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. 2022
  2. Elektronische Veröffentlichung vor Drucklegung

    In search of the Holy Grail of Rodent control: Step-by-step implementation of safe and sustainable-by-design principles on the example of rodenticides

    Hohenberger, J., Friesen, A., Wieck, S. & Kümmerer, K., 19.01.2022, in : Sustainable Chemistry and Pharmacy. 25, 19 S., 100602.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  3. Erschienen

    Quantum Chemical Calculation and Evaluation of Partition Coefficients for Classical and Emerging Environmentally Relevant Organic Compounds

    Salthammer, T., Grimme, S., Stahn, M., Hohm, U. & Palm, W. U., 04.01.2022, in : Environmental Science and Technology. 56, 1, S. 379-391 13 S.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  4. 2021
  5. Erschienen

    The contribution of material circularity to sustainability—Recycling and reuse of textiles

    Keßler, L., Matlin, S. A. & Kümmerer, K., 12.2021, in : Current Opinion in Green and Sustainable Chemistry. 32, Special Issue, 10 S., 100535.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenÜbersichtsarbeitenForschung

  6. Erschienen

    Toward Application and Implementation of in Silico Tools and Workflows within Benign by Design Approaches

    Lorenz, S., Amsel, A. K., Puhlmann, N., Reich, M., Olsson, O. & Kümmerer, K., 20.09.2021, in : ACS Sustainable Chemistry and Engineering. 9, 37, S. 12461-12475 15 S.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenÜbersichtsarbeitenForschung

  7. Erschienen

    Growth and fatty acid composition of Acutodesmus obliquus under different light spectra and temperatures

    Helamieh, M., Gebhardt, A., Reich, M., Kuhn, F., Kerner, M. & Kümmerer, K., 09.2021, in : Lipids. 56, 5, S. 485-498 14 S.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  8. Erschienen

    Towards the design of organosilicon compounds for environmental degradation by using structure biodegradability relationships

    Grabitz, E., Olsson, O. & Kümmerer, K., 09.2021, in : Chemosphere. 279, 12 S., 130442.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  9. Erschienen

    Sources and pathways of biocides and their transformation products in urban storm water infrastructure of a 2 ha urban district

    Linke, F., Olsson, O., Preusser, F., Kümmerer, K., Schnarr, L., Bork, M. & Lange, J., 20.08.2021, in : Hydrology and Earth System Sciences. 25, 8, S. 4495-4512 18 S.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  10. Erschienen

    Towards the design of active pharmaceutical ingredients mineralizing readily in the environment

    Puhlmann, N., Mols, R., Olsson, O., Slootweg, J. C. & Kümmerer, K., 21.07.2021, in : Green Chemistry . 23, 14, S. 5006-5023 18 S.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenÜbersichtsarbeitenForschung

  11. Erschienen

    Reducing Environmental Pollution by Antibiotics through Design for Environmental Degradation

    Leder, C., Suk, M., Lorenz, S., Rastogi, T., Pfeifer, C., Kietzmann, M., Jonas, D., Buck, M., Pahl, A. & Kümmerer, K., 19.07.2021, in : ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 9, 28, S. 9358–9368 11 S.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  12. Erschienen

    Concentrations and sources of methylxanthines in a Northern German river system

    Löher, F., Palm, W. U., Schaffer, M. & Olsson, O., 25.06.2021, in : Science of the Total Environment. 775, 145898.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

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