Professur für Nachhaltige Chemie und Stoffliche Ressourcen

Organisation: Professur

Organisationsprofil

FORSCHUNG UND LEHRE

Professur für Nachhaltige Chemie und Stoffliche Ressourcen

Wir forschen und lehren in den Themenfeldern nachhaltige Chemie und nachhaltige Pharmazie.

Uns interessieren Umwelt- und darüber hinaus gehende Nachhaltigkeitsfragen wie z.B. soziale und ökonomische Aspekte im Kontext des Lebenslaufs von chemischen Stoffen und Produkten. Dies reicht von der Rohstoffgewinnung, über die Nutzung bis zu ihrem Verbleib nach der Nutzung.  Auch die mit ihrer Gewinnung und Nutzung verbundenen Stoffströme sind für uns von Interesse. Neben experimentellen Arbeiten und Modellierungen erarbeiten wir auch Konzepte wie z.B. Benign by Design intendierte Dissipation. 

Wir forschen im inter- und transdisziplinären Umfeld innerhalb der Fakultät für Nachhaltigkeit mit nationalen und internationalen Kooperationen.

 

Themen

Uns interessieren Umwelt- und darüber hinaus gehende Nachhaltigkeitsfragen im Kontext des Lebenslaufs von chemischen Stoffen - von Rohstofffragen über die Synthese, die Nutzung bis zu Verbleib von chemischen Stoffen und Produkten nach ihrer Nutzung. Neben den chemischen Stoffen und Produkten als solchen sind auch die mit ihnen verbundenen Stoffströme für uns von Interesse, insbesondere bei den sogenannten strategischen Ressourcen (z.B. Phosphat, Seltene Erden).


Wir untersuchen den Eintrag (z.B. Identifizierung relevanter Quellen) in die und die Verbreitung sowie das Verhalten (z.B. Ausbreitung, biologischer und photochemischer Abbau) von chemischen Stoffen in der aquatischen Umwelt im Sinne einer nachhaltigen Wasserwirtschaft. Daher sind wir auch sehr an der Erfassung ihrer Wirkung  interessiert (z.B. Gentoxizität, Mutagenität und Bakterientoxizität).
 Derzeit stehen vor allem Pflanzenschutzmittel, Arzneimittel, Textilhilfsmittel und Nanopartikel im Zentrum unserer Arbeiten.

Leistungsangebot

Prüfung der Abbaubarkeit von Chemikalien und Arzneimitteln
u.a. nach OECD/DIN/ISO

  • Closed Bottle-Test (OECD 301 D)
  • manometrischer Respirationstest (OECD 301 F)
  • Zahn-Wellens-Test (OECD 302 B)
  • Kläranlagensimulationstest (OECD 303 A)
  • Water Sediment Test
  • Prüfung auf anaerobe Abbaubarkeit (in Anlehnung an DIN EN ISO 117341)
  • photochemischer Abbau
  • photokatalytischer Abbau
  • Elektrokoagulation
  • u.a.

 Toxizität
Akute und chronische Toxizität in Bakterien:

  • Leuchtbakterienhemmtest mit Vibrio fischeri (30min und 20h)
  • Wachstumshemmtest (Gram negativ) mit Pseudomonas putida (16h) und Vibrio fischeri (20h)
  • Wachstumshemmtest (Gram positiv) mit Enteroccus faecalis      

Genotoxizität

  • Ames-Test mit Salmonella typhimurium TA 98/TA 100
  • Umu-Test mit Salmonella typhimurium TA 1535/ psK 1002
  • Mikronukleus-Test mit CHO-Zellen, mittels FACS-Analyse
  • Green Screen-Assay mit TK6-Zellen

Chemieinformatik
Struktureigenschaftsbeziehungen

  • Berechnung physikalisch chemischer Eigenschaften von Molekülen
  • Berechnung diverser quantenchemischer Parameter von Molekülen
  • Berechnung von Toxizität und Mutagenität
  • Berechnung der biologischen Abbaubarkeit
  • Berechnung von Metaboliten (Säuger, Bakterien)
  • gezieltes Design von Chemikalien und Arzneimitteln
  • Unterstützung bei Einkaufsentscheidungen
  • Produktoptimierung
  • REACH

 
Stofftransportmodellierung und Bewertung

  • Raum-zeitliche Analyse von Abfluss und Wasserqualität
  • (R-Statistics, SigmaPlot, ArcGIS)
  • Bewertung der Gewässergüte anhand Wasserqualitäts- und Quantitätsindizes (WQI, WQQI, WAI)
  • Wasserqualitätsmodellierung in Seen und Reservoirs in 1D, 2D und 3D
  • (LAC, MOHID Water, Ce-qual)
  • Einzugsgebietsmodellierung von Hydrologie, Erosion & Sedimenttransport, Phosphoraustrag, Pestizid- und Transformationsproduktaustrag (ZIN-Sed, MOHID Land, Speichermodelle)
  • Gerinnemodellierung von Wasser, Sediment, Phosphor, Pestiziden und Transformationsprodukten (ZIN-Sed, MOHID Stream)
  • Szenariomodellierung und -bewertung
  • Systemanalyse und Managementbewertung
  • Integriertes Wasserressourcenmanagement

Analytik

  • Flüssigchromatographie in Kopplung mit einem Ionenfallenmassenspektrometer
  • HPLC mit UV und Fluoreszenzdetektion
  • Gaschromatographie gekoppelt mit Massenspektrometer
  • Ionenchromatographie

    Fachgebiete

  • Chemie - Analytik, LC-MS/MS, Orbitrap, Iontrap, QSAR, Photooxidation, Photokatalyse
  • Biologie - Abbaubarkeit, Toxikologie
  1. 2024
  2. Erschienen

    Flavonoids as benign substitutes for more harmful synthetic chemicals - effects of flavonoids and their transformation products on algae

    Schnarr, L., Olsson, O., Ohls, S., Webersinn, J., Mauch, T. & Kümmerer, K., 01.04.2024, in: Sustainable Chemistry and Pharmacy. 38, 19 S., 101473.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  3. Erschienen

    Analysis of environmental biodegradability of cellulose-based pharmaceutical excipients in aqueous media

    Bading, M., Olsson, O. & Kümmerer, K., 01.03.2024, in: Chemosphere. 352, 8 S., 141298.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschung

  4. Elektronische Veröffentlichung vor Drucklegung

    How data on transformation products can support the redesign of sulfonamides towards better biodegradability in the environment

    Puhlmann, N., Olsson, O. & Kümmerer, K., 15.04.2024, in: Science of the Total Environment. 921, 13 S., 171027.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  5. Erschienen

    Safe-and-sustainable-by-design: State of the art approaches and lessons learned from value chain perspectives

    Apel, C., Kümmerer, K., Sudheshwar, A., Nowack, B., Som, C., Colin, C., Walter, L., Breukelaar, J., Meeus, M., Ildefonso, B., Petrovykh, D., Elyahmadi, C., Huttunen-Saarivirta, E., Dierckx, A., Devic, A. C., Valsami-Jones, E., Brennan, M., Rocca, C., Scheper, J., Strömberg, E. & Soeteman-Hernández, L. G., 01.02.2024, in: Current Opinion in Green and Sustainable Chemistry. 45, 16 S., 100876.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenÜbersichtsarbeitenForschung

  6. Erschienen

    Designing greener active pharmaceutical ingredients: Insights from pharmaceutical industry into drug discovery and development

    Puhlmann, N., Vidaurre, R. & Kümmerer, K., 01.01.2024, in: European Journal of Pharmaceutical Sciences. 192, 13 S., 106614.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  7. Erschienen

    Learning from Safe-by-Design for Safe-and-Sustainable-by-Design: Mapping the Current Landscape of Safe-by-Design Reviews, Case Studies, and Frameworks

    Sudheshwar, A., Apel, C., Kümmerer, K., Wang, Z., Soeteman-Hernández, L. G., Valsami-Jones, E., Som, C. & Nowack, B., 01.01.2024, in: Environment international. 183, 13 S., 108305.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  8. Erschienen

    Spatial trends and ecotoxic risk assessment of selected pharmaceuticals in sediments from Lake Victoria, Uganda, East Africa

    Nantaba, F., Wasswa, J., Kylin, H., Bouwman, H., Palm, W-U. & Kümmerer, K., 01.01.2024, in: Science of the Total Environment. 906

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  9. 2023
  10. Erschienen

    Nile Red as a Fluorescence Marker and Antioxidant for Regenerative Fuels

    Lichtinger, A., Poller, M. J., Türck, J., Schröder, O., Garbe, T., Krahl, J., Singer, A., Jakob, M. & Albert, J., 11.2023, in: Energy Technology. 11, 11, 9 S., 2300260.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  11. Elektronische Veröffentlichung vor Drucklegung

    Impact of green and blue-green light on the growth, pigment concentration, and fatty acid unsaturation in the microalga Monoraphidium braunii

    Helamieh, M., Reich, M., Rohne, P., Riebesell, U., Kerner, M. & Kümmerer, K., 26.10.2023, (Elektronische Veröffentlichung vor Drucklegung) in: Photochemistry and Photobiology. 9 S.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  12. Erschienen

    Status quo on identified transformation products of organic ultraviolet filters and their persistence

    Jentzsch, F., Kümmerer, K. & Olsson, O., 10.2023, in: International Journal of Cosmetic Science. 45, S1, S. 101-126 26 S.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenÜbersichtsarbeitenForschung

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