Das Projekt "Teilvorhaben 1: Entwicklung von Biokunststofffilmen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Südzucker AG durchgeführt. Das gegenständliche Vorhaben umfasst die Entwicklung einer neuartigen, nachhaltigen Alternative zu Polyethylen-Schrumpffolien, welche im Lebensmittelbereich (z.B. als Primärverpackung für Tiefkühlkost) zum Einsatz kommen sollen. Ziel ist es dabei eine Verpackung mit einem erneuerbaren Rohstoffursprung (biobasierter Anteil) von mindestens 50 Masseprozent zu entwickeln, wobei der nachhaltige Anteil durch den Zusatz thermoplastischer Stärke (TPS) in Kombination mit Biopolymeren (z.B. Polymilchsäure, Polybutylensuccinat) im Compound möglichst auf 100 Prozent gesteigert werden soll. Die mechanische Stabilität des Compounds im Zuge der Lagerung unter Gefrierbedingungen, sowie die Migrationsstabilität in Kontakt mit Lebensmitteln (im speziellen Tiefkühlpizza) sind für die Applikation entscheidend und gilt es somit im Zuge der Entwicklung sicherzustellen. Für den Einsatz als Stretch-Folie ist es desweitern notwendig, eine möglichst hohe Verstreckbarkeit zu erzielen, um das Schrumpfverhalten an die Anforderungen in großtechnischer Produktion anzupassen. Ziel ist es, durch die Entwicklung und den Einsatz funktionalisierter TPS bzw. durch Entwicklung von Compoundformulierungen auf TPS-Basis, die Verstreckbarkeit von Folienwerkstoffen soweit zu adaptieren, dass die Verarbeitung im Schrumpffolienverfahren möglich wird. Die Optimierung der mechanischen Werkstoffeigenschaften (Dehnung, Zugfestigkeit und Elastizitätsmodul), sowie der Barrierewirkung (Migration, Wasserdampf- und Sauerstoffdurchlässigkeit) sind dabei essenzieller Bestandteil des Vorhabens. Im Zuge eines neuartigen Optimierungskonzeptes erfolgt die Untersuchung der Applizierbarkeit von Mehrschichtsystemen, sowie von Beschichtungen. Zusätzlich behandelt das geplante Vorhaben die grundsätzliche Rezyklierbarkeit stärkebasierter Kunststoffe und adressiert somit die Möglichkeit einer Ressourceneffizienzsteigerung durch Schließung des Verpackungskreislaufes.
Das Projekt "Teilvorhaben: Untersuchungen zur Modifizierung von Cellulosefasern und deren Einarbeitung in hybride Polymere sowie deren Wasserbeständigkeit und Skalierung der entwickelten Herstellungsverfahren." wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SurA Chemicals GmbH durchgeführt. In diesem Projekt sollen neuartige, nachhaltige und biologisch abbaubare Materialien als langfristige Lösung entwickelt werden, die Kunststoffe aus fossilen Rohstoffen - insbesondere Kunststoffe, die nur für kurze Zeit verwendet und dann weggeworfen werden - ersetzen. Ein dafür geeignetes Material ist Cellulose, das am meisten verbreitete Biopolymer auf der Erde. Es ist einer der wenigen nachhaltigen Rohstoffe, die in ausreichender Menge verfügbar sind, um den weltweiten Bedarf an neuen Materialien als Ersatz für Kunststoffe aus fossilen Rohstoffen zu decken. Ziel des Projektes ist es, die Basisstabilität von Materialien auf Cellulosebasis/Cellulosefasern durch eine Kombination mit spezifischen anorganisch-organischen Hybridmaterialien signifikant zu verbessern. Die hohe Funktionalität der Hybridmaterialien ermöglicht die Bildung von chemischen Verbindungen zwischen den Cellulosefasern, was zu einer erhöhten mechanischen und chemischen Stabilität des resultierenden Verbundes führt. Dies setzt im Gegensatz zu herkömmlichen biologisch abbaubaren Polymeren jedoch eine gezielte Justierung des Hybridpolymers voraus. In diesem Projekt wird der vorgeschlagene neuartige Verbundwerkstofftyp zwei folgende Produkte ansprechen: 1. Ein teilweise wasserresistentes aber noch abbaubares Papier für den Ersatz von nichtabbau-baren Mulchfolien aus Kunststoff für den landwirtschaftlichen Einsatz. Dadurch soll das Abfall- und Umweltproblem behoben werden, welches durch die aktuell verwendeten nicht bioabbaubaren Kunststofffolien in der Landwirtschaft auftritt. 2. Nanocellulosebasierte bioabbaubare Folien mit ausreichender Festigkeit und Duktil.
Das Projekt "Galvanotechnische Prozesse für biologisch abbaubare Kunststoffe, hergestellt aus nachwachsenden Rohstoffen (BIOPLATE)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung durchgeführt. Die biobasierte Wirtschaft, kurz Bioökonomie, beschäftigt sich mit der Umwandlung und Nutzung von alternativen und erneuerbaren Rohstoffen (Biomasse). Das Ziel des Verbundvorhabens ist die Entwicklung eines optimierten Verfahrens zur metallischen Beschichtung von maßgeschneiderten Biopolymermaterialien. Biopolymere sollen Einsatz im Bereich des 'Plating On Plastic' (POP) finden, um die nicht biologisch abbaubaren und auf Erdöl basierten Materialien zu ersetzen. Die Metallisierung von Kunststoffen für dekorative und funktionale Anwendungen ist Bestandteil in vielen Industriezweigen. In der Automobilindustrie u.a. im Fahrzeuginnenraum, für Sanitärarmaturen, als Gehäuseabschirmung elektronischer Geräte oder in der Konsumgüterindustrie für Bedienelemente an Haushaltsgeräten. Ein wesentlicher Aspekt im Vorhaben ist die Gestaltung und Herstellung der Biopolymere sowie deren nachhaltige Verarbeitung, wobei die Biosynthese des Polymers aus organischen oder landwirtschaftlichen Abfällen erfolgt und somit ein nachwachsender Rohstoff die Materialbasis ist. Ein weiterer Aspekt im Vorhaben ist der Recyclingprozess. Biologisch abbaubare Polymere sind von besonderem Interesse, da sie die Möglichkeit bieten, das metallische Schichtsystem am Ende der Produktlebensdauer unter umweltfreundlichen Bedingungen durch die Wechselwirkung des Polymers mit Mikroorganismen abzutrennen. Das Teilvorhabenziel ist die Entwicklung der galvanischen Prozesskette in Zusammenarbeit mit der Chulalongkorn Universität / Thailand. Das Ziel ist, dass keine krebserregenden Substanzen wie sechswertiges Chrom eingesetzt werden.
Das Projekt "P6" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz durchgeführt. Die Aufnahme, Verarbeitung und Weiterleitung optischer Informationen mit Hochleistungsmaterialien ist ein grundlegender Baustein für die moderne Kommunikationstechnologie. Allerdings ist die Ausgangsbasis der meisten verwendeten Materialien für die Optik nicht nachhaltig. Durch den Einsatz von Biopolymeren, die die Natur (z. B. der Gießkannenschwamm) als optische Materialien nutzt, sollen nach den Prinzipien der Bionik im Sinne der Bioökonomie neuartige Biopolymer-optische Fasern nachhaltig ohne fossile Rohstoffe hergestellt werden. Dazu sollen zunächst Cellulosenanokugeln hergestellt werden. Zusätzlich sollen Gele der ausgewählten Biopolymere zu Filmen und Filamenten verarbeitet werden. Biopolymerfilamente werden mit dem jeweiligen anderen Biopolymer beschichtet, um so Lichtwellenleiter herzustellen. Sowohl die eingesetzten Spinnenseidenproteine (P6) als auch die Cellulose (P7) können nach ihrer Nutzungsphase einfach wiederverwertet oder biologisch abgebaut werden. Im Gegensatz zu optischen Materialien aus Glas werden zudem bei der Herstellung keine hohen Temperaturen benötigt, wodurch auch wesentliche Energie- und damit Ressourceneinsparungen ermöglicht werden.
Das Projekt "P7" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz durchgeführt. Die Aufnahme, Verarbeitung und Weiterleitung optischer Informationen mit Hochleistungsmaterialien ist ein grundlegender Baustein für die moderne Kommunikationstechnologie. Allerdings ist die Ausgangsbasis der meisten verwendeten Materialien für die Optik nicht nachhaltig. Durch den Einsatz von Biopolymeren, die die Natur (z. B. der Gießkannenschwamm) als optische Materialien nutzt, sollen nach den Prinzipien der Bionik im Sinne der Bioökonomie neuartige Biopolymer-optische Fasern nachhaltig ohne fossile Rohstoffe hergestellt werden. Dazu sollen zunächst Cellulosenanokugeln hergestellt werden. Zusätzlich sollen Gele der ausgewählten Biopolymere zu Filmen und Filamenten verarbeitet werden. Biopolymerfilamente werden mit dem jeweiligen anderen Biopolymer beschichtet, um so Lichtwellenleiter herzustellen. Sowohl die eingesetzten Spinnenseidenproteine (P6) als auch die Cellulose (P7) können nach ihrer Nutzungsphase einfach wiederverwertet oder biologisch abgebaut werden. Im Gegensatz zu optischen Materialien aus Glas werden zudem bei der Herstellung keine hohen Temperaturen benötigt, wodurch auch wesentliche Energie- und damit Ressourceneinsparungen ermöglicht werden.
Das Projekt "Teilprojekt 3: Entwicklung von Alternativen zu herkömmlichen Kunststoffverpackungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften, Max-Planck-Institut für Polymerforschung durchgeführt. Vorhabenziel: Ziel von PlastX ist es, den gesellschaftlichen Umgang mit Plastik als systemisches Risiko in komplexen sozial-ökologischen Versorgungssystemen konzeptionell zu erfassen, dabei - aufgrund von Akteurskonstellationen, die sowohl Risikoverursacher als auch -betroffene umfassen - von geteilten Risiken auszugehen und integrative, praxisnahe Lösungsstrategien anhand der Handlungsfelder Vermeidung, Alternativen und Management aufzuzeigen. Vorgehensweise: Im Teilprojekt 3 (Arbeitspaket 1.2) 'Verpackungen und nachhaltiger Konsum' (Handlungsfeld Alternativen) werden nachhaltigere Kunststoffe (Bioplastik) auf ihre Eignung als Verpackungsalternative im Lebensmittelbereich untersucht. Der Arbeitsbereich wird konzeptionell durch die integrative Leithypothese 'Systemische Risiken sind geteilte Risiken' auf die anderen Projektbereiche bezogen.
Das Projekt "Wissenstransfer und Entwicklung nachhaltiger Verpackungslösungen nach Kriterien der erweiterten Herstellerverantwortung und Internet of Things-Technologien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Vereinigung zur Förderung des Instituts für Kunststoffverarbeitung in Industrie und Handwerk an der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen e.V. durchgeführt. Die steigenden Energie- und Rohstoffkosten sowie das Bestreben CO2-Emmissionen und Abfallerzeugung zu senken, lassen die Forderung nach nachhaltigen Verpackungen immer mehr in den Vordergrund rücken. Die Entwicklung nachhaltiger Verpackungslösungen gewinnt in Deutschland zunehmend an Bedeutung und ist entsprechend bereits seit längerem Gegenstand von Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten (F&E) der deutschen Industrie und Wissenschaft. Durch eine Zusammenführung der deutschen und kolumbianischen F&E-Aktivitäten könnten wertvolle Synergieeffekte gewonnen und somit besonders innovative und effiziente Lösungen für nachhaltige Verpackungen entwickelt werden. Aus diesem Grund besteht das übergeordnete Ziel dieses Vorhabens in der Intensivierung der Kooperation zwischen dem Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) und dem Institut für Ausbildung und Forschung in Kunststoff und Kautschuk (ICIPC) mit Fokus auf die Vorbereitung gemeinsamer Forschungsprojekte zur Entwicklung nachhaltiger Verpackungslösungen. Wesentliche Kernthemen dieser Forschungsprojekte werden geschäumte Verpackungen, belastungsgerechte Wanddickenverteilungen, Recycling sowie Biopolymere sein. Entscheidend für eine möglichst effiziente Zusammenarbeit ist hierbei eine digitale Vernetzung der beiden Cluster, sodass die Methoden des sogenannten Internet of Things sowohl bei der Vorbereitung als auch Bearbeitung der Forschungsprojekte herangezogen werden sollen. Der wesentliche Mehrwert der angestrebten internationalen Zusammenarbeit besteht zum einen darin, dass die hervorragende Expertise zweier Forschungseinrichtungen im Verpackungsbereich kombiniert und dadurch besonders nachhaltige Lösungen entwickelt werden können. Zum anderen bewirkt die internationale Zusammenarbeit, dass anstelle lokal nutzbarer Lösungen global einsetzbare Lösungen und Strategien entwickelt werden können, was einen erheblichen Mehrwert für die Hersteller von Kunststoffverpackungen darstellt.
Das Projekt "Teilprojekt G: Verpackung von Backwaren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ludwig Stocker Hofpfisterei GmbH durchgeführt. Das Verhalten von VerbraucherInnen beim Kauf von Produkten, die aus Plastik bestehen oder mit diesem verpackt sind, spielt eine entscheidende Rolle für das Plastikaufkommen in Deutschland. Durch gezielte Wahl des Produkts am Point of Sale (PoS) kann es beeinflusst werden (z.B. durch die Wahl von kunststofffreien Produkten). Vor diesem Hintergrund wird in diesem Projekt untersucht, inwiefern und unterstützt durch welche Vermeidungsstrategien Verbraucher durch Kaufentscheidungen am PoS das Entstehen von Kunststoffabfällen vermeiden können. Dies wird exemplarisch an 'Lebensmittelverpackungen' und 'Bekleidungstextilien' untersucht. Das transdisziplinäre Vorhaben bezieht insbes. Handelseinrichtungen als Praxispartner ein und strebt Ergebnisse an, die vom Handel und den in den Wertschöpfungsketten vorgelagerten Akteuren auch umgesetzt werden können. Die Hofpfisterei fungiert mit seinem Teilprojekt G als Verbindungsstelle zwischen den Forschungseinrichtungen und dem Point of Sale. Ziel ist es, am Markt tragfähige Plastikvermeidungsstrategien zu entwickeln und umzusetzen. Falls die Anwendung von Plastik nicht vermieden werden kann, sollen alternative, biologisch abbaubare Polymere von Partnern im Projekt entwickelt und in der Hofpfisterei genutzt werden. Diese neuen, umweltfreundlicheren Verpackungsmaterialien werden also im Geschäft getestet und dazu Verbraucherrückmeldungen eingeholt. Die Hofpfisterei wird die wissenschaftlichen Ergebnisse der Forschungspartner umsetzen und seine Lieferanten in die Entwicklungen einbinden, um dort die Ergebnisse dieses Projektes zu implementieren. Damit sollen die negativen Auswirkungen der Plastiknutzung auf die Umwelt reduziert werden.
Das Projekt "Teilprojekt D: Wertschöpfungskette Lebensmittelverpackungen und alternative Verpackungsmaterialien für Lebensmittel" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung durchgeführt. Das Verhalten von Verbrauchern/-Innen beim Kauf von Produkten, die aus Plastik bestehen oder mit diesem verpackt sind, spielt eine entscheidende Rolle für das Plastikaufkommen in Deutschland. Durch gezielte Wahl des Produkts am Point of Sale (PoS) kann es beeinflusst werden (z.B. durch die Wahl von kunststofffreien Produkten). Vor diesem Hintergrund wird in diesem Projekt untersucht, inwiefern und unterstützt durch welche Vermeidungsstrategien Verbraucher durch Kaufentscheidungen am PoS das Entstehen von Kunststoffabfällen vermeiden können. Dies wird exemplarisch an 'Lebensmittelverpackungen' und 'Bekleidungstextilien' untersucht. Das transdisziplinäre Vorhaben bezieht insbes. Handelseinrichtungen als Praxispartner ein und strebt Ergebnisse an, die vom Handel und den in den Wertschöpfungsketten vorgelagerten Akteuren auch umgesetzt werden können. Das Fraunhofer IVV untersucht in seinem Teilprojekt D, inwiefern der Verbraucher durch seine Kaufentscheidung am Point-of-Sale das Entstehen von Kunststoffabfällen vermeiden kann und wie man dem Verbraucher, z.B. durch verschiedene Vermeidungsstrategien, hierbei Hilfestellung leisten kann. Fraunhofer IVV führt eine Bestands- und Materialanalyse gegenwärtig eingesetzter Verpackungsmaterialien durch. Die Daten dieser Analyse werden genutzt, um alternative Verpackungsmaterialien zu entwickeln, (1) die zu einem geringeren Plastikverbrauch führen, (2) die durch Anwendung von Biopolymeren umweltverträglicher sind, (3) die zu einer größeren Nutzung von Recyclingmaterial führen und/oder (4) bei denen Plastik durch faserbasierte Materialien substituiert wird.
Das Projekt "Teilvorhaben 3: Analyse der Konstruktionsabläufe und Festlegung der benötigten Daten und Hilfsmittel" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von M-Base Engineering + Software GmbH durchgeführt. Ziel des Projektes ist es ökologische Kennwerte für Biowerkstoffe in den herkömmlichen Konstruktionsprozess zu integrieren. Darüber hinaus konzentriert sich das Projekt darauf, aus bekannten Methoden der Nachhaltigkeitsbewertung verwertbare Elemente zu identifizieren und so zu kombinieren, dass sie als anwendungsorientierte, aber dennoch transparente Methode für die Erhebung von Daten für biobasierte Werkstoffe zu verwenden sind. Als Ergebnis sollen Konstrukteure Unterstützung bekommen, die umweltbeeinflussenden Faktoren bei der Werkstoffauswahl so früh und einfach wie möglich zu berücksichtigen. Die Aufgabe von M-Base wird es sein, in enger Abstimmung mit den Partnern, die Integration der Ergebnisse in den Konstruktionsprozess zu konzipieren, die gefundenen Ergebnisse so aufzubereiten und gegebenenfalls zu verdichten, dass sie in entsprechenden Datenbanken und gegebenenfalls zu entwickelnden Tools verfügbar werden. Die Ergebnisse werden über die bestehenden Kanäle (Biopolymer Datenbank, Biopolymer Netzwerk und die Kunststoff Plattformen von M-Base) der Öffentlichkeit zugänglich gemacht. Erster Schritt ist die umfangreiche Analyse der Konstruktionsabläufe und darauf aufbauend eine Entscheidung, an welcher Stelle und in welcher Form, die spezifische Informationen über nachwachsende Rohstoffe und deren Ökorelevanz eingebracht werden können. Diese Aufgabe wird parallel zu den Teilprojekten durchgeführt, in denen die Partner vorhandene Ansätze zur Ökobewertung analysieren und werten. Die Ergebnisse werden jeweils zeitnah in die Konstruktionsanalysen eingebracht. Im späteren Verlauf des Projektes werden spezielle Kennzahlsysteme entwickelt, die erlauben komplexe Zusammenhänge und multifunktionale Anforderungen in einfachen numerischen Beschreibungen beherrschbar zu machen. Am Ende werden die entwickelten Workflows und Tool gemeinsam mit den Partnern in das Konstruktionsumfeld integriert und stehen damit für die abschließenden Demonstratoren zur Verfügung.
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