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. 2013
  2. Erschienen

    Fatty Acid Profile of the Initial Oral Biofilm (Pellicle): an In-Situ Study

    Reich, M., Kümmerer, K., Al-Ahmad, A. & Hannig, C., 09.2013, in: Lipids. 48, 9, S. 929-937 9 S.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  3. Erschienen

    How to specify the structure of substituted blade-like zigzag diamondoids

    Balaban, A. T. & Rücker, C., 09.2013, in: Central European Journal of Chemistry. 11, 9, S. 1423-1430 8 S.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  4. Erschienen

    Simultaneous Determination of 11 Sulfonamides by HPLC–UV and Application for Fast Screening of Their Aerobic Elimination and Biodegradation in a Simple Test

    Mahmoud, W. M. M., Khaleel, N. D. H., Hadad, G. M., Abdel-Salam, R. A., Haiß, A. & Kümmerer, K., 09.2013, in: Clean - Soil, Air, Water. 41, 9, S. 907-916 10 S.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  5. Erschienen

    Biomass derived ionic liquids: synthesis from natural organic acids, characterization, toxicity, biodegradation and use as solvents for catalytic hydrogenation processes

    Ferlin, N., Courty, M., Gatard, S., Spulak, M., Quilty, B., Beadham, I. G., Ghavre, M., Haiß, A., Kümmerer, K., Gathergood, N. & Bouquillon, S., 29.07.2013, in: Tetrahedron. 69, 30, S. 6150 - 6161 12 S.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  6. Erschienen

    Temporal variations of perfluoroalkyl substances and polybrominated diphenyl ethers in alpine snow

    Kirchgeorg, T., Dreyer, A., Gabrieli, J., Kehrwald, N., Sigl, M., Schwikowski, M., Boutron, C., Gambaro, A., Barbante, C. & Ebinghaus, R., 01.07.2013, in: Environmental Pollution. 178, S. 367-374 8 S.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  7. Erschienen

    Elution of monomers from three different bonding systems and their antibacterial effect

    Polydorou, O., Rogatti, P., Bolek, R., Wolkewitz, M., Kümmerer, K. & Hellwig, E., 07.2013, in: Odontology / the Society of the Nippon Dental University. 101, 2, S. 170-176 7 S.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  8. Erschienen

    Oxidation-coagulation of β-blockers by K2Fe(VI)O4 in hospital wastewater: Assessment of degradation products and biodegradability

    Wilde, M. L., Mahmoud, W. M. M., Kümmerer, K. & Martins, A. F., 01.05.2013, in: The Science of The Total Environment. 452-453, S. 137-147 11 S.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  9. Erschienen

    Chronic ecotoxic effects to Pseudomonas putida and Vibrio fischeri, and cytostatic and genotoxic effects to the hepatoma cell line (HepG2) of ofloxacin photo(cata)lytically treated solutions

    Vasquez, M., Garcia-Käufer, M., Hapeshi, E., Menz, J., Kostarelos, K., Fatta-Kassinos, D. & Kümmerer, K., 15.04.2013, in: The Science of The Total Environment. 450-451, S. 356-365 10 S.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  10. Erschienen

    Lipids in preventive dentistry

    Kensche, A., Reich, M., Kümmerer, K., Hannig, M. & Hannig, C., 04.2013, in: Clinical Oral Investigations. 17, 3, S. 669-685 17 S.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenÜbersichtsarbeitenForschung

  11. Erschienen

    Biodegradation potential of ofloxacin and its resulting transformation products during photolytic and photocatalytic treatment

    Vasquez, M., Hapeshi, E., Fatta-Kassinos, D. & Kümmerer, K., 03.2013, in: Environmental Science and Pollution Research. 20, 3, S. 1302-1309 8 S.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet