Das Projekt "Teilvorhaben: Reduzierung von Kunststoffabfällen und Unterstützung der Kreislaufwirtschaft" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Maschinenelemente, Konstruktion und Fertigung durchgeführt. Additive Fertigung (AF, auch als 3D-Druck bekannt) ist eine sich schnell entwickelnde und disruptive Technologie. Sie ermöglicht die Herstellung komplexer und völlig neuer Geometrien, die mit etablierten Verfahren nicht möglich sind. Die inhärente Fähigkeit zur Gestaltungsfreiheit ohne zusätzliche Kosten und die vollständige Individualisierung ermöglichen verschiedene neue Geschäftsmodelle. Dies ist einer der Gründe, warum die Additive Fertigung national und international als Schlüsseltechnologie eingestuft wurde. Ein weiteres Schlüsselthema, die Ressourceneffizienz, muss aus maschineller als auch aus materieller Sicht betrachtet werden, um Fortschritt in Richtung Kreislaufwirtschaft zu ermöglichen. Insbesondere die Verwendung erneuerbarer Ressourcen als Ersatz für etablierte konventionelle Materialien bietet relevante Ansätze und könnte Abfall und CO2-Emissionen aktiv reduzieren, um den Klimaschutz zu unterstützen. Unterschiedliche Eigenschaften dieser Materialien erfordern jedoch die Anpassung der Herstellungs- und Verarbeitungstechniken sowie der Komponenten. Hier besteht eine erhebliche Wissenslücke. Übergeordnetes Ziel des Projekts ist die Nutzung lokal verfügbarer, erneuerbarer und biokompatibler Ressourcen (idealerweise Restmaterial) für Technologien der Additiven Fertigung in Verbindung mit der postgradualen Ausbildung, um die Kreislaufwirtschaft und das Wirtschaftswachstum gleichzeitig zu fördern. Unter Berücksichtigung spezifischer Anforderungen werden die am besten geeigneten AM-Verfahren angesprochen: FFF (Fused Filament Fabrication), Pastendruck und Binder Jetting. Modul 1 zielt darauf ab, die Integration neuer Pflanzen / Reststoffe in biobasiertes AM-Material, die Wertschöpfung von zuvor entsorgtem oder nicht ausreichend genutztem Material und die Verbesserung von AM durch Erweiterung der Grenzen des verfügbaren Druckmaterials. Darüber hinaus sollen biologisch abbaubare Produkte entstehen, die zur Verringerung der Umweltverschmutzung beitragen.
Das Projekt "Teilprojekt A 05: Auswirkungen von Mikroplastik-Partikeln auf zellulärer Ebene" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Lehrstuhl für Bioprozesstechnik durchgeführt. Teilprojekt A05 hat zum Ziel die Auswirkungen von Mikroplastik-Partikeln (1 bis 5 Mikro m) auf zellulärer Ebene zu untersuchen. An vier Modell-Zelllinien sollen Aufnahme, intrazelluläre Verteilung, Abbau/Ausscheidung, sowie physiologische Effekte untersucht werden. Weitere Studien werden an einfachen Gewebeverbünden (2D- und 3D-Mikrogeweben) sowie an Primärzellen der Modellorganismen des SFB durchgeführt. Neben den Mikroplastik-Partikeln des SFB werden auch Tonmineralien und Celluloseacetat-Partikel vergleichbarer Größe und Oberflächenbeschichtung untersucht, um spezifische MP-Effekte von etwaigen generischen Effekten nach Kontakt mit Mikro m-Partikeln abzugrenzen.
Das Projekt "ERA-NET SUMFOREST: Untersuchung von nachhaltigem und multifunktionalem Waldmanagement unter Berücksichtigung europäischer Forst- und Bionenergiepolitiken (FutureBioEcon)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IIASA - International Institute for Applied Systems Analysis durchgeführt. Ziel dieses Projektes ist es, nachhaltige Wege zur Verwirklichung der Bioökonomie durch europäische und nationale Politikmaßnahmen zu schaffen. Europäische und nationale Bioökonomie-politiken zielen auf eine beträchtliche Zunahme des Einschlags in Nutzwäldern ab. Dieses Projekt analysiert, wie die Waldbewirtschaftung modifiziert werden sollte, wenn alternative Holzqualitäten und Holzprodukte in zunehmenden Mengen angestrebt werden. Klimaschutz ist ein Hauptmotiv zur Steigerung der Nutzung von Biomaterialien. In diesem Projekt untersuchen wir zwei alternativen Strategien zur Maximierung des Beitrages zum Klimaschutz aus Wäldern. Wir untersuchen (i) die optimale Zuteilung der Biomasse für verschiedene Holzproduktkategorien und (ii) optimale Managementpläne (d. H. Kombination von Managementsystemen), um den Klimaschutz innerhalb der Einschränkung des gewünschten Stroms von Biomasse aus den Wäldern zu maximieren. Ziel ist es, Erkenntnisse für die Schaffung von im Wesentlichen kohlenstoffneutralen Flächengebrauchs- und Managementstrategien zu liefern. Dies wird durch die Lebenszyklusanalyse von Alternativszenarien erreicht, die sowohl Kohlenstoff-Speicherung in Wäldern und in Holzprodukten, und energetischen Biomassenutzung einschließlich der Substitutionseffekte im Vergleich zu fossilen Ressourcen analysieren. Eine umfassende Nachhaltigkeitsanalyse wird durchgeführt, um zu testen, ob und wie die steigende Nachfrage nach Waldbiomasse und Waldprodukten umweltverträglich und sozialverträglich gestaltet werden kann. Dazu kombinieren wir Ökosystemdienstleistungen (Ecosystem Services - ESS) und Biodiversitätskennzahlen mit der Lebenszyklusanalyse. Wir analysieren, wie die Bereitstellung von Waldbiomasse und Kohlenstoff-Sequestrierung mit der Erhaltung sozial wichtiger ESS Indikatoren und Biodiversität in Einklang gebracht werden kann. Unser Projekt basiert auf einer Top-down-Strategie, in der wir zuerst auf europäischer Ebene Bioenergie-Szenarien entwickeln, ihre Konsequenzen auf nationaler Ebene abschätzen und in einem zweiten Schritt auf nationaler Ebene politische Szenarien für eine detaillierte Analyse erstellen. Fallstudien beinhalten die Analyse der Verringerung des Waldbrandrisikos in Spanien (Katalonien), Quantifizierung optimaler Anteile an verschiedenen Holzproduktarten in Finnland und Schweden die einen maximalen Beitrag zum Klimaschutz leisten unter Berücksichtigung des Bioenergie Sektors, der Bauindustrie und der Forstindustrie, und eine Nachhaltigkeitsanalyse des Forstsektors in drei Ländern (Finnland, Spanien und Schweden).
Das Projekt "Teilvorhaben: Rezeptur- und Materialentwicklung des Bio-Komposits" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von TECNARO Gesellschaft zur industriellen Anwendung nachwachsender Rohstoffe mbH durchgeführt. Die Hauptaufgabe der TECNARO GmbH liegt in der Entwicklung und Bereitstellung des thermoplastischen, faserverstärkten Biocomposites, welches den Anforderungen des Referenzmaterials (PA630GF) und den Bauteilanforderungen, die mit den Projektpartnern erarbeitet werden, entspricht. Für die Material- und Rezepturentwicklung stellt TECNARO seine Materialdatenbank mit über 5000 Rezepturen dem Forschungsprojekt zur Verfügung. Ebenso können drei industrielle Extruder für die Herstellung des Materials bei TECNARO verwendet werden. Die Werkstoffcharakterisierung zur Ermittlung der Materialkenndaten und der Rezepturoptimierung bilden den zweiten wesentlichen Aufgabenbereich von TECNARO. Des Weiteren werden die Verarbeitungsdaten und Parameter zur Herstellung der neuen Werkstoffe erfasst und zur Prozessoptimierung herangezogen. Diese Daten werden mit den oben beschriebenen Materialkenndaten zusammengeführt und zu einem vollständigen Bild des Werkstoffs zusammengefasst. Die Versorgung der Projektpartner mit dem neuen Werkstoff soll durch TECNARO gewährleistet und das industrielle Upscaling aufgezeigt werden. Ziel ist es, Materialien zu entwickeln, welche einen deutlich verbesserten ökologischen Fußabdruck gegenüber den herkömmlichen Werkstoffen aufzeigen. Zu diesem Zweck soll mittels LCA-Analyse der Fußabdruck der neuen Werkstoffe berechnet und im Konsortium mit herkömmlichen Werkstoffen einschließlich aller Verarbeitungsschritte verglichen werden. Ziel ist es, eine vollständige Gegenüberstellung und Vergleichbarkeit zu erreichen.
Das Projekt "Teilvorhaben 04.1: Datengeschützte Modellierung der Alterung - Machine Learning" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Altair Engineering GmbH durchgeführt. Ziel des Teilprojektes vom Verbundvorhaben 'Beständigkeit von Biokunststoffen (BK) und Bioverbundwerkstoffen (BVK)' ist die Implementierung diverser Modelle zur Lebensdauervorhersage von BK und BVK. Dabei sollen die klassischen Methoden der Modellierung sowie die Methoden des Machine Learnings verwendet werden, um eine Vorhersage über die Lebensdauer und zusätzlich der Medienbeständigkeit von ausgewählten BK und BVK zu treffen. Hierzu sollen die Auswirkungen der Temperatur als dominierender Alterungseinfluss in Kombination mit den anwendungsbezogenen Alterungseinflüssen auf die Lebensdauer untersucht werden. Die klassischen Modelle zur Lebensdauervorhersage verschiedener Werkstoffe sollen das Verständnis über die Abläufe während der Alterung und deren Wechselwirkungen von BK und BVK erweitern. Die von den anderen Teilprojekten generierten Datensätze über das Alterungsverhalten sowie die Medienbeständigkeit sollen mithilfe der Methoden des Machine Learnings verwendet werden, um Modelle zu trainieren, welche das Alterungsverhalten und die Medienbeständigkeit vorhersagen können. Zusätzlich sollen die Modelle in der Lage sein, Ähnlichkeiten zwischen sich ähnlich verhaltenden Werkstoffen herstellen und damit die Beständigkeit zuverlässiger vorhersagen. Des Weiteren sollen die im Laufe des Teilprojektes entwickelten Modelle für die einzelnen BK und BVK im Rahmen des Verbundprojektes durch die Ergebnisse aus laufenden Alterungsversuchen validiert bzw. verbessert werden. Durch die gewonnenen Erkenntnisse und Kennwerten aus den Modellen können die Langzeitbeständigkeiten der verschiedenen BK und BVK zuverlässiger vorhergesagt werden.
Das Projekt "Teilvorhaben 12.1: Hochgefüllte PE-Ligninblends für den Bau-/Außenbereich - Beständigkeit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung durchgeführt. Die Substitution erdölbasierter Kunststoffe durch Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe wird oft durch einen Mangel an Informationen zu den einzelnen Materialsystemen eingeschränkt (FNR-Studie FKZ22001017) Dem soll durch die Generierung einer Datenbank und der Entwicklung geeigneter biogener Materialsysteme innerhalb des Gesamtvorhabens 'Beständigkeit von Biokunststoffen und Bioverbundwerkstoffen' entgegengewirkt werden. Das vorliegende Teilvorhaben beinhaltet die Witterungs- und Chemikalienbeständigkeit von vollständig biobasierten und hochgefüllten Bio-PE-Ligninblends in Bezug auf Außenanwendungen. Es werden Bio-PE-Ligninblends mit erhöhter Witterungsbeständigkeit entwickelt, welche langlebige Applikationen im Baubereich forcieren. Hierzu wird der Einfluss des Lignintyps und -anteils in kompatibilisiertem Bio-HDPE auf die Witterungs- und Chemikalienbeständigkeit untersucht. Neben der Analyse separierter Umwelteinflüsse wie der Temperatur, der UV-Strahlung und der Wasseraufnahme wird deren Kombination mittels Klimakammer untersucht. Zur Integrierung und Erhöhung der Verwendung von ligninbasierten Materialien für Außenanwendungen, wird ein Bio-PE-Lignin-Stabilisator-Blendsystem entwickelt. Neben dem Einsatz eines Stabilisators werden die Bio-PE-Ligninblends in einem anschließenden Prozessschritt elektronenstrahlbehandelt, um Vernetzungsreaktionen zu initiieren, welche ebenfalls zur Erhöhung der Beständigkeit dienen.
Das Projekt "Teilvorhaben 04.2: Datengeschützte Modellierung der Alterung - Klassische Modelle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kassel, Institut für Werkstofftechnik, Fachgebiet Kunststofftechnik durchgeführt. Ziel des Teilprojektes vom Verbundvorhaben 'Beständigkeit von Biokunststoffen (BK) und Bioverbundwerkstoffen (BVK)' ist die Implementierung diverser Modelle zur Lebensdauervorhersage von BK und BVK. Dabei sollen die klassischen Methoden der Modellierung sowie die Methoden des Machine Learnings verwendet werden, um eine Vorhersage über die Lebensdauer und zusätzlich der Medienbeständigkeit von ausgewählten BK und BVK zu treffen. Hierzu sollen die Auswirkungen der Temperatur als dominierender Alterungseinfluss in Kombination mit den anwendungsbezogenen Alterungseinflüssen auf die Lebensdauer untersucht werden. Die klassischen Modelle zur Lebensdauervorhersage verschiedener Werkstoffe sollen das Verständnis über die Abläufe während der Alterung und deren Wechselwirkungen von BK und BVK erweitern. Die von den anderen Teilprojekten generierten Datensätze über das Alterungsverhalten sowie die Medienbeständigkeit sollen mithilfe der Methoden des Machine Learnings verwendet werden, um Modelle zu trainieren, welche das Alterungsverhalten und die Medienbeständigkeit vorhersagen können. Zusätzlich sollen die Modelle in der Lage sein, Ähnlichkeiten zwischen sich ähnlich verhaltenden Werkstoffen herstellen und damit die Beständigkeit zuverlässiger vorhersagen. Des Weiteren sollen die im Laufe des Teilprojektes entwickelten Modelle für die einzelnen BK und BVK im Rahmen des Verbundprojektes durch die Ergebnisse aus laufenden Alterungsversuchen validiert bzw. verbessert werden. Durch die gewonnenen Erkenntnisse und Kennwerten aus den Modellen können die Langzeitbeständigkeiten der verschiedenen BK und BVK zuverlässiger vorhergesagt werden.
Das Projekt "Teilvorhaben 12.2: Hochgefüllte PE-Ligninblends für den Bau-/Außenbereich - Charakterisierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Kunststofftechnik durchgeführt. Die Substitution erdölbasierter Kunststoffe durch Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe wird oft durch einen Mangel an Informationen zu den einzelnen Materialsystemen eingeschränkt (FNR-Studie FKZ22001017) Dem soll durch die Generierung einer Datenbank und der Entwicklung geeigneter biogener Materialsysteme innerhalb des Gesamtvorhabens 'Beständigkeit von Biokunststoffen und Bioverbundwerkstoffen' entgegengewirkt werden. Das vorliegende Teilvorhaben beinhaltet die Witterungs- und Chemikalienbeständigkeit von vollständig biobasierten und hochgefüllten Bio-PE-Ligninblends in Bezug auf Außenanwendungen. Es werden Bio-PE-Ligninblends mit erhöhter Witterungsbeständigkeit entwickelt, welche langlebige Applikationen im Baubereich forcieren. Hierzu wird der Einfluss des Lignintyps und -anteils in kompatibilisiertem Bio-HDPE auf die Witterungs- und Chemikalienbeständigkeit untersucht. Neben der Analyse separierter Umwelteinflüsse wie der Temperatur, der UV-Strahlung und der Wasseraufnahme wird deren Kombination mittels Klimakammer untersucht. Zur Integrierung und Erhöhung der Verwendung von ligninbasierten Materialien für Außenanwendungen, wird ein Bio-PE-Lignin-Stabilisator-Blendsystem entwickelt. Neben dem Einsatz eines Stabilisators werden die Bio-PE-Ligninblends in einem anschließenden Prozessschritt elektronenstrahlbehandelt, um Vernetzungsreaktionen zu initiieren, welche ebenfalls zur Erhöhung der Beständigkeit dienen.
Das Projekt "Teilvorhaben 07.2: Cellulosefaserverstärkte Biokunststoffe im Consumerprodukte-Bereich - Alterungsversuche" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kassel, Institut für Werkstofftechnik, Fachgebiet Kunststofftechnik durchgeführt. Das Vorhaben setzt dort an, wo der bisherige Kenntnisstand zu Bioverbundwerkstoffen überproportional stark abfällt - beim Werkstoffverhalten in Abhängigkeit von potentiell eigenschaftsverändernden bzw. ungünstigen Umgebungsbedingungen und deren Einwirkzeitraum. Konkret werden systematische Untersuchungen zur Beständigkeit durchgeführt, wobei u.a. technisch und marktwirtschaftlich relevante Bioverbundwerkstoffe (Biokunststoff + biogene Verstärkungsfaser) in definierter Weise UV-Strahlung, Feuchtigkeit, Temperatur sowie Mikroorganismen ausgesetzt werden, wie sie qualitativ durchaus in der Praxis auftreten können. Es werden die zeitlichen Veränderungen, insbesondere der mechanischen Eigenschaften und der physikalischen Struktur, der Bioverbundwerkstoffe sowie der zugehörigen Referenzmaterialien verfolgt. Im Fokus stehen drei unterschiedliche biogene Verstärkungsfasertypen (Celluloseregenerat-, Zellstoff- und Naturfasern), die sich in gewissen Abstufungen hinsichtlich der chemischen Reinheit, des Celluloseanteils, der physikalischen Struktur sowie des Verstärkungspotential voneinander unterscheiden. Es ist zu erwarten, dass die drei Fasertypen unterschiedliche Beständigkeiten gegenüber den angewendeten Alterungsszenarien zeigen. Durch den Vergleich von definiert gealterten zu ungealterten Materialien können Aussagen zur Beständigkeit der untersuchten Bioverbundwerkstoffe getroffen werden. Darüber hinaus werden Erkenntnisse generiert, ob und in welchem Maße die eingesetzten Verstärkungsfasern den alterungsbedingten Eigenschaftsverlust der Biokunststoffe kompensieren oder beschleunigen.
Das Projekt "Teilvorhaben 07.1: Cellulosefaserverstärkte Biokunststoffe im Consumerprodukte-Bereich - Bioverbundwerkstoffe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung durchgeführt. Das Vorhaben setzt dort an, wo der bisherige Kenntnisstand zu Bioverbundwerkstoffen überproportional stark abfällt - beim Werkstoffverhalten in Abhängigkeit von potentiell eigenschaftsverändernden bzw. ungünstigen Umgebungsbedingungen und deren Einwirkzeitraum. Konkret werden systematische Untersuchungen zur Beständigkeit durchgeführt, wobei u.a. technisch und marktwirtschaftlich relevante Bioverbundwerkstoffe (Biokunststoff + biogene Verstärkungsfaser) in definierter Weise UV-Strahlung, Feuchtigkeit, Temperatur sowie Mikroorganismen ausgesetzt werden, wie sie qualitativ durchaus in der Praxis auftreten können. Es werden die zeitlichen Veränderungen, insbesondere der mechanischen Eigenschaften und der physikalischen Struktur, der Bioverbundwerkstoffe sowie der zugehörigen Referenzmaterialien verfolgt. Im Fokus stehen drei unterschiedliche biogene Verstärkungsfasertypen (Celluloseregenerat-, Zellstoff- und Naturfasern), die sich in gewissen Abstufungen hinsichtlich der chemischen Reinheit, des Celluloseanteils, der physikalischen Struktur sowie des Verstärkungspotential voneinander unterscheiden. Es ist zu erwarten, dass die drei Fasertypen unterschiedliche Beständigkeiten gegenüber den angewendeten Alterungsszenarien zeigen. Durch den Vergleich von definiert gealterten zu ungealterten Materialien können Aussagen zur Beständigkeit der untersuchten Bioverbundwerkstoffe getroffen werden. Darüber hinaus werden Erkenntnisse generiert, ob und in welchem Maße die eingesetzten Verstärkungsfasern den alterungsbedingten Eigenschaftsverlust der Biokunststoffe kompensieren oder beschleunigen.
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| Förderprogramm | 235 |
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| Deutsch | 221 |
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| Keine | 110 |
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| Boden | 209 |
| Lebewesen & Lebensräume | 178 |
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| Mensch & Umwelt | 235 |
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