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.
Das Projekt "Teilvorhaben: G.E.O.S" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von G.E.O.S. Ingenieurgesellschaft mbH durchgeführt. Germanium (Ge) und Indium (In) sind wichtige Elemente für die Hightech-Industrie, deren zukünftige Bereitstellung aber nicht gewährleistet ist. Stäube aus Kupferschmelzen enthalten neben Eisen, Zink, Blei und Zinn signifikante Mengen an Ge und In, allerdings gibt es derzeit keine geeignete Technologie für die Gewinnung dieser Elemente. Die Stäube werden in Indien von Kupferhütten in großen Mengen produziert, deren Verwertung in den Kupferhütten selbst bzw. deren Entsorgung eine große Herausforderung ist. Gleichzeitig stellen die Stäube aber eine wertvolle Rohstoffquelle dar. Das Projekt beabsichtigt, umweltfreundliche und wirtschaftlich tragfähige Technologien für die Gewinnung von Indium und Germanium aus diesen Stäuben zu entwickeln. Dabei sollen auch andere in den Stäuben enthaltene Begleit-/Störelemente mitberücksichtigt und wenn möglich abgetrennt bzw. gewonnen werden. Es ist geplant, die Elemente möglichst selektiv zunächst durch (Bio-) Laugungsprozesse aus den Kupferstäuben zu extrahieren und anschließend durch innovative Abtrennungsverfahren zu gewinnen. Für die Rückgewinnung der durch die Laugung mobilisierten Elemente werden vorrangig Siderophor- und Peptid-basierte biosorptive Biokompositen eingesetzt, die sehr selektiv und hochaffin In3+ und Ge4+ aus den Laugungslösungen binden. Weiterhin soll auch die Eignung klassisch chemischer Techniken für die Gewinnung der Elemente geprüft werden. Ein ähnlicher Ansatz bzgl. Laugung und Elementgewinnung soll für Abfälle aus der Kupfermetallverarbeitung angewendet werden. Hierfür sollen auch biologische Materialien für die Separation von Kupfermineralen aus den Stäuben eingesetzt werden. Im Projekt werden das Indian Institute of Technology in Delhi (IITD Delhi) und das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Dresden (HZDR) als Forschungspartner mitwirken sowie die deutsche Firma G.E.O.S. Ingenieurgesellschaft mbH, Freiberg (GEOS) und die indische Firma Lakshmi Life Science, Coimbatore (LLS) als Industriepartner.
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.
Das Projekt "Teilprojekt 4: Sozio-Ökonomie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Bauphysik durchgeführt. Im April 2015 hat die Forschungsplattform 'BiNa', kurz für 'Neue Wege, Strategien, Geschäfts- und Kommunikationsmodelle für Biokunststoffe als Baustein einer Nachhaltigen Wirtschaft', ihre Tätigkeit aufgenommen. Die Arbeiten im Rahmen der Forschungsplattform werden im Frühjar 2018 fertig gestellt sein und haben das Ziel, den Informationsstand zu Biokunststoffen bei Produzenten, Verarbeitern, Anwendern und Verbrauchern zu verbessern und tragfähige Lösungen für ein nachhaltiges Wirtschaften mit Biokunststoffen zu entwickeln und zu prüfen. Hierbei steht die Bereitstellung von Grundlagen sowohl für eine sachgerechte Information der Öffentlichkeit als auch fundierte politische Entscheidungen im Vordergrund. Die Vernetzung mit kooperierenden Unternehmen sichert die Überprüfung der entwickelten Strategien und Methoden auf Praxistauglichkeit. Inhaltliche Schwerpunkte sind die Themenfelder Ökologie, Öffentliche Wahrnehmung und Kommunikation, Information und Verbraucher, Politische Rahmenbedingungen und Sozio-Ökonomie, in die die jeweilige Expertise der Kooperationspartner einfließt. Koordiniert wird die Forschungsplattform von Prof. Dr.-Ing. Hans-Josef Endres vom IfBB - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe der Hochschule Hannover (HsH). Neben der Koordination arbeitet das IfBB an den Themen ökologische Bewertung und politische Rahmenbedingungen für Biokunststoffe. Der Bundesdeutsche Arbeitskreis für Umweltbewusstes Management, kurz B.A.U.M. e.V., übernimmt die externe Projektkommunikation und die Organisation von Workshops und Projektveranstaltungen. Die Fakultät 'Medien, Information und Design' der HsH unter Prof. Dr. Wiebke Möhring arbeitet an der Erfassung der öffentlichen Wahrnehmung und Kommunikation des Themas Biokunststoffe aus den Perspektiven der Gesamtbevölkerung sowie beteiligter Akteure. Das Fraunhofer Institut für Bauphysik - Ganzheitliche Bilanzierung unter Dr.-Ing. Stefan Albrecht befasst sich mit der Analyse und Bewertung ökonomischer und sozialer Aspekte der Herstellung von Biokunststoffen von der Rohstoffgewinnung bis zum fertigen Kunststoff. Vorwissen, Einstellungen und Erfahrungen von Verbrauchern bezüglich der Biokunststoffe untersucht das Fachgebiet für Marketing und Management Nachwachsender Rohstoffe der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf unter Prof. Dr. Klaus Menrad. Die Arbeiten am Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik der TU Braunschweig unter Prof. Dr.-Ing. Christoph Herrmann legen den Fokus auf Energie- und Ressourceneffizienz von Biokunststoffen in der Produktion. Begleitet wird BiNa durch einen Beirat bestehend aus dem Verband EuropeanBioplastics e.V. sowie dem WWF Deutschland. Das Vorhaben ist Teil des Förderschwerpunktes 'Sozial-ökologische Forschung' in der Förderinitiative 'Nachhaltiges Wirtschaften' des Bundesministeriums für Bildung und Forschung unter der Projektträgerschaft des DLR.
Das Projekt "Teilprojekt E" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Südzucker AG durchgeführt. In Phase 2 sollen die in Phase 1 entwickelten Bioprozesskonzepte optimiert werden, sodass das CO2 aus den Bioethanolanlagen der CropEnergies AG auch im größeren Maßstab als Grundstoff für die Synthese von Bausteinen für sog. Biopolymere, genutzt werden kann. Die benötigte Energie wird in Form von Wasserstoff, elektrischem Strom oder Licht bereitgestellt. Das 1. Jahr von Phase 2 (Phase 2A) soll als zusätzlicher Forschungszeitraum dienen und die Entwicklung der Bioprozesskonzepte aus Phase 1 vorantreiben. Die 6 parallelen Handlungsstränge werden dann nach Phase 2A reduziert, sodass im 2. und 3. Jahr (Phase 2B) maximal 2 Prozesskonzepte weiterverfolgt werden. Innerhalb des H2-getriebenen Konzepts soll das 2-Organismen-Konzept (basierend auf A.woodii und S.cerevisae) durch die Südzucker AG prozesstechnisch (Fermentationsprozess Succinatproduktion) optimiert werden. Sie wird hierbei von der BRAIN AG unterstützt. Hierfür ist es notwendig die maximalen Substrataufnahme-, Produktbildungs- und Produktausscheideraten der mikrobiologischen Systeme anhand optimierter Analyseverfahren zu ermitteln und ggf. mit prozesstechnischen Betriebsweisen, unterschiedlichen Fermentationstechnologien und gentechnischen Methoden zu verbessern, um einen robusten, skalierbaren Succinatprozess zu etablieren. Erweist sich das 2-Organismen-Konzept am Ende von Phase 2A hinsichtlich Skalierbarkeit und Effizienz als ungeeignet, wird der Schwerpunkt in Phase 2B auf die Etablierung eines 1-Organismen-Konzepts (direkte Verstoffwechselung CO2 in Succinat) verlegt. Sobald die vielversprechendsten Konzepte feststehen, werden die Arbeiten für die Produktaufarbeitung (DSP) beginnen. Die Herstellung von Kleinmengen soll möglich sein, um die Anwendung für Biokunst- und Bioverbundwerkstoffe zu bewerten. Für die Ausarbeitung eines Verfahrenskonzepts für eine Anlage im Technikumsmaßstab soll im fortgeschrittenen Projektverlauf ein Engineering-Partner beauftragt werden.
Das Projekt "Bio-Conceptcar" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Hannover, IfBB - Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe, Abteilung Bioverfahrenstechnik durchgeführt. Das Ziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung und Realisierung von Bauteilen für den Automobilbereich und Rennsport unter Einsatz von Biopolymerwerkstoffen und Biocomposites. Unter Biopolymeren und Biocomposites werden im Rahmen des Vorhabens sowohl vollständig und partiell biobasierte nicht faserverstärkte Polymerwerkstoffe als auch Composites mit biobasierter Matrix oder biobasierter Verstärkungskomponente verstanden. AP I. 1: Bauteilvorauswahl; AP I. 2: Klassifizierung der Bauteile; API. 3: Definition der Anforderungsprofile; AP II. 1: Werkstoffvorauswahl; AP II. 2: Beschaffung der Materialkomponenten; AP II. 3: Adaptierung und Werkstoffcharakterisierung; AP II. 4: Materialbereitstellung; AP III. 1: Herstellung und Analyse naturfaserverstärkter duromerer Musterbauteile; AP III. 2: Herstellung und Analyse naturfaserverstärkter thermoplastischer Musterbauteile; AP III. 3: Herstellung und Analyse von Musterbauteile aus thermoplastischen, technischen Biopolymeren; AP IV. 1: Industrielle Herstellung realer naturfaserverstärkter duromerer Biowerkstoffbauteile; AP IV. 2: Industrielle Herstellung realer naturfaserverstärkter thermoplastischer Biowerkstoffbauteile; AP IV. 3: Industrielle Herstellung realer Bauteile aus technischen Biopolymeren; AP V. 1: Analyse der Bio-Bauteile im Labor; AP V. 2: Praktische Erprobung der Bio-Bauteile im Einsatz
Das Projekt "Teilprojekt D" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Hannover, Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe durchgeführt. Gesamtziel des beantragten Vorhabens ist es, in einer ganzheitlichen Betrachtung, möglichst nachhaltige und kreislauffähige Mehrwegschalen mit Deckel aus biobasierten und/oder rezyklierten Kunststoffen zu entwickeln, die mit einem digitalen Tracking versehen sind und im größten deutschen Pfandsystem für Essen-to-go zirkulieren. Als Ausgangsmaterialien können sowohl biobasierte oder rezyklierte Kunststoffe eingesetzt werden als auch sinnvolle Kombinationen beider Kunststoffvarianten bei Sicherstellung der Verwendung von Monomaterialien für die Mehrwegschale. Der Bereich Essen-to-go umfasst take away- und delivery-Angebote. Die Anforderungen an solch ein Pfandgut hinsichtlich ökonomischem Kostendach, ökologischer und sozialer Ziele in Kombination mit einer Langlebigkeit des Produktes sind speziell und herausfordernd. Die bestehenden Systeme basieren auf konventionellen Kunststoffen (in der Regel Polypropylen) und weisen nach wie vor noch unzureichende Langzeitbeständigkeiten (v.a. Spülmaschinenfestigkeit) sowie schlechte Kratzfestigkeiten der Schaleninnenseite auf und haben Schwächen in Bezug zu den Verfärbungs- und Wärmeisolationseigenschaften. Diese Lücke soll durch sinnvolle Kunststoffmaterialien und Additive sowie Oberflächenstrukturen geschlossen werden unter Berücksichtigung der Migration aus bzw. in den Lebensmittelkontaktmaterialien und der rechtlichen Konformität des Produktes über alle Herstellungsstufen (Rohstoffe, Polymerproduktion, Herstellung der Mehrwegschale, Veredelungsschritte, Recycling). Ziel ist die Entwicklung eines recyclefähigen Gesamtsystems mit einer Recyclingquote von 100%, wobei vorranging geschlossene Wertstoffströme in Form eines Bowl-to-Bowl Recyclings realisiert werden sollen (closed-Loop-Recycling). Neben der materialtechnischen Entwicklung und dem damit verbundenen Produktdesign ist es essentiell geeignete Strategien für die Wissenschaftskommunikation und den Wissenstransfer zu entwickeln und anzuwenden.
Das Projekt "Teilvorhaben 3: Feinmahlung von Kleie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von UVR-FIA GmbH Verfahrensentwicklung-Umweltschutztechnik-Recycling- GmbH durchgeführt. Ziel des Verbundprojektes ist es, biologisch abbaubare Werkstoffe mit einem Anteil aus nachwachsenden Rohstoffen in Form von Getreidepolymeren zu versehen um qualitativ hochwertige sowie umweltverträgliche Biocomposite für Gebrauchsartikel herzustellen, die gute Festigkeiten und Steifigkeiten für die praktische Anwendung besitzen und ein gutes Verarbeitungsverhalten auf Kunststoffmaschinen aufweisen. Im Vordergrund der Arbeitsplanung steht das Erarbeiten, Erproben und Bewerten von technischen Lösungen zur Zerkleinerung von Getreidekleie zur Erzeugung eines Endproduktes, das den Anforderungen an eine Weiterverarbeitung unter den technischen Bedingungen im Non-Food-Bereich genügt. Vor Beginn der Untersuchungen sind weitere Patentrecherchen durchzuführen. Im Erfolgsfall soll das Verfahren zur Herstellung der Biocomposite von den Projektpartnern durch eigene Produkte bzw. Ausrüstungen sowie über Lizenzen vermarktet werden.
Das Projekt "Teilprojekt: Uni Hamburg" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Fachbereich Biologie, Zentrum Holzwirtschaft, Professur Holzphysik durchgeführt. 'Biohome' ist ein dreiländerübergreifendes Forschungsprojekt mit Lehre, um Verbundwerkstoffe auf Basis von Bio- und Sekundärmaterialien zu entwickeln, welche im Sinne des sozialen Wohnungsbaus in Subsahara-afrikanischen Gebieten sind. Dabei bedient man sich Methoden der Verbundwerkstoffherstellung sowie deren Charakterisierung, Stoffstromanalysen (MFA) und Ökobilanzen (LCA). Zusammen mit post-gradualen Ausbildungsangeboten verknüpft, soll diese Kombination an Methoden und Lehrinhalten zu sozio-ökonomischen als auch technischen Vorteilen in den Projektpartnerländern und darüber hinaus führen. Zu den Partnerinstituten zählen das Thünen-Institut für Holzforschung (DE), die Stellenbosch Universität in Südafrika (ZA) und die Hawassa Universität in Äthiopien (ET). Gleichbedeutend zum Wissens- und Technologietransfer ist die lokale Kapazitäten-Bildung im Sinne von angepassten Technologien. Dadurch soll eine nachhaltige Steigerung der Wertschöpfung in Ballungszentren als auch im ländlichen Raum mit den entwickelten Prozessen und Bio-Verbundwerkstoffen gesichert werden. Da auch die Eignung von Sekundärressourcen untersucht wird, soll 'BioHome' auch zu einem Aufbau bzw. Verbesserung der vorherrschenden Abfallsammelstrukturen und Recyclingsystemen in Äthiopien, Südafrika und Deutschland führen. In partizipativen Workshops können neben den projektfinanzierten Studenten und Wissenschaftler, auch Vertreter von Mittel- und Kleinunternehmen und Regierungsvertreter teilnehmen, wodurch transdisziplinäre Probleme identifiziert und Lösungen ausgearbeitet werden können. Diese Erkenntnisse werden zurück in die Forschung gespielt, weiter ausgearbeitet und in wissenschaftlichen Fachzeitschriften und über andere Plattformen veröffentlicht. Zusätzlich fließen die Erkenntnisse in adaptierte sowie neugeschaffene Studiencurricula in den Partneruniversitäten ein.
Das Projekt "Verfolgung des Stickstoffumsatzes von Biokompost im Ackerbau mittels des stabilen Isotops 15N" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Fachbereich Erdsystemwissenschaften, Institut für Bodenkunde durchgeführt. Kompoststickstoff wird im Boden zum Teil direkt mineralisiert, so dass er den Pflanzen unmittelbar zur Verfügung steht. Er wird aber auch in die Humusdynamik einbezogen und in verschiedene Fraktionen der organischen Bodensubstanz unterschiedlicher Abbauresistenzen transformiert. Dabei kommt es zu bereits von verschiedenen Autoren in Versuchen mit sehr hohen Aufwandmengen festgestellten N-Akkumulationen im Boden. Die Verteilung des Stickstoffs auf einzelne Humusfraktionen und deren Stabilitäten sind bisher nicht bekannt. Seine Verfügbarkeiten, die Nachlieferbarkeit und damit auch die Einsatzmöglichkeit des Kompostes in der Landwirtschaft sind nicht sicher kalkulierbar. Es war deshalb das Ziel, die kurz- und langfristigen Stickstoffwirkung der Kompostgaben im Zusammenhang mit N-Pools im Boden zu ermitteln, so dass insbesondere im Hinblick auf die Düngemittelaufbringungsverordnung eine höhere Anwendungssicherheit gegeben ist.