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. 2020
  2. Erschienen

    Natural clay as a sorbent to remove pharmaceutical micropollutants from wastewater

    Mahouachi, L., Rastogi, T., Palm, W. U., Ghorbel-Abid, I., Ben Hassen Chehimi, D. & Kümmerer, K., 01.11.2020, in: Chemosphere. 258, 127213.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  3. Erschienen

    Sustainable Chemistry - Path and Goal for a More Sustainable Textile Sector

    Kümmerer, K. & Keßler, L., 25.10.2020, Sustainable Textile and Fashion Value Chains: Drivers, Concepts, Theories and Solutions. Matthes, A., Beyer, K., Cebulla, H., Arnold, M. G. & Schumann, A. (Hrsg.). Cham: Springer Nature AG, S. 75-104 30 S.

    Publikation: Beiträge in SammelwerkenKapitelbegutachtet

  4. Erschienen

    Towards a more sustainable metal use – Lessons learned from national strategy documents

    Weiser, A., Bickel, M., Kümmerer, K. & Lang, D. J., 01.10.2020, in: Resources Policy. 68, 12 S., 101770.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  5. Erschienen

    Design of a Master of Science Sustainable Chemistry

    Elschami, M. & Kümmerer, K., 01.09.2020, in: Sustainable Chemistry and Pharmacy. 17, 10 S., 100270.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  6. Erschienen

    Material circularity and the role of the chemical sciences as a key enabler of a sustainable post-trash age

    Matlin, S. A., Mehta, G., Hopf, H., Krief, A., Keßler, L. & Kümmerer, K., 01.09.2020, in: Sustainable Chemistry and Pharmacy. 17, 11 S., 100312.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenÜbersichtsarbeitenForschung

  7. Erschienen

    Assessment of the biotic and abiotic elimination processes of five micropollutants during cultivation of the green microalgae Acutodesmus obliquus

    Reymann, T., Kerner, M. & Kümmerer, K., 09.2020, in: Bioresource Technology Reports. 11, 100512.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  8. Erschienen

    BIOLOGISCH ABBAUBARE CHINOLON-ANTIBIOTIKA

    Kümmerer, K., Leder, C., Rastogi, T., Suk, M. & Menz, J., 19.08.2020, IPC Nr. A61K31/4709 , A61P31/04 , C07D401/12, Europäisches Patentamt, Patent Nr. EP3694516A1, 10.10.2018, Prioritätsdatum 11.10.2017, Prioritätsnr. DE102017218114A

    Publikation: SchutzrechteSchutzrecht

  9. Erschienen

    Design rules for environmental biodegradability of phenylalanine alkyl ester linked ionic liquids

    Suk, M., Haiß, A., Westphal, J., Jordan, A., Kellett, A., Kapitanov, I. V., Karpichev, Y., Gathergood, N. & Kümmerer, K., 21.07.2020, in: Green Chemistry . 22, 14, S. 4498-4508 11 S.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  10. Erschienen

    Abiotic and biotic degradation of five aromatic organosilicon compounds in aqueous media: Structure degradability relationships

    Grabitz, E., Olsson, O., Amsel, A-K., Rummel, B., Mitzel, N. W. & Kümmerer, K., 15.06.2020, in: Journal of Hazardous Materials. 392, 15 S., 122429.

    Publikation: Beiträge in ZeitschriftenZeitschriftenaufsätzeForschungbegutachtet

  11. Erschienen