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.
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.
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.
Im Rahmen des beantragten Acet-LC Projektes sollen neuartige bio-basierte Kunststoffe auf der Basis lignocellulosischer (LC-)Biomasse entwickelt werden. Die Projektpartner bringen langjährige Erfahrungen der Holzchemie (Universidad de Concepción, UdeC), der Entwicklung (Fraunhofer UMSICHT) und der erfolgreichen Vermarktung biobasierter Kunststoffe (FKuR Kunststoff GmbH) ein. Die Verwendung lignocellulosehaltiger Nebenprodukte als Rohstoffe vermeidet Konkurrenzen mit der Nahrungserzeugung. Der Prozess lässt durch seine kurze Projektkette hohe Ausbeuten und geringe Kosten erwarten. Kern der Prozessentwicklung ist die Acetylierung der LC-Rohmaterialien gefolgt von einer Extraktion niedermolekularer Hemicellulosebruchstücke (AP 1), was an der UdeC untersucht wird. Ausgangsmaterial, Acetylierungsbedingungen und Extraktionsgrad beeinflussen die Eigenschaften des Kunststoffrohmaterials. Die Entwicklung eines marktfähigen Werkstoffs durch Compoundieren mit hocheffizienten, aber umweltschonenden Additiven erfolgt durch Fraunhofer UMSICHT, Abteilung Biobasierte Kunststoffe (AP 2). Die Bewertung aus industrieller Sicht und das Scale-Up der Compoundierung in den industriellen Maßstab übernimmt der Industriepartner FKuR Kunststoff GmbH (AP 3). Die Nachhaltigkeit der zu entwickelnden Technologie wird im Rahmen des Projekts durch eine Ökoeffizienzanalyse, Fraunhofer UMSICHT, Abteilung Ressourcen- und Innovationsmanagement, geprüft (AP 4).
Einsatzgebiete für Folien im Gemüsebau sind neben Gewächshausfolien vor allem niedrige Foliensysteme, hauptsächlich Mulchfolien. Mulchfolien bestehen derzeit meist aus schwarz eingefärbtem Polyethylen (PE). Der hohe Arbeitsaufwand beim Abräumen der Folien nach Gebrauch und die teure Entsorgung führen trotz der vielfältigen positiven Eigenschaften herkömmlicher Materialien an die Grenzen der Wirtschaftlichkeit. Neue Chancen bieten Folien aus biologisch abbaubaren Materialien. Nach Gebrauch können diese Folien mit den Ernteresten in den Boden eingearbeitet werden. Im Rahmen des Vorhabens soll eine Eignungsprüfung von schwarzen und transparenten Mulchfolien aus biologisch abbaubaren Werkstoffen durchgeführt werden. Hierzu gehören vergleichende Untersuchungen in der gärtnerischen Anwendung und Untersuchungen des biologischen Abbaus im Boden unter Praxisbedingungen. Darüber hinaus sollen neue Einsatzbereiche für Folien aus biologisch abbaubaren Werkstoffen innerhalb des Gartenbaus identifiziert werden.