Graduierungsarbeit­en

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offene Themen

Bachelorarbeiten

Masterarbeiten

• Extraktion von heimischen Rindenabfällen und Upgrading der Extrakte zu Kraft- und Chemierohstoffen
  Kontakt: Dr. Martina Bremer
  Im Zuge der mit dem Pariser Klimaabkommen beschlossenen Senkung der THG-Emissionen rückt die Erzeugung von nachhaltigen Energieträgern und Chemierohstoffen aus regenerativen Quellen immer mehr in den Fokus von Forschung und Industrie. Aktuell wird die Erzeugung strombasierter Produkte favorisiert (z. B. e-Fuels), da der dafür notwendige Kohlenstoff in Form von CO₂ sowie der Wasserstoff prinzipiell in sehr großer Menge zur Verfügung stehen. Einem schnellen Hochlauf von PtL-Prozessketten großen Maßstab steht derzeit allerdings noch die Problematik der Bereitstellung großer (grüner) CO₂-Mengen im Wege. Bei der Nutzung pflanzlicher Rohstoffe stellt sich die Kohlenstoff-Problematik nicht, da Pflanzen Kohlenstoff im Rahmen der Photosynthese assimilieren. Insofern kann deren Nutzung einen schnellen Beitrag zur Schließung des Kohlenstoffkreislaufs verbunden mit der Verringerung der THG-Emissionen liefern. Flüssige Kraft- und Chemierohstoffe können sowohl über direkte (Pyrolyse, Extraktion etc. gefolgt von weiteren Aufarbeitungsschritten), als auch indirekte Verflüssigungsverfahren (Vergasung und Synthese) gewonnen werden. Der erstgenannte Weg soll im Rahmen der hier angebotenen Abschlussarbeit untersucht werden.

• Strukturerhaltende Acetosolv-Delignifizierung von Furnieren verschiedener Holzarten
  Kontakt: Dipl. Ing. Winfried Barth
  Die Entfernung der Holzkomponente Lignin aus dem Zellverbund ermöglicht vielfältige Modifizierungen und ist eine Schlüsseltechnologie für den Einsatz holzbasierter Biokomposite in neuen Anwendungsfeldern. Im Rahmen der Masterarbeit sollen Furniere chemisch Delignifiziert und mittels instrumenteller Analytik untersucht werden. Die Gegenüberstellung der Holzarten Kiri (Paulownia spp.), Pappel (Populus spp.), Monterey-Kiefer (Pinus radiata) und Linde (Tilia spp.) soll dabei Teil einer Potenzialanalyse sein.

• Lignin als Precursor für poröse Kohlenstoffe
  Kontakt: Dr. M. Bremer
  Lignin aus unterschiedlichen Quellen (Kraftaufschluss, Sulfitaufschluss, Hydrolyselignin) soll für als Precursor für die Herstellung poröser Kohlenstoffe genutzt werden, die im Bereich elektrochemischer Kondensatoren und zur Separatormodifizierung bei Batteriesystemen einsetzbar sind. Hierbei soll der Einfluss funktioneller Gruppen auf die Porosität der Kohlenstoffe untersucht werden. Dazu werden in den Ligninen durch Oxidation und N-Modifizierung verschiedene neue funktionelle Gruppen erzeugt. Die Lignin-Modifizierung und Charakterisierung erfolgt am IPHC. In Kooperation mit dem Leibniz-Institut für Festkörper-und Werkstoffforschung (IFW) Dresden werden die Pyrolyse der Lignine und die Charakterisierung der Kohlenstoffe durchgeführt.

• Bioinspirierte, lignocellulosische Materialien

  Kontakt: Dr. T. Elschner

  Zur Untersuchung von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen lignocellulosischer Materialien sollen definierte Modellverbindungen synthetisiert werden. Auf dem Weg zu künstlichen Lignin-Kohlenhydrat-Komplexen zeigen erste Versuche eine erfolgreiche Veresterung von Cellulose mit Hydroxyzimtsäuren (Elschner, T.; Brendler, E.; Fischer, S.: Highly selective Mitsunobu esterification of cellulose with hydroxycinnamic acids. Macromolecular Chemistry and Physics (2021) https://doi.org/10.1002/macp.202100232). Im Rahmen der Masterarbeit sollen weitere Polysaccharide mit Phenolsäuren modifiziert werden, die als Basismaterial für Modellfilme und Lignifizierungsexperimente dienen. Details können der DFG-Projektbeschreibung entnommen werden: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/451990883

• Untersuchung der Aufschlussregime ausgewählter Ackerpflanzen zur Textilzellstoffgewinnung
  Kontakt:    Dr. K. Thümmler,  Dipl.-Wing. M. Winkler
  Im Rahmen jüngster Untersuchungen des IPHC konnte die Eignung einer Reihe von landwirtschaftlichen Kulturpflanzen zur Herstellung von Textilzellstoffen nachgewiesen werden. Auf diesen Erkenntnissen aufbauend sollen die Möglichkeiten des Aufschlusses dieser Stoffe eingehend untersucht und gegebenenfalls optimiert werden. Neben Aufschlüssen in zweilitrigen sowie großmaßstäbigen Autoklaven bietet die Arbeit durch die Durführung von pflanzenchemischen Untersuchungen einen ganzheitlichen Erkenntnisgewinn. Zudem ermöglicht die Arbeit auf Wunsch die Mitwirkung an der Erstellung von Ökobilanzen und gewährt so einen Einblick in diese künftige Kernkompetenz wirtschaftsorientierter Naturwissenschaftler. 

• Erprobung des Acetosolv-Verfahrens an Strohen verschiedener Nutzpflanzen
  Kontakt:    Dr. K. Thümmler, Dipl.-Wing. M. Winkler
  Der chemische Aufschluss von Strohen mittels alternativer Verfahren ermöglicht den Ersatz von Holz bei der Herstellung hochwertiger Zellstoffe. Nachdem der Aufschluss einer Reihe von Pflanzenstrohen mittels des Sodaverfahrens Erfolge zeitigte, soll die Eignung des Acetosolvverfahrens (mittels Essigsäure) untersucht werden. Die praktische Laborarbeit soll neben pflanzenchemischen Untersuchungen der Ausgangsmaterialien Aufschlüsse in kleinem und mittlerem Maßstab umfassen. Durch anschließende Analyse der gewonnen Zellstoffe kann ein umfassender Einblick in die Möglichkeiten alternativer Materialien und Verfahren des Zellstoffaufschlusses gewonnen werden.

• Fraktionierung und Charakterisierung von Acetosolv-Absäure
  Kontakt: Dipl.-Ing. Winfried Barth
  Der Aufschluss von Holz und anderen Lignocellulosen mit dem Acetosolv-Verfahren bietet eine ökologische Alternative zu konventionellen Delignifizierungsprozessen. Dabei wird Essigsäure als Hauptkomponente eingesetzt, die nach der Reaktion zurückgewonnen werden soll. Ziel ist die Kaskadennutzung der Absäure und Kreislauführung der Chemikalien. Dabei spielt die Untersuchung der Löslichkeit von Lignin, dessen Fällung durch pH-Wert Änderung und die Bestimmung des Acetylierungsgrades eine wichtige Rolle. Bei einer Kaskadennutzung der Absäure für weitere Aufschlüsse soll gegebenenfalls eine Vorbehandlung durch Dosierung von Make-up-Chemikalien realisiert werden. Die Masterarbeit beinhaltet die Durchführung von Aufschlussversuchen und die Bestimmung von Ausbeuten, Kappazahlen, Ligningehalten, sowie die Analyse der Absäure mittels Titration.
  Das Thema lässt sich in den Bereich der Bioökonomie durch wertschöpfende stoffliche Nutzung von Reststoffen einordnen.

• „Aufschluss von Einjahrespflanzen und Reststoffen zur Herstellung von microfibrillierter Cellulose (MFC)“
  Kontakt: Dr. Katrin Thümmler
  Aktuell werden zur Herstellung von mikrofibrilierter Cellulose meist konventionelle, holzbasierte Zellstoffe verwendet. Diese benötigen eine intensive Vorbehandlung, um sie mittels Hochdruckhomogenisierung zerkleinern zu können.
  Im Rahmen einer Masterarbeit sollen Bedingungen für den chemischen Aufschluss unterschiedlicher pflanzenbasierter Materialien mit alternativen Methoden untersucht und verglichen werden. Dazu werden sowohl Aufschlussbedingungen variiert als auch verschiedene Wasch- und Bleichstufen zum gezielten Abbau des durchschnittlichen Polymerisationsgrades (DP) getestet.
  Ziel der Arbeit ist die Entwicklung von Verfahren zur Gewinnung von Zellstoffen, die zur Herstellung von MFC mit bestimmten Eigenschaften besonders geeignet sind. Als Beispiel für deren Einsatz wird In Kooperation mit dem Zentrum für Bucherhaltung Leipzig GmbH die Eignung der hergestellten Zellstoffe als Komponente in Verfestigern für die Restaurierung geschädigter holzhaltiger Papiere bewertet.