Die Anwendung von nicht-thermischen Plasmen für die Behandlung von Saatgut und in der Kultivierung von Nutzpflanzen eröffnet neue Möglichkeiten für die Produktion und Verarbeitung landwirtschaftlicher Produkte. Zum einen kann deren desinfizierende Wirkung genutzt werden, um Agrochemikalien zu ersetzen. Zum anderen können Stoffwechselprozesse angeregt werden, die eine bessere Anpassung bzw. Resilienz gegenüber sehr unterschiedlichen Witterungsbedingungen erlauben, wie sie v.a. im Zusammenhang mit sich ändernden klimatischen Voraussetzungen immer wichtiger werden. Zusammen tragen diese Potentiale zur Ertragssicherung und möglicherweise –steigerung im Anbau von Nutzpflanzen bei. Die Untersuchung der Grundlagen der entsprechenden Prozesse aber auch deren Umsetzung in technischen Lösungen für den Anwender ist Ziel der Bestrebungen des Forschungsschwerpunkts. Im Mittelpunkt stehen dabei die Erzeugung von mit Luft oder Wasser im Plasma gebildeter reaktiver Sauerstoff- und Stickstoffspezies. Dabei werden direkte Behandlungsmethoden, bei denen das Plasma unmittelbar zur Wirkung kommt, von den indirekten Methoden unterschieden, bei denen mit Plasma behandelte Luft oder Wasser eingesetzt wird. Für die direkte Behandlung konnte im Rahmen des vom BMBF geförderten WIR!-Vorhabens „Physics for Food“ Plasma als möglicher Ersatz zur chemischen Beize von Saatgut bereits etabliert werden. Die Verwendung von Plasma behandelter Luft eignet sich dagegen insbesondere zur Minderung von Verlusten während der Lagerung z.B. durch Schimmelpilze oder Insekten. Mit Plasma behandeltem Wasser können verschiedene Ziele verfolgt werden. Dazu gehört ebenfalls die Abtötung schädlicher Mikroorganismen. Zudem können die im Wasser angereicherten Stickstoffverbindungen aber auch gezielt zur Düngung und damit verbunden einem Verzicht auf mineralische Dünger genutzt werden. Besonders vielversprechend ist aber v.a. die Manipulation von Stoffwechselprozessen, die sich bisher in einem stärkeren Wurzelwachstum wiederfindet und eine bessere Stressanpassung andeutet.

Die Vermeidung und Beseitigung von Krankheitserregern ist auch in der Tierhaltung von überragender Bedeutung. Plasmaanwendungen können dabei dazu beitragen den Bedarf an Arzneimitteln zu reduzieren und generell für hygienische Haltungsbedingungen auch ohne den intensiven Einsatz von Desinfektionsmitteln zu sorgen. Keime können dabei durch Plasmafilter aus der Stallluft, z.B. von Kälber- und Schweineställen, und auch aus dem Wasser, z.B. von Aquakulturanlagen, beseitigt und dabei nicht nur in Filtern gefangen, sondern auch tatsächlich inaktiviert werden. Direkte Plasmabehandlungen und die Anwendung von Plasma-behandelter Luft oder Plasma-behandeltem Wasser können ebenso für eine Desinfektion von Oberflächen eingesetzt werden, z.B. wieder für die Ställe selbst oder auch von Anlagen, wie Melkgeschirren. Vorbeugende Maßnahmen, wie die Klauenpflege von Huftieren, z.B. zur Vermeidung der Strahlfäule durch Plasma-behandeltes Wasser, lassen sich ebenfalls einfach umsetzen. Daneben ist eine Keimvermeidung und –reduktion auch für eine chemiefreie Desinfektion von Fleischersatzprodukten an Bedeutung.

Neben der neueren Anwendung von Plasmaverfahren im Vorerntebereich, d.h. im Nutzpflanzenanbau, sind die Verwendung von Plasma behandelter Luft und Plasma behandeltem Wassers gerade im Nacherntebereich, d.h. der Verarbeitung von Lebensmitteln, inzwischen eine gewerblich aufmerksam verfolgte Technologie. Unmittelbare Ziele sind Lebensmittelverluste zu reduzieren und die Sicherheit von Lebensmitteln zu steigern. Dabei wird vorrangig untersucht, wie sich Plasmaprozesse vorteilhaft in bestehende Verarbeitungsabläufe integrieren lassen. Beispiele hierfür sind ein Tauchverfahren zur Vermeidung von Lagerverlusten in ‚controlled atmosphere‘, d.h. CA-Lagern, der Obstvermarktung oder Waschprozesse in der ‚fresh-cut‘ Produktion. Weitere Aktivitäten sind die Entwicklung von ‚cleaning in place‘ bzw. ‚sterilization in place‘ (CIP/SIP) Verfahren im Verpackungsbereich. Dabei wird ebenfalls die Idee verfolgt mittels Plasma effizient antimikrobiell wirksame Spezies, insbesondere Radikale und Metastabile, zu generieren. Diese werden innerhalb verfahrenstypischer Zeiten abgebaut, so dass mögliche Auswirkungen auf das Produkt minimiert und eine Gefährdung des Konsumenten ausgeschlossen werden können. Um die Forschungsaktivitäten hinsichtlich der Entwicklung, Fertigung und Vermarktung von plasmabasierten Systemen zur effizienten, schonenden Dekontamination von Lebensmitteln, Produktionsmitteln und deren Verpackungen voranzutreiben, engagiert sich das INP als aktiver Partner in verschiedenen nationalen und internationalen Projekten.

Zentrale Aufgabe für die Bioökonomie sind die stoffliche und energetische Nutzung von verschiedenen Biomassen. Je nach Anforderung und Aufgabenstellung sind Aufbereitungstechnologien notwendig, die hinsichtlich Leistungseintrag, thermische und mechanische Belastung, sowie chemische Umsetzung sehr unterschiedlichen Anforderungen gerecht werden müssen. Plasmaquellen können in ihrer Vielfalt in weiten Bereichen diesen Ansprüchen erfüllen.

Für die Aufbereitung von Wirtschaftsdünger, wie Fermentationsreste aus Biogasanlagen zur nochmaligen Vergärung wurde ein Verfahren entwickelt, das eine Kombination von Plasma- und Ultraschallquelle darstellt. Die organische Fracht der Gärreste kann durch die Behandlung mittels Plasma und Ultraschall aufgeschlossen und weiter zur Methanproduktion eingesetzt werden. Das neu entwickelte innovative Verfahren trägt auch maßgeblich zur Vermeidung von schädlichen Emissionen bei, da Ammoniak- und Methanfreisetzungen deutlich verringert werden können.

Darüber hinaus bieten die im Forschungsschwerpunkt entwickelten Plasmaquellen auch Potential für die stoffliche Verwertung von Substraten wie Cellulose, Lignin oder Klärschlamm z.B. für die Erzeugung von Glucose, sowie dem Recycling von Phosphor.

Physikalisches Plasma eignet sich auch für den schonenden, aber effektiven Aufschluss von Mikroalgenbiomasse. Mikroalgen beinhalten eine Vielzahl an wertvollen Inhaltsstoffen, welche sich für verschieden Zwecke verwenden lassen. So finden sie beispielsweise in pharmazeutischen, kosmetischen Bereichen, der Lebensmittelindustrie oder auch in Feinchemikalienherstellung Anwendung. Jedoch besitzen Mikroalgen sehr feste Zellwände, die mit herkömmlichen Aufschlussmethoden häufig nicht den gewünschten Erfolg erzielen, sei es durch ungenügenden Aufschluss oder negative Effekte (z.B. Hitzeentwicklung) auf das Extraktgut. Für den Aufschluss mittels physikalischem Plasma, wurde eine Plasmaquelle entwickelt, welche die Zellwände der Algen schonend, aber wirkungsvoll aufschließt. Die hauptsächliche Wirkung des Plasmas beruht auf starken Schockwellen, welche für das Aufschlussergebnis verantwortlich sind. Negative Nebeneffekte, wie Wärmeentwicklung oder oxidative Prozesse entstehen kaum und haben somit keinen negativen Effekt auf die zu extrahierenden Stoffe. So konnte bereits gezeigt werden, dass vor allem temperaturempfindliche Stoffe, wie z.B. Proteine oder färbende Pigmente aus den Mikroalgen besonders gut gewonnen werden können, ohne schädlichen Einfluss auf die Moleküle zu nehmen.

Die Wasseraufbereitung steht durch zunehmende Konzentration von Schadstoffen und der damit verbundenen Besorgnis vor großen Herausforderungen. Gerade biologisch nur schwer abbaubare Stoffe wie Medikamente oder Pestizide, verlangen nach neuen, effizienten Methoden. Plasmaverfahren stellen dafür eine umweltschonende und kostengünstige Alternative dar, die gezielt für verschiedene Anforderungen entwickelt werden können. Viele konventionelle Verfahren, wie auch Ozonung oder UV-Behandlung, sind dagegen gegenüber stabilen Verbindungen wenig effizient. Insgesamt können mit Plasmatechnologien Emissionen in die Umwelt, insbesondere über Abwässer, gut begegnet werden. Plasma kann auch gegen problematische Mikroorganismen, z.B. Legionellen und multiresistente Mikroorganismen, wirksam eingesetzt werden. Damit lässt sich die Ressource Wasser insgesamt als Produktionsmittel besser nutzen und kann effizienter in Kreislaufführungen eingesetzt werden. Daneben kann auch natürlichen Schadstoffen, wie Cyanotoxinen, die durch das vermehrte Auftreten von Algenblüten die Trinkwasserversorgung beeinträchtigen, wirksam begegnet werden. Mit dem Eintrag über Wasserabläufe oft verbunden hat inzwischen auch der Schadstoffabbau, z.B. von perfluorierten Kohlenwasserstoffen, in Böden an Bedeutung gewonnen. Zusammen mit den Möglichkeiten, die sich aus der Verarbeitung von Biomasse ergeben, lassen sich Böden zudem potentiell regenerieren.

Die Methoden, um ein Plasma in oder an die Flüssigkeit heranzubringen, unterscheiden sich meist deutlich von denen für eine Behandlung von Gasen. Dabei ergeben sich aber auch zusätzliche Möglichkeiten in der Flüssigkeit Reaktionsprozesse auszunutzen, die nicht nur für den Schadstoffabbau von Vorteil sein können, sondern auch neue Wege für chemische Synthesen aufzeigen.

Plasmaverfahren sind generell sehr erfolgreich im Abbau schädlicher Keime aber v.a. auch von Schadstoffen oder zumindest unerwünschter chemischer Verbindungen, in Luft und Abgasen. Dabei kann es sich um flüchtige Kohlenwasserstoffe (VOCs) und Gerüche aber auch unerwünschten Emissionen, wie Kohlendioxid, handeln. Durch die COVID-Pandemie wieder verstärkt in den Fokus gerückt ist außerdem die Beseitigung von durch die Luft übertragener Keime. Die Einsatzmöglichkeiten für die Plasmatechnologie sind genauso vielfältig wie die verschiedenen Anwendungsfelder und entsprechende Lösungen können zielgereichtet entwickelt werden. Dabei kann es sich um die Beseitigung von Mikroorganismen und Reifegasen in der Lagerhaltung von Obst und Gemüse handeln oder um die Raumluftreinigung zur Vermeidung der Ausbreitung von Infektionskrankheiten in Bürogebäuden, Krankenhäusern oder auch Kreuzfahrtschiffen. Der Schadstoffabbau, z.B. von Stickoxiden und Schwefelverbindungen, in Abgasströmen aus Industrieanlagen oder Verbrennungsmotoren bietet ebenfalls Möglichkeiten für den Einsatz von Plasmen. Gerade für die Konversion von Kohlendioxid haben Plasmaverfahren ausdrückliches und einzigartiges Potential für die Steuerung der dabei auftretenden chemischen Prozesse. Aus diesem Grund arbeitet der Forschungsschwerpunkt „Landwirtschaft, Bioökonomie und Umwelt“ zum Verständnis und zur Entwicklung im Bereich Ab- und Raumluft auch eng mit dem Forschungsschwerpunkt „Plasmachemische Prozesse“ zusammen.

Die zur Desinfektion und Dekontamination entwickelten Methoden eignen sich nicht nur für den Einsatz in Landwirtschaft, Bioökonomie oder in Bezug auf Umweltaspekte. Darüber hinaus sind sie gerade auch für den medizinischen Bereich, den Pflegebereich oder dem vorbeugenden  Gesundheitsschutz von Interesse. Plasmaverfahren können erfolgreich für die Aufbereitung und selbst Sterilisation von Artikeln eingesetzt werden, die anderen Verfahren, z.B. Autoklavieren, nicht zugänglich sind. Dazu gehören neben traditionellen Einwegartikeln auch Endoskope und die Aufbereitung persönlicher Schutzausrüstung, wie Atemmasken oder Textilien. Bewusst ausgenutzte und optimierte Prozesse haben gegen bestimmte problematische Keime auf Oberflächen, z.B. Cryptosporidium, außerdem deutlich bessere, schnellere und umfassendere Ergebnisse erzielt, als Desinfektionsmittel. Im öffentlichen Raum kann einer Verbreitung von Infektionen über Berührungsoberflächen, z.B. Handläufen und Haltestangen, vorgebeugt werden. Plasmen werden zudem für die Grundreinigung von Patientenzimmern oder Krankenwägen eingesetzt, um nosokomialen Infektionen zu begegnen. Vorteile gegenüber gängigen Desinfektionsverfahren und –mitteln ist eine rückstandsfreie Behandlung. Zudem sind gegenüber den ausgenutzten physikalisch-chemischen Mechanismen keine Resistenzen bekannt oder zu erwarten. Daher sind Plasmaverfahren auch ausgesprochen vielversprechend zum Abbau multi-resistenter Mikroorganismen und auch Viren.

• IFAT München 2024 13.-17.5. 2024:
  Weltleitmesse für Wasser-, Abwasser-, Abfall- und Rohstoffwirtschaft
  Wir stellen aus am Gemeinschaftsstand der German Water Partnership (GWP)
• 46. Workshop des Anwenderkreises Atmosphärendruckplasma (ak-adp) „Mit Atmosphärendruckplasma die Energiewende gestalten“, 17.-18.4.2024, Dresden
  M. Schneider (Vortrag): “Plasmatechnologien für einen nachhaltigen Umgang mit Wasser“
• DECHEMA Industrietage Wassertechnik 2023, 14.-15.11. 2023, Frankfurt/Main
  M. Schneider (Vortrag) “Innovative Plasmatechnologien für die Wasserbehandlung“
• Agritechnica 2023, 12.11.-18.11.23, Hannover
  J.F. Kolb (Vortrag, Expert Stage “Systems & Components”): “Plasma Physics as Substitute for Pesticides and Nitrogen Fertilzers”
• BLUE PLANET Berlin Water Dialogues: Closing the Loop - Circular Water Economy (Break-Out Session: The Future of Water Reuse), 8.11.2023 (online)
  M. Schneider (Vortrag): “Innovative plasma technologies for the treatment and reuse of water”
• 13th Asian-European Intern. Conference on Plasma Surface Engineering (AEPSE 2023), 5.-8.11.23, Busan, Korea
  V. Brüser (eingeladener Vortrag) “Plasma-assisted catalytic processes for hydrogen storage and production”, S. Mousazadeh Borghei (Vortrag) “Synergetic effect of the liquid water and hydrogen on CO2 conversion by nanosecond-pulsed DBD”
• Global Plasma Forum, 15.-18.10.23, Aomori, Japan
  J.F. Kolb (Plenarvortrag) “Plasma Treated Water for Agriculture”
• Seeds meets Technology, 26.-28.9., Zwaagdijk-Oost, Netherlands
  R. Bansemer
• Aquaculture Europe 2023, 18.9.-21.9.23, Vienna, Austria
  M. Balazinski (Vortrag) “Cold Atmospheric Plasma and Pulsed Electric Fields as Decontamination Technologies for Recirculating Aquaculture Systems”
• Symposium Blaue Bioökonomie, 11.9.-13.9.23, Universität Oldenburg
  K. Zocher (Vortrag) “ Physikalisches Plasma als Extraktionsmethode“
• 23rd Intern. Conference on Gas Discharges, 10.-15.9.23, Greifswald, Germany
  J.F. Kolb (eingeladener Vortrag) “Chemical Transformation by Atmospheric Pressure Discharges in Air with the Addition of Water“
• VDLUFA Kongress 2023, 7.9.23, Hochschule Weihenstephan Triersdorf, Freising:
  Klimaanpassung und Ernährungssicherheit – Herausforderungen für die Landwirtschaft
  N. Wannicke (eingeladener Vortrag) “ Potential der Saatgutbehandlung mit physikalischem Kaltplasma (CAP) zur Saatguthygiene und Biostimulanz“
• International Bioeconomy ClusterMeeting, 28.-30.8.2023, Finsterwalde, Germany
  K. Zocher (Vortrag) “Physical Plasma Methods for a Novel Circular Bioeconomy Approach”
• LASER World of PHOTONICS 2023, 27.6.-30.6.2023, Messe München
  Wir stellen aus und tragen vor: E. Timmermann “ SafeCutter - Sichere Laserbearbeitung leicht gemacht“, R. Bansemer
• 4th Intern. Workshop on Plasma Agriculture (IWOPA4), 18.-22.6.2023, Seoul, Korea
  H. Brust (Plenarvortrag) “Effects of Plasma Treated Water on Narrow-leafed Lupin (Lupinus angustifolius L.) under Abiotic Stress“, J.F. Kolb (Plenarvortrag) “Plasma Agriculture – from Laboratory to Field“
• 17. Rostocker Bioenergieforum, 16.6.2023, Rostock
  V. Brüser (Vortrag) “Biomassebehandlung mittels Plasmen – Verfahren zur Ultraschall-Plasma-Behandlung von Fermentationsresten aus Biogasanlagen“
• 25th International Symposium on Plasma Chemistry, 21.-26.5,23, Kyoto, Japan
  S. Mousazadeh Borghei (Poster) “Influence of Liquid Water and Hydrogen on CO2 Conversion for a Nanosecond-Pulsed DBD”
• Intern. Assoc. Food Protection European Symposium 2023, 3.-5.5.2023, Aberdeen, UK
  U. Schnabel (Poster) “Plasma Treated Water: Industrial Application on Minimally Processed Leafy Greens”
• 20th Plasma Technology Conference, 27.-29.3.2023, Ruhr University, Bochum
  M. Schmidt (Vortrag) “Power Measurement in an Inductively Limited Pin-to-Liquid Discharge”
• Annual Meeting of Plant Research 2023 (PLANT 2030), 20.-22.3.2023, Potsdam, Germany
  H. Brust (Poster) “Effects of Plasma Treated Water on Blue Lupine (Lupinus angustiflius L.) under Drought Stress”, J.F. Kolb
• Saatguttagung 2023, 7.-9.3.2023, Nossen Germany
  N. Wannicke (Vortrag, Co-Autor) “Cold Atmospheric Plasma Treatment of Trifolium and Poa Seeds as a Tool to Increase Germination Rates“

Laufzeit vom 1.1.2024 – 31.12.2026, gefördert durch das Programm Kooperative Exzellenz der Leibniz-Gemeinschaft unter dem Förderkennzeichen (FKZ) K522/2023.

Biobasierten Polymeren nehmen immer größere Bedeutung als Ersatz von aus Erdöl gewonnenen Materialien ein. Entsprechend werden Möglichkeiten des Abbaus biobasierter Polymere und der Wiederverwendung der damit wieder verfügbaren Komponenten, d.h. der Monomere, immer wichtiger. Durch die Entwicklung entsprechender Verfahren könnte somit eine komplette Kreislaufführung bzw. –wirtschaft ermöglicht werden. Neben der thermischen Wiederverwendung ist dazu v.a. ein chemisches Recycling, mit dem sich Grundstoffe tatsächlich wiedergewinnen lassen, von entscheidender Bedeutung. Die Depolymerisation in monomere und oligomere Bausteine würde unmittelbar Ausgangsstoffe für eine erneute Polymerisation bereitstellen. Das Vorhaben, unter Leitung des Leibniz-Instituts für Katalyse, nimmt sich dieser Herausforderung an und untersucht verschiedene chemische und technische Ansätze unterschiedlichen Reifegrads. Als eine der vielversprechenden Methoden wird dazu am INP der Einsatz von Plasmaverfahren untersucht. Die Forschungsanstrengungen geschehen im engen Austausch mit Partnern des Leibniz-Instituts für Polymerforschung und der Universität Paderborn. Der Fokus liegt dabei auf der Umwandlung von bio-basierten Polyurethanen, -karbonaten, -amiden, und –estern.

Projektleitung:

Dr. Volker Brüser
Tel.: +49 3834 – 554 3808
brueserinp-greifswaldde

Laufzeit vom 1.10.2023 – 30.9.2026, gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klima (BMWK) unter dem 7. Energieforschungsprogramm der Bundesregierung mit dem Förderkennzeichen (FKZ) 03EI5473A.

Neben ihrem Beitrag als regenerative Energiequelle tragen Biogasanlagen dabei auch zur Vermeidung der Freisetzung von Treibhausgasen, insbesondere aus Gülle, d.h. Methan (CH4), Kohlendioxid (CO2) und Lachgas (N2O), bei. Allerdings werden gegenwärtig nur etwa 75% der organischen Biomasse auch tatsächlich in Biogasanlagen umgewandelt und 25% verbleiben in den Fermentationsresten, die dann meist als Dünger ausgebracht werden. Stattdessen treibt das Projekt die Entwicklung der Anwendung von Ultraschall und Plasma, die in einem von Europäischen Fonds für regionale Entwicklung und dem Land Mecklenburg-Vorpommern geförderten Vorgängerprojekt „KombiMax“ begonnen und von der Leibniz-Gemeinschaft gefördertem grundlagenorientierten laufenden Projekt „BioAdvan“ weitergeführt wird, voran. Besonders ist dabei die Verbindung mit einem Vakuum-Separationprozess. Der Fokus liegt damit speziell auf der erneuten Verwertung von Fermentationsresten, die nach einer entsprechenden Behandlung der Biogasanlage wieder zugeführt werden. Die technischen Konzepte werden dazu in neu Biogasanlagenneubauten aber auch in bestehenden Anlagen installiert. Partner sind dazu im Vorhaben BioBG GmbH, Biogastechnik Süd GmbH, Innovations- und Bildungszentrum Hohen Luckow e.V. und als assoziierte Partner Power Recycling Energy Services GmbH und Ultrawaves Wasser- und Umwelttechnologien GmbH. Neben einer Steigerung der Methanausbeuten um 20% wird auch die Möglichkeit Wasserstoff zu produzieren, sowie eine Kontrolle des im letztendlichen Fermentationsrest enthaltenen Stickstoffs zu steuern, untersucht.

Projektleitung:

Dr. Volker Brüser
Tel.: +49 3834 – 554 3808
brueserinp-greifswaldde

Laufzeit vom 1.10.2023 – 30.9.2026, gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) als Wissenschaftliches Vorprojekt unter dem Förderkennzeichen (FKZ) 13N16754.

Ammoniak (NH3) ist einer der wichtigsten Grundstoffe für die Industrie, die Landwirtschaft und Lebensmittelproduktion und spielt als Energieträger eine zunehmende Rolle. Die industrielle Erzeugung erfolgt durch das Haber-Bosch-Verfahren, das aufgrund hoher Temperaturen und Drücken mit einem enormen technischen Aufwand verbunden ist. Das Forschungsvorhaben hat daher die Entwicklung eines neuen dezentralen Ansatzes zur Synthese von NH3 aus N2 und H2O zum Ziel, bei der die Elektrokatalyse mit einem Niedertemperaturplasma kombiniert wird. Durch das Plasma werden die sehr stabilen N2-Moleküle angeregt, dissoziiert und können damit mit H2 zur Reaktion gebracht werden. Neben der Düngemittelproduktion wird mit dem Ansatz auch die H2-Speicherung in NH3 verfolgt. Darüber hinaus ist das erarbeitete Prinzip aber auch für weitere Syntheseverfahren weiterer Substanzen von Bedeutung.

Projektleitung:

Dr. Volker Brüser
Tel.: +49 3834 – 554 3808
brueserinp-greifswaldde

Laufzeit vom 15.9.2023 – 27.3.2025, gefördert vom Tree Production Innovation Fund (TPIF) of the Forestry Commission of the United Kingdom unter der Referenz TPIF_92.

Das Brechen der Samenruhe für die Keimung von Baumsamen erfordert sich abwechselnde warme und kalte Phasen, die sich über mehrere Monate erstrecken können. Dennoch ist die Keimung unvorhersehbar und langsam, was die Gewinnung von Setzlingen für Baumschulen stark einschränkt. Unter der Leitung der Millennium Seed Bank, unterhalten von den Royal Botanic Gardens in Kew, Großbritannien, wird im Projekt daher die Auswirkung von Plasmabehandlungen auf die Samenruhe, Keimung und Lagerung von acht im Vereinigten Königreich heimischen Baumarten untersucht. Die Expertise von Royal Botanic Gardens und INP wird dabei durch die der phenoLytics GmbH und von Elsoms Trees Ltd. ergänzt. Die Ergebnisse werden das Wissen über Mechanismen zum Bruch der Ruhe und der Anforderungen an die Keimung von Baumsamen verbessern und eine gezielte Vermehrung von Bäumen aus Samen ermöglichen. Außerdem wird die Rolle von Plasmabehandlungen für die mikrobielle Dekontamination von Baumsamen ermittelt, was zu einer Steigerung der Qualität von Baumsaaten für den Forsthandel beitragen wird. Eine weltweit einzigartige Hochdurchsatz-3D-Röntgenphänotypisierung wir dazu beitragen die Auswirkungen von Plasmabehandlungen auf die Samenqualität, Keimung und Keimlingsentwicklung quantitativ zu bewerten. Diese Technologie kann perspektivisch genutzt werden, um die Saatgutsiebung und -sortierung zu optimieren und dabei beschädigtes und fehlerhafte Samen von geringer Qualität bzw. nicht lebensfähige Samen auszusortieren und so eine effiziente Produktion von hochwertigem Forstsaatgut zu ermöglichen. Die Entwicklung und Optimierung von Plasmabehandlungen und Phänotypisierungsalgorithmen für verschiedene Baumsamen wird die breitere Anwendung dieser Technologien im Forstsektor vorereiten, um die Samenqualität zu verbessern und die Baumproduktion zu steigern.

Projektleitung:

Prof. Dr. Jürgen F. Kolb
Tel.: +49 3834 – 554 3950
juergen.kolbinp-greifswaldde

Laufzeit vom 1.9.2023 – 31.12.2025, gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unter dem Förderkennzeichen (FKZ) 03WIR2816A.

Der Einsatz von Agrarchemikalien, v.a. Pflanzenschutz- und Düngemitteln, ist Voraussetzung für einen ertragreichen Anbau von Nutz- und Futterpflanzen und damit der umfassenden Versorgung mit günstigen Lebensmitteln. Die damit im Zusammenhang stehenden Belastungen für die Umwelt und möglichen Risiken für den Verbraucher werden zunehmend mit Sorge betrachtet. Im Rahmen der Initiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung „Wandel durch Innovationen in der Region“ hat das Vorhaben „Physics for Food“ sich daher zum Ziel gesetzt, physikalische Methoden als Alternative zu chemischen Verfahren zu untersuchen und zu etablieren. In unterschiedlichen Leitprojekten werden dazu Möglichkeiten für die Saatgutbehandlung, zur Förderung von Pflanzenwachstum und –gesundheit auf dem Feld, sowie bei der Lagerung von Felderzeugnissen und deren Verarbeitung untersucht. Nähere Informationen zum Gesamtvorhaben und den einzelnen Leitprojekten sind hier zu finden: https://physicsforfood.org/.

Das Leitprojekt „Physics & Ecology“ greift die Ziele des Gesamtvorhabens, Grundlagen für eine rückstandsfreiere und umweltschonendere Landwirtschaft und Agrarproduktion zu schaffen, unmittelbar auf. Dazu werden die in der ersten Förderphase in „Physics for Environment“ entwickelten und erprobten Ansätze zur Aufbereitung von Abwasser aus agrartechnischen Produktionsprozessen aufgegriffen und auf weitere Anwendungen übertragen. Dazu zählen die Behandlung von Spritzmittelresten, Felddrainagewasser und Silagesickerwasser sowie die Aufbereitung von Regen- und Prozessabwasser zur Nutzung in agrartechnischen Prozessen, z.B. als Kühl- oder Prozesswasser, oder für die landwirtschaftliche Bewässerung. Dabei sollen in Anlehnung an die Arbeiten im Leitprojekt „Physics for Cropping Systems“ insbesondere die Nutzung von Plasma-behandeltem Regen- oder Brauchwasser für den Pflanzenbau und die Auswirkungen auf die Bodenqualität untersucht werden. Zusätzlich werden weitere Anwendungsmöglichkeiten für den Einsatz physikalischer Technologien zur Sanierung (landwirtschaftlich genutzter) Böden und zur Bereitstellung organischer Dünger auf Grundlage von Biomasse, z.B. Grünschnittabfällen, betrachtet und untersucht. Zusammen mit dem INP erstellen die Harbauer GmbH, Berlin, und die Ultrawaves Wasser- & Umwelttechnologien GmbH, Karlsbad-Ittersbach, dazu Versuchsanlagen mit denen verschiedene physikalische Verfahren für die unterschiedlichen Anwendungen validiert werden können. Weiterhin werden die Auswirkungen der Anwendung physikalische Technologien auf das Pflanzenwachstum und die Bodenqualität beurteilt. Neben diesen geförderten Partnern beteiligen sich weitere, relevante Akteure und Endanwender (Power Recycling Energyservice GmbH, Neubrandenburg, ABiTEP GmbH, Berlin, Braumanufaktur Ludwigslust GmbH & Co. KG, WF Milch GmbH, Wittstock/Freyenstein, Karls Markt OHG, Rövershagen, Agroscope, Schweiz) indem sie den Zugang zu ihren Produktionsanlagen gewähren und dabei Untersuchungen zu ihren speziellen Anwendungsfeldern aktiv unterstützen oder die Arbeiten im Projekt in beratender Funktion begleiten. Aus den Erfahrungen sollen explizit Technologien und Systeme abgeleitet werden, die auf Bedürfnisse in landwirtschaftlichen Betrieben reagieren, um so eine nachhaltige Nutzung von Wasser und Böden zu ermöglichen.

Projektleitung:

Dr. Marcel Schneider
marcel.schneiderinp-greifswaldde
Tel.: +49 3834 - 554 3960

Laufzeit vom 01.08.2023 – 31.07.2025, gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unter dem Förderkennzeichen (FKZ) 03WIR2222.

Das Plant³-WIR!-Verbundprojekt PLEXIM beschäftigt sich mit der Extraktion von Inhaltsstoffen aus der Modellalge Galdieria sulphuraria mittels physikalischen Plasmas. Der Verbund besteht aus dem Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V., der Algenfarm Klötze GmbH & Co. KG und der BioActive Food GmbH aus Bad Segeberg.

Ziel des Vorhabens ist die „Plasmaextraktion“ als für den Bereich der Bioökonomie relevante Technologie zur Gewinnung von Pflanzeninhaltsstoffen zu qualifizieren. Der pflanzliche Farbstoff Phycocyanin wird hauptsächlich als Lebensmittelfarbstoff oder Nahrungsergänzungsmittel standardmäßig aus Cyanobakterien gewonnen. Studien konnten nachweisen, dass der Stoff u.a. antioxidative Eigenschaften besitzt und sich bei neurodegenerativen Erkrankungen oder Krebserkrankungen adjuvant einsetzen lässt. Der natürliche, blaue Lebensmittelfarbstoff Phycocyanin wird zurzeit ausschließlich über die Kaltwasser-Extraktion von Spirulina-Biomasse, einem Cyanobakterium gewonnen. Diese wird phototroph, zumeist in Asien, angebaut. Der Markt für Phycocyanin wächst stark und die Gewinnung von Spirulina-Biomasse in entsprechenden Qualitäten wird zunehmend zum Problem, da der Anbau in Open Ponds großer Flächen bedarf und nicht beliebig ausgedehnt werden kann. Die Modellalge für dieses Projekt kann dagegen kostensparend in Photobioreaktoren oder Fermentern, sowohl indoor als auch outdoor kultiviert werden und ist damit in der Ernte saisonal unabhängig, sowie ohne Verunreinigungen. Ziel dieses Vorhabens ist die Validierung eines Verfahrens, bei dem Phycocyanin aus der extremophilen Mikroalge Galdieria sulphuraria mithilfe von physikalischem Plasma schonend, aber effektiv gewonnen wird. Um die Alge darüber hinaus auch ganzheitlich nutzbar zu machen, werden die mittels Plasmas gewonnen Extrakte auch in Zellversuchen untersucht. Die Literatur legt nahe, dass die Mikroalge Inhaltsstoffe enthält, die antientzündliche Eigenschaften besitzen. Daher soll überprüft werden, ob Entzündungsmarker in den Hautzelllinien positiv beeinflusst werden und die Alge möglicherweise als Rohstoffquelle für ein kosmetisches Produkt gegen das seborrhoische Ekzem dienen könnte.

Projektleitung:

Dr. Katja Zocher
katja.zocherinp-greifswaldde
Tel.: +49 3834 - 554 3977

Laufzeit vom 01.03.2023 – 28.02.2026, gefördert durch das Programm Kooperative Exzellenz der Leibniz-Gemeinschaft unter dem Förderkennzeichen (FKZ) K494/2022.

Biologische Ressourcen, die nachhaltig genutzt und wiederverwendet werden können, sind insbesondere in Zeiten knapper Rohstoffe und auch mit Blick auf den Klimawandel vermehrt in den Fokus gerückt. Das kooperative Vorhaben vereint dafür die Expertise des Leibniz-Instituts für Plasmaforschung und Technologie (INP) in Plasmatechnologien mit der Expertise des Leibniz-Instituts für Agrartechnik und Bioökonomie (ATB) zur Verarbeitung von Biomassen und die Kompetenz des Instituts für Wasserwirtschaft der Universität Rostock (UoR) in der Rückgewinnung von Rohstoffen aus Abfällen bzw. Abwasser. Ziel des Projekts ist die Wertschöpfung für organische (Rest-)Stoffe durch neuartige und fortschrittliche Technologien zu steigern, um das ökologische und ökonomische Potential biogener Ressourcen besser auszuschöpfen. Unser unmittelbares Interesse richtet sich darauf die Ausbeuten in Biogasanlagen (auch im Hinblick als Alternative zu Erdgas) zum einen zu erhöhen, und zum anderen auch Biomassen, die sich dafür bisher nur schlecht eignen dafür aufzubereiten. Letztendlich sollen aber auch die Reste einer sinnvollen Verwendung zugeführt werden bzw. als Ressource zur Wertstoffrückgewinnung zu nutzen. Dabei wird jedoch der gesamte Biomassekreislauf betrachtet, einschließlich Anbau, Tierhaltung, Reststoffmanagement, Veredelung von Gärresten zu Düngemitteln etc., und gezielt an derzeit noch unbefriedigenden Lösungen bzw. Lücken für eine umfassende zirkuläre Bioökonomie gearbeitet. Letztendlich soll das so erzielte detaillierte Verständnis zu einer Verbesserung von Prozessen hinsichtlich Biomasseabbaubarkeit, Abbau oder Anreicherung von Stickstoff im Gärest (Anpassung der Nährstoffverfügbarkeit), Risikominderung (Verringerung des Antibiotikaresistenztransfers), Steigerung der Energieerträge und einer effizienten Nährstoffrückgewinnung (z.B. Phosphor) genutzt werden.

Projektleitung:

Prof. Dr. Jürgen F. Kolb
juergen.kolbinp-greifswaldde
Tel.: +49 3834 – 554 3950

Laufzeit vom 01.01.2023 – 31.12.2024, gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unter dem Förderkennzeichen (FKZ) 03WIR2812A.

Im Rahmen der Initiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung „Wandel durch Innovationen in der Region“ hat das Vorhaben „Physics for Food“ sich die Aufgabe gestellt mögliche Alternativen zu chemischen Verfahren durch physikalische Methoden zu untersuchen und zu etablieren. In unterschiedlichen Leitprojekten werden dazu Möglichkeiten der Saatgutbehandlung, zur Förderung von Pflanzenwachstum und –gesundheit, sowie in der Verarbeitung von Nutz- bzw. Futterpflanzen untersucht. (Nähere Informationen zum Gesamtvorhaben und den einzelnen Leitprojekten sind hier zu finden: https://physicsforfood.org/

Das Leitprojekt „Physics for Seed Treatment“, unter Leitung des INP, baut dabei auf bereits in der ersten Förderphase des Gesamtvorhabens „Physics for Food“ gewonnen Erfahrung auf und führt diese nun fort. Weitere Partner sind das Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK), die Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL), die NPZ Innovation GmbH, und die Saatzucht Bauer GmbH & Co.KG. Ziel ist die Ertrags- und Qualitätssicherung im Anbau von Nutzpflanzen bei gleichzeitiger Schonung von Ressourcen und Umwelt durch physikalische Technologien als Ersatz oder Ergänzung zum Einsatz chemischer Mittel wie insbesondere Pflanzenschutzmitteln. Am INP werden dazu gezielt Plasmaverfahren untersucht. Im Fokus stehen dabei 1. Die indirekte Behandlung von Saatgut mit Plasma-behandelter Luft zur Inaktivierung von samenbürtigen schädlichen Mikroorganismen, speziell gegen Pilzbefall, auf der Samenschale und damit verbunden eine geringere Krankheitsausprägung; 2. eine direkt Plasmabehandlung von Saatgut, auch in Kombination mit pflanzenwachstumsstimulierenden Bakterien, um eine Keimbeschleunigung, verbesserten Feldaufgang und letztendlich eine Ertragssteigerung zu erzielen. Dadurch trägt das Projekt dazu bei, die Landwirtschaft in Mecklenburg-Vorpommern und deutschlandweit zu unterstützen und zu fördern ackerbaulich genutzte Flächen rückstandsfreier zu bewirtschaften und den Produktionsstandort trotz Herausforderungen zu schützen und zu stärken.

Projektleitung:

Dr. Nicola Wannicke
nicola.wannickeinp-greifswaldde
Tel.: +49 3834 – 554 3846

Laufzeit vom 09.12.2022 – 30.05.2024, gefördert durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) unter dem Förderkennzeichen (FKZ) 37898/01-23.

Die Anzahl an Todesfällen aufgrund von Infektionen mit Antibiotika-resistenten Mikroorganismen wird von der WHO bis zum Jahr 2050 auf etwa 10 Millionen geschätzt. Damit stellen diese Infektionskrankheiten weltweit eine alarmierende Bedrohung für Mensch und Tier dar. Gerade in Bezug auf Zoonosen muss die Wechselbeziehung zwischen Tier und Mensch auf die Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen in einem "One Health"-Ansatz berücksichtigt werden. Dies erfordert auch neuartige Methoden mit denen Mikroorganismen und Pharmazeutika an den Punkten der Freisetzung entfernt werden können, um eine Verbreitung im Wasserkreislauf zu verhindern. Gerade in Kliniken führt der hohe und vor allem unvermeidbare Bedarf an Antibiotika zu stark belastetem Abwasser.

Im Rahmen der Studie wird zusammen mit der TIA Technologien zur Industrie-Abwasser-Behandlung GmbH ein flexibles vor-Ort einsetzbares Verfahren entwickelt, mit dem unvermeidbare mikrobiologische und chemische Kontaminationen - wie sie beispielsweise im Krankenhausabwasser anfallen - effizient abgebaut werden. Im Rahmen der Kooperation mit einem Klinikum und weiteren Anwendern wird die Effizienz von Plasma mit anderen Wasseraufbereitungsverfahren z.B. UV oder auch Ozon verglichen. Auf diese Weise sollen mögliche Vorteile der Plasmabehandlung für den dezentralen Einsatz an sogenannten Hotspots, aber auch für eine 4. Reinigungsstufe in kommunalen Kläranlagen, erforscht werden.

Projektleitung:

Dr. Veronika Hahn
veronika.hahninp-greifswaldde
Tel.: +49 3834 – 554 3872

Laufzeit vom 01.10.2022 – 30.09.2024, gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unter dem Förderkennzeichen (FKZ) 03WIR2813C.

Im Rahmen der Initiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung „Wandel durch Innovationen in der Region“ hat das Vorhaben „Physics for Food“ sich die Aufgabe gestellt mögliche Alternativen zu chemischen Verfahren durch physikalische Methoden zu untersuchen und zu etablieren. In unterschiedlichen Leitprojekten werden dazu Möglichkeiten der Saatgutbehandlung, zur Förderung von Pflanzenwachstum und –gesundheit, sowie in der Verarbeitung von Nutz- bzw. Futterpflanzen untersucht. (Nähere Informationen zum Gesamtvorhaben und den einzelnen Leitprojekten sind hier zu finden: https://physicsforfood.org/

Das Leitprojekt „Physics for Cropping Systems“, unter Leitung der Hochschule Neubrandenburg, baut dabei auf bereits in der ersten Förderphase des Gesamtvorhabens „Physics for Food“ gewonnen Erfahrung auf und führt diese nun fort. Zusammen mit den Partnern der Universität Greifswald und der Hanse Agro GmbH untersucht das INP die Möglichkeiten weiter durch den Einsatz von Plasma behandeltem Wasser die Gesundheit und Widerstandsfähigkeit von Nutzpflanzen bei Trockenheit oder anhaltender Nässe zu stärken. Plasma behandeltes Wasser soll dabei als Alternative zu klassischen chemischen Pflanzenschutzmitteln verwendet werden. Dazu wird insbesondere der Anbau von Lupine verfolgt, die unter kontrollierten Umweltbedingungen im Labor oder Gewächshaus aber auch im Feld in Bezug auf saisonale Witterungsbedingungen betrachtet wird. Nachdem die Möglichkeit der Induktion einer Stresstoleranz bereits im vorausgegangenen Projekt gezeigt wurde, sollen nun gezielt physiologische Prozesse identifiziert und geeignete biochemische Marker bestimmt werden. Mit den Ergebnissen sollen die begleitenden Freilandversuche gestaltet werden und damit die Bedingungen und Wirksamkeit für einen späteren Einsatz in der Praxis ermittelt werden.

Projektleitung:

Dr. Henrike Brust
henrike.brustinp-greifswaldde
Tel.: +49 3834 – 554 3971

Laufzeit vom 01.09.2022 – 31.08.2025, gefördert durch die European Commission von der European Climate, Infrastructure and Environment Executive Agency (CINEA) unter dem Zeichen 101069764.

Die Covid-19 Pandemie hat auch die Anfälligkeit von Passagierschiffen, insbesondere Kreuzfahrtschiffen, für die Ausbreitung von Infektionskrankheiten offengelegt. Daher haben sich in dem von der Europäischen Kommission geförderten Vorhaben Healthy Sailing unter der Leitung der Universität Thessalien insgesamt 26 Partner aus 12 Ländern zusammengefunden, um in einem umfassenden Ansatz innovative, Risiko- und Evidenz-basierte Methoden zu erarbeiten, mit denen die Ausbreitung von Infektionskrankheiten auf Passagierschiffen (Fähren, Kreuzfahrtschiffen, Expeditionsschiffen) wirksam vermieden, eingedämmt und im Falle eines Ausbruchs auch begegnet werden kann. Dazu sollen alle für die Gesundheit von Passagieren und Besatzung relevanten Ebenen betrachtet werden, was neben dem Aufenthalt an Bord auch den Aufenthalt und Austausch in den Häfen einschließt. Neben der Entwicklung von Handlungsanweisungen, werden insbesondere auch technische Lösungen zur Verfolgung möglicher Infektionswege und zur verbesserten Desinfektion betrachtet und durch elektronische Systeme, mit KI-Unterstützung, schnelle Entscheidungsketten etabliert. Das INP übernimmt im Gesamtvorhaben dabei die Leitung des Arbeitspakets zur „Maßnahmen zur Prävention, Eindämmung und Management von Infektionen“. Insbesondere werden dazu technische Möglichkeiten zur Überwachung und zur Desinfektion vefolgt.

Projektleitung:

Prof. Dr. Jürgen F. Kolb
juergen.kolbinp-greifswaldde
Tel.: +49 3834 – 554 3950

Gefördert durch:

Laufzeit vom 01.07.2022 – 30.06.2024, gefördert durch das BMBF unter dem Förderkennzeichen (FKZ) 031B1259C.

Nach erfolgreich durchlaufener einjähriger Sondierungsphase konnte zusammen mit dem Leibniz-Institut für Nutztierbiologie (FBN, Konsortiumsleitung), der Hochschule Anhalt (HSA) und der Firma PAN-Biotech GmbH erfolgreich ein Projekt für die Machbarkeitsphase im Rahmen der Fördermaßnahme ‚Neue Produkte für die Bioökonomie‘ (IBÖM) eingeworben werden.

Im Projekt CellZero werden innovative Ansätze erforscht, die eine Umwelt- und Ressourcen-schonende, gesunde Herstellung von tierischem Protein als Alternative zu konventioneller Produktion von Fleisch mit landwirtschaftlichen Nutztieren bietet. Sogenanntes Zell-basiertes Fleisch kann durch biotechnologische Methoden aus tierischen Vorläuferzellen gewonnen werden. Der Einsatz von Plasmatechnologie zielt auf die Reduktion der biologischen Kontaminanten ab und soll den Einsatz von z.B. Antibiotika im Prozess ersetzen. Das INP stellt im Rahmen des Projektes geeignete Plasmaanlagen zur Verfügung, untersucht die Wirksamkeit und optimiert deren technische Parameter.

Projektleitung:

Dr. Sybille Hasse
sybille.hasse@inp-greifswald.de
Tel.: +49 3834 – 554 3921

Laufzeit vom 1.3.2021 – 31.8.2024, gefördert von der Europäischen Kommission durch das EU-Rahmenprogramm für Forschung und Innovation Horizon 2020 Vertragsnummer 955431.

In diesem Marie Skłodowska-Curie Innovative Training Network werden mit 13 Partnern aus 8 Ländern innovative und nachhaltige technologische Ansätze in der Lebensmittelverarbeitung im Zusammenarbeit mit der Industrie auf Ihre Skalierbarkeit untersucht. Dabei wird jungen Wissenschaftlern die Gelegenheit gegeben, innerhalb eines internationalen Konsortiums mit Gastaufenthalten bei den Partnern ihre Promotionsarbeiten durchzuführen.

Projektleitung:

Dr. Jörg Ehlbeck
Tel.: +49 3834 – 554 458
ehlbeckinp-greifswaldde

Laufzeit vom 1.2.2021 – 31.12.2024, gefördert das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages im Rahmen der BMEL Eiweißpflanzenstrategie unter dem Förderkennzeichen (FKZ) 2818EPS036.

Das Gesamtvorhaben LuzNutz beschäftigt sich mit innovativen Ansätzen zur Erhöhung der Anbauwürdigkeit der Luzerne (Medicago sativa L.) als Futterpflanze. Die Projektkoordination liegt beim Julius Kühn-Institut- Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen (JKI),  Außenstelle Groß-Lüsewitz. Projektpartner sind das Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK), das Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V. (INP), sowie die Saatzucht Steinach GmbH & Ko KG.

Folgende Projekt-Ziele werden verfolgt:

i) Bestimmung der genetischen Vielfalt der Luzerne mit Hilfe effektiver Genomikinstrumente (GBS)
ii) Entwicklung intelligenter Züchtungsinstrumente (SMART Breeding)
iii) Bestimmung von Ertrag und Ertragsqualität im Freiland
iv) Verbesserung der Resistenz und Resilienz

Im Teilprojekt iv wird die Effizienz von kaltem atmosphärischem Plasma als Saatgutbehandlung, sowie von plasma-behandeltem Wasser als Pflanzenstärkungsmittel und/oder Pflanzenschutzmittel bestimmt.

Die züchterische Verbesserung der Luzerne wird mehrortig in zwei Anbaujahren ermittelt, wobei neben Ertrag auch die Futterqualität dokumentiert wird. Versuchen zur Krankheitsresistenz finden im Labor, Gewächshaus und im Feld statt. Hier erfolgt zunächst die direkte und indirekte Plasmabehandlung von Saatgut und Pflanzen auf Labor/Gewächshausebene (2021-2023), um geigende Behandlungsparameter zu identifizieren. Anschließend werden diese Parameter an ausgewählten, mit Anthraknose infizierten Genakzessionen auf Freilandebene angewendet und evaluiert (2022-2023).

Projektleitung:

Dr. Nicola Wannicke
nicola.wannickeinp-greifswaldde
Tel.: +49 3834 – 554 3846

Laufzeit vom 1.1.2021 – 31.12.2024, gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unter dem Förderkennzeichen (FKZ) 03COV05A.

In der aktuellen Pandemie konnte man nachverfolgen, wie einerseits der Bedarf an medizinischen Bedarfsartikel, wie z.B. Atemmasken, stark angestiegen ist, andererseits aber zeitweise, durch den Zusammenbruch der weltweiten Lieferketten, nicht gedeckt werden konnte. In einer solchen Situation kommt der Aufbereitung und Wiederverwendung der vorhandenen Produkte eine enorme Bedeutung zu. Sie kann den Zeitraum bis zum Aufbau neuer Lieferketten als auch absolute Bedarfsspitzen überbrücken. Hierzu muss idealerweise eine Technologie vorgehalten werden, die eine weitestgehende Unabhängigkeit von den durch die Pandemie belasteten Lieferketten aufweist.

Desinfizierende und sterilisierende Plasmaverfahren benötigen häufig zum Betrieb nur einen Zugang zur Stromversorgung und sind damit ideal dazu geeignet, in Krisensituationen eingesetzt zu werden. Die niedrigen Prozesstemperauren ermöglichen die Behandlung von thermolabilen Produkten und eine Skalierung der Anlagen auf die zu erwartenden großen Durchsatzmengen wird in dem Projekt bereits untersucht.

Projektleitung:

Dr. Jörg Ehlbeck
Tel.: +49 3834 – 554 458
ehlbeckinp-greifswaldde

Laufzeit vom 1.3.2021 – 31.03.2023, gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unter dem Förderkennzeichen (FKZ) 03WIR2809A.

Der Einsatz von Agrarchemikalien (Herbizide, Pestizide) ist Voraussetzung für einen ertragreichen Anbau von Nutzpflanzen und damit umfassenden Versorgung mit günstigen Lebensmitteln. Allerdings werden die damit verbundenen Belastungen für die Umwelt und mögliche Risiken für den Verbraucher mit Sorge betrachtet. Im Rahmen der Initiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung „Wandel durch Innovationen in der Region“ hat das Vorhaben „Physics for Food“ sich daher die Aufgabe gestellt mögliche Alternativen zu chemischen Verfahren durch physikalische Methoden zu untersuchen und zu etablieren. In unterschiedlichen Leitprojekten werden dazu Möglichkeiten der Saatgutbehandlung, zur Förderung von Pflanzenwachstum und –gesundheit, sowie in der Verarbeitung von Nutz- bzw. Futterpflanzen untersucht. (Nähere Informationen zum Gesamtvorhaben und den einzelnen Leitprojekten sind hier zu finden: physicsforfood.org

Das Leitprojekt „Physics for Environment“ greift die Ziele des Gesamtvorhabens, Grundlagen für eine rückstandsfreiere und umweltschonendere Landwirtschaft und Agrarproduktion zu schaffen, unmittelbar auf. Das für viele Arbeitsschritte und Produktionsprozesse benötigte Wasser soll dabei entweder nahezu rückstandsfrei entweder in die Umwelt eingeleitet werden können oder in den Wasserkreislauf zurückgeführt werden. Dabei ist für eine erfolgreiche Wasserrückgewinnung v.a. auch eine wirksame Entkeimung entscheidend. Zusammen mit dem INP erstellen die Harbauer GmbH, Berlin, und die Power Recycling Energyservice GmbH, Neubrandenburg, am Standort der Cosun Beet Company & Co KG in Anklam dazu eine Versuchsanlage mit der verschiedene physikalische Wasseraufbereitungsmethoden validiert werden können. Neben diesen geförderten Partnern beteiligen sich weitere Endanwender (ABiTEP GmbH, Berlin, Braumanufaktur Ludwigslust, WF Milch GmbH, Freyenstein) indem sie den Zugang zu ihren Produktionsanlagen gewähren und dabei Untersuchungen zu ihren speziellen Anwendungsfeldern aktiv unterstützen. Aus den Erfahrungen sollen explizit Technologien abgeleitet werden, die auf Bedürfnisse in landwirtschaftlichen Betrieben reagieren, z.B. die Aufbereitung von Spritzmittelrückständen oder von Feldablaufwasser.

Projektleitung:

Prof. Dr. Jürgen F. Kolb
juergen.kolbinp-greifswaldde
Tel.: +49 3834 – 554 3950

Laufzeit vom 1.1.2021 – 31.12.2023, gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unter dem Förderkennzeichen (FKZ) 03WIR2808D.

Im Förderbereich WIR! - Wandel durch Innovation in der Region wird im Vorhaben WIR! Physics for Food – Transfer, Procedures & Permissions (TPP) im obigen Teilprojekt die Entwicklung sowie der Betrieb von auf kalten Plasmaprozessen beruhenden Demonstratoren zum Einsatz in der landwirtschaftlichen Produktion durchgeführt. Dabei werden die Versuchsanlagen zur Herstellung sowohl von plasmabehandeltes Wasser für den Einsatz im Pflanzenschutz als auch plasmagenerierten Prozessgasen zur Saatgut Behandlung eingesetzt.

Projektleitung:

Dr. Jörg Ehlbeck
Tel.: +49 3834 – 554 458
ehlbeckinp-greifswaldde

Laufzeit vom 15.11.2020 – 14.11.2023, gefördert durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) unter dem Förderkennzeichen (FKZ) 281C104G.

Zoonosen sind eine Gefahr für den Verzehr vieler Lebensmittel. Für Fleischwaren sind dabei Salmonella und Campylobacter die wichtigsten Krankheitserreger in Deutschland und in der EU. Das übergeordnete Gesamtvorhaben „KontRed“ unter Führung der Freien Universität Berlin widmet sich daher zusammen mit 15 weiteren Partnern aus Forschung und Industrie der Erarbeitung und Etablierung von Technologien und Verfahren zur Reduktion des Vorkommens und der Übertragung von zoonotischen Mikroorganismen und der Steigerung der Sicherheit von Lebensmitteln an einer Schlüsselstelle der Lebensmittelkette Geflügel und Schwein: dem Schlacht- und Verarbeitungsprozess. Übergeordnetes Ziel ist die Optimierung und Lenkung vorhandener Prozesse und Verfahren und darüber hinaus die Implementierung neuer technischer Verfahren unter hygienischen Gesichtspunkten, um die Belastung mit Zoonoseerregern am Ende der Schlachtlinie zu senken. Die Sicherheit von Geflügelfleisch- und Schweinefleischprodukten wird dadurch verbessert und das Verbrauchervertrauen nachhaltig gestärkt. Konkretes Ziel des Teilprojektes des Instituts für Lebensmittelhygiene an der Universität Leipzig zusammen mit dem INP ist die Entwicklung und Optimierung plasmabasierter Verfahren zur Inaktivierung von Campylobacter und Salmonella auf losem und vorverpacktem Geflügelfleisch. Die Herausforderung besteht hierbei in der Ermittlung von geeigneten technischen Parametern (z. B. Arbeitsgas, Einwirkzeit) zur Erregerreduktion. Weiterhin werden verschiedene Technologien zur Erzeugung des Plasmas untersucht, um optimale Behandlungsoptionen bzgl. der genannten Parameter zu ermöglichen.

Projektleitung:

Prof. Dr. Jürgen F. Kolb
juergen.kolbinp-greifswaldde
Tel.: +49 3834 – 554 3950

Laufzeit vom 1.4.2020 – 31.12.2021, gefördert durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) unter der Vertragsnummer 35257/01-32.

Mikroalgen gelten als hoffnungsvolle Ressource für viele nachwachsende Rohstoffe. Verschiedene Inhaltsstoffe sind als Lieferant hochwertiger Eiweiße, als Nahrungsergänzungsmittel, natürliche Farbstoffe oder als Grundstoffe für kosmetische und auch medizinische Produkte von großem Interesse. Allerdings ist die Extraktion dieser Substanzen gegenwärtig meist noch mit hohem Aufwand verbunden. Dabei muss bei vielen der interessanteren Inhaltsstoffe zudem ein Temperaturanstieg bei der Behandlung und Verarbeitung möglichst gering gehalten werden, da sie thermisch nicht stabil sind. Aus diesem Grund werden bisher meist chemische Verfahren für den Aufschluss eingesetzt, die allerdings durch die nötigen Lösungsmittel in Bezug auf Umweltfolgen bedenklich sind.

Das INP entwickelt daher zusammen mit dem Institut für Getreideverarbeitung (IGV) GmbH eine umwelt- und wirkstoffschonende Plasmatechnologie weiter, die sich in Vorarbeiten bereits als vielversprechend erwiesen hat. Dabei werden die Zellwände der Algen über Schockwellen, die durch gepulste Entladungen in der Algensuspension direkt erzeugt werden, porös und erlauben das Austreten der Inhaltsstoffe. Damit erübrigt sich prinzipiell das Einfrieren oder Behandlung mit Enzymen aber auch der Einsatz von Lösungsmitteln. Perspektivisch soll das Verfahren auf weitere Algenarten und Produkte übertragen werden.

Projektleitung:

Prof. Dr. Jürgen F. Kolb
juergen.kolbinp-greifswaldde
Tel.: +49 3834 – 554 3950

Laufzeit vom 1.4.2020 – 31.7.2021, gefördert durch das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) unter Förderkennzeichen (FKZ) 16KN082129.

Die Benutzung von Haltestangen und Geländern ist mit einem nicht unerheblichen Infektionsrisiko verbunden, weil deren Oberflächen binnen kürzester Zeit von einer Vielzahl an Menschen berührt werden, eine permanente und wirkungsvolle Desinfektion aber praktisch unmöglich ist. Deshalb entwickelt das INP zusammen mit seinen Partnern im Rahmen des Projekts eine Lösung zur regelmäßigen automatischen Desinfektion von Haltestangen und Geländern mittels atmosphärischem Plasma. Diese erfolgt durch einen kompakten, akkubetriebener Desinfektions-Applikator, der sich an der Haltestange entlang bewegt und dabei die Oberfläche mit Plasma behandelt, sodass die vorhandenen Keime zuverlässig zerstört werden. Neben der Wirksamkeit, auch unter erschwerten Bedingungen bei Verschmutzung der Haltestange, stehen Zuverlässigkeits- und Sicherheitsaspekte für die Forschung und Entwicklung im Vordergrund. Der unbeaufsichtigte Betrieb der Anlage in potentiell unmittelbarem Kontakt mit Personen stellt hier, neben Aspekten wie Feuchtigkeits- und Temperaturschwankungen, eine Herausforderung dar. Durch Optimierung einer dielektrisch behinderten Entladung (DBE), für den Einsatz in einem kompakten, beweglichen Applikator, wird die Grundlage für eine fortschrittliche Desinfektionslösung unter diesen Bedingungen geschaffen. Zusammen mit einem darauf angepassten Kontroll- und Regelsystem und einem klemm- und quetschsicheren Antriebskonzept werden so die wesentlichen Baugruppen für einen Plasma-Applikator entwickelt. Dieser soll bereits verfügbaren Methoden zur Verringerung des von für Haltestangen und Geländern ausgehenden Infektionsrisikos deutlich überlegen sein.

Projektleitung:

Dr. Robert Bansemer
Tel.: +49 3834 - 554 3976
robert.bansemerinp-greifswaldde

Laufzeit vom 01.02.2020 - 31.01.2023, gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unter dem Förderkennzeichen (FKZ) 13N15206.

Das Laserschneiden ermöglicht ein schnelles, präzises Zuschneiden oder Gravieren zahlreicher Werkstoffe und ist ideal für individuelle Fertigungen mit kleiner Stückzahl. Kostengünstigere und verfügbare Hardwarekomponenten haben den Lasercuttern - ähnlich wie den 3D-Druckern - dann in den vergangenen Jahren von der Industrie in den Massenmarkt verholfen, wo sie insbesondere von technikaffinen Privatpersonen ("Makern"), aber auch von anderen Berufsgruppen (z.B. Modellbau in der Architektur) als Desktopgerät genutzt werden. Die Anwendung durch Laien macht allerdings verbesserte Sicherheitsvorkehrungen notwendig - so muss der Nutzer nicht nur vor der Laserstrahlung, sondern auch vor den entstehenden toxischen Gasen und lungengängigen Partikeln geschützt werden. Die nach dem derzeitigem Stand der Technik eingesetzten Filter halten aber nicht alle Gase vollständig zurück und müssen häufiger gewechselt werden. Zudem können speziell Kunststoffe teilweise korrosive Gase erzeugen, welche dem Lasercutter selbst schaden. Es obliegt derzeit also hauptsächlich dem Nutzer für seine Sicherheit und die des Gerätes zu sorgen.

In dem Projekt "SafeCutter" werden zusammen mit einem Hersteller von Desktop Lasercuttern (Mr Beam Lasers GmbH) mehrere neuartige Sicherheitskomponenten untersucht und entwickelt, welche diese technologische Lücke schließen: eine laserbasierte Materialidentifikation zur Erkennung potentiell gefährlicher Materialien, ein plasmakatalytisches Verfahren zum Abbau und Filtern bisher schlecht rückhaltbarer Schadstoffe und eine darin implementierte elektrostatische Abscheidung von Partikeln. Das INP greift hier auch auf langjähriges Knowhow im Bereich des plasmabasierten Schadstoffabbaus und ein eigenes Patent zurück. Die besondere Herausforderung stellt die technische Umsetzung der Sicherheitsfeatures mit möglichst kostengünstiger Hardware dar. Im Ergebnis soll eine massenmarkttaugliches System entstehen, welches einen sicheren und gleichzeitig benutzerfreundlichen Betrieb von Desktop Lasercuttern in Innenräumen ermöglicht.

Projektvideo: bit.ly/3LpaSTN

Projektleitung:

Prof. Dr. Jürgen Kolb
Tel.: +49 3834 - 554 3950
juergen.kolbinp-greifswaldde

Laufzeit vom 7.1.2020 – 31.10.2023, gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unter dem Förderkennzeichen (FKZ) 03WIR2806C.

Der Einsatz von Agrarchemikalien (Herbizide, Pestizide) ist Voraussetzung für einen ertragreichen Anbau von Nutzpflanzen und damit umfassenden Versorgung mit günstigen Lebensmitteln. Allerdings werden die damit verbundenen Belastungen für die Umwelt und mögliche Risiken für den Verbraucher mit Sorge betrachtet. Trotz des Einsatzes werden leiden Ernteerträge vermehrt durch öfter auftretende Trockenperioden aber auch Überflutungen. Im Rahmen der Initiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung „Wandel durch Innovationen in der Region“ hat das Vorhaben „Physics for Food“ sich daher die Aufgabe gestellt mögliche Alternativen zu chemischen Verfahren durch physikalische Methoden zu untersuchen. In unterschiedlichen Leitprojekten werden dazu Möglichkeiten der Saatgutbehandlung, zur Förderung von Pflanzenwachstum und –gesundheit, sowie in der Verarbeitung von Nutz- bzw. Futterpflanzen untersucht. (Nähere Informationen zum Gesamtvorhaben und den einzelnen Leitprojekten sind hier zu finden: physicsforfood.org

Das Leitprojekt „Physics for Crops“, unter Leitung der Hochschule Neubrandenburg, greift die Ziele des Gesamtvorhabens unmittelbar auf indem UV-Behandlung und mit Plasma behandeltes Wasser als mögliche Alternativen zu Pflanzenschutzmitteln betrachtet werden. Das Teilvorhaben des INP fokussiert sich zudem auf Untersuchungen durch mit Plasma behandeltem Wasser (PBW), das auf die wachsenden Pflanzen ausgebracht wird, das Wachstum zu beschleunigen und Pflanzen dabei auch unempfindlicher gegenüber Umweltstressbedingungen (Trockenheit, Staunässe) zu machen und somit letztendlich Ernteerträge wieder zu steigern. Dazu wird die Applikation von PBW unter kontrollierten Bedingungen im Labor (Klimaschränke) von gezielten Feldversuchen zum Anbau von Gerste, Raps und Lupine begleitet. Als Partner trägt die Universität Greifswald dazu mit weiterführende biochemische Analysen bei. Partner für die Feldversuche sind die Hanse-Agro GmbH und Agrarconcept Schneider GmbH. Eng begleitet werden die Untersuchungen durch das Teilprojekt „WIR! - Physics for Food - Forschung und Entwicklung der CAP Demonstratoren“ in dem Konzepte zur Skalierung von Plasmaquellen zur Bereitstellung größerer Mengen an PBW entwickelt werden.

Projektleitung:

Dr. Henrike Brust
henrike.brustinp-greifswaldde
Tel.: +49 3834 – 554 3971

Laufzeit vom 7.1.2020 – 31.10.2023, gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unter dem Förderkennzeichen (FKZ) 03WIR2805A.

Der Einsatz von Agrarchemikalien (Herbiziden, Pestiziden, Fungiziden) ist Voraussetzung für einen ertragreichen Anbau von Nutzpflanzen und damit umfassenden Versorgung mit günstigen Lebensmitteln. Allerdings werden die damit verbundenen Belastungen für die Umwelt und mögliche Risiken für den Verbraucher mit Sorge betrachtet. Da damit verbunden Möglichkeiten der Beizung von Saatgut mit fungiziden Wirkstoffen zunehmend eingeschränkt werden, stellt sich die Frage nach alternativen Methoden zum Schutz der ausgebrachten Saaten. Im Rahmen der Initiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung „Wandel durch Innovationen in der Region“ hat das Vorhaben „Physics for Food“ sich daher die Aufgabe gestellt mögliche Alternativen zu chemischen Verfahren durch physikalische Methoden zu untersuchen. In unterschiedlichen Leitprojekten werden dazu Möglichkeiten der Saatgutbehandlung, zur Förderung von Pflanzenwachstum und –gesundheit, sowie in der Verarbeitung von Nutz- bzw. Futterpflanzen untersucht. (Nähere Informationen zum Gesamtvorhaben und den einzelnen Leitprojekten sind hier zu finden: physicsforfood.org

Das Leitprojekt „Physics for Seeds“, unter Leitung des INP, greift die Ziele des Gesamtvorhabens unmittelbar durch die Untersuchung von direkten Plasmabehandlungen als auch von Plasma behandelter Luft für die Saatgutbearbeitung auf. Damit wird untersucht, wie sich speziell für Gerste, Raps und Lupine phytopathogene samenbürtige Erreger abbauen lassen bei gleichbleibender Saatgutvitalität. Damit wird eine Alternative zur chemischen Beize verfolgt. Weiterverfolgt werden zudem Ergebnisse, die eine Erhöhung der Keimfähigkeit und der Triebkraft der Samen durch eine Plasmabehandlung nahelegen. Beide sind ausschlaggebend für einen raschen und gesunden Feldaufgang, der sich schließlich auch in den Erträgen niederschlägt. In diesem Zusammenhang werden auch Symbiosen der Behandlung mit der an die Samen anhaftenden für das Pflanzenwachstum förderlichen Bakterien betrachtet. Neben Versuchen im Labor werden die behandelten Samen auch ausdrücklich in Feldversuchen ausgesät. Zur Aufklärung grundlegender Mechanismen und wirtschaftlicher Möglichkeiten arbeiten im Projekt Partner des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK), der Ceravis AG, der NPZ Innovation GmbH und der Saatzucht Bauer GmbH & Co. KG zusammen. Außerdem wird eine enge mit dem Leitprojekt Teilprojekt „WIR! - Physics for Food: Physics for Crops“ verfolgt, um das Pflanzenwachstum nach der Aussaat zu verfolgen.

Projektleitung:

Dr. Nicola Wannicke
nicola.wannickeinp-greifswaldde
Tel.: +49 3834 – 554 3846

Laufzeit vom 15.10.2019 – 14.12.2022, gefördert durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) unter dem Förderkennzeichen (FKZ) 2816IP005.

Erstmalig konnte mit SPLASH ein über die Deutsche Innovationspartnerschaft Agrar (DIP) gefördertes Projekt eingeworben werden. In diesem Bereich der Innovationsforschung werden Projekte gefördert, die bereits zu Beginn über einen hohen technologischen Reifegrad verfügen (mind. TRL 5). Auf Basis der Pilotanlage des Projektes „safefresh“ wird nun eine Anlage im mittleren Leistungsbereich von Industrieanlagen gebaut, die auf einen plasmabasierten Waschprozess für fresh-cut Salate beruht. Diese Anlage wird für den Betrieb in die Produktion eines fresh-cut Herstellers integriert und unter Produktionsbedingungen untersucht (TRL 7). Auf Basis der laufenden Untersuchungen wird ein Konsultationsverfahren zur Bestimmung des Status als Novel Food beim Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit (BVL) eingeleitet.

Projektleitung:

Dr. Jörg Ehlbeck
Tel.: +49 3834 – 554 458
ehlbeckinp-greifswaldde

Laufzeit vom 1.10.2019 – 30.9.2021, gefördert durch Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) unter dem Förderkennzeichen (FKZ) ZF4037007RE9.

Da viele brennbare oder leichtentzündliche Gase, wie z.B. Erdgas oder Schweißgas keinen signifikanten Eigengeruch aufweisen, werden diesen geruchsintensive Substanzen beigemischt. Diese warnen Personen bei einem unerwünschten Gasaustritt. An Gas-Druckregel- und Messanlagen mit Odorierungseinrichtungen kommt es witterungsbedingt zu ungewollten Emission der Geruchswarnstoffe. Dies stellt eine Belastung für Mensch und Umwelt dar und löst zudem Fehlalarme aus. Die Geruchsstoffe sind nicht biologisch abbaubar und schädlich für im Wasser lebende Organismen. Bislang werden zur Eindämmung des Geruches Aktivkohlefilter eingesetzt. Diese Lösung ist nicht optimal, da es nach einer gewissen Beladung der Aktivkohle zur Sättigung und damit zum Schlupf der Geruchsstoffe kommt. Vor diesem Hintergrund ergibt sich der Bedarf an einer besseren Lösung, die die Geruchsstoffe nicht nur herausfiltert, sondern auch abbaut. Nichtthermische Plasmen haben gezeigt, dass sie in der Lage sind flüchtige Kohlenwasserstoffe und andere Geruchsstoffe zu oxidieren. Im Projekt wird der Effekt der Plasmabehandlung praxisrelevante Odorierungsmittel untersucht und ein Ansatz für den Einsatz in Odorierungseinrichtungen erarbeitet.

Projektleitung:

Prof. Dr. Ronny Brandenburg
Tel.: +49 3834 – 554 3818
brandenburginp-greifswaldde

Laufzeit vom 1.10.2019 – 30.9.2023, gefördert von der Wissenschaftsgemeinschaft Gottfried Wilhelm Leibniz e.V. („Leibniz-Gemeinschaft“) im Rahmen des Leibniz-Wissenschaftscampus „Synergistic combination of heterogeneous-, homogeneous- and biocatalysis for sustainable chemicals and energy carriers production from renewable resources“ (unter Führung des Leibniz-Instituts für Katalyse e.V.) unter dem Förderkennzeichen (FKZ) W10/2018.

Der Wissenschaftscampus ComBiCat widmet sich dem gesellschaftlichen Wandel weg von fossilen Ressourcen zu einer nachhaltigeren und saubereren Produktion von chemischen Grundstoffen aus erneuerbaren Quellen durch den Einsatz von katalytischen Verfahren als Schlüsseltechnologie. Im Vorhaben des INP sollen dazu als Katalysatoren Enzyme in der Wechselwirkung mit einem nicht-thermischen Plasma als neuer Ansatz für die Umwandlung von CO2 untersucht werden. Die Enzyme werden dazu auf einem Träger immobilisiert und das Plasma als Ersatz für Cofaktoren für die Stoffumwandlung eingesetzt. Der Prozess erfordert dabei grundsätzlich eine feuchte Arbeitsumgebung woraus sich grundsätzliche Fragestellungen zum Betrieb des Plasmas ergeben und v.a. allem in der flüssigen Phase erhaltene Reaktionsprodukte, z.B. als Energiespeicher, von großem Interesse sind.

Projektleitung:

Dr. Volker Brüser
Tel.: +49 3834 – 554 3808
brueserinp-greifswaldde

Laufzeit vom 01.08.2018 – 31.01.2021, unterstützt durch den Europäischen Fond für regionale Entwicklung (EFRE) unter dem Förderkennzeichen (FKZ) TBI-V-247-VBW-86.

In Biogasanlagen werden Wirtschaftsdünger sowie Biomasse aus Pflegeschnitten oder Bioabfällen verarbeitet. Im Jahr 2014 belief sich der Beitrag zur gesamten Stromerzeugung in MV auf 15 Prozent. Insgesamt waren im Land 540 Biogasanlagen mit einer elektrischen Leistung von ca. 300 Megawatt am Netz. In Mecklenburg-Vorpommern fallen jährlich 11,3 Millionen Tonnen unbehandelte Rindergülle und 2,2 Millionen Tonnen unbehandelte Schweinegülle an und darüber hinaus emittieren jährlich weitere nicht erfasste Millionen Tonnen Festmist aus der Tierhaltung, die immer intensiver wird. Hier gibt es einen enormen Bedarf der Behandlung und Emissionsvermeidung. Nach dem Stand der Technik werden derzeit (substratabhängig) von dem darin enthaltenen organischen Anteil in den meisten Biogasanlagen nur 65%-90% aufgeschlossen, der Rest bleibt ungenutzt. Ziel des Projektes war die Entwicklung eines komplett neuartigen Kombigerätes aus Ultraschall mit kalter Plasmatechnologie zur Aufbereitung von Suspensionen mit Inhaltsstoffen biologischen Ursprungs bzw. Biomasse entwickelt werden.

Für die Kombination mit Ultraschallquellen zur Biomassebehandlung wurden zwei verschieden Plasmaquellen wie die Funkenentladung und alternativ die Mikrowellenentladung entwickelt und getestet. Mit beiden Anordnungen konnten Entladungen in flüssigen Medien, bzw. Biomasse erzeugt werden. Bei Untersuchungen zur Behandlung von Biomasse und Natrium Carbomethoxicellulose im Labormaßstab wurde sowohl mit der Funkenentladung als auch mit der Mikrowellenentladung durch Viskositätsmessungen festgestellt, dass Abbaureaktionen stattfinden. In der zweiten Phase des Projektes wurde vom Projektpartner PRE Power, Recycling, Energyservice GmbH ein Demonstrator mit einem Fassungsvermögen von 40 l konstruiert, der zwei industriemäßige Ultraschallquellen enthält. An diesem Demonstrator wurde eine Mikrowellenquelle eingesetzt. Die Untersuchungen zeigten, dass sich durch die Plasmabehandlung die CSB-Werte von Güllefermentationsresten deutlich erhöhten. Dies konnte vor allem in Batchversuchen festgestellt werden.

Die Machbarkeit der Behandlung von Biomasse im anwendungsrelevanten Maßstab und die Kopplung mit Ultraschallquellen konnte erfolgreich demonstriert werden. In weiteführenden Arbeiten sollte vor allem die Leistung der Mikrowellenquelle erhöht werden.

Projektleitung:

Dr. Volker Brüser
Tel.: +49 3834 – 554 3808
brueserinp-greifswaldde

Laufzeit vom 1.7.2018 – 30.6.2021, gefördert durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) unter dem Förderkennzeichen (FKZ) 281A107216.

In diesem Projekt wird die Reinigung und Desinfektion von Lebensmittelkontaktflächen in der Produktion anhand des Beispiels von Transportbändern sowohl für pflanzliche als auch tierische Anschmutzungen zusammen mit Partnern aus Forschung und Industrie untersucht.

Projektleitung:

Dr. Jörg Ehlbeck
Tel.: +49 3834 – 554 458
ehlbeckinp-greifswaldde

Laufzeit vom 1.2.2016 – 31.7.2018, gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) unter dem Förderkennzeichen (FKZ) 16KN035932.

Das Risiko, sich im Krankenhaus mit einem Erreger anzustecken, wenn der Körper durch die Folgen einer Operation oder Erkrankung geschwächt ist, ist nicht unbeträchtlich. So geht die Deutsche Gesellschaft für Krankenhaushygiene von jährlich 900 000 Infektionen in ganz Deutschland und 30 000 bis 40 000 Todesfällen aus. Am häufigsten treten bei den Betroffenen Atemwegs- und Harnwegsinfekte, aber auch Wundinfektionen oder Sepsis auf.

Auslöser sind nicht immer mangelhafte Hygieneprozesse in Kliniken, häufig werden die Keime auch von Patienten oder Besuchern eingeschleppt. Vor diesem Hintergrund haben das Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie (INP) in Greifswald, das Medizintechnikunternehmen Pneumatik Berlin, das Berliner ZeSys e.V. sowie das Unternehmen Haustechnik Bachmann aus Steinberg in Sachsen innerhalb des Verbundprojektes «PlasClean» ein intelligentes, modular aufgebautes Raumluftsystem für Operationssäle entwickelt, dessen Herzstück eine spezielle Plasmastufe darstellt. Dabei konnte in Laborexperimenten, aber auch in einer Pilotanlage unter Realbedingungen die Wirksamkeit dieses bereits patentierten Dekontaminationsverfahrens nachgewiesen werden.

Durch modifizierte Elektrodenplatten, zwischen denen dielektrisch behinderte Entladungen erzeugt werden, gelang es den Forschern, die Belastung der Raumluft mit Mikroorganismen deutlich zu senken. Ebenso können chemische Stoffe auf diese Weise abgebaut werden. Bei sämtlichen Tests wurden die DIN-Anforderungen für intensivmedizinische Bereiche berücksichtigt: Das Plasma reinigte die Abluft auch bei den vorgeschriebenen hohen Luftumsätzen. Das Konzept ist auch für andere Anwendungsbereiche zukunftsweisend und lässt sich auf Reinräume, Labore, Tierställe oder die Lebensmittellogistik übertragen. Die Plasmastufe ist skalierbar, wodurch eine noch höhere Reduktion der Mikroorganismen erreicht werden kann. Die technische Umsetzbarkeit muss jedoch im Rahmen weiterer Projekte erforscht werden.

Projektleitung:

Dr. Manfred Kettlitz
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