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Development of strategies and sustainability standards for the certification of biomass for international trade

The increased production of renewable raw materials for bioenergy and bio-materials needed to meet the ambitious targets of Germany, the EU and other countries implies tradeoffs which could oppose sustainability requirements. The project “Development of strategies and sustainability standards for the certification of internationally traded biomass (Bio-global)”, sponsored by the German Federal Ministry for Environment (⁠ BMU ⁠) through the Federal Environment Agency (⁠ UBA ⁠) and carried out by Öko-Institut in cooperation with IFEU (Institute for Energy and Environment Research), aimed at - working out the scientific base of and developed proposals for sustainability requirements for biomass and their implementation on national, European and global levels, - in dialogue with relevant actors and - providing inputs into respective processes. Veröffentlicht in Texte | 49/2010.

BioBuild

Im Baubereichen kann sich die Substitution mit biobasierten Werkstoffen positiv auf die Ressourceneffizienz auswirken. Das ist etwa der Fall, wenn Fassaden aus Biokompositen hergestellt werden, wie es im EU-Projekt BioBuild der Fall ist. Hier soll bei der Herstellung der CO2 -Ausstoß um bis zu 50 % im Vergleich zu mit hohem Energieaufwand produzierten Ziegeln oder faserverstärkten Kunststoffen reduziert werden. Das BioBuild-Projekt („High performance, economical and sustainable biocomposite building materials“) hat Biokomposite zum Ziel, die nicht durch Feuchtigkeitsaufnahme und mikrobielle Einflüsse abgebaut werden und Lebensdauern von 40 Jahren erreichen. In der ersten BioBuild-Projektphase wurden Haltbarkeit und Brandverhalten imprägnierter Gewebe aus Flachs, Jute und Hanf getestet. Auch Fügetechniken von Biokompositlaminanten untereinander sowie mit Edelstahlbefestigungen wurden entwickelt. In einem von der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR) geförderten Verbundprojekt wurde eine Bioschaumplatte aus Celluloseacetat (CA) für die Gebäudedämmung entwickelt. CA verfügt über vergleichbare mechanische Eigenschaften wie das weitverbreitete Dämmmaterial Polystyrol (PS), zeigt aber Unterschiede beim Erstarren und bei der Schmelzelastizität. Um ein biobasiertes Alternativmaterial zu Polystyrol bereitzustellen, wurde zunächst eine Grundrezeptur von CA mit geeigneten Weichmachern, Füllstoffen und Nukleierungsmittel entwickelt. In einem eigens aufgebauten Extruder wurden die grundsätzliche Schaumfähigkeit von CA nachgewiesen und die Verfahrensparameter optimiert. Anschließend wurden Tests auf immer größeren Extrusionsanlagen und erste Versuche zur Konfektionierung durchgeführt.

VP-3.2./BioWPC

Das Projekt "VP-3.2./BioWPC" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik, Außenstelle Halle durchgeführt. Das Teilvorhaben 'Charakterisierung und Bewertung' hat die Zielstellung eine umfassende werkstoffmechanische Charakterisierung der im Verbund generierten Werkstoffe, Halbzeuge und Bauteile zu gewährleisten. Mit den ermittelten Kenndaten werden auf der einen Seite die variierenden Herstellungsmethoden bewertet. In iterativen Schritten, in enger Kooperation mit den anderen involvierten Teilvorhaben werden die optimalen Prozessfenster gefunden. Auf der anderen Seite liefert das Teilvorhaben die Parameter für den Aufbau einer Datenbasis für den Einsatz der innovativen BioWPC-Systeme. Des Weiteren wird durch die Bestimmung der Materialkennwerte die Ausgangsbasis für die Simulation des Werkstoff- und Bauteilverhaltens unter komplexen Belastungen gelegt. Nur eine statistisch abgesicherte Datenbasis erlaubt, mit den für die Materialklassen charakteristischen Streuungen, Sensitivitätsanalysen durchzuführen. Dies wird benötigt um eine gleichbleibende Qualität der Bauteile und Halbzeuge auch bei prinzipbedingten Streuungen in den Verfahrensabläufen und Schwankungen der Eigenschaften der aus nachwachsenden Rohstoffen (Problem der Jahrgänge) generierten Werkstoffe zu garantieren. Die Innovation besteht darin, Verbundwerkstoffe aus 100Prozent nachwachsenden Rohstoffen mit deutlich verbesserten Eigenschaften gegenüber herkömmliche Holz-Polymer-Werkstoffe (WPC) für konstruktive Anwendungen zu generieren. Bei den herkömmlichen Holz-Polymer-Werkstoffen handelt es sich um Verbundwerkstoffe, typischerweise aus Holzmehl von Nadelhölzern und Kunststoffen wie z.B. Polypropylen und Polyethylen. Diese Werkstoffe werden hauptsächlich als Deckings eingesetzt. Problem ist zum einen, dass diese herkömmlichen Holz-Polymer-Werkstoffe nicht in konstruktiven Anwendungen eingesetzt werden können. Zum anderen kommt es in den nächsten Jahren durch den von der Bundesregierung angestrebten Waldumbau von Nadelholzwäldern hin zu Misch- und Laubwäldern zu einer Verknappung des Rohstoffes Nadelholz, das bisher für die Holz-Polymer-Werkstoffe verwendet wird. Durch den Waldumbau wird Buchenholz in großen Mengen zur Verfügung stehen. Um verbesserte Eigenschaften zu erreichen, werden als Verstärkungsfasern thermomechanisch und chemisch aufgeschlossene Buchenholzfasern verwendet, die in niedrigschmelzende Polyamide auf Basis nachwachsender Rohstoffe (Biocaprolactam, Aminoundecansäure bzw. C10/C12-Dsiäuren / Diamine aus Rizinusöl) eingebunden werden. Das Teilvorhaben begleitet und ermöglicht die Wertschöpfung im Verbund vom Rohstoff Buchenholz bis zum komplexen Bauteil für die Endanwendung und liefert somit einen essentiellen Beitrag zum Verbundvorhaben als auch zum Bioökonomie - Cluster. Die im Rahmen des Forschungsvorhabens erzielten Ergebnisse und produzierten Werkstoffe erfüllen den Wunsch der Industrie und der Kunden nach ökologisch nachhaltigen Produkten.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von TFI-Institut für Bodensysteme an der RWTH Aachen e.V. durchgeführt. Das Ziel des Vorhabens 'BioTurf' ist die Entwicklung einer Kunstrasenstruktur aus Bio-Polyethylen (PE) als Polymerrohstoff. Durch die Monomaterialstruktur wird die Möglichkeit zum hochwertigen stofflichen Recycling im Hinblick auf eine geschlossene Kreislaufwirtschaft geschaffen. Zudem soll der Kunstrasen ohne die Zugabe von Einfüllgranulat auskommen, d. h. eine sogenannte Non-Infill-Struktur aufweisen und somit den Eintrag von Mikroplastik in die Umwelt minimieren (derzeit ca. 500 kg/Platz und Jahr). Bio-PE stellt hierzu den idealen Rohstoff dar, da es sich chemisch wenig von rohölbasierten PE unterscheidet. Bio-PE weist jedoch die gleichen Schlüsselcharakteristika wie Dämpfung, Elastizität, Steifigkeit, Abrasionsverhalten und vor allen Dingen UV- und Umweltbeständigkeit im Kunstraseneinsatz auf. Mit Bio-PE kann damit, wie bei herkömmlichen Produkten, eine Produktlebenszeit von 10 bis 15 Jahren erreicht werden. Gleichzeitig wird durch das Monomaterialkonzept sowie den Verzicht auf das Infill-Granulat die Recyclingfähigkeit im Gegensatz zum bisherigen thermischen Recycling drastisch erhöht. Durch das Projekt wird ein entscheidender Beitrag zur Transformation der Textilindustrie von rohölbasierten zu biobasierten Werkstoffen geleistet. Im Projektverlauf werden zwei bespielbare Großdemonstratoren zu Testzwecken als Reallabore gefertigt, ausgelegt und nach Nutzung beispielhaft recycelt, um die Prozesskette im Sinne der Kreislaufwirtschaft zu durchlaufen. Durch die Einbindung des Hochschulsports der RWTH Aachen werden sozioökonomische Faktoren sowie Interessen möglicher Stakeholder zur Erhöhung der Nutzerakzeptanz adressiert. Durch den Projektpartner MET/ FieldTurf-Tarkett können die Ergebnisse des Vorhabens unmittelbar für vermarktungsfähige Produkte verwertet werden.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Textiltechnik durchgeführt. Das Ziel des Vorhabens 'BioTurf' ist die Entwicklung einer Kunstrasenstruktur aus Bio-Polyethylen (PE) als Polymerrohstoff. Durch die Monomaterialstruktur wird die Möglichkeit zum hochwertigen stofflichen Recycling im Hinblick auf eine geschlossene Kreislaufwirtschaft geschaffen. Zudem soll der Kunstrasen ohne die Zugabe von Einfüllgranulat auskommen, d. h. eine sogenannte Non-Infill-Struktur aufweisen und somit den Eintrag von Mikroplastik in die Umwelt minimieren (derzeit ca. 500 kg/Platz und Jahr). Bio-PE stellt hierzu den idealen Rohstoff dar, da es sich chemisch wenig von rohölbasierten PE unterscheidet. Bio-PE weist jedoch die gleichen Schlüsselcharakteristika wie Dämpfung, Elastizität, Steifigkeit, Abrasionsverhalten und vor allen Dingen UV- und Umweltbeständigkeit im Kunstraseneinsatz auf. Mit Bio-PE kann damit, wie bei herkömmlichen Produkten, eine Produktlebenszeit von 10 bis 15 Jahren erreicht werden. Gleichzeitig wird durch das Monomaterialkonzept sowie den Verzicht auf das Infill-Granulat die Recyclingfähigkeit im Gegensatz zum bisherigen thermischen Recycling drastisch erhöht. Durch das Projekt wird ein entscheidender Beitrag zur Transformation der Textilindustrie von rohölbasierten zu biobasierten Werkstoffen geleistet. Im Projektverlauf werden zwei bespielbare Großdemonstratoren zu Testzwecken als Reallabore gefertigt, ausgelegt und nach Nutzung beispielhaft recycelt, um die Prozesskette im Sinne der Kreislaufwirtschaft zu durchlaufen. Durch die Einbindung des Hochschulsports der RWTH Aachen werden sozioökonomische Faktoren sowie Interessen möglicher Stakeholder zur Erhöhung der Nutzerakzeptanz adressiert. Durch den Projektpartner MET/ FieldTurf-Tarkett können die Ergebnisse des Vorhabens unmittelbar für vermarktungsfähige Produkte verwertet werden.

BIOCONCEPT-CAR – Leichtbaukarosserie aus Pflanzenfasern

Ein Leuchtturmprojekt im Hinblick auf Biowerkstoffe ist das BIOCONCEPTCAR. Den Projektbeteiligten ist es unter der Federführung des Instituts für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe (IfBB) gelungen, den Anteil an biobasierten Werkstoffbauteilen in einem Rennwagen zu erhöhen. Die deutliche Reduktion des Fahrzeuggewichts durch die Verwendung von Bioverbundwerkstoffen bei Fahrzeugaußenbauteilen war dabei das erklärte Ziel. Zudem sollte die Werkstoffmatrix aus biobasiertem Kunststoff bestehen. Am Ende der Entwicklungsphase wurden großflächige Karosserieteile wie Motorhaube, Tür, Heckklappe, Dach-/Heckspoiler, Unterbodenabdeckung aus biobasiertem Duroplast mit Leinenfasern gefertigt. Während der Bauteilentwicklungsphase war neben dem Testen verschiedener Materialkonzepte eine flexible bauteilspezifische Verarbeitung ein Untersuchungsschwerpunkt. Dabei wurde ermittelt, inwieweit gängige Maschinen und Verfahren für Bioverbundwerkstoffe einsetzbar sind, denn ein Anreiz für das Verwenden einer neuen Werkstoffgeneration stellen die geringen Investitionskosten dar. Erfolgreich durchgeführt wurden die Untersuchungen mit einer branchenbekannten Extruder- und Spitzgussmaschine. Als Ergebnis der Entwicklungsarbeit wurde eine erhebliche Gewichtseinsparung am Fahrzeug erzielt. Allein durch Substitution von Stahl durch einen Bioverbundwerkstoff bei Türen, Motorhaube und Heckklappe wurde eine Gewichtsreduktion von 67 kg erreicht. Bei einem Bauteil konnte durch das Substitut das Gewicht um 60 % reduziert werden. Die deutliche Gewichtsersparnis führt in der Nutzungsphase zu einem geringeren Verbrauch und damit zu einem niedrigeren CO2-Ausstoß bei Verbrennungsmotoren oder einer größeren Reichweite bei Elektrofahrzeugen. Neben den erwähnten Vorteilen gegenüber Stahlbauteilen sind weiterhin die Fragen nach Crash-Verhalten und Reparaturmöglichkeiten zu klären. Ein biobasierter Faserverbundwerkstoff weist gegenüber einem fossilbasierten Verbundwerkstoff einen signifikanten Kostenvorteil auf. Die Kosten für Leinenfasern lagen bei ca. 2,50 Euro/kg und für Kohlefasern bei ca. 30 Euro/kg.

Studie der Genetik bei Nachkommen und Geschwistern von Wismut-Mitarbeitern, die vor dem 51. Lebensjahr an Lungenkrebs verstorben sind

Das Projekt "Studie der Genetik bei Nachkommen und Geschwistern von Wismut-Mitarbeitern, die vor dem 51. Lebensjahr an Lungenkrebs verstorben sind" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität München, Institut für Medizinische Informationsverarbeitung, Biometrie und Epidemiologie durchgeführt. Ziel des Vorhabens 'Studie der Genetik bei Nachkommen und Geschwistern von Wismut-Mitarbeitern,die vor dem 51. Lebensjahr an Lungenkrebs verstorben sind (3607S04530)' war es, den Genotypvon Wismut-Mitarbeitern, die vor dem 51-ten Lebensjahr an Lungenkrebs erkrankten, aus ihren Nachkommenund anderen Verwandten zu rekonstruieren, um die individuelle Strahlenempfindlichkeit des Erkranktenzu untersuchen und eine Bioprobenbank der Studienteilnehmer zu erstellen. Ein Fragebogen wurdeerstellt und dieser an 450 recherchierbaren Adressen von insgesamt 475 Nachkommen geschickt. Nur von87 Teilnehmern gingen Einverständnis, Fragebogen und vom Hausarzt abgenommene Blutproben ein. Ausden Blutproben wurden primäre Lymphozyten, Serum und DNA gewonnen. Die Daten aus den Fragebögenwurden in eine für dieses Projekt angelegte Datenbank eingetragen. Um die ursprüngliche Fragestellung zubeantworten, wären laut Powerberechnung mindestens 150 Teilnehmer nötig gewesen. Auf Grund der mangelhaftenResponse von nur 87 Teilnehmern musste das Projekt jedoch abgebrochen werden. Die erhobenenDaten und Biomaterialien sind dem BfS übergeben worden und können für neu zu definierende Projekte genutztwerden.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Biomaterialien und biomolekulare Systeme, Abteilung für biobasierte Materialien durchgeführt. Mikroplastikpartikel, definiert als Kunststoffpartikel (MKS) kleiner als 5 mm, werden zunehmend als Belastung der Umwelt gesehen. Derzeit fokussiert die Forschung auf eine eher deskriptive Erfassung dieser Belastung. MiKoBo betrachtet das vergleichsweise wenig erforschte Umweltsystem Boden (Eintragswege und deren mögliche Beeinflussung). Ein bekannter Eintragsvektor für Mikrokunststoffe (MKS) in Böden ist Klärschlamm, jedoch kann dieser durch rechtliche Vorgaben relativ einfach verschlossen werden. Bislang noch kaum erfasst ist dagegen die mögliche Belastung der Böden durch MKS in organischen Düngern. ln Deutschland werden Bioabfälle getrennt gesammelt und stofflich bzw. stofflich-energetisch verwertet. Die Komposte und Gärreste aus den Bioabfallverwertungsanlagen sind wertvolle organische Dünger. Gleichzeitig finden sich im Bioabfall immer auch Kunststoffverunreinigungen, vor allem durch Plastiktüten. Es werden in MiKoBo daher Methoden zur Identifizierung und Quantifizierung von MKS in Komposten, Gärprodukten und Böden erarbeitet. Durch die Kombination aus Adaptation von bestehenden Identifikationsmethoden (aus dem aquatischen Bereich) und Neuentwicklung von zeitlich .,schnelleren' Identifikationsmöglichkeiten (ausgehend von aquatischen !limnischen Systemen sowie aus Gärresten) wird die Grundlage hierfür geschaffen. Nachfolgend wird das Potential von Bioabfallverwertungsanlagen als Quelle für MKS abgeschätzt, und die Wirkung von eingetragenen MKS auf die Bodenqualität bestimmt. MiKoBo wird erforderliche Maßnahmen und Handlungsempfehlungen ableiten und in enger Kooperation mit dem Umweltministerium Baden-Württemberg einen Leitfaden zum Themengebiet erstellen.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MicroEnergy International GmbH durchgeführt. Zur Förderung der Nachhaltigkeit von Energieerzeugungssystemen ist es erforderlich, die Anwendbarkeit von bio-ökologischen Werkstoffen zu prüfen und diese wirtschaftlich in den Lebenszyklusprozess zu implementieren. Das Mikro-Windenergiesystem mit biobasierten Komponenten wird über die dezentrale Gewinnung erneuerbarer Energie hinaus geschlossene Stoffkreisläufe ermöglichen. Während der Sondierungsphase zeichnete sich ab, dass technisch und wirtschaftlich die Chance besteht, Biokunststoffe für Kernkomponenten einzusetzen. Das gemeinsame Ziel der Machbarkeitsphase besteht in der Validierung der Anwendbarkeit biobasierter Werkstoffe in Mikrowindenergiesystemen und der Vorbereitung des Markteintritts im Leistungsbereich bis 500W. Näheres siehe gemeinsame Vorhabensbeschreibung. Die geplanten Aktivitäten von MicroEnergy International(MEI) im AP3 zielen auf die detaillierte Entwicklung eines Geschäftsmodels für ein Mikro-Windenergiesystem mit bio-basierten Komponenten ab. Dessen Prinzip baut auf effektive Lieferketten durch lokal-ansässigen Lieferanten, sowie die Unterstützung von neuen Beschäftigungsverhältnissen. In diesem Sinne ist das Verwenden von lokal erhältlichen Rohstoffen ein Schlüsselfaktor um ein nachhaltiges Geschäftsmodel zu sichern. Die folgenden Aktivitäten werden der weiteren Entwicklung des Geschäftsmodels, bezogen auf die vorher abgesprochenen Anwendungsfälle, gewidmet. Dabei werden Faktoren wie Konkurrenz, Finanzpläne, Verkaufsstrukturen u.a. eine große Rolle spielen. Entsprechende Konsequenzen für die Konfiguration der Windenergiesysteme werden abgeleitet. Das Windenergiesystem soll als Energieerzeuger in netzfernen Gebieten zum Laden von Batterien und andererseits zum Einspeisen in DC-Mikronetzen Einsatz finden. In diesem Aufgabenbereich des AP4.4 werden MEI und MoWEA sehr eng zusammenarbeiten. Darüber hinaus wird Frau Noara Kebir (GF MEI) als Wirtschaftsexpertin des Projektverbundes Einfluss auf die marktgerechte Arbeit aller Projektpartner nehmen.

GANUBU: Ganzheitliche Nutzung von Laubholz am Beispiel Buche

Das Projekt "GANUBU: Ganzheitliche Nutzung von Laubholz am Beispiel Buche" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Institut für Geo- und Umweltwissenschaften, Professur für Forstliche Biomaterialien durchgeführt. Das Projekt GANUBU betreibt die Entwicklung und Demonstration eines Nutzungskonzepts, welches eine ganzheitliche, effiziente und hochwertige Verwertung von Laubholz und Rinde ermöglicht. Am Modell Buche wird gezeigt, dass Holz und Rinde für die Herstellung von neuen, hochwertigen Holzverbundwerkstoffen eingesetzt werden kann und gleichzeitig Material für die energetische Nutzung entsteht. Im Sinne einer Kaskadennutzung wird dabei der Rohstoff Buche zunächst zu einem möglichst hohen Anteil stofflich genutzt. Stofflich nicht nutzbare Komponenten werden energetisch verwertet. Am Ende des Produktlebenszyklus und damit der Kaskade wird der Holzverbundwerkstoff noch zur Erzeugung von Bioenergie eingesetzt.

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