L’objectif principal de cette thèse a été de développer de nouveaux systèmes catalytiques efficaces pour la dépolymérisation de la biomasse et des plastiques. La stratégie choisie pour favoriser cette transformation a été l’hydrosilylation de liaisons C-O. Le catalyseur d’iridium(III) de Brookhart s'est révélé particulièrement efficace pour l’hydrosilylation la lignine conduisant à des produits aromatiques purs avec des rendements très élevés. Il a également été utilisé pour la dépolymérisation réductrice de plastiques oxygénés qui ont permis d’isoler les monomères et des composés de haute valeur ajoutée.Dans un second temps, une dépolymérisation plus « verte » de polycarbonates et de polyesters a été mise en œuvre. Celle-ci ne fait intervenir ni métaux ni solvant grâce à l’utilisation du fluorure de tetra-n-butyle amonium comme catalyseur. Enfin, l’uranium appauvri, considéré comme un déchet de l’industrie nucléaire, a été valorisé comme catalyseur pour la réduction des liaisons C-O. Il a été découvert qu’un complexe de triflate d'uranyle favorisait efficacement le couplage réducteur de l'aldéhyde en présence d'hydrosilanes conduisant à l'éther symétrique. / The main objective of this thesis is the development of new efficient catalytic systems for the depolymerization of biomass and plastics. The chosen strategy to promote such transformations was the hydrosilylation of C-O bonds. Brookhart's iridium(III) catalyst was found to be very effective for hydrosilylation of lignin leading to pure aromatic products isolated in very high yields. It was also used for the reductive depolymerization of oxygenated plastics, allowing the isolation of monomers and valuable chemicals.In a second step, a "greener" depolymerization of polycarbonates and polyesters was implemented. This does not involve metals or solvents through the use of tetra-n-butyl amonium fluoride as a catalyst for hydrosilylation. Finally, depleted uranium, considered as a waste product of the nuclear industry, was valorized as a catalyst for the reduction of C-O bonds. It has been discovered that a uranyl(VI) triflate complex efficiently promotes reductive coupling of the aldehyde in the presence of hydrosilanes leading to symmetric ethers.

Die Studie »Aufarbeitung landwirtschaftlicher Biomasse für den Vergärungsprozess« zeigt, dass eine dem Vergärungsprozess vorgeschaltete Aufarbeitung landwirtschaftlicher Biomasse mittels Doppelschneckenextruder, Multischroter oder Enzymen die Energieproduktion um bis zu 26,6 % steigern kann. Die beispielhafte Darstellung von Aufarbeitungsmöglichkeiten anhand einer Biogasanlage mit 500 kWel beweist, dass sich die Biogaserzeugung beim Einsatz von Maissilage lohnen kann. Eine Rentabilitätserhöhung ist dabei kaum ersichtlich, es kann jedoch mit frei werdender Anbaufläche für die Nahrungsmittelproduktion gerechnet werden. Eine wirtschaftliche Biogaserzeugung auf der Basis vorzerkleinerter Grassilagen konnte nicht nachgewiesen werden, lediglich eine deutliche Effizienzsteigerung. Wie sich die Gewinnerwartung bei zunehmendem Gülleanteil bei Grassilage verhält sowie ausführliche Betrachtungen der Versuche und deren Wertung lesen Sie im kompletten Ergebnisbericht.

Der Handlungsdruck für eine rasche Transformation des Energiesystems hin zu nachhaltigen erneuerbaren Energieträgen und Produkten bei gleichzeitiger signifikanter Reduktion der Treibhausgasemissionen steigt für alle Sektoren enorm. Diese Dekade wird entscheidend sein. Anfänglich sind die Weichen dafür zu stellen und die Technologien noch weiterzuentwickeln, später muss die Implementation im Vordergrund stehen. Um Zuverlässigkeiten zu erhöhen, schwache Glieder in der Kette zu stärken und Kosten zu senken und gleichzeitig Nachhaltigkeit zu erhöhen sind ebenso enorme Forschungsanstrengungen notwendig. Dabei ist es unabdingbar, den systemischen Blick zu stärken und nachhaltig sinnvolle Pfade zu verfolgen. In diesem Seminar werden beispielhafte Syn- BioPTx-Ansätze zur Ausnutzung der Synergien von Technologien für biomasse- und strombasiert hergestellte Produkte vorgestellt und diskutiert. Fokus ist hierbei, die Synergien aus erneuerbarem Strom für die Verwertung des erneuerbarem Kohlenstoffträgers Biomasse zu sogenannten Syn- BioPTx-Produkten zu nutzen. Dies ermöglicht es höhere Mengenpotenziale, beispielweise für erneuerbare Kohlenwasserstoffe, zu erschließen. Dank der federführenden Konzeption und Organisation des DBFZ ist es gelungen, Expert*innen aus Forschung und Entwicklung sowie Industrie zu diesem Thema zu gewinnen und es zu einem Thema der Fachgruppe Energieverfahrenstechnik, EVT, innerhalb der ProcessNet Initiative von Dechema und VDI GVC zu machen. Die im Workshop präsentierten Inhalte zur Einordnung der möglichen SynBioPTx-Ansätze wurden Beispiele werden im nachfolgenden Tagungsreader zusammengefasst.

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Bioenergie soll in den kommenden Jahren eine wichtige Funktion übernehmen, zum Beispiel als Ausgleich von fluktuierenden erneuerbaren Energien wie Sonne und Wind. Neue Substrate müssen dafür erschlossen werden. Neben den nachwachsenden Rohstoffen können dies vor allem Reststoffe sein, die nicht in Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion stehen. So schön die Theorie klingt, energetisch zu verwerten, was ohnehin schon da ist, so groß sind die Herausforderungen in der Praxis. Sind bestehende Anlagen auf die Vergärung der wenig homogenen Stoffe ausgelegt? Wie hoch sind die Gasausbeuten? Was ist bei Transport und Vorbearbeitung zu beachten? Ermöglichen die Stoffe einen wirtschaftlichen Betrieb? Die in diesem Sammelband vorgestellten praxisnahen Vorhaben wollen ein Teil dieser Fragen aufgreifen und versuchen Antworten zu liefern.

Die in dem hier vorliegenden zweiten Teil von „Neue Wege zur Prozessoptimierung in Biogasanlagen“ dargestellten Vorhaben des Förderprogramms „Energetische Biomassenutzung“ stellen vor allem aktuelle Entwicklungen im technischen Bereich vor, die die hohe Anpassungsfähigkeit und Flexibilität der Branche verdeutlichen.

Ihre Innovationskraft wird es den Akteuren der Biogasbranche ermöglichen, den Platz im Energieversorgungssystem der Zukunft zu finden. Einige der Fortschritte auf dem Weg dahin sind im vorliegenden dritten Teil von „Neue Wege zur Prozessoptimierung in Biogasanlagen“ des BMWi-Förderprogramms „Energetische Biomassenutzung“ dokumentiert. Die Flexibilisierung der Biogasbereitstellung und Energieproduktion sowie die nachhaltige Integration von Biogassystemen in kommunalen Versorgungsstrukturen waren bedeutende Themen in den vorgestellten Projekten. Weiterhin wurden technologische Arbeiten auf den Gebieten der Biomethanaufbereitung etwa durch Einsatz von Membranen oder ultraschallstimulierte verbesserte CO2-Desorption geleistet und das wichtige Thema der Emissionsminderung von Biogasanlagen behandelt. Die vorgestellten Arbeiten runden das Bild der innovationsstarken Biogasbranche weiter ab, das bereits in den vorangegangenen Teilen I und II der Schriftenreihe deutlich wurde. Die Summe aller bisherigen und noch folgender wissenschaftlich-technischen Anstrengungen und Entwicklungen wird es den Bioenergietechnologien ermöglichen, auch zukünftig einen festen und anerkannten Platz in der energiewirtschaftlichen Landschaft einzunehmen.

Im Fokus des 1. HTP-Fachforums am 11./12. November 2014 stand - ausgehend von den Ausgangsstoffen, über Prozesse und Apparate bis zu den Produktions- und Randbedingungen - die gesamte Bandbreite der hydrothermalen Prozesse. Diese wurden in Theorie und Praxis (Exkursion nach Halle Lochau) aus Forschungs- und Anwendersicht vorgestellt. Mit einem umfassenden und reichhaltigen Programm richtet sich die Veranstaltungsreihe „HTP-Fachforum“ an Vertreter aus Industrie und Wirtschaft, an kommunale und staatliche Einrichtungen sowie an Wissenschaftler von universitären und außeruniversitären Einrichtungen. Alle Abstracts und Präsentationen sowie die Kurzprofile der beteiligten Referenten finden Sie im vorliegenden Tagungsreader.

Am 09. Mai 2017 luden das DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum, die HHL Leipzig Graduate School of Management und die Universität Leipzig in Kooperation mit der Programmbegleitung des BMWi-Förderprogramms „Energetische Biomassenutzung“ zu einer Informationsveranstaltung und anschließendem Workshop zum Thema Standardisierung und Normierung ein. Anhand der beiden Keynotes „Start-ups sichern ihren Erfolg mit Normen und Standards' sowie 'Bedeutung und Anwendung von Normen, Spezifikationen und Standards“ wurde deutlich, dass das Thema sowohl für Unternehmen als auch für Ausgründungen aus der Wissenschaft und den Forschungstransfer zunehmend an Bedeutung gewinnt. Allerdings sind die Vorteile und Kombinationsmöglichkeiten der Normierungs- und Standardisierungsverfahren noch nicht bei allen Akteuren gleichermaßen bekannt. Hier konnte die Veranstaltung durch die Vorstellung von ausgesuchten Förderprogrammen, Normierungsverfahren und Best-Practice-Beispielen ansetzen sowie Fragen und Herausforderungen im Workshop diskutieren. Der vorliegende Band bietet Ihnen die Möglichkeit, die Vorträge und Abstracts noch einmal nachzuvollziehen.

Le système de la baie d'Hudson comprend la baie d'Hudson, la baie James et le détroit d'Hudson. La baie d'Hudson est une grande mer intérieure peu profonde avec un apport d'eau douce très élevé issu de vastes bassins de drainage s'étendant sur une grande surface du Canada. La couverture de glace de mer y est saisonnière, et cet écosystème subarctique représente la limite sud de la répartition de plusieurs espèces endémiques à l'Arctique. Une absence de glace pluriannuelle et des apports d'eau douce accrus devraient également être des conditions rencontrées dans le Haut Arctique dans un future proche, ce qui permet d'envisager le système de la baie d'Hudson comme une fenêtre ouverte sur ce qui pourrait être observé à des latitudes plus élevées dans un avenir proche. Cependant, les données sur le zooplancton et les poissons du système de la baie d'Hudson demeurent relativement rares. Avec les recherches présentées dans cette thèse, nous visons à établir des informations de référence sur le zooplancton et les larves de poissons du système de la baie d'Hudson. De plus, nous visons à mieux comprendre les mécanismes par lesquels les espèces adaptées à l'Arctique persistent dans cet environnement subarctique dynamique, afin de comprendre comment elles pourraient également y parvenir à des latitudes plus élevées. Les résultats du chapitre 1 montrent que les larves de morue arctique (Boreogadus saida) ont tendance à éclore plus tôt dans les zones affectées par les plumes d'eau douce provenant des rivières. Ces éclosions hâtives permettent à certaines jeunes morues arctiques d'atteindre de plus grandes tailles à la fin de l'été, les rendant plus susceptibles de survivre à leur premier hiver comparativement aux larves qui ont éclos plus tardivement. Puisque la croissance de ces larves hâtives doit être soutenue par la présence de proies adéquates, dans le chapitre 2, nous caractérisons la variabilité des assemblages de mésozooplancton du moment de la débâcle en juin jusqu'à la fin de l'été en octobre. Nous montrons que la variation de composition entre les communautés de mésozooplancton pourrait s'expliquer par l'impact important du retrait des glaces sur la production primaire et par la profondeur. Parmi les organismes zooplanctoniques, les copépodes du genre Calanus sont adaptés aux conditions arctiques et très riches en lipides, ce qui en fait des proies de choix pour le reste du réseau trophique. Ces copépodes sont plus nombreux au début de la saison alors qu'il y a encore de la glace dans la baie, et dans les zones profondes centrales du système de la baie d'Hudson. À la fin de l'été, l'abondance plus faible de Calanus coïncide avec l'abondance plus élevée des petits copépodes du genre Pseudocalanus pour entraîner une biomasse globale plus faible de mésozooplancton dans le système. Au niveau trophique supérieur, les assemblages d'ichtyoplancton variaient également beaucoup entre le début et la fin de l'été, comme le montre le chapitre 3. Les larves de capelan, un poisson boréal, étaient de loin les plus abondantes dans l'ensemble, même si elles étaient géographiquement limitées à la partie sud ouest de la baie et particulièrement abondantes seulement à la fin de l'été. En revanche, les assemblages dominés par les larves de morues arctiques étaient répandus plus équitablement à travers la baie d'Hudson et le détroit d'Hudson, si bien que les jeunes stades de morue arctique et de capelan se chevauchaient peu géographiquement et temporellement. Cependant, les larves de morue arctique se retrouvaient souvent en compagnie de celles des lançons et d'autres espèces des familles Cottidae, Liparidae et Stichaeidae. Dans ces cas là, les tailles des larves étaient de plus comparables et une compétition pour la nourriture est alors possible. Dans l'ensemble, les résultats de cette thèse soutiennent l'hypothèse selon laquelle la persistance des espèces de zooplancton et d'ichtyoplancton adaptées à l'Arctique dans un environnement subarctique nécessite des stratégies d'hivernage et de reproduction leur permettant de tirer pleinement parti de la courte période de production essentiellement limitée à la période de débâcle des glaces. Plus tard dans l'été, les conditions nettement plus chaudes donnent probablement un avantage concurrentiel aux espèces boréales. / The Hudson Bay system consists of the Hudson Bay, James Bay and Hudson Strait. The Hudson Bay is a large shallow inland sea with a very high freshwater input. It is seasonally ice-covered and is considered a sub-Arctic ecosystem representing the southern limit of the distribution of several Arctic-adapted species. Since a seasonal ice regime precluding multi-year ice and a significant increase in freshwater runoff are predicted to prevail soon in the High Arctic, current conditions in this system might represent an open window on what could be observed at higher latitudes in the near future. Data on the zooplankton and fish in the Hudson Bay system are still relatively scarce. With the research presented in this thesis, we aim to lay baseline information on the zooplankton and fish larvae of the Hudson Bay system. Furthermore, we aim to understand the mechanisms by which Arctic-adapted species are persisting in this sub-Arctic environment and thus understand how they might also do so at higher latitudes. The findings of Chapter 1 show that Arctic cod (Boreogadus saida) larvae tend to hatch earlier in areas affected by riverine freshwater under the ice. These early hatchers are larger by the end of summer and thus more likely to survive their first winter compared to later hatchers. In Chapter 2 we show that mesozooplankton assemblages are different from the time of ice breakup in June to autumn in October and that the variation between mesozooplankton communities could be explained by the ice retreat and by depth. The lipid-rich, Arctic-adapted Calanus spp. copepods are more numerous early in the season while there is still ice in the bay and in the central deeper areas of the Hudson Bay system. The lower abundance of Calanus spp. copepods at the end of summer and the higher abundance of the small copepod Pseudocalanus spp., result in an overall lower biomass of mesozooplankton in the Hudson Bay system in late summer. The ichthyoplankton assemblages were also quite different from early to late summer as shown in Chapter 3. Larvae of the boreal capelin were by far the most abundant overall, even though they were geographically restricted to the southwestern part of the bay and only highly abundant in late summer. In contrast, assemblages featuring Arctic cod were widespread over the Hudson Bay and Hudson Strait, and geographical overlap between capelin and Arctic cod was minimal. Arctic cod larvae, however, overlapped temporally and geographically with sand lance and with other fish larvae, such as species from the Cottidae, Liparidae and Stichaeidae families. In these cases, the sizes of the larvae were comparable, and competition for food may be possible. Overall, the results from this thesis support the hypothesis that for Arctic-adapted zooplankton and ichthyoplankton species to persist in a sub-Arctic environment, it is important to have overwintering and reproductive strategies that allow them to make full use of the short productive period during ice break-up. Later in the summer, the warmer conditions probably give boreal species a competitive advantage.