Forschungsprojekte

Projektleitung
Christoph Bürger (Robert Boyle – Thüringisches Institut für BioWasserstoff- und Umweltforschung e.V.), Dr. Marcus Franke (FSU Jena)

Mitarbeitende
Dr. Babatunde Agbaogun (FSU Jena)

Thematik
Entwicklung von mobilen Prozesscontainern zur energetischen und stofflichen Nutzung biogener Abfallstoffe. TP: Desintegrations- und Wasseraufbereitungstechnologien im Labor & begleitende Analytik

Projektlaufzeit
2023 - 2025

Drittmittelgeber
Thüringer Aufbaubank und Europäischer Fond für regionale Entwicklung

Kooperationspartner
KOOP Architekten & Ingenieure (Weimar, Lars Christoph), Reichmann Biotechnik (Leipzig, Christoph Bürger)

Titel
Förderung der gesellschaftlichen Water Literacy

Projektleitung
Anika Kirschstein (FSU Jena)

Thematik
Wissenschaftskommunikation und Bildungsprojekte zur Förderung der gesellschaftlichen Wasserkompetenz

Projektlaufzeit
2023 - 2026

Drittmittelgeber
Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR ehem. BMBF)

Link
Kurzbeschreibung des Projekts

Schlagworte
Water Literacy, Wissenschaftskommunikation, Bildung

Titel
Entwicklung eines Echtzeit-Sensors zum kontinuierlichen Monitoring des chemischen Sauerstoffbedarfs (CSB) und weiterer Wassergüte-Parameter

Projektleitung
Dr. Marcus Franke (FSU Jena)

Mitarbeitende
Lara Volkmann (FSU Jena), Mohammad Suhash Jahan (FSU Jena), Dr. Samira Lambertz (ehem.)

Thematik
Das Projekt „KontiMonit“ strebt die Entwicklung eines echtzeitfähigen, elektrochemischen Sensors an, der eine kontinuierliche Messung des chemischen Sauerstoffbedarfs (CSB) ermöglicht und die Basis für neue Formen der Wassergüte-Prognostik ist. Der CSB ist ein Summenparameter, der die Gesamtheit der oxidierbaren Bestandteile des Abwassers beschreibt und in der Bewertung und Regulation der Gesamtheit an Verschmutzung eines Wassers eingesetzt wird.Da die Standardmethode zur Bestimmung des CSB häufig problembehaftet ist (Verwendung umweltschädlicher Chemikalien, lange Messzeiten, hohe Kosten und Energieaufwand, keine kontinuierliche Bestimmung des CSB) wird im Projekt „KontiMonit“ eine neuartige Sensorik entwickelt. In Kläranlagen kann solch ein Sensor z. B. mittels kontinuierlicher CSB-Überwachung und Modellierung des Schadstoffaufkommens zu einer intelligenten Steuerung beitragen, die den Energieverbrauch der Wasserreinigung minimiert und dadurch CO2-Emissionen und Kosten spart. Zudem kann durch weitere Sensorentwicklungen und die Erweiterung um andere wichtige Wassergüte-Parameter die Einleiterüberwachung perspektivisch vollständig von der Laboranalytik auf Sensoren verlagert werden. 

Projektlaufzeit
2023 - 2026

Drittmittelgeber
Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR ehem. BMBF)

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Kurzbeschreibung des Projekts

Schlagworte
Abwassermonitoring, Sensor, Elektrochemie, Umweltchemie, Chemischer Sauerstoffbedarf CSB, Nitrat, Kläranlage, Energieeffizienz, Ressourcenschonung, Prozesssteuerung, Wassergüte-Prognose

Kooperationspartner

• iks ComputerSysteme GmbH, Diaccon GmbH
• ifesca GmbH, Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS Hermsdorf Thüringen
• Zweckverband JenaWasser
• Umweltamt Stadt Bielefeld

Projektleitung
Prof. Martin Oschatz (FSU Jena)

Mitarbeitende
Dr. Babatunde Agbaogun (FSU Jena)

Thematik
Jedes Jahr fallen weltweit ca. 20 Milliarden Tonnen Biomasse in Form von Lignin an. Die Zellstoffindustrie allein produziert jährlich ca. 50 Millionen Tonnen Lignin, welches als Abfallprodukt angesehen und größtenteils verbrannt wird. Es besteht großes Interesse daran, dieses Biopolymer in zukünftige Wertschöpfungsketten einzubauen und es damit vom Abfall zum Wertstoff zu machen. Die reichhaltige Chemie der Biopolymere bietet die Möglichkeit der chemischen Funktionalisierung, Umwandlung und Depolymerisation. Kernziel von LignUp ist die Entwicklung, Bewertung und Implementierung von Strategien zur chemischen Aufwertung technischer Ligninabfälle für umwelt- und energierelevante Anwendungen. Der grüne Rohstoff kommt direkt aus der regionalen Zellstoffindustrie Thüringens. Dieses Ziel wird von einem interdisziplinären Konsortium von Expertinnen und Experten aus den Bereichen Energiematerialien, Polymerchemie, Elektrochemie, Spektroskopie, Wasser-behandlung, Oberflächenanalytik, theoretische Chemie, Lebenszyklusanalyse, Recyclingtechnik und Umweltpolitik in einem ganzheitlichen Ansatz bearbeitet, um das Potential dieses größtenteils unterschätzten Rohstoffs besser zu nutzen.

Projektlaufzeit
2024 - 2030

Drittmittelgeber
Carl-Zeiss-Stiftung (CZS)

Titel
FGR 0049 – PyreH2O – Pyrokatalytische Wasserreinigung

Projektleitung
Julian Schlechtweg (FSU Jena)

Mitarbeitende
Steven Leimbach (FSU Jena)

Thematik
Das Projekt PyreH2O erforscht die Pyrokatalyse als neuartigen Ansatz zum Abbau von Mikroschadstoffen in Wasser durch Temperaturänderungen. Dabei werden gezielt ungenutzte Wärmequellen wie industrielle Abwärme oder solarthermische Energie eingesetzt, um den Prozess ohne zusätzlichen Energiebedarf anzutreiben. Die Arbeitsgruppe hat in den vergangenen Jahren wesentliche Grundlagen für das Verständnis dieser Technologie erarbeitet und deren praktisches Potenzial belegt. Darunter der weltweit erste Nachweis der Entfernung eines Mikroschadstoffs aus Wasser mittels Pyrokatalyse.

Projektlaufzeit
2025 - 2027

Drittmittelgeber
Gefördert durch den Freistaat Thüringen aus Mitteln des ESF Plus (ESF+)

Kooperationspartner
Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS Hermsdorf Thüringen

Titel
Entwicklung und Integration von Graphen-Sensorik für die Analyse von Mikroschadstoffen in Kombination mit Trennsäulen- und Massenspektrometer-Technologien

Projektleitung
Prof. Andrey Turchanin (AG Turchanin, Institut für Physikalische Chemie), Dr. Marcus Franke (Lehrstuhl Prof. Stelter, AG Franke)

Mitarbeitende
Dr. David Kaiser (AG Turchanin, FSU Jena), Niklas Michalski (AG Franke, FSU Jena)

Thematik
Im Projekt wird ein kompaktes Analysesystem zur Vor-Ort-Detektion von Mikroschadstoffen in Wasser entwickelt. Die FSU kombiniert Graphen-Feldeffekt-Transistoren mit maßgeschneiderter Trennsäulentechnologie, Mikrofluidik und massenspektrometrischer Analytik. Ziel ist ein empfindliches, selektives und automatisierbares Messsystem für den Einsatz direkt in Kläranlagen und perspektivisch in weiteren Feldern wie der Lebensmittelanalytik.

Projektlaufzeit
2025 - 2028

Drittmittelgeber
Thüringer Aufbaubank (FTI-Thüringen TECHNOLOGIE)

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Kurzbeschreibung des Projekts

Schlagworte
Graphen-Sensorik, Trennsäulentechnologie, Wasseranalytik, Mikroschadstoffe, Mikrofluidik

Kooperationspartner

• Analytik Jena GmbH+Co. KGExterner Link (Abgleich mit neuer Referenz-Massenspektrometrie-Technologie und bestehender Analytik)
• Leibniz-Institut für Photonische TechnologienExterner Link (Lithographische Bauteilfertigung)
• IMMS Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gemeinnützige GmbH (IMMS GmbH)Externer Link & LUCAS Instruments GmbHExterner Link (elektronische Datenerfassung und Steuerung)  
• microfluidic ChipShop GmbHExterner Link (Mikrofluidik-Entwicklung)

Titel
Automatisierte Vorhersage und Analytik von Wasserschadstoffen

Projektleitung
Dr. Marcus Franke (FSU Jena)

Mitarbeitende
Christian Wilhelm Günter Carlo Beringer (ehem. FSU Jena)

Thematik
Entwicklung einer automatisierten und robotergestützten Methode zur Vorhersage und Analyse des Abbauverhaltens neuer Wasserschadstoffe.

Projektlaufzeit
2023 - 2026

Drittmittelgeber
Thüringer Aufbaubank

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Kurzbeschreibung des Projekts

Schlagworte
QSPR, Robotik, Abbauprognose, Wasserschadstoffe

Kooperationspartner

• Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Anorganische und Analytische Chemie, AG SteinbeckExterner Link
• CETONI GmbHExterner Link

Titel
Inter- and Transdisciplinarity Leadership Program

Projektleitung
Karsten Gäbler (FSU Jena)

Thematik
Leadership-Programm zur Förderung der inter- und transdisziplinären Zusammenarbeit und Führung in Wasserprojekten.

Projektlaufzeit
2023 - 2026

Drittmittelgeber
Thüringer Aufbaubank

Link
Kurzbeschreibung des Projekts

Schlagworte
Leadership, Interdisziplinarität, SDG

Titel
Adsorber für Wasserschadstoffe und Wertstoffe

Projektleitung
Dr. Marcus Franke (FSU Jena)

Mitarbeitende
Dr. Thomas Kutschin (FSU Jena)

Thematik
Entwicklung effizienter, kostengünstiger und regenerierbarer keramischer Adsorber zur Entfernung und Rückgewinnung spezifischer Wasserschadstoffe und Wertstoffe.

Projektlaufzeit
2023 - 2026

Drittmittelgeber
Thüringer Aufbaubank

Link
Kurzbeschreibung des Projekts

Schlagworte
Adsorption, Keramik, Schadstoffentfernung

Kooperationspartner

• Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für organische Chemie und makromolekulare Chemie, Professur für nanostrukturierte Polymermaterialien en

Titel
Beseitigung von Spurenstoffen aus Abwasser mithilfe hydrodynamischer Kavitation.

Projektleitung
Dr. Marcus Franke (FSU Jena)

Mitarbeitende
Md Nazumul Hossain (FSU Jena)

Thematik
Spurenstoffe, insbesondere Schadstoffe, die in Oberflächengewässern in sehr geringen Konzentrationen nachweisbar sind, stellen aufgrund ihrer Eigenschaften (z. B. endokrine Störungen, hohe Toxizität) ein wachsendes Problem dar. Um die zunehmende Verschmutzung von Wasser mit Spurenstoffen zu minimieren, sind effizientere Lösungen und innovative Verfahren mit breiter Anwendbarkeit erforderlich. In diesem Projekt werden wir ein hydrodynamisches Stator-Rotor-Kavitationssystem zur Entfernung von Schadstoffen aus kommunalen und industriellen Abwässern entwickeln und testen.

Projektlaufzeit
2023 - 2026

Drittmittelgeber
Thüringer Aufbaubank

Link
Kurzbeschreibung des Projekts

Schlagworte
Spurenstoffe, Abwasserbehandlung, Technik

Kooperationspartner

• Wehling Anlagen- und Maschinenbau GmbHExterner Link

Titel
Zero Liquid Discharge im Krankenhaus

Projektleitung
Dr. Marcus Franke (FSU Jena)

Mitarbeitende
Martin Heinz (E.S.C.H. GmbH)

Thematik
Entwicklung einer innovativen Abwasserbehandlung für Krankenhäuser, um das Ziel der Zero Liquid Discharge am Universitätsklinikum Jena zu erreichen.

Projektlaufzeit
2023 - 2025

Drittmittelgeber
Thüringer Aufbaubank

Link
Kurzbeschreibung des Projekts

Schlagworte
Abwasserbehandlung, Krankenhaus, Kreislaufführung

Kooperationspartner

• E.S.C.H. GmbHExterner Link
• Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTSExterner Link
• Universitätsklinikum Jena, Zentrum für Gesundheits- und Sicherheitsmanagement, Stabsstelle UmweltschutzExterner Link
• Rauschert GmbHExterner Link

Titel
Vitrimere - Eine neue Klasse von intelligenten Materialien für die nachhaltige Nutzung von polymeren Werkstoffen

Projektleitung
Prof. Dr. Ulrich S. Schubert (FSU Jena)

Mitarbeitende
Schubert, Hager, Gräfe, Popp, Höppener, Bräutigam

Thematik
Vitrimere sind eine neue Klasse intelligenter Polymerwerkstoffe, welche herausragende Eigenschaften zeigen. Sie können die Fähigkeit zur Selbstheilung aufweisen, einen Formgedächtniseffekt beinhalten und „recyclebare Duromere“ sein. Diese Polymernetzwerke können daher als Werkstoffe der Zukunft angesehen werden und sollen daher im Rahmen dieses Forschungsprojektes von der Synthese, über die Charakterisierung und dem Verständnis des Mechanismus bis hin zu ihren Umwelteinflüssen untersucht werden.

Projektlaufzeit
bis 2025

Drittmittelgeber
Carl-Zeiss-Stiftung

Drittmittelgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, AiF Projekt GmbH

Thematik
Messsystem zur kontinuierlichen, chemikalienfreien Überwachung des chemischen Sauerstoffbedarfs (CSB) im (Ab-)Wasser; Entwicklung und Optimierung des analytischen Messverfahrens zur ultraschall-unterstützten elektrochemischen CSB-Bestimmung.

Projektlaufzeit
2020  – 2023

Drittmittelgeber
Thüringer Aufbaubank und Europäischer Fond für regionale Entwicklung

Thematik
Entwicklung und Test eines innovativen Verfahrens zum Recycling und zur Wiederverwendung öl-kontaminierter Abwässer in der metallverarbeitenden Industrie durch oberflächenmodifizierte keramische Membranen​.

Projektlaufzeit
2021-2023

Drittmittelgeber
Thüringer Aufbaubank und Europäischer Fond für regionale Entwicklung

Thematik
Künstliche Intelligenz in der Wassertechnologie - Vorhersage der Abbaubarkeit, Chemikalien-Bewertung, Reaktorauslegung

Projektlaufzeit
2020 – 2022

Drittmittelgeber
Thüringer Aufbaubank und Europäischer Fond für regionale Entwicklung

Thematik
Ultraschall-Kombinationsverfahren zum Abbau von Mikroschadstoffen in Wasser

Projektlaufzeit
2020 – 2022

Drittmittelgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, AiF Projekt GmbH

Thematik
Energieeffiziente oxidative Wasseraufbereitungsanlage auf der Basis pyroelektrisch modifizierter Hybridphoto-katalysatoren

Projektlaufzeit
2019 – 2022

Drittmittelgeber
Thüringer Aufbaubank und Europäischer Fond für regionale Entwicklung

Thematik
Entwicklung eines Verfahrens zur Elimination von Pharmazeutika und anderen organischen Spurenstoffen aus Abwasser mit einem kombinierten System aus funktionalisierten keramischen Nanofiltrationsmembranen und erweiterter Oxidation

Projektlaufzeit
2018 – 2021

Drittmittelgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, AiF Projekt GmbH

Thematik
Entwicklung eines reaktorbasierten sonophotokatalytischen en-bloc-Verfahrens zur Wasserdekontaminierung und -desinfektion

Projektlaufzeit
2018 – 2020

Drittmittelgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, AiF Projekt GmbH

Thematik
Entwicklung eines Hybrid-Kavitationsverfahrens für die effiziente Aufbereitung von Oberflächenstärke in der Papierherstellung - Entwicklung des optimalen Reaktordesigns

Projektlaufzeit
2017 – 2020

Drittmittelgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, AiF Projekt GmbH

Thematik
Entwicklung der analytischen Methoden u. einer Laboranlage sowie Ermittlung effizienter Betriebspunkte für das KAVOXVerfahren und verfahrenstechnische Begleitung der Umsetzung

Projektlaufzeit
2017 – 2019

Drittmittelgeber
Auftrag

Thematik
Herstellung von verschiedenen PAA-freien Flockungshilfsmitteln (FHM) durch Laborsynthese

Projektlaufzeit
2019 – 2019

Drittmittelgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, VDI/VDE Innovation + Technik GmbH

Thematik
Desintegrationsverfahren zur Behandlung und Rückgewinnung biologisch abbaubarer Kunststoffe aus nachwachsenden Rohstoffen

Projektlaufzeit
2017 – 2019

Drittmittelgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Thematik
Neuartige hochintegrierte Elektrodensysteme für sono-elektrochemische Reaktoren zur effizienten Beseitigung von REACH-relevanten anthropogenen Spurenstoffen in Wasser

Projektlaufzeit
2016 – 2019

Drittmittelgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie,

Thematik
Entwicklung einer Sol-Gel Methode und eines Verfahrens für die Anlagerung von antibak-teriellen Nanomaterialien auf (Textil-)Fasern

Projektlaufzeit
2016 – 2017

Drittmittelgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Thematik
Entwicklung eines innovativen Membran-verfahrens für eine effiziente Trennung von  Öl-Wasser Emulsionen und Gemischen mit intelligenter Modulverschaltung und in-situ Oberflächenmodifikation

Projektlaufzeit
2015 – 2018

Drittmittelgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Thematik
Entwicklung eines dynamischen Steuer- und Regelungssystems mit Sensorik zur Optimierung des spezifischen Energieeintrags beim Biomasseaufschluss

Projektlaufzeit
2015 – 2016

Drittmittelgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Thematik
Entwicklung eines neuen Verfahrens zum Abbau phenolhaltiger Industrieabwässer mit Hilfe kavitationschemisch operierender Reaktoren und einer nachgeordneten biologischen Reinigungsstufe

Projektlaufzeit
2014 – 2016

Drittmittelgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Thematik
Effizienzsteigerung der Biodieselsynthese durch Hydrodynamisch-Akustische-Kavitation

Projektlaufzeit
2012 – 2014

Drittmittelgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Thematik
Optimierung der Hydrolyse zur Effizienzsteigerung des Biogasprozesses durch Hydrodynamisch-Akustische-Kavitation

Projektlaufzeit
2011 – 2013

Drittmittelgeber
Auftrag

Thematik
Vergleichende Untersuchungen zur ultraschallgestützten Desintegration von Klärschlämmen (industrielle Forschung)

Projektlaufzeit
09/2010 – 11/2010