Dr. Simona Schwarz

Gruppenleiterin Funktionale Polymere für den Schutz der Umwelt
am Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V.

Hohe Strasse 6
01069 Dresden

Tel: +49 (0)351 4658-333
Fax: +49 (0)351 4658-231
Email: simsch@ipfdd.de

Unsere Arbeitsgebiete umfassen Polyelektrolyte (synthetische aber auch Biopolymere wie Chitin, Chitosan, Stärke und Pektin) und Polyelektrolytkomplexe, also Mischungen von kationischen und anionischen Polyelektrolyten. Weiterhin arbeiten wir mit Adsorbermaterialien, wie mesoporösen Poly(melamin-co-formaldehyd)-Partikeln und Partikel konjugierter mikroporöser Polymere (CMPs) sowie Hybridmaterialien aus diesen mit eingebetteten Silica-, Gold- oder Silber-Partikeln.

Ein Schwerpunkt der Forschung in der Arbeitsgruppe liegt auf der Anwendung von geladenen Polymeren (Polyelektrolyten) für die Wasseraufbereitung zur Aufrechterhaltung bzw. Wiederherstellung einer guten Wasserqualität. Immer öfter wird in diesem Bereich auf die Verwendung von Biopolymeren gesetzt, obwohl synthetische Polyelektrolyte wie Polyacrylamide und deren Derivate nach wie vor angewendet werden. Ein aktuelles, sehr dringliches Umweltprojekt ist die Entfernung bzw. Verminderung des Eisengehalts in Flüssen. Durch die Stilllegung alter Gruben und einer Grundwasseranhebung führen Fe-Ionen zu einer sogenannten „Verockerung“ der Flüsse. Dies ist verbunden mit einem sehr hohen Sulfatgehalt der Flüsse, der ebenfalls dringend reduziert werden muss. Derzeit werden Biopolymere wie Chitosan und dessen Derivate für diesen Zweck verwendet.

Umweltschutz bedeutet nicht nur Wasserreinigung. Auch auf anderen Gebieten suchen wir Möglichkeiten, synthetisch hergestellte Polymere durch Biopolymere zu ersetzen. So auf dem Gebiet der Papierherstellung und der Verwendung von Klebstoffen auf der Basis von natürlichen Polymeren. Es ist wichtig, dass der Austausch von bisher verwendeten Polymeren durch Biopolymere die Qualität der Endprodukte bewahrt.

Anwendungen in chemisch anspruchsvollen Umgebungen wie stark sauren Abwässern oder zur effizienten Abtrennung von extrem hohen Schadstoffmengen erfordern teilweise den Einsatz synthetischer Adsorbermaterialien. Hierbei liegt ein Schwerpunkt ebenfalls auf der möglichst umweltfreundlichen Herstellung und ressourcenschonendem Einsatz.

• BMBF (Mach was): Ferrosan - Entwicklung hochvernetzter Biopolymere auf Basis von Glucan-Chitin-Komplexen zur Schwermetallabscheidung insbesondere der Eisenadsorption (2015-2017) (in Zusammenarbeit mit Biolog Heppe, Prof. Andreas Heppe)
• BMBF: WATER-LEGO – Lego-style approach for problematic water streams treatment (2018-2021) (in Zusammenarbeit mit ICH, Vladivostok, Russia, Prof. Dr. Svetlana Bratskaya and PPIMC, Iasi, Romania, Dr. Marcela Mihai)
• SAB: DeFloWasser -  Biopolymer-basierte Sensor-Aktor-Systeme zur Detektion und Flockung von Schadstoffen in verockerten Oberflächenwässern (2019-2022) (in Zusammenarbeit mit KSI, Prof. Michael Mertig)
• AiF: Bio-Ad -  Bio-adsorber aus Brauereireststoffen zur Schwermetallionenabtrennung, (2019-2022), (in Zusammenarbeit mit TUM, Dr. Karl Glas)
• AiF: BioGlyk -  Herstellung biobasierter Schmelzklebstoffe auf Basis von Polysacchariden und deren Anwendung in Papier- und Kartonverpackungen (2021-2023) (in Zusammenarbeit mit PTS Heidenau, Birgit Kiessler)
• BMBF: Silizium-konjugierte mikroporöse Polymerhybride für die solarbetriebene Wasserstoffproduktion (2021-2022) (in Zusammenarbeit mit Dr. Dana Schwarz Infineon)

• Borchert, K.B.L.; Steinbach, C.; Reis, B.; Gerlach, N.; Zimmermann, P.; Schwarz, S.; Schwarz, D. Mesoporous Poly(melamine-co-formaldehyde) Particles for Efficient and Selective Phosphate and Sulfate Removal. Molecules 2021, 26, 6615.
  DOI 10.3390/molecules26216615
• Reis, B.; Gerlach, N.; Steinbach, C.; Carrasco, K.H.; Oelmann, M.; Schwarz, S.; Müller, M.; Schwarz, D. A Complementary and Revised View on the N-Acylation of Chitosan with Hexanoyl Chloride. Mar. Drugs 2021, 19, 385.
  DOI 10.3390/md19070385
• Borchert, K.B.L.; Steinbach, C.; Schwarz, S.; Schwarz, D. A Comparative Study on the Flocculation of Silica and China Clay with Chitosan and Synthetic Polyelectrolytes. Mar. Drugs 2021, 19, 102.
  DOI 10.3390/ md19020102
• Weißpflog, J. ; Vehlow, D. ; Müller, M. ; Kohn, B. ; Scheler, U. ; Boye, S. ; Schwarz, S., Characterization of chitosan with different degree of deacetylation and equal viscosity in dissolved and solid state - Insights by various complimentary methods, International Journal of Biological Macromolecules 2021, 171, 242-261.
• Bucatariu, F. ; Ghiorghita, C.-A. ; Zaharia, M. ; Schwarz, S. ; Simon, F. ; Mihai, M., Removal and separation of heavy metal Ions from multicomponent simulated waters using silica/polyethyleneimine composite microparticles, ACS Applied Materials & Interfaces 2020, 12, 37585-3759.