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Die vorliegende Erfindung betrifft ein energieeffizientes, umweltfreundliches und kostengünstiges, vorzugsweise kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Biomethan aus kohlenstoffhaltigen Einsatzstoffen durch die Kombination der thermischen Vergasung mit mikrobiologischer Methan-Erzeugung.

Die Hochgradient-Magnetseparation (HGMS) stellt eine Alternative zu konventionellen Methoden der Proteinaufarbeitung wie Filtration und Chromatographie dar und dient zudem als Prozessintensivierung. Bisherige Separatoren sind für Anwendungen von mehreren Litern Prozessvolumina Fermentationsmedium und Gramm Magnetpartikel ausgelegt. Bei der Entwicklung und Anwendung neuartiger Magnetpartikeloberflächen ist die Verfügbarkeit großer Mengen nicht gegeben. Bisherige Filterkammern erhöhen zudem den Arbeitsaufwand und verursachen größere Partikelverluste bei Spülvorgängen oder der Reinigung aufgrund der Partikeladsorption. Für Anwendungen im Maßstab < 500 mL wird deshalb ein Miniatur-Hochgradientfilter (miniHGF) entwickelt. Das Modell wird im 3D-Drucker Makerbot Replicator 2 gefertigt und magne-isierbare Drähte zur Partikelabscheidung eingesetzt. Die Vergleichbarkeit mit einem etablierten Magnetseparator wird anhand der Aufnahme von Durchbruchskurven und Bestimmung der Filtereffizienz untersucht. Die Praxistauglichkeit mit kleinen Volumina wird in wiederholten Batch-Versuchen mit auf Magnetpartikeln immobilisiertem Enzym und einem kolorimetrischen Assay geprüft.

Bei der Verarbeitung nachwachsender Rohstoffe entsteht aus Cellulose oder Stärke u. a. das wichtige Produkt Glucose. Diese niedermolekulare Kohlenhydratquelle wird üblicherweise als Substrat für biotechnologische und chemische Synthesen verwendet. Ein wirtschaftlich interessantes Oxidationsprodukt der Glucose ist Gluconsäure, die beispielsweise als Lebensmittelzusatzstoff (E 574), in der Medizin und Metallindustrie Verwendung findet. Die Umsetzung des Monosaccharids zu Gluconsäure erfolgt entweder durch mikrobielle Fermentation oder der Oxidation an heterogenen Katalysatoren. Die Zielsetzung der Studie ist die Untersuchung der Glucoseoxidation an magnetisierbaren Gold-Nanopartikeln unter nachfolgender Bypass-Separation des Katalysators mittels einer neuen Mini-HGMS-Einheit (Hochgradient-Magnetseparation). Dieser Filtertyp ermöglicht die selektive Trennung magnetischer Partikel aus Suspensionen mit hohem Feststoffgehalt oder Viskosität. Erste Ergebnisse zeigen eine Beladungskapazität des selbstkonstruierten Mini-HGMS von 550 mg goldbeschichteter magnetisierbarer Nanopartikel. Die Oxidation erfolgt bei einem pH-Wertvon 9, bei 40 °C und mit 100 mM Glucose in einem begasten Rührkesselreaktor. Das System soll zukünftig zum Katalysatorrecycling von hochviskosen und Feststoffbelasteten Produktströmen aus Bioraffinerien eingesetzt werden.

Cytochrom P450 sind Häm-Proteine, die zur Enzymklasse der Oxidoreduktasen (EC 1.14.xy) gehören. Eine wichtige Reaktion ist die Hydroxylierung nichtaktivierter C–H-Bindungen, die in technischen Systemen von großem Interesse ist. Durch die Verwendung von M-IDA-2-Partikeln ist eine direkte Aufreinigung mit gleichzeitiger Immobilisierung und die Applikation der Enzyme aus dem Zelllysat möglich. Damit ist das Verfahren mehr als fünf Stunden schneller als die konventionelle Chromatographie und mehr als 80 % der Aufreinigungszeit wird gespart. Mit dem isolierten nativen Enzym konnte die Plattformchemikalie 9,10-Dihydroxystearinsäure aus Ölsäure hergestellt werden. Unter anderem für die Kunststoffindustrie können aus diesem Produkt wichtige Monomere wie z. B. Azelainsäure hergestellt werden. Die Bildung des Produkts erfolgt in einem zweiphasigen Reaktionssystem an der Grenzfläche zwischen dem Öl und der wässrigen Phase als Feststoff. Um das immobilisierte Enzym aktiv in die obere Phase zu transportieren, wurde eine neue magnetische Mischvorrichtung entwickelt. Das Reaktionsprodukt wurde mit NMR, GC-MS und HPLC-MS analysiert und mit einem chemisch synthetisierten Standard von 9,10-Dihydroxystearinsäure verglichen. Derzeit werden Studien des immobilisierten Häms des Enzyms durchgeführt.

In der Biotechnologie stellt Einzelstrang-DNA (ssDNA) eine Schlüsselrolle dar und fungiert z. B. als Baustein für die nanoskalige Feinmechanik oder als Affinitätsligand, ein sog. Aptamer. Hinsichtlich der industriellen Verwendung bieten Aptamere im Vergleich zu Antikörpern viele Vorteile, wie z. B. eine gute Renaturierung bzw. die Selektion für cytotoxische Moleküle. Aktuell wächst die Nachfrage für chimäre Aptamere von bis zu 200 n, um die simultane Bindung bzw. die Modifikation mehrerer Moleküle zu realisieren. Bis heute wird ssDNA mittels einer sequentiellen Synthese hergestellt, die eine Effizienz von ca. 99,5 % je Zyklus und bereits bei einer Produktlänge von 100 n nur noc hAusbeuten von max. 60 % zeigt. Um dem Bedarf an ssDNA im Bereich > 100 n zu entsprechen, wurden zwei enzymatische Verfahren zur Produktion dieser Makronukleotide entworfen. Die erste Technik basiert auf einerFestphasen-PCR und ermöglicht sowohlein Primer- als auch ein Templatrecycling. Das zweite Verfahren beruht auf einer Plasmidbasierten In-vivo-Amplifikation, der sog. AptaGENE®-Technologie. In einer einzigen Klonierung werden bis zu 100 Kopien des Monomers in einen Vektor kloniert. Nach einer Transformation folgt der reguläre Produktionsprozess in Form einer Kultivierung, Plasmidpräparation und sequenziellen Aufarbeitung von bis zu 6 · 10¹⁵ Makronukleotiden pro Milliliter Fermentationsvolumen.

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.

Die Teilefertigung durch Rapid Prototyping (RP) verkürzt den Weg von der Idee bis zum Produkt, wobei unter anderem Optimierungszyklen in geringer Zeit durchlaufen werden können. Ferner eröffnen neue Entwicklungen in diesem Bereich die Möglichkeit individueller Produktionsverfahren. Im Unterschied zur klassischen Fertigung von Prototypen wird beim RP mit additiver Schichtfertigung (Additive Layer Manufacturing, ALM) gearbeitet. Je nach Methode werden Flüssigkeiten oder Pulver nach Vorgaben eines 3D-Computermodells sequentiell aufgetragen. Diese Verfahren existieren seit ca. 25 Jahren, jedoch sind seit kurzem ausgesprochen günstige Geräte verfügbar, die Objekte mit Genauigkeiten bis 20 lm fertigen können. Das RP hat in klinischen Anwendungsgebieten bzw. im Bereich des Tissue Engineering bereits vielfach Einzug gefunden. Aber auch chemisch-biotechnologische Entwicklungen können von den Verfahren profitieren. So wurden Mikrofluidiksysteme und Bioreaktoren bereits erfolgreich durch RP gefertigt. Durch ALM ist ebenso die Herstellung von Reaktionseinheiten aus biokompatiblen Materialien wie ionotropen Gelen möglich. Ferner sind sehr komplexe Strukturierungen von Oberflächen im Nanometerbereich realisierbar, die für die Auftragung heterogener Katalysatoren oder auch Mikroorganismen eingesetzt werden können. Auch der Bereich Reaktoren- und Apparatebau kann von den Fortschritten in der additiven Fertigung profitieren. Verfahren wie selektives Laser- oder Elektronenstrahlschmelzen erlauben es, metallische Komponenten in nahezu beliebigen Geometrien zu fertigen. Somit können Strukturen verwirklicht werden, die mit konventionellen Fertigungstechniken nur sehr schwer oder überhauptnicht herstellbar wären. Durch Anwendung von rechnergestützter Modellierung können optimale Strukturen identifiziert und additiv gefertigt werden. Eine anschließende katalytische Funktionalisierung der Oberfläche ermöglicht die Herstellung strukturierter Reaktoren mit maßgeschneiderten Eigenschaften.

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.

Heute wie damals werden die großzügigen und offenen Siedlungsstrukturen der ersten Nachkriegsjahrzehnte mit ihrem hohen Anteil an "Grün" vielfach geschätzt und als solche nicht grundlegend hinterfragt. "Grün" verheißt im Allgemeinen Licht, Luft und Sonne, Freizeit und Erholung und gilt als etwas Wünschenswertes im städtischen Kontext. Unbeachtet bleibt, dass dem Begriff "Grün" zunächst keine Eigenschaften oder Qualitäten zugewiesen sind - er sagt noch lange nichts über dessen räumliche Qualität, dessen Nutzbarkeit, Erreichbarkeit und Zugänglichkeit aus. Abstandsgrün und Straßenbegleitgrün ist eben auch "Grün". Neben einer quantitativen Argumentation, welche ökologischen Aspekte wie Biotopvernetzung, Stadt- und Mikroklima berücksichtigt, sollten wir verstärkt qualitativ denken und damit die Grundlage für einen erweiterten und wesentlich differenzierteren Diskurs über urbane Freiräume ebnen.

Up in the clouds and above fuels and construction materials must be very carefully selected to ensure a smooth flight and touchdown. Out of around 38,000 single and dual-engined propeller aeroplanes, roughly a third are affected by a new trend in the fuel sector that may lead to operating troubles or even emergency landings: The admixture of bio-ethanol to conventional gasoline. Experiences with these fuels may be projected to alternative mixtures containing new components.

Die Nutzung von Prozessmodellierungsmethoden oder - werkzeugen kann erheblichen Einfluss auf die Effektivität von Prozessen haben. Das gilt insbesondere für Situationen, in denen Personen unter Stress stehen oder ungeübt sind. In diesen Fällen geben Prozessmodelle konkrete Empfehlungen, nach denen sich die handelnden Personen richten könnten. In Experimenten mit der Business-Simulation Apollo 13 haben wir den Effekt eines Einsatzes von Prozessmodellierungsmethoden und -werkzeugen untersucht. Bereits bekannte Theorien (z.B. über geeignete Verhältnisse von Kommunikationsinhalten) konnten bestätigt werden. Darüber hinaus haben wir eine besondere Bedeutung der Übertragbarkeit von Prozessmodellen in konkrete Handlungen identifiziert.

Die erdbebensichere Auslegung von erdverlegten Rohrleitungssystemen ist von wesentlicher Bedeutung zur Sicherstellung der Funktionalität der Versorgungsinfrastruktur nach einem Erdbebenereignis. Zur Vermeidung von Netzausfällen ist es erforderlich, die räumlich weit ausgedehnten Leitungssysteme mit geeigneten rechnerischen Modellen seismisch zu bemessen. Der vorliegende Beitrag behandelt die Beanspruchung von Rohrleitungssystemen durch seismische Welleneinwirkung und stellt geeignete Näherungsansätze und ein detailliertes Rechenmodell für seismische Leitungsanalysen vor. Mit den Ansätzen wird in Berechnungsbeispielen der Einfluss wesentlicher Parameter auf die seismisch induzierten Dehnungen in Rohrleitungssystemen untersucht.

The scope of this study is the measurement of endotoxin adsorption rate for carbonized rice husk. It showed good adsorption properties for LPS. During the batch experiments, several techniques were used and optimized for improving the material’s adsorption behavior. Also, with the results obtained it was possible to differentiate the materials according to their adsorption capacity and kinetic characteristics.

1. Drug metabolizing enzymes and transporters play important roles in the absorption, metabolism, tissue distribution and excretion of various compounds and their metabolites and thus can significantly affect their efficacy and safety. Furthermore, they can be involved in drug–drug interactions which can result in adverse responses, life-threatening toxicity or impaired efficacy. Significant species differences in the interaction of compounds with drug metabolizing enzymes and transporters have been described. 2. In order to overcome the limitation of animal models in accurately predicting human responses, a large variety of mouse models humanized for drug metabolizing enzymes and to a lesser extent drug transporters have been created. 3. This review summarizes the literature describing these mouse models and their key applications in studying the role of drug metabolizing enzymes and transporters in drug bioavailability, tissue distribution, clearance and drug–drug interactions as well as in human metabolite testing and risk assessment. 4. Though such humanized mouse models have certain limitations, there is great potential for their use in basic research and for testing and development of new medicines. These limitations and future potentials will be discussed.

Organic anion transporting polypeptide (Oatp) 1a/1b knockout and OATP1B1 and -1B3 humanized mouse models are promising tools for studying the roles of these transporters in drug disposition. Detailed characterization of these models will help to better understand their utility for predicting clinical outcomes. To advance this approach, we carried out a comprehensive analysis of these mouse lines by evaluating the compensatory changes in mRNA expression, quantifying the amounts of OATP1B1 and -1B3 protein by liquid chromatography–tandem mass spectrometry, and studying the active uptake in isolated hepatocytes and the pharmacokinetics of some prototypical substrates including statins. Major outcomes from these studies were 1) mostly moderate compensatory changes in only a few genes involved in drug metabolism and disposition, 2) a robust hepatic expression of OATP1B1 and -1B3 proteins in the respective humanized mouse models, and 3) functional activities of the human transporters in hepatocytes isolated from the humanized models with several substrates tested in vitro and with pravastatin in vivo. However, the expression of OATP1B1 and -1B3 in the humanized models did not significantly alter liver or plasma concentrations of rosuvastatin and pitavastatin compared with Oatp1a/1b knockout controls under the conditions used in our studies. Hence, although the humanized OATP1B1 and -1B3 mice showed in vitro and/or in vivo functional activity with some statins, further characterization of these models is required to define their potential use and limitations in the prediction of drug disposition and drug-drug interactions in humans.

Does stiffer electoral competition reduce political shirking? For a micro-analysis of this question, I construct a new data set spanning the years 2005 to 2012 covering biographical and political information about German Members of Parliament (MPs), including their attendance rates in voting sessions. For the parliament elected in 2009, I show that indeed opposition party MPs who expect to face a close race in their district show significantly and relevantly lower absence rates in parliament beforehand. MPs of governing parties seem not to react significantly to electoral competition. These results are confirmed by an analysis of the parliament elected in 2005, by several robustness checks, and also by employing an instrumental variable strategy exploiting convenient peculiarities of the German electoral system. The study also shows how MPs elected via party lists react to different levels of electoral competition.

This paper investigates the extent to which corporate governance affects the cost of debt and equity capital of German exchange-listed companies. I examine corporate governance along three dimensions: financial information quality, ownership structure and board structure. The results suggest that firms with high levels of financial transparency and bonus compensations face lower cost of equity. In addition, block ownership is negatively related to firms' cost of equity when the blockholders are other firms, managers or founding-family members. Consistent with the conjecture that agency costs increase with firm size, I find significant cost of debt effects only in the largest German companies. Here, the creditors demand lower cost of debt from firms with block ownerships held by corporations or banks. My findings demonstrate that a uniform set of governance attributes is unlikely to satisfy suppliers of debt and equity capital equally.