durch ein Organosolv-Verfahren aufgeschlossenes Buchenholz. Die Hydrolyse des Faserstoffes erfolgt mithilfe von CTec2-Enzymen (Fa. Novozymes). Zurzeit können unter Einsatz eines neuen Feststoffreaktors Cellulosefasern in einer Konzentration bis 400 g L⁻¹ enzymatisch hydrolysiert werden. Dabei werden Ausbeuten (g Glucose/g Cellulose im Faserstoff) bis 0,86 g g⁻¹ und Glucosekonzentrationenvon 120 g L⁻¹ erreicht. Ein Nachteil ist jedoch die hierbei auftretende Abnahme der Hydrolyseausbeuten. Zahlreiche Limitierungen bezüglich der Hydrolysierbarkeit von Lignocellulose werden zurzeit diskutiert und publiziert. Ziel der Untersuchungen ist die Identifizierung hydrolysehemmender Substanzen sowie die Erhöhung der Ausbeute an Zuckermonomeren durch den Einsatz lignolytischer Enzyme. Hierbei wird eine HPLC-MS-Methode zur Charakterisierung hemmender Substanzen eingesetzt, um potenzielle Inhibitoren zu erfassen. Y1 - 2012 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201250298 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2012 und 30. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 10. – 13. September 2012, Karlsruhe VL - 84 IS - 8 SP - 1307 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Duwe, A. A1 - Sieker, T. A1 - Tippkötter, Nils A1 - Ulber, Roland T1 - Grasssilage als Substrat zur fermentativen Produktion organischer Säuren T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - Der zunehmende Bedarf an fossilen Rohstoffen bei gleichzeitig abnehmender Versorgungssicherheit führt zu einer intensiven Suche nach erneuerbaren Ressourcen. Ein vielversprechendes Ausgangsmaterial mit einer weltweiten Verfügbarkeit stellt Gras dar. In 2012 wurden in Deutschland 33 Millionen Tonnen (Heugewicht) Gras auf 4,82 Millionen Hektar Ackerland produziert, davon wurden 60,5 % siliert. Durch die Silierung kann Gras als Substrat zeitlich uneingeschränkt verfügbar sein, ohne dem Risiko des schnellen Verderbs ausgesetzt zu sein. Eine Schlüsselrolle im Rahmen des Silierprozesses nimmt die Produktion von Milchsäure ein. Milchsäure ist einbedeutendes biotechnologisches Produkt für die Lebensmittel- und die chemische Industrie. Im Rahmen dieser Arbeit wird die vollständige Umwandlung der fermentierbaren Zucker in der Silage zu Milchsäure angestrebt, um die maximale Ausbeute der organischen Säure zu erreichen. Im ersten Verfahrensschritt wird die Silage gepresst und der erhaltene Presskuchen einer Liquid-Hot-Water-Behandlung unterzogen. Durch diese einfache Vorbehandlung können hohe Glucoseausbeuten im nachfolgenden SSF-Schritt bei gleichzeitig geringem Enzymeinsatz und Chemikalienverbrauch realisiert werden. Zur Aufreinigung der Milchsäure wurden extraktive und chromatographische Methoden untersucht. Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201450345 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2014 und 31. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 30. September - 2. Oktober 2014, Eurogress Aachen VL - 86 IS - 9 SP - 1400 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - GEN A1 - Duwe, A. A1 - Schlegel, C. A1 - Tippkötter, Nils A1 - Ulber, Roland T1 - Sequentielle Extraktion von Cellulose zur effizienten Nutzung der Stoffströme in der Holzbioraffinerie T2 - Chemie Ingenieur Technik N2 - In der Reihe der nachwachsenden Rohstoffe besitzt Holz als erneuerbare und umweltfreundliche Ressource ein großes Potenzial. Über 11 Mio. ha Holz, das laut der Fachagentur für nachwachsende Rohstoffe (FNR) auch für industrielle Zwecke genutzt werden kann, wuchsen im Jahr 2013 allein auf bundesdeutscher Fläche. 56,8 Mio. m³ jährlicher Holzeinschlag in den letzten zehn Jahren wurde zu knapp der Hälfte stofflich und der Rest energetisch verwertet. Im Rahmen dieser Arbeit konnte auf der Basis vom Holz der Buche, die nach Fichte und Kiefer die dritthäufigste Baumart in Deutschland ist und 15% der deutschen Waldfläche ausmacht, die Fraktionierung der polymeren Hauptbestandteile mit niedrigem energetischen Einsatz erreicht werden. Hierbei werden in einem nachgeschalteten Extraktionsprozess die beiden Komponenten Hemicellulose und Lignin in flüssiger Form von der finalen festen Cellulosefraktion abgetrennt. Die Extraktion der Hemicellulose erfolgt durch eine Liquid Hot Water (LHW)-Behandlung. Untersucht wird der katalytische Zusatz anorganischer Säuren wie H₃PO₄ und H₂SO₄. Im Hinblick auf die weitere Verwertung von Lignin zu aromatischen Synthesebausteinen kommt die Organosolv-Extraktion mit einem Ethanol/Wasser-Gemisch zum Einsatz. Von Vorteil ist die weitere Verwendung beider Stoffströme ohne Fällungsschritt und nachteiliger Verdünnung der Hemicellulose. Y1 - 2014 U6 - https://doi.org/10.1002/cite.201450308 SN - 0009-286X SN - 1522-2640 (eISSN) N1 - ProcessNet-Jahrestagung 2014 und 31. DECHEMA-Jahrestagung der Biotechnologen, 30. September - 2. Oktober 2014, Eurogress Aachen VL - 86 IS - 9 SP - 1400 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - JOUR A1 - Dutta, Suryendu A1 - Hartkopf-Fröder, Christoph A1 - Witte, Karin A1 - Brocke, Rainer A1 - Mann, Ulrich T1 - Molecular characterization of fossil palynomorphs by transmission micro-FTIR spectroscopy: implications for hydrocarbon source evaluation JF - International journal of coal geology Y1 - 2013 SN - 1872-7840 (E-Journal); 0166-5162 (Print) VL - Vol. 115 SP - 13 EP - 23 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER -