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Digitale Plattform für das produktionsnahe Design von nachhaltigen Leichtbau-Verbundmaterialien auf Basis von Holzfasern, Teilvorhaben: Simulationsgestützte Auslegung von aseptischen Kartonverpackungen

Herstellung biobasierter Schmelzklebstoffe auf Basis von Polysacchariden und deren Anwendung in Papier- und Kartonverpackungen

Entwicklung einer Labormethode zur Bewertung der Rezyklierbarkeit von Papier- und Kartonprodukten mit Mineralölbarriere

COVID-19: Schnelltests und Impfabfälle richtig entsorgen

<p>Geht von gebrauchten Corona-Schnelltests oder von Impfabfällen eine Infektionsgefahr aus? Und wie sollten Abfälle, die beim Testen oder Impfen anfallen, entsorgt werden? Zu aktuellen Fragen der Entsorgung von Abfällen aus Maßnahmen zur Eindämmung von COVID-19 wurde nun eine Bund-/Länderempfehlung veröffentlicht.</p><p>Im Zuge der seit Anfang des Jahres eingeleiteten Maßnahmen zur Eindämmung von COVID-19 durch Impfungen und Schnelltests fallen verstärkt Abfälle an, die sicher zu entsorgen sind. Damit verbundene Fragen, u.a. ob bei der Handhabung von Abfällen aus der Verimpfung, z.B. Resten von vektorbasierten Impfstoffen, ggf. besondere Risiken zu berücksichtigen sind, gilt es zu klären. Aus diesem Grund hat das Umweltbundesamt (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UBA#alphabar">UBA</a>⁠) gemeinsam mit dem Robert Koch-Institut (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/r?tag=RKI#alphabar">RKI</a>⁠) unter Beteiligung von Mitarbeiter*innen des Bundesamtes für Verbraucher-schutz und Lebensmittelsicherheit, der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin, dem Paul-Ehrlich-Institut, den Umweltministerien der Bundesländer Baden-Württemberg, Niedersachsen und Thüringen <a href="https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/421/dokumente/hinweise_zur_entsorgung_von_abfaellen_aus_massnahmen_zur_eindaemmung_von_covid_stand_16.3.21.pdf">Empfehlungen zum Umgang mit anfallenden Abfällen im Zusammenhang mit COVID-19</a> herausgegeben und diese über den Abfalltechnik Ausschuss der Bund/Länderarbeitsgemeinschaft Abfall (LAGA) mit den Bundesländern abgestimmt.</p><p>Insgesamt sieht die Empfehlung keine besonderen Anforderungen an die Entsorgung von Abfällen aus Impf- und Testzentren vor: Für gebrauchte Impfstoff-Durchstechflaschen bzw. gebrauchte Schnelltests, die in mobilen oder stationären Impf- und Testzentren im Zusammenhang mit der Eindämmung von COVID-19 anfallen, ist davon auszugehen, dass diese als nicht gefährliche Abfälle unter AS 18 01 04 eingestuft und gemeinsam mit Siedlungsabfällen entsorgt werden können. Beim Anfall von spitzen und scharfen Gegenständen (z.B. Kanülen) sind bei der Abfallentsorgung die notwendigen Arbeitsschutzmaßnahmen zu beachten und das Verletzungsrisiko durch eine bruch- und durchstichfeste Verpackung zu minimieren. Die Details können den zum Download bereitgestellten Entsorgungsempfehlungen entnommen werden.</p><p>Verbraucherinnen und Verbraucher können gebrauchte Tests in einem stabilen (reißfesten), fest verschlossenen Müllbeutel in die Restmülltonne geben. Werden nicht nur einzelne Testkits entsorgt, ist darauf zu achten, dass Flüssigkeiten durch die Zugabe von saugfähigen Materialien wie Küchenpapier vermieden werden. Kartonverpackungen gehören in die Blaue Tonne, Plastikverpackungen in die Gelbe Tonne oder den Gelben Sack.</p>

InKoProd - Intelligente Konsumgüterproduktion

Durch Umformen hergestellte Kartonverpackungen werden heute aufgrund der komplexen Prozessanforderungen weitgehend durch einzelne Maschinen, die unabhängig voneinander die notwendigen Arbeitsschritte durchführen, produziert. Die Bereitstellung einer stabilen Prozessregelung ist somit Bedingung zur wirtschaftlichen Produktion von Kartonbechern. Derzeit existiert eine solche Regelung nicht, sie steht jedoch bei Erfolg des Forschungsprojektes zur 'Entwicklung einer vernetzten, selbstoptimierenden Demonstratoranlage zur Herstellung versiegelter Becher aus Karton' in Aussicht.

FSP-Klebstoffe: Entwicklung biobasierter Hotmelt-Klebstoffe und deren Anwendung in Papier- und Kartonverpackungen (Glykopack), Teilvorhaben 2: Verarbeitungstechnische Prüfungen

Hotmelt-Klebstoffe für Kartonverpackungen basieren fast ausschließlich auf petrochemischen Grundstoffen. Einzelne Alternativen auf Basis nachwachsender Rohstoffe stehen zwar zur Verfügung, haben den Eintritt in den Massenmarkt bis heute jedoch nicht geschafft. Ziel des Vorhabens ist es, biobasierte Hotmelt-Klebstoffe zu entwickeln und hinsichtlich Rohstoffsituation, Kosten, Verarbeitungseigenschaften, Klebkraft, Alterung und Rezyklierbarkeit zu bewerten und zur Anwendung zu bringen. Die Vorteile der neu zu entwickelnden Klebstoffe liegen im Einsatz gut verfügbarer nachwachsender Rohstoffe (Stärke, Chitosan und weitere Polysaccharide) sowie in den zu erwartenden positiven Einflüssen auf die Rezyklierbarkeit solcher Produkte, sowohl in Bezug auf die Reduzierung klebender Verunreinigungen (Stickies) als auch hinsichtlich der Migration von unerwünschten Inhaltsstoffen in verpackte Lebensmittel. Die Vorhabensziele wollen die Institute unter Einbeziehung eines Konsortiums von Stärkeindustrie, Additiv- und Klebstoffherstellern, Maschinen- und Anlagenbau für Klebesysteme sowie Verpackungsindustrie erreichen. Der Schwerpunkt der PTS liegt dabei auf der Anwendungsentwicklung. Dazu werden Verarbeitungsprüfungen der entwickelten Klebstoffe mittels Laborverklebungen durchgeführt (AP4) und durch geeignete Festigkeitsprüfungen (AP5) Haftkräfte und das Verhalten bei Alterung bewertet (AP6). Die Untersuchungsergebnisse fließen iterativ in die Weiterentwicklung der Biocompounds ein, indem Vorschläge zur Veränderung von Verarbeitungsparametern erarbeitet werden (AP2). Unter Federführung der PTS sollen durch die Unternehmen der Verpackungsbranche konkrete marktfähige Produkte für den Bereich der Lebensmittelverpackungen erarbeitet und zur Anwendung gebracht werden (AP7). Diese Bioklebstoffe werden schließlich einer Wirtschaftlichkeitsbetrachtung unterzogen, die eine Bewertung der Verfügbarkeit der Rohstoffe sowie die Rezyklierbarkeit der verklebten Packmittel einschließt (AP8).

FSP-Klebstoffe: Entwicklung biobasierter Hotmelt-Klebstoffe und deren Anwendung in Papier- und Kartonverpackungen (Glykopack), Teilvorhaben 1: Entwicklung biobasierter Compounds und Formulierung der Klebstoffe

Hotmelt-Klebstoffe für Kartonverpackungen basieren fast ausschließlich auf petrochemischen Grundstoffen. Einzelne Alternativen auf Basis nachwachsender Rohstoffe stehen zwar zur Verfügung, haben den Eintritt in den Massenmarkt bis heute jedoch nicht geschafft. Ziel des Vorhabens ist es, biobasierte Hotmelt-Klebstoffe zu entwickeln und hinsichtlich Rohstoffsituation, Kosten, Verarbeitungseigenschaften, Klebkraft, Alterung und Rezyklierbarkeit zu bewerten und zur Anwendung zu bringen. Die Vorteile der neu zu entwickelnden Klebstoffe liegen im Einsatz gut verfügbarer nachwachsender Rohstoffe (Stärke, Chitosan und weitere Polysaccharide) sowie in den zu erwartenden positiven Einflüssen auf die Rezyklierbarkeit solcher Produkte, sowohl in Bezug auf die Reduzierung klebender Verunreinigungen (Stickies) als auch hinsichtlich der Migration von unerwünschten Inhaltsstoffen in verpackte Lebensmittel. Die Vorhabenziele wollen die Institute unter Einbeziehung eines Konsortiums von Industrieunternehmen aus Stärkeindustrie, Additivhersteller, Klebstoffhersteller, Maschinen- und Anlagenbau für Klebesysteme sowie Verpackungsindustrie erreichen. Dazu werden geeignete Stärkeprodukte ausgewählt, beschafft und umfassend charakterisiert oder falls erforderlich durch geeignete Modifizierung erzeugt. Die eingesetzten Rohstoffe werden durch Extrusion mit möglichst ebenfalls biobasierten Co-Komponenten und Plastifizierungsadditiven im ersten Schritt zu Biocompounds umgesetzt. Dabei wird auf Erfahrungen aus früheren Forschungsprojekten des IPF zurückgegriffen. Aus diesen Biocompounds werden dann die eigentlichen Hotmelt-Klebstoffe entwickelt. Diese Klebstoffe werden an der PTS mittels Laborverklebungen und geeigneten Festigkeitsprüfungen bewertet und im Konsortium iterativ optimiert. Unter Federführung der PTS sollen schließlich durch die Unternehmen der Verpackungsbranche konkrete marktfähige Produkte für den Bereich der Lebensmittelverpackungen erarbeitet und zur Anwendung gebracht werden.

Vorhaben (FSP-Klebstoffe): Entwicklung biobasierter nicht reaktiver Hotmelt-Klebstoffe

Nicht reaktive Hotmelt-Klebstoffe sind lösemittelfreie Klebstoffe, die in geschmolzener Form auf die zu verbindenden Teile aufgetragen werden und ihre Klebewirkung beim Erstarren entfalten. Aufgrund ihrer Vielseitigkeit werden sie zunehmend, vor allem in der Verpackungs-, Holz- und Möbel- und Bauindustrie eingesetzt, das Marktvolumen im europäischen Verpackungssektor beträgt zurzeit ca. 160kt/a. Aufgrund der sehr guten Eigenschaftsprofile und des guten Preis-Leistungsverhältnisses, basieren konventionelle Hotmelt-Klebstoffe praktisch ausschließlich auf petrochemischen Komponenten (Basispolymere, Wachse, Tackifier u.a.). Aufgrund schwindender fossiler Ressourcen und dem sich wandelnden Konsumentenverhalten hin zu einer vermehrten Verwendung biobasierter Produkte steigt auch die Nachfrage nach biobasierten Hotmelt-Klebstoffen, vor allem für Papier- und Kartonverpackungen stetig. In den vergangenen 25 Jahren wurden bereits erste biobasierte Basispolymere für Hotmelt-Klebstoffe entwickelt. Diese konnten sich aufgrund mangelnder Eigenschaften, hoher Kosten und schlechter Verfügbarkeit nicht durchsetzen. Daher sollen im beantragten Projekt neue biobasierte Basispolymere für reaktive Hotmelt-Klebstoffe hergestellt und als Komponenten für die Entwicklung neuartiger Hotmelt-Klebstoffe für Papier- und Kartonverpackungen eingesetzt werden. Die biobasierten nicht reaktiven Hotmelt-Klebstoffe sollen konventionelle Hotmelt-Klebstoffe ersetzen und mit den etablierten Prozess- und Verarbeitungstechnologien kompatibel sein. Die geplanten Arbeiten umfassen die Entwicklung von biobasierten Homopolyestern, Copolyestern und Polyesterblends sowie deren klebtechnische Charakterisierung, die Formulierung von reaktiven Hotmelt-Klebstoffen und deren Prüfung unter industriellen Bedingungen. Hierbei wird auch ein bestehender Anpassungsbedarf konventioneller Verarbeitungstechnologien ermittelt.

Entwicklung leistungsfähiger Urform- und Umformtechniken zur Herstellung innovativer Packmittel aus nachwachsenden Rohstoffen

Forschungsziel: Ziel des Forschungsprojekts ist es, die für die 3D Umformung entscheidenden Eigenschaften des Materials Karton zu ermitteln und durch einen in der Praxis prüfbaren Kennwert zu kennzeichnen, um daraus industriell umsetzbare Maßnahmen abzuleiten, mit deren Hilfe die Umformbarkeit von Karton deutlich verbessert werden kann. Damit soll die Basis für die Entwicklung neuer faserbasierter Ziehmaterialien geschaffen werden, um den Umformprozess Ziehen als attraktiven Prozessschritt bei der Herstellung komplexer dreidimensionaler Kartonverpackungen nutzen zu können. Wirtschaftliche Bedeutung für kmU Die Erweiterung des Portfolios kartonbasierter Packmittel wird den Markt und die Wettbewerbsfähigkeit der einschlägigen Industrie verbessern. Darüber hinaus werden durch die energieeffiziente Herstellungstechnik weitere wirtschaftliche Vorteile generiert. Die Projektergebnisse sind insbesondere für kmUs aus dem Bereich der Kartonproduzenten und der Hersteller von Verarbeitungsmaschinen von Nutzen, auch weil sie den politischen/gesellschaftlichen Prioritäten hinsichtlich verantwortungsvoller Ressourcennutzung, Abfallvermeidung und anthropogener Klimaeinflüsse gerecht werden. Transfer Die beteiligten Forschungsstellen verfügen über eine Vielzahl jeweils spezifischer Möglichkeiten zum Transfer der erarbeiteten Ergebnisse in die Wirtschaft. Das Spektrum reicht von spezialisierten Weiterbildungsveranstaltungen über eigene Publikationen, Berichterstattung an Mitgliedsfirmen sowie die Integration der Ergebnisse in das Vorlesungsprogramm der beteiligten Universitäten Forschungsstellen. Die Präsentation von Forschungsergebnissen auf nationalen und internationalen Fachtagungen gehört ebenso wie die Veröffentlichung in branchenspezifischen Medien zu den von allen Forschungsstellen traditionell besonders intensiv genutzten Möglichkeiten.

Modifizierte Stärken II, Teilvorhaben: Fettdichte biologisch abbaubare Polymerbeschichtungen für Papier- und Kartonverkaufsverpackungen

Im Rahmen des beantragten Projektes soll ein stärkebasiertes Fettbarrieresystem für Papier- und Kartonverpackungen entwickelt werden. Die Beschichtung mit Hydroxypropylstärke auf Basis hoch amylosehaltiger Erbsenstärke (DS ca. 0,2), hat sich in orientierenden Voruntersuchungen als außergewöhnlich fettdicht erwiesen. Es hat sich gezeigt, daß ein solches Fettbarrieresystem eine höhere Fettdichtigkeit aufweist als die derzeit eingesetzten Systeme auf Halogenpolymer-Basis. Darüber hinaus weist es gegenüber den herkömmlichen Systemen additive Vorteile auf: biologische Abbaubarkeit, Verträglichkeit mit dem Papierkreislauf und, mit Blick auf die Verbrennung eventueller Reststoffe, Halogenfreiheit. Kostenabschätzungen zeigen, dass auch hinsichtlich der wirtschaftlichen Konkurrenzfähigkeit die Aussichten sehr gut sind. Für die Umsetzung in die technische Anwendung ist es notwendig, - auf Basis eines preisgünstigen Rohstoffs und- eines wirtschaftlich umsetzbaren Modifizierungsverfahrens- das Fettbarrieresystem praxisgerecht zu entwickeln (u.a. praxisangepasste Auftragssysteme, Rezepturen sowie Schichtaufbau des Packstoffes).

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