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

    Biotic and abiotic degradation of S-metolachlor and its commercial product Mercantor Gold® in aqueous media

    Gutowski, L., Olsson, O. & Kümmerer, K., 2013, Abstract Book: Society of Environmental Toxicology and Chemistry North America 34 th Annual Meeting, Harmonizing Science Across Disciplines Nashville, Tennessee 17–21 November 2013. Society of Environmental Toxicology and Chemistry, S. 167 1 S. (SETAC annual meeting; Nr. 34).

    Publikation: Beiträge in SammelwerkenAbstracts in KonferenzbändenForschungbegutachtet

  3. Erschienen

    Design of new environmentally benign pharmaceutically active compounds

    Kümmerer, K., Frei, E. & Marano, G., 2013, 14th EuCheMS International Conference on Chemistry and the Environment: Book of abstracts. European Association of Chemical and Molecular Sciences (EuCheMS) / Division of Chemistry and the Environment (DCE), S. 423 1 S.

    Publikation: Beiträge in SammelwerkenAbstracts in KonferenzbändenForschungbegutachtet

  4. Erschienen

    Emerging pollutants: of old compounds and new ones, of micrograms and tonnes, from the past to the future

    Kümmerer, K., 2013, 14th EuCheMS International Conference on Chemistry and the Environment: ICCE 2013, Barcelona, June 25 - 28, 2013; Book of abstracts. European Association of Chemical and Molecular Sciences (EuCheMS) / Division of Chemistry and the Environment (DCE), S. 42 1 S.

    Publikation: Beiträge in SammelwerkenAbstracts in KonferenzbändenForschungbegutachtet

  5. Erschienen

    Identification and initial toxicity assessment of Thalidomide and its phototransformation products

    Mahmoud, W. M. M., Toolaram, A. P., Menz, J., Leder, C., Schneider, M. & Kümmerer, K., 2013, 14th EuCheMS International Conference on Chemistry and the Environment. European Association for Chemical and Molecular Sciences / Division of Organic Chemistry, S. 366 1 S.

    Publikation: Beiträge in SammelwerkenAbstracts in KonferenzbändenForschungbegutachtet

  6. Erschienen

    LED und Ressourcen - kleine Mengen, große Wirkung

    Kümmerer, K., 2013, Schutz der Nacht - Lichtverschmutzung, Biodiversität und Nachtlandschaft: Grundlagen, Folgen, Handlungsansätze, Beispiele guter Praxis . Held, M., Hölker, F. & Jessel, B. (Hrsg.). Bonn: Bundesamt für Naturschutz, S. 101-104 4 S. (BfN-Skripten; Band 336).

    Publikation: Beiträge in SammelwerkenAufsätze in KonferenzbändenTransferbegutachtet

  7. Erschienen

    Photocatalytic degradation of sulfamethoxypyridazine with TiO2, FeCl3 and TiO2/FeCl3: Biodegradability, toxicity assessment, and LC-UV-MS/MS identification of the photodegradation products in aqueous and sewage treatment plant effluent

    Khaleel, N. D. H., Mahmoud, W. M. M., Hadad, G. M., Abdel-Salam, R. A., Leder, C. & Kümmerer, K., 2013, 14th EuCheMS International Conference on Chemistry and the Environment. European Association for Chemical and Molecular Sciences / Division of Organic Chemistry, S. 365 1 S.

    Publikation: Beiträge in SammelwerkenAbstracts in KonferenzbändenForschungbegutachtet

  8. 2012
  9. Erschienen

    Photodegradation, Photocatalytic and Aerobic Biodegradation of Sulfisomidine and Identification of Transformation Products By LC–UV-MS/MS

    Sleman, F., Mahmoud, W. M. M., Schubert, R. & Kümmerer, K., 11.2012, in: Clean - Soil, Air, Water. 40, 11, S. 1244-1249 6 S.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  10. Erschienen

    A comprehensive method for determination of fatty acids in the initial oral biofilm (pellicle)

    Reich, M., Hannig, C., Al-Ahmad, A., Bolek, R. & Kuemmerer, K., 01.10.2012, in: Journal of Lipid Research. 53, 10, S. 2226-2230 5 S.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  11. Erschienen

    Wissen Kompakt: Kunststoffe und ihre Entstehung

    Bolek, R., 10.2012, in: Grundschule Sachunterricht. 56, S. 4-5 2 S.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeTransferbegutachtet

  12. Erschienen

    Wissen Kompakt: Zur Funktion didaktischer Erklärungsmodelle

    Bolek, R. & Landwehr, B., 10.2012, in: Grundschule Sachunterricht. 56, S. 6-7 2 S.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeTransferbegutachtet