Professorship for Sustainable Chemistry and Material Resources

Organisational unit: Professoship

Organisation profile

RESEARCH AND TEACHING

Chair for Sustainable Chemistry and Material Resources

We research and train in the field of sustainable chemistry and pharmacy.

We focus on environmental questions as well as on sustainable questions going beyond that such as social and ecological aspects in the context of the life cycle of chemical substances and products. This includes the extraction of raw material, its use as well as the fate after its use. We are also interested in the material flow associated with the extraction and use of the raw material. On top of the experimental work and modeling, we also develop concepts as for example Benign by Design intended dissipation.

Our research and teaching is carried out on an intra- and transdisciplinary scale within the Faculty of Sustainability together with national and international co-operations.

 

Topics

We are interested in environmental affairs and all questions concerning the sustainability within the context of the life cycle of chemicals, starting with the raw material itself and going on to the synthesis, the use to end up with the environmental fate of chemical substances and products after their use. Beyond the chemical substances and products themselves, we are also interested in the associated material flows, especially when it comes to the so-called strategic resources (e. g. phosphate, seldom metals).

We investigate the fate (e. g. identification of relevant sources) in the environment as well as the spread and the behavior of chemicals (e. g. spread, biological and photochemical degradation) in the aquatic environment in the sense of a sustainable water management. This is why we want to record their effects (e. g. genotoxicity, mutagenity, and bacteria toxicity).At present we are focusing on pesticides, pharmaceuticals, textile auxiliary agents and nanoparticles.

Service offers

Examination of (bio)-degradability of chemicals and pharmaceuticals  
according to OECD/DIN/ISO and others:
 
•    
Closed Bottle-Test (OECD 301 D)
•    Manometric Respirometry (OECD 301 F)
•    Zahn-Wellens-Test (OECD 302 B)
•    Waste water treatment plant simulation (OECD 303 A)
•    Water Sediment Test
•    Photochemical degradation
•    Photocatalytic degradation
•    Electro coalugation
•    and other
 
Toxicity
Acute and chronic toxicity in bacteria:
•    Luminescent bacteria test with Vibrio fischeri (30 minutes and 20h)
•    Growth-inhibition test with Pseudomonas putida (16h) and Vibrio fischeri (20h)
•    Growth-inhibition test with Enteroccus faecalis      

Genotoxicity:
•    Ames-Test with Salmonella typhimurium TA 98/TA 100
•    Umu-Test with Salmonella typhimurium TA 1535/ psK 1002
•    Mikronucleus-Test with CHO-Cells by FACS-Analysis
•    Green Screen-Assay with TK6-cells

Chemical informatics
Structure property relationships
•    Calculation of physicochemical properties of molecules
•    Calculation of quantum chemical parameters of molecules
•    Calculation of toxicity and mutagenicity
•    Calculation of the biological degradation
•    Calculation of metabolites (mammalia bacteria)
•    Targeted design of chemicals and pharmaceuticals
•    Support in purchasing decisions
•    Product optimization
•    REACH
 
Water flux based reactive mass transport modelling and assessment
•    Spatio-temporal analysis of discharge and water quality (R-Statistics, SigmaPlot, ArcGIS)
•    Assessment of water quality by combined water quality and quantity indices (WQI, WQQI, WAI)
•    Water quality modelling in lakes and reservoirs in 1D, 2D and 3D (LAC, MOHID Water, Ce-qual)
•    Catchment modelling of hydrology, erosion and sedimenttransport, phosphorus discharge, pesticides and transformation product discharge (ZIN-Sed, MOHID Land, reservoir models)
•    River channel modelling of water, sediment, phosphorus, pesticide and transformation product discharge (ZIN-Sed, MOHID Stream)
•    Scenario modelling and assessment
•    System analysis and management assessment
•    Integrated water ressources management
   
Analytics
•    Liquid chromatography coupled to ion trap mass spectrometry
•    HPLC with UV and fluorescence detection
•    Gas chromatography coupled to mass spectrometry
•    Ion chromatography

  1. 2015
  2. Published

    Environmental chemistry of organosiloxanes

    Rücker, C. & Kümmerer, K., 14.01.2015, In: Chemical Reviews. 115, 1, p. 466-524 59 p.

    Research output: Journal contributionsScientific review articlesResearch

  3. Published

    Biodegradation screening of chemicals in an artificial matrix simulating the water-sediment interface

    Baginska, E., Haiß, A. & Kümmerer, K., 01.01.2015, In: Chemosphere. 119, p. 1240-1246 7 p.

    Research output: Journal contributionsJournal articlesResearchpeer-review

  4. Published

    Elution of monomers from provisional composite materials

    Schulz, S. D., Laquai, T., Kümmerer, K., Bolek, R., Mersch-Sundermann, V. & Polydorou, O., 01.01.2015, In: International Journal of Polymer Science. 2015, 7 p., 617407.

    Research output: Journal contributionsJournal articlesResearchpeer-review

  5. Published

    Angewandte Methodik bei der separaten Behandlung von Abwasser aus Einrichtungen des Gesundheitswesens

    Mousel, D., Bastian, D., Everding, W., Firk, J., Bäumlisberger, M., Herrel, M., Herrmann, M., Menz, J. & Gebhardt, W., 2015, Abwasser aus Einrichtungen des Gesundheitswesens – Charakterisierung, Technologien, Kommunikation und Konzepte: Abschlussbericht des durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Vorhabens "Innovative Konzepte und Technologien für die separate Behandlung von Abwasser aus Einrichtungen des Gesundheitswesens (Sauber+)". Pinnekamp, J., Palmowski, L., Kümmerer, K. & Schramm, E. (eds.). Aachen: Gesellschaft zur Förderung der Siedlungswasserwirtschaft an der RWTH Aachen e.V., Vol. 238. p. 117-134 (Gewässerschutz - Wasser - Abwasser; vol. 238).

    Research output: Contributions to collected editions/worksContributions to collected editions/anthologiesResearchpeer-review

  6. Published

    A sustainable chemistry solution to the presence of pharmaceuticals and chemicals in the aquatic environment-the example of re-designing β-blocker Atenolol

    Rastogi, T., Leder, C. & Kummerer, K., 2015, In: RSC Advances. 5, 1, p. 27-32 6 p.

    Research output: Journal contributionsJournal articlesResearchpeer-review

  7. Published

    Bewertung und Minderung der Emissionen aus Einrichtungen des Gesundheitswesens in die aquatische Umwelt

    Pinnekamp, J., Adomßent, M., Bastian, D., Bäumlisberger, M., Dreyer, M., Esser-Schmittmann, W., Fiehn, R., Firk, J., Gebhardt, W., Herrel, M., Herrmann, M., Johne, S., Jonas, D., Kerber, H., Kuhn, R., Kümmerer, K., Meyer, A., Lyko, S., Montag, D., Mousel, D., Nafo, I., Olsson, O., Palmowski, L., Scheele, S., Schmitt, B., Schramm, E., Steube, T. & Winker, M., 2015, Abwasser aus Einrichtungen des Gesundheitswesens – Charakterisierung, Technologien, Kommunikation und Konzepte: Abschlussbericht des durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Vorhabens "Innovative Konzepte und Technologien für die separate Behandlung von Abwasser aus Einrichtungen des Gesundheitswesens (Sauber+)", Förderkennzeichen: 02WRS1280A-J- der Fördermaßnahme "Risikomanagement von neuen Schadstoffen und Krankheitserregern im Wasserkreislauf (RiSKWa)". Pinnekamp, J., Palmowski, L., Kümmerer, K. & Schramm, E. (eds.). Aachen: Gesellschaft zur Förderung der Siedlungswasserwirtschaft an der RWTH Aachen e.V., p. 357-366 10 p. (Gewässerschutz - Wasser – Abwasser; vol. 238).

    Research output: Contributions to collected editions/worksContributions to scientific reportsResearch

  8. Published

    Bilanzierung von Arzneimittelverbräuchen in ausgewählten Einrichtungen des Gesundheitswesens und Vergleich berechneter mit analytisch bestimmten Abwasserkonzentrationen.

    Herrmann, M., Olsson, O., Fiehn, R., Herrel, M., Gebhardt, W. & Kümmerer, K., 2015, Abwasser aus Einrichtungen des Gesundheitswesens – Charakterisierung, Technologien, Kommunikation und Konzepte: Abschlussbericht des durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Vorhabens "Innovative Konzepte und Technologien für die separate Behandlung von Abwasser aus Einrichtungen des Gesundheitswesens (Sauber+)". Pinnekamp, J., Palmowski, L., Kümmerer, K. & Schramm, E. (eds.). Aachen: Gesellschaft zur Förderung der Siedlungswasserwirtschaft an der RWTH Aachen e.V., p. 29-50 22 p. (Gewässerschutz – Wasser – Abwasser ; vol. 238).

    Research output: Contributions to collected editions/worksContributions to collected editions/anthologiesResearchpeer-review

  9. Published

    Bildungsmaßnahmen für Ärzte und Pflegepersonal bezüglich Arzneimittelrückstände im Wasserkreislauf

    Adomßent, M. & Kümmerer, K., 2015, Abwasser aus Einrichtungen des Gesundheitswesens – Charakterisierung, Technologien, Kommunikation und Konzepte: Abschlussbericht des durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Vorhabens "Innovative Konzepte und Technologien für die separate Behandlung von Abwasser aus Einrichtungen des Gesundheitswesens (Sauber+)", Förderkennzeichen: 02WRS1280A-J- der Fördermaßnahme "Risikomanagement von neuen Schadstoffen und Krankheitserregern im Wasserkreislauf (RiSKWa)". Pinnekamp, J., Palmowski, L., Kümmerer, K. & Schramm, E. (eds.). Aachen: Gesellschaft zur Förderung der Siedlungswasserwirtschaft an der RWTH Aachen e.V., p. 285-304 20 p. (Gewässerschutz - Wasser – Abwasser; vol. 238).

    Research output: Contributions to collected editions/worksContributions to collected editions/anthologiesResearch

  10. Published

    Membranbioreaktoren als Vorbehandlung bei der Elimination von Arzneimittelrückständen und Krankheitserregern aus Abwasser von Einrichtungen des Gesundheitswesens

    Mousel, D., Bastian, D., Everding, W., Steube, T., Bäumlisberger, M., Herrmann, M. & Menz, J., 2015, Abwasser aus Einrichtungen des Gesundheitswesens – Charakterisierung, Technologien, Kommunikation und Konzepte: Abschlussbericht des durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Vorhabens "Innovative Konzepte und Technologien für die separate Behandlung von Abwasser aus Einrichtungen des Gesundheitswesens (Sauber+)". Pinnekamp, J., Palmoswki, L., Kümmerer, K. & Schramm, E. (eds.). Aachen: Gesellschaft zur Förderung der Siedlungswasserwirtschaft an der RWTH Aachen e.V., Vol. 238. p. 135-156 (Gewässerschutz - Wasser - Abwasser; vol. 238).

    Research output: Contributions to collected editions/worksContributions to collected editions/anthologiesResearchpeer-review

  11. Published

    The Education, Research, Society, and Policy Nexus of Sustainable Water Use in Semiarid Regions - A Case Study from Tunisia

    Mader, C., Mahjoub, B., Bressler, K., Jebari, S., Kümmerer, K., Bahadir, M. & Leitenberger, A-T., 2015, Sustainable Water Use and Management: examples of new approaches and perspectives. Leal Filho, W. & Sümer, V. (eds.). Cham: Springer International Publishing AG, p. 277-291 15 p. (Green Energy and Technology).

    Research output: Contributions to collected editions/worksChapterpeer-review