Die traceless materials GmbH ist ein Bioökonomie Start-up Unternehmen, das im Jahr 2020 als Ausgründung der TU Hamburg hervorgegangen ist. Das Hauptgeschäftsfeld stellt die Entwicklung und Produktion des traceless Materials (rückstandslos biologisch abbaubares Material) für den Kunststoffverarbeitungsmarkt dar. Erklärtes Ziel ist, einen messbaren Beitrag zur Lösung der weltweiten Verschmutzung durch Kunststoffe zu leisten. Die traceless materials GmbH stellt mittels eines innovativen Verfahrens ein Material her, welches vergleichbare Eigenschaften wie Kunststoff besitzt. Es handelt sich dabei aber um eine neuartige Materialkategorie. Konventioneller Kunststoff wird in einem synthetischen Verfahren und zum Großteil aus fossilen Rohstoffen hergestellt. Der Rohstoff in diesem Projekt hingegen sind pflanzliche Reststoffe, welche nach der Extraktion der natürlichen Polymere noch als Futtermittel oder zur energetischen Verwertung genutzt werden können. Im Vorhaben soll eine Demonstrationsanlage mit einer Kapazität von mehreren Tausend Tonnen pro Jahr errichtet und betrieben werden. Im Herstellungsprozess des traceless Materials wird als Rohstoff ein pflanzlicher Reststoff verwendet, der als Nebenprodukt der industriellen Getreideverarbeitung anfällt. Mit einem zum Patent angemeldeten Verfahren werden daraus natürliche Polymere extrahiert und zu einem Granulat verarbeitet. Dieses Granulat kann mit gängigen Technologien der Kunststoffverarbeitung zu verschiedenen Produktanwendungen weiterverarbeitet werden, beispielsweise im Spritzguss oder der Extrusion. Das hergestellte Material könnte z.B. zur Herstellung von Einwegverpackungen und -produkten, welche leicht in die Umwelt gelangen oder sich nicht recyceln lassen, eingesetzt werden und so zur Verbrauchsminderung fossiler Rohstoffe beitragen. Damit soll auch die Umweltverschmutzung zurückgehen, da das Material sich rückstandslos abbaut und nicht schädlich für Flora und Fauna ist, wenn es unsachgemäß in der Umwelt entsorgt werden sollte. Produkte, die aus dem Material hergestellt werden, sind entweder über den Restmüll oder bei Verpackungen über den gelben Sack/die gelbe Tonne/Wertstofftonne zu entsorgen. In beiden Fällen werden sie energetisch verwertet, da der Marktanteil für eine sortenreine Sammlung und mechanisches Recycling derzeit zu gering ist. Eine Entsorgung über die Bioabfallsammlung ist nicht zulässig, auch wenn das Material zertifiziert gartenkompostierbar ist. Bei einer Kompostierung würde auch der energetische Nutzen verloren gehen. Bei einer jährlichen Produktionskapazität von mehreren Tausend Tonnen können nicht nur substantiell CO 2 -Emissionen und fossile Energieträger, sondern auch Wasser und Landressourcen eingespart werden. Das Verfahren ist für eine Vielzahl von Unternehmen der Chemie- und Kunststoffindustrie übertragbar. Da das Material auf den gängigen Anlagen der kunststoffverarbeitenden Industrie eingesetzt werden kann, ist eine Übertragbarkeit ohne (hohen) Aufwand möglich. Weiterhin wird an der Übertragbarkeit dieses Verfahrens der Polymerextraktion auf andere Reststoffe von Getreide geforscht. Branche: Chemische und pharmazeutische Erzeugnisse, Gummi- und Kunststoffwaren Umweltbereich: Ressourcen Fördernehmer: traceless materials GmbH Bundesland: Hamburg Laufzeit: seit 2023 Status: Laufend
Bild 1: Helix pomatia © Alexis, CC BY 4.0 via Wikimedia Commons Hauptverantwortlich (Lead Partner): Schneckenzucht Altmark Spargelhof Kalkofen Aufbau einer Schneckenzucht, Optimierung der Zuchtbedingungen und Entwicklung der Wertschöpfungskette für die vollständige Verwertung von Weinbergschnecken Carmen Kalkofen Cobbeler Mühlenstraße 4 39517 Cobbel Problemstellung und Ausgangslage Telefon: 03935923189 E-Mail: kalkofen.cobbel@t-online.de Mitglieder der Operationellen Gruppe (OG): Mario Schwarz Maurice Schwarz Assoziierte Partner Prof. Dr. Wolfram Schnäckel (HS Anhalt) Schneckenzucht hat das Potenzial, nahrhaftes Fleisch sowie Food- und Non-Food-Biopolymere zu liefern. Derzeit extrahiert keiner der deutschen Züchter Schleim aus den Schnecken, dabei enthält er kostbare Inhaltsstoffe. Schneckenschleim wird stattdessen teuer aus Ländern importiert, in denen die Haltungsbedingungen und Erntemethoden oft nicht den deutschen Tierhaltungsstandards entsprechen. Das Fleisch der Weinbergschnecken bietet viele Vorteile. Es weist bessere Nährwerte als anderes Fleisch auf und bietet zudem ökologische Vorzüge. Dennoch scheuen sich die Menschen in Deutschland vor dem Verzehr der Schnecken. Bisher ist es zudem üblich, die Tiere mit ihren Schneckenhäusern zu vermarkten, wodurch die wertvollen Bestandteile der Häuser nicht entsprechend genutzt werden können. Laufzeit: Zielsetzung und geplante Innovationen 2022 – 2024 Weitere Informationen: Zielprodukte sind Schneckenfleisch als Lebensmittel sowie wertvolle Biopolymere aus Schleim und Schneckenhäusern bspw. für Kosmetikindustrie oder Wasseraufbereitungstechnik Schneckenhäuser sollen anders als bisher üblich getrennt vermarktet werden, um Potenzial des enthaltenen Biopolymers auszuschöpfen Schneckenzucht soll unter kontrollierten, nachhaltigen Tierhaltungsbedingungen Hier bitte Foto einfügen! stattfinden https://spargelhof-kalkofen.de Umsetzung und Arbeitsschritte Aufbau einer Zuchtanlage für Weinbergschnecken unter Berücksichtigung der örtlichen Gegebenheiten Fütterungsversuche und Optimierungen zur Verbesserung des Ertrages durch Verwertung anfallender Nebenprodukte der landwirtschaftlichen Produktion Entwicklung eines Verfahrens, um aus Schneckenfleisch Lebensmittel wie z.B. Wurstwaren, Konserven und Fertiggerichte herzustellen Bild 2: Helix pomatia © George Chernilevsky, CC BY-SA 4.0 via Wikimedia Commons
Energie und Rohstoffe aus Kläranlagen Zum Tag des Wassers am 22. März: Kläranlagen können viel mehr leisten, als nur Abwasser von Schadstoffen reinigen. Zum Beispiel wertvolle Rohstoffe wie Phosphor und Stickstoff liefern oder Energie erzeugen. Der Stand der Technik in Deutschland im Überblick. In Deutschland wird Abwasser fast flächendeckend in öffentlichen Kläranlagen behandelt. Für mehr als 95 Prozent des behandelten Abwassers stellt die biologische Abwasserbehandlung den Stand der Technik dar. Abwasser als Rohstofflieferant Die im Abwasser noch enthaltenen Nährstoffe bleiben häufig ungenutzt. Dabei sind dort noch Schätze zu heben: Phosphor und Stickstoff können beispielsweise zur Herstellung von Dünger genutzt werden. Die Daten zeigen: Mit denen im Abwasser verfügbaren Phosphorvorkommen könnten etwa die Hälfte der jährlichen Phosphormineralimporte eingespart werden. Bei Stickstoffdünger wird der energieintensive Schritt der Mineralisierung von Ammoniak zu molekularem Stickstoff, der in die Atmosphäre entweicht, eingespart. Der auf diese Weise gewonnene Stickstoffdünger muss nicht nach dem energieaufwändigen Haber-Bosch-Verfahren hergestellt werden, das etwa 1,4 Prozent der jährlich weltweit erzeugten Energie benötigt. Eine Weiterentwicklung und Implementierung geeigneter Phosphor-Rückgewinnungstechniken aus Abwasser bzw. Klärschlamm oder Klärschammasche, als auch von Stickstoff (Ammoniak), trägt so bei zur Ressourcenschonung und zu einer nachhaltigen Abwasserwirtschaft. UBA-Seite zum Phosphorrecycling UBA-Texte 98/2015 : „Bewertung konkreter Maßnahmen einer weitergehenden Phosphorrückgewinnung aus relevanten Stoffströmen sowie zum effizienten Phosphoreinsatz“ UBA-Hintergrundpapier zur Klärschlammentsorgung (2013) Abwasser als Energiequelle Kläranlagen verbrauchen sehr viel Energie. Doch es gibt bereits Kläranlagen, die energieautark arbeiten. So kann aus dem Klärschlamm durch Faulung Klärgas gewonnen werden, welches dann zur Energieerzeugung genutzt werden kann. Im Rahmen des Umweltinnovationsprogramms unterstützt das Bundesumweltministerium innovative Projekte zur Erreichung der Energieeffizienz auf Kläranlagen. Anlagen zur Abwasserwärmenutzung sind bereits heute bei entsprechenden Voraussetzungen wirtschaftlich konkurrenzfähig. Aus dem organischen Material, das auf der Kläranlage anfällt, können zudem verschiedene Ausgangssubstanzen hergestellt werden wie Biomasse für die Energiegewinnung, Monomere für die Herstellung von Biopolymeren, Ethanol usw. Diese Anwendungsbereiche werden noch untersucht oder bereits im kleintechnischen Maßstab umgesetzt. Die vorliegenden Forschungsergebnisse sind erfolgsversprechend. Schwerpunkt Energieeffiziente Abwasseranlagen im Umweltinnovationsprogramm Wie sauber kann Abwasser werden? Die Technik der biologischen Abwasserbehandlung war in den 1980er Jahren zur Reduzierung der Nährstoffe im Abwasser konzipiert worden. So sollte der Eutrophierung der Gewässer entgegengewirkt werden. Konventionelle Kläranlagen sind jedoch nicht ausgelegt für die Eliminierung organischer Mikroverunreinigungen (Chemikalien aus Produkten des täglichen Bedarfs, Arzneimittel usw.) und mikrobiologischer Kontaminationen, die heute ein Problem darstellen. Es gibt jedoch verschiedene Ansätze, deren Eintrag in Gewässer zu reduzieren: Den Eintrages an der Quelle zu reduzieren, z. B. durch Verbote und Ersatz von Stoffen oder indem eine weitergehende Abwasserbehandlung wie eine vierte Reinigungsstufe auf großen Kläranlagen und Kläranlagen an sensiblen Gewässern eingeführt wird UBA-Positionspapier zur 4. Reinigungsstufe UBA-Texte 26/2015 zu Abwasserabgabe und 4. Reinigungsstufe UBA-Texte 85/2014 und 60/2016 zu Maßnahmen zur Verminderung des Eintrags von Mikroverunreinigungen Abwasser wiederverwerten? In wasserknappen Regionen der Welt spielt die Wiederverwendung von behandeltem Abwasser eine bedeutende Rolle, um knappe Trinkwasserressourcen zu schützen. Dazu gehören die trocknen Gebiete der südeuropäischen Mittelmeeranrainer. Auf EU-Ebene werden gegenwärtig Mindestqualitätsanforderungen für die Abwasserwiederverwendung in der Landwirtschaft und zur Grundwasseranreicherung erarbeitet. Deutschland setzt sich dabei für hohe Standards ein, die auch langfristig dem Schutz der Umwelt und der menschlichen Gesundheit gerecht werden. In Deutschland gibt es aber fast überall genug Wasser. Zudem ist noch unsicher, ob nicht das Grundwasser unter der Abwasserwiederverwendung leiden könnte. Daher gibt es bei uns keinen wesentlichen Bedarf für diese Anwendung. UBA-Texte 34/2016 zu Rahmenbedingungen für die umweltgerechte Nutzung von behandeltem Abwasser zur landwirtschaftlichen Bewässerung
Ministerium für Wirtschaft und Arbeit - Pressemitteilung Nr.: 194/08 Ministerium für Wirtschaft und Arbeit - Pressemitteilung Nr.: 194/08 Magdeburg, den 16. September 2008 Prof. Dr. Meisel zeichnet die besten ¿Kleinen Businesspläne¿ aus Businessplanwettbewerb Sachsen-Anhalt: 5 x 1.000 Euro für Neugründer Im vierten landesweiten Businessplanwettbewerb des Landes Sachsen-Anhalt stehen die Sieger der zweiten Runde fest. Die fünf besten ¿Kleinen Businesspläne¿ kommen aus Halle, Magdeburg und Wolfen. Die Preisgelder in Höhe von insgesamt 5.000 Euro gehen an innovative Projekte aus den Bereichen High-tech, Medien und IT (s. Anhang). Der Projektverantwortliche Prof. Dr. Christian Meisel von der Hochschule Magdeburg-Stendal (FH) und Vertreter der Investitionsbank Sachsen-Anhalt sowie der KfW Mittelstandbank zeichneten heute die fünf besten Gründer des Businessplanwettbewerbes Sachsen-Anhalt aus. Meisel sagte: ¿Der Businessplanwettbewerb ist ein wichtiger Baustein in der ego.-Existenzgründungsoffensive des Landes Sachsen-Anhalt. Unsere Teilnehmer haben die Möglichkeit, die Chancen und Risiken ihrer Gründungsvorhaben zu prüfen und bewerten zu lassen.¿ Wirtschaftsminister Dr. Reiner Haseloff erklärte dazu: ¿Der Businessplanwettbewerb verkörpert eines der Leitziele der Existenzgründungsoffensive ego., nämlich die Schaffung eines Klimas für unternehmerische Selbstständigkeit. Ich möchte alle Gründungsinteressierten dazu aufrufen, am Wettbewerb teilzunehmen. Nochmals Dank an alle, die zum Gelingen des Businessplanwettbewerbs beigetragen haben.¿ Im Rahmen des Wettbewerbs bekommen Gründer aller Branchen kostenfreie individuelle Beratungsstunden und Seminare und werden so gezielt bei der Erstellung ihrer Businesspläne unterstützt. Die Konzepte werden von jeweils fünf Juroren nicht nur bewertet, sondern die Experten geben auch wertvolle Hinweise zur Verbesserung. Der Businessplanwettbewerb wird als Projekt der ego.-Existenzgründungsoffensive aus Mitteln des Landes sowie der Europäischen Union finanziert; Träger ist die Hochschule Magdeburg-Stendal (FH). Nähere Informationen gibt es im Projektbüro per Telefon 03931/ 21 87 48 44 (Frau Dr. Coerds) oder E-Mail (coerds@bpw-sachsen-anhalt.de) und auf der Internetseite des Wettbewerbs (www.bpw-sachsen-anhalt.de), wo auch das Anmeldeformular heruntergeladen werden kann. Anhang Laudationes ¿ Texte für die Siegerehrung 1. Platz AWImmoware , Halle, 1.000 Euro Ralf Winter Alexander Wolff Jens Walther Laudatio: AWImmoware bietet eine internetbasierte Software, als Software-as-a-Service (SaaS,) für die Immobilienverwaltung an, mit deren Hilfe alle Verwaltungs- und Kommunikationsprozesse transparent abgebildet werden können. Dabei werden Eigentümer, Verwaltung, Mieter und Handwerker gleichermaßen einbezogen. Die Nutzung von AWImmoware ermöglicht Eigentümern und kleineren Hausverwaltungen zum ersten Mal, ihre Immobilien so professionell und kostengünstig, wie große Hausverwaltungen zu verwalten sowie die Transparenz in den Verwaltungsprozessen und die Interaktion aller an einer Immobilie beteiligten zu gewährleisten. Es fallen dabei keine Kosten für Software, Updates, Hardware, Datensicherung usw. an. Einzige Voraussetzung für die Nutzung von AWImmoware: minimale Hardware (PC) und ein Internetbrowser. Der 1. Preis geht an die Gründer von AWImmoware: Ralf Winter, Alexander Wolff und Jens Walther 2. Platz Landscape Printer , Halle, 1.000 Euro Thomas Wagner Stefan Trebbin Martin Vetter Laudatio: Die Gründer von Landscape Printer betreten mit ihrer Technologie eine neue Dimension der Bildwerbung im Außenbereich. Mit einer speziellen Technik werden Bilder durch eine spezifische Anordnung von Saatgut auf Landschaften appliziert. In ihrer Idee verschmelzen Technik, Botanik und Kreativität der visuellen Darstellung. Jede nur denk- und wünschbaren Abbildungen entstehen auf Feldern, Wiesen und Landschaften. Eine innovative Maßnahme der visuellen Kommunikation ¿ an Schutzwällen von Autobahnen, in der Nähe von Eisenbahntrassen und Flughäfen. Dem Betrachter eröffnen sich neue Bild- und Landschaftswelten. Wachsende Bilder aus Pflanzen - ganz natürlich. Der 2. Preis geht an die Gründer von Landscape Printer: Thomas Wagner, Stefan Trebbin und Martin Vetter 3. Platz Audiogent , Magdeburg, 1.000 Euro Cornelius Huber Robert Lübke Lars Stockmann Thomas Zomack Laudatio: Das Interaktive Hörbuch, welches an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg entwickelt wurde, lässt den Konsumenten zum ersten Mal selbst Teil einer Hörbuchgeschichte werden. Der Clou ist die ¿variable Interaktivität¿: Dem Zuhörer wird ermöglicht, die Handlung in unterschiedlicher Intensität zu beeinflussen ¿ eine Weltneuheit. Das Team setzt sich aus vier Gründern zusammen, die sich in ihren Kompetenzen und Qualifikationen synergetisch ergänzen. Der 3. Preis geht an die Gründer von Audiogent: Cornelius Huber, Robert Lübke, Lars Stockmann und Thomas Zomack 4.Platz Wolfen Polymer GmbH , Wolfen, 1.000 Euro Dr. Klaus Käsebier Kurt Lausch Bernhard Sack Laudatio: Die Gründer von Wolfen Polymer haben einen Stoff ¿ Chemiker und Kenner sprechen von ¿Biopolymer¿ ¿ entwickelt. Dieses Polymer hat viele besondere Eigenschaften: Es ist anwenderfreundlich, biologisch abbaubar und lebensmittelunbedenklich. Es wird zunächst besonders in der Landwirtschaft angewendet: Das Polymer kann Ackerböden verfestigen und Bodenerosion entgegenwirken. Es sorgt für einen effizienten Einsatz von Pflanzenschutzmitteln und leistet dadurch einen Beitrag für den Ernteerfolg und bessere Bodenqualität. Aber auch in vielen anderen Bereichen kann das Polymer angewendet werden. Der 4. Preis geht an die Gründer von Wolfen Polymer GmbH: Dr. Klaus Käsebier, Kurt Lausch, Bernhard Sack 5. Platz ZideOne Z1 , Magdeburg, 1.000 Euro Helge Heß Laudatio: ZideOne ist eine intelligente Softwarelösung. Unternehmen, die das E-Mailprogramm Outlook von Microsoft kennen und gerne nutzen, aber bisher nicht oder nicht mehr genutzt haben, weil sie einen anderen als den Microsoft-Exchange Server verwenden, können sich freuen: ZideOne bietet ein Zusatzstück an ¿ Computerkenner sagen PlugIn dazu ¿ mit dem man Outlook für E-Mails, Termine, Kontakte und Projektmanagement auch mit allen anderen Serverarten benutzen kann. Das ist praktisch, denn so kann man seine gewohnte Desktopoberfläche beibehalten. Der 5. Preis geht an den Gründer von ZideOne Z1: Helge Heß Impressum: Ministerium für Wirtschaft und Arbeit Pressestelle Hasselbachstr. 4 39104 Magdeburg Tel: (0391) 567 - 43 16 Fax: (0391) 567 - 44 43 Mail: pressestelle@mw.sachsen-anhalt.de Impressum:Ministerium für Wirtschaft, Wissenschaft und Digitalisierungdes Landes Sachsen-Anhalt Pressestelle Hasselbachstr. 4 39104 Magdeburg Tel.: +49 391 567-4316 Fax: +49 391 567-4443E-Mail: presse@mw.sachsen-anhalt.deWeb: www.mw.sachsen-anhalt.deTwitter: www.twitter.com/mwsachsenanhaltInstagram: www.instagram.com/mw_sachsenanhalt
Sowohl im Wertschöpfungsprozess, d.h. von der Produktion über die Nutzung bis zur Entsorgung, als auch im Produktionsprozess selbst, gibt es technische und operative Möglichkeiten, um eine Kreislaufführung zu installieren. So steht eine Kaskadennutzung für die Nutzung von Rohstoffen und Produkten in aufeinanderfolgenden Schritten. Unter Kaskadennutzung versteht man die Nutzung von Rohstoffen und Produkten in aufeinanderfolgenden Schritten mit jeweils verringerten Anforderungen an die Eigenschaften. Das Ziel ist es, Rohstoffe und Produkte möglichst lange im System zu halten, sodass ein hohes Wertschöpfungsniveau bestehen bleibt. Damit kann das Abfallaufkommen im Betrieb verringert- und die Ressourceneffizienz gesteigert werden. * Lange, U. und Surdyk, K. Ressourceneffizienz in der Wertschöpfungskette. Berlin: VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH, 06.2018. S. 49. Die Kaskadennutzung selbst stellt zwar keine echte Kreislaufführung dar. Sie kann jedoch sehr gut als unterstützendes Element einer hochwertigen Kreislaufführung dienen. Generell lässt sich die Kaskadennutzung innerhalb eines Betriebes in drei Schritte unterteilen („3R-Prinzip“): Wiederverwendung (Reuse), stoffliche Verwertung (Recycling) und energetische Verwertung (Recovery). * Pehlken, A., Kalverkamp, M. und Wittstock, R. Cascade Use and the Management of Product Lifecycles. Sustainability. 08.2017. S. 10. In der Kreislaufführung von Produkten können auch die „R-Prinzipien“ Repair, Remanufacturing und Refurbishment zum Einsatz kommen. Findet eine mehrmalige stoffliche Verwertung der Rohstoffe statt, spricht man von einer mehrstufigen Kaskadennutzung. * Lange, U. und Surdyk, K. Ressourceneffizienz in der Wertschöpfungskette. Berlin: VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH, 06.2018. S. 49. © In Anlehnung an: Pehlken, A., Kalverkamp, M. und Wittstock, R. Cascade Use and the Management of Product Lifecycles. Sustainability. 08.2017 In vielen Fällen ist es möglich, den verwendeten Rohstoff restlos zu recyceln. In diesem Fall entfällt der energetische Verwertungsschritt und die mehrstufige Kaskadennutzung wird zum Modell für einen geschlossenen Kreislauf des Rohstoffes. Kaskadennutzung stellt jedoch in der Regel vor allem ein Downcycling dar. Lediglich eine stoffliche Aufbereitung ( Remanufacturing ) am Ende der Kaskaden mit der Option der Verwendung analog zum ursprünglichen Primärrohstoff spiegelt eine echte Kreislaufführung wider. Die thermische Verwertung ist nicht Teil einer Kreislaufführung und sollte möglichst vermieden werden. Auch eine Vermischung, und damit Verunreinigung, von Rohstoffen sollte bestmöglich verhindert werden, um die Kaskadennutzung zu ermöglichen und kein Hindernis bei der Aufarbeitung und Aufbereitung darzustellen, ebenso wie ein ökoeffizientes Recycling zu ermöglichen. Die metallurgische Verwertung von Fahrzeugteilen stellt beispielsweise keine Kaskadennutzung dar, da diese in der Schmelze mit anderen Produkten vermischt werden und somit keine gezielte Schmelze von unterschiedlichen Bestandteilen und Materialien (z. B. zwischen Fahrzeugteilen und anderweitigen Bauteilen, z. B. Computerteilen) vorgenommen wird/vorgesehen ist. * Pehlken, A. und Kalverkamp, M. Kaskadennutzung im Automobil – Realität oder Zukunftsmusik. (Buchverf.) Alexandra Pehlken, Matthias Kalverkamp und u. a. (Hrsg.) Karl J. Thomé-Kozmiensky und Daniel Goldmann. Recycling und Rohstoffe, Band 8. Neuruppin : TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky, 2015, S. 178. Besonders weit verbreitet ist die Kaskadennutzung in der Holzverarbeitung. So können z. B. die Zellulosefasern, die bei der Bearbeitung von Holzplatten anfallen, in einem nächsten Kaskadenschritt zu Taschentüchern verarbeitet werden. Diese werden dann in einem letzten Schritt energetisch verwertet. * Pehlken, A., Kalverkamp, M. und Wittstock, R. Cascade Use and the Management of Product Lifecycles. Sustainability. 08.2017. S. 9 f. Idealerweise sollte ein Weg gefunden werden, um den Kreislauf stofflich zu schließen. In manchen Fällen ist dies jedoch aufgrund technischer oder wirtschaftlicher Kriterien nicht möglich. © In Anlehnung an: Pehlken, A., Kalverkamp, M. und Wittstock, R. Cascade Use and the Management of Product Lifecycles. Sustainability. 08.2017 Allgemein lässt sich sagen, dass der Begriff der Kaskadennutzung im Zusammenhang mit Biomasse am häufigsten fällt. In diesem Bereich gewinnt die Kaskadennutzung zunehmend an Bedeutung, da inzwischen auch Biopolymere in Kunststoffen verwendet werden. Die stoffliche und energetische Nutzung nachwachsender Rohstoffe kann jedoch unter Umständen in Nutzungskonkurrenz zu land- und forstwirtschaftlichen Produkten stehen. * VDI-Gesellschaft Materials Engineering. Werkstoffinnovationen für nachhaltige Mobilität und Energieversorgung. Düsseldorf: Verein Deutscher Ingenieure e. V., 04.2014. S. 157. Dementsprechend ist eine nachhaltige und kaskadierende Nutzung von Polymeren unerlässlich für eine funktionierende Kreislaufwirtschaft. Doch auch, wenn die Kaskadennutzung in erster Linie im Bereich der nachwachsenden Rohstoffe diskutiert wird und abseits davon weniger Aufmerksamkeit findet, ist in anderen Industriezweigen ebenso Potenzial vorhanden. In der Automobilindustrie lassen sich beispielsweise zahlreiche Anwendungsfälle finden. Einer betrifft die Verwertung von Altreifen. Bei der Altreifenverwertung macht die thermische Verwertung als Brennstoff für Zement-Brennöfen zwar den größten Teil aus (keine Kaskadennutzung im eigentlichen Sinne). Der Idee der Kaskadennutzung folgend können die Reifen jedoch nach ihrer Benutzung zuerst zu Granulaten und Gummimehl verarbeitet werden. Diese wiederum können als Zuschlagsstoffe in den Bereichen Industrie, Chemie, Bau, Freizeit und Sport eingesetzt oder auch wieder in Autoteilen (z. B. in der Schallisolierung und Verkleidung) verarbeitet werden. * Pehlken, A. und Kalverkamp, M. Kaskadennutzung im Automobil – Realität oder Zukunftsmusik. (Buchverf.) Alexandra Pehlken, Matthias Kalverkamp und u. a. (Hrsg.) Karl J. Thomé-Kozmiensky und Daniel Goldmann. Recycling und Rohstoffe, Band 8. Neuruppin : TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky, 2015, S. 178 – 180. Es handelt sich in diesem Falle um ein Downcycling, da das Ausgangsmaterial nicht wieder für den gleichen Zweck eingesetzt wird und stetig mit jeder weiteren Kaskade in der Qualität abnimmt. Die Wertschöpfungszeit wird mithilfe dieser Strategie jedoch verlängert und somit werden Primär-Ressourcen geschont. Denkbar ist auch die Runderneuerung (Refurbishment) von alten Autoreifen, solange, bis es technisch nicht mehr möglich ist und sie einer anschließenden Nutzung, z. B. als Reifen für Spielplatzschaukeln oder Ähnliches, dienen können. Am Ende der Kaskadennutzung von Altreifen steht jedoch in der Regel weiterhin die energetische Nutzung in Zementwerken. Das Kaskadenprinzip lässt sich auch auf Wasser übertragen. Spülvorgänge spielen in vielen Bereichen eine wichtige Rolle, unter anderem in der Galvanotechnik, in der am Ende der Warenbearbeitung ein weitgehend von Chemikalien befreites Produkt vorliegen muss. Solche Spülprozesse benötigen (vor allem, wenn es sich um herkömmliche Einfachspülungen handelt) eine erhebliche Menge an Wasser. Eine mögliche Lösung ist die Kaskadenspülung (auch Mehrfachspülung genannt). In dieser fließt das Spülwasser von einem Becken ins nächste. Die zu spülenden Werkstücke werden im Gegenstrom vom letzten Abteil zum ersten bewegt. Dabei kommen sie nacheinander mit zunehmend saubererem Wasser in Berührung. * Mo – Magazin für Oberflächentechnik. Kaskadenspülung. (Online) (Zitat vom: 13.05.2020). © VDI ZRE Es wird zwischen zwei unterschiedlichen Betriebsarten differenziert: kontinuierlich und diskontinuierlich. Wenn das Kaskadensystem kontinuierlich betrieben wird, fließt das Wasser aus jeder Gegenstromspülung kontinuierlich in das erste Reinigungsbecken, das zuvor vom Werkstück passiert wurde, und tritt dann in die Prozesswasseraufbereitung ein. Wenn der Kreislauf geschlossen werden soll, wird das Wasser aus dem ersten Becken über den Konzentrator dem Prozesstank oder Speichertank zur vorübergehenden Speicherung zugeführt. Im Falle eines diskontinuierlichen Betriebs wird bei Erreichen einer bestimmten Konzentration in der Endstufe das Wasser aus jeder Spüle in die vorherige Stufe gepumpt. Zunächst wird dazu der Inhalt des ersten Beckens in den Puffer geleitet. * Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft. Betrieblicher Umweltschutz in der Metallbearbeitung. (Online) (Zitat vom: 13.05.2020). In der Geothermie versteht man unter Kaskadennutzung die Nutzung von geothermischem Dampf oder geothermischer Wärme für eine Folge unterschiedlicher Einsatzbereiche, wobei von einer Kaskade zu den Nächsten niedrigere Temperaturen benötigt werden. * Bundesverband Geothermie. Kaskaden-Nutzung. (Online) (Zitat vom: 13.05.2020). Dieses Prinzip lässt sich gut auf industrielle Abwärme übertragen. © VDI ZRE Vorrangig sollte Energieverlust durch Abwärme vermieden werden (z. B. durch verbesserte Isolation). Ist dies nicht zu erreichen kann eine Kaskadennutzung der Abwärme zum Einsatz kommen. Diese lässt sich in fünf Abschnitte unterteilen. Die erste Stufe ist die prozessinterne Verwendung der Wärme (z. B. zur Unterstützung interner Heizprozesse). Es folgt die innerbetriebliche Nutzung. Die Abwärme kann in jedem Prozess, der Wärme benötigt, genutzt werden. Sie kann mit Wärmepumpen auf höhere Temperaturen (bis zu 90 °C) angehoben oder sogar mit Absorptions- und Adsorptionskälteanlagen zur Kälteerzeugung genutzt werden. Auch zur Brauchwarmwasserbereitung und -unterstützung kann die Abwärme verwendet werden. Die Abwärme kann bei dem Durchlaufen unterschiedlicher Nutzungsschritte optimiert werden, wenn darauf geachtet wird, die unterschiedlichen Anwendungen geeignet nach Temperatur zu sortieren. Die nächste Stufe ist die innerbetriebliche Verstromung. Wenn bei der Abwärme Temperaturen von über 200 °C zur Verfügung stehen, kann z. B. eine ORC-Anlage (Organic Rankine Cycle) einen Teil der Wärme aufnehmen und mit einem Wirkungsgrad von 15 – 20 % in elektrischen Strom umwandeln (siehe dazu auch den folgenden ZRE-Filmausschnitt ). Die Wärme, die innerbetrieblich nicht verwendet wird, kann in einer nächsten Kaskadenstufe auch außerbetrieblich genutzt werden. So kann z. B. die Abwärme des Betriebs in außerbetrieblichen Gebäuden zur Heizung der Räume oder des Brauchwassers verwendet werden. * Dena_news. Praxiswissen Energiewende: Industrielle Abwärme erfolgreich nutzen. (Online) 2018. (Zitat vom: 13.05.2020).
Das Projekt "Teilvorhaben: Herstellung von Biopolymeren für den 3D-Druck" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Verein zur Förderung von Innovationen durch Forschung, Entwicklung und Technologietransfer e.V. (Verein INNOVENT e.V.) durchgeführt. Ziel des Gesamtvorhabens ist die Entwicklung von teiltransparenten, ebenen oder gebogenen Leichtbauelementen zur materialeffizienten Gestaltung leichter, weitspannender, architektonisch attraktiver Gebäudehüllen. Dazu sollen Dünnglas sowie ein biobasierter Kunststoffkern genutzt werden. Ziel des Teilprojektes ist die Entwicklung, Modifizierung und Verarbeitung der biobasierten Polymere sowohl für den Kern des Elementes als auch für notwendige Klebstoffe zum Verkleben von Kern und Dünnglas. Aus dem zu entwickelnden biobasierten Polymer für den Kern sollen zudem Filamente hergestellt werden, die im 3D-Druck verarbeitet werden können. Das Upscaling des Herstellungsverfahrens und die Überführung vom Batch- zum kontinuierlichen Prozess ist ein wichtiger Projektbestandteil, um die Herstellung effektiver zu gestalten und damit die notwendigen Mengen für die Projektpartner zur Verfügung stellen zu können. Weiterhin sind entsprechende Analysemethoden für die hergestellten Materialien zu entwickeln und zu etablieren. Für die anschließende Verklebung von Dünnglas und Kern sind geeignete Vorbehandlungsverfahren zur Adhäsionsverbesserung aufzufinden und im Zusammenarbeit mit den Partnern das Fügeverfahren zu entwickeln. Durch die Nutzung biobasierter Polymere, sowohl für den 3D-gedruckten Kern als auch für die Klebstoffe, wird die Nachhaltigkeit des Produktes im Vergleich zur Nutzung klassischer, petrolbasierter Polymere deutlich erhöht.
Das Projekt "Die Biosynthese der pflanzlichen Cellulose" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Mainz, Fachbereich Chemie und Pharmazie durchgeführt. Cellulose stellt den am häufigsten vorkommenden Naturstoff unseres Planeten dar. Mit einer pflanzlichen Weltjahresproduktion von ca. 180 Milliarden Tonnen (Engelhardt, j. Carbohydr. Eur. 12, 5-14 (1995)) ist Cellulose der bedeutendste nachwachsende Rohstoff. Dieses Biopolymer findet außer in der Papier-, Pharma- und Textilindustrie in vielen anderen Bereichen (z.B. Medizin, Kosmetik, Kunststoff-Industrie) reichliche Verwendung. Trotz der großen wirtschaftlichen Bedeutung und über drei Jahrzehnten intensiver Forschung ist bisher nicht bekannt, wie Cellulose in der Pflanze gebildet wird. Informationen über die Gene und die dazugehörigen Enzyme, die die Cellulose synthetisieren, würden neue Möglichkeiten eröffnet bis hin zu transgenen Pflanzen mit erhöhtem Cellulosegehalt, einer verbesserten Qualität, aber auch der Entwicklung ganz neuer Herbizide, die gezielt die Cellulosebiosynthese z. B. von Unkräutern inhibieren können. Die Zielsetzung dieses Projektes ist es, die Proteine die an der Cellulosesynthese beteiligt sind, unter Aktivitätserhalt zu isolieren und zu charakterisieren sowie die entsprechenden Gene zu identifizieren, um so erstmals den molekularen Mechanismus der pflanzlichen Cellulosebiosynthese aufzuklären.
Das Projekt "Neue Wege der Strom-basierten Konversion von biogenen Rohstoffen und der elektrochemischen Herstellung von biobasierten Produkten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ruhr-Universität Bochum, Institut für Thermo- und Fluiddynamik, Lehrstuhl Carbon Sources and Conversion durchgeführt. Lignin ist ein nachwachsender Rohstoff (Bestandteil von Holz, in etwa 30 % Gewichtsanteil der Trockenmasse), der als Biopolymer aus hoch funktionalisierten, phenolischen Makromolekülen aufgebaut ist. Dieser biogene Rohstoff fällt in der Holz- und Zellstoffverarbeitenden Industrie in großen Mengen als Neben- beziehungsweise Reststoff an und wird bis heute nur wenig stofflich genutzt. Ein Großteil wird verbrannt und energetisch genutzt. Im Sinne einer ressourceneffizienten Kreislaufwirtschaft und einer bestmöglichen Wertschöpfung soll in ElektrALig ein innovativer Weg aufgezeigt werden, wie die regenerative Kohlenstoffquelle Lignin großtechnisch als chemischer Grundstoff für die Herstellung von Polymerbausteinen genutzt werden kann. In einem zweistufigen Produktionsverfahren sollen dazu die im Lignin enthaltenen aromatischen Polymerbausteine chemisch aufgeschlossen, über eine konvergente elektrochemische Umsetzung zu definierten Zielstrukturen umgesetzt und so für Anwendungen in der Produktion von Polymerharzen zugänglich gemacht werden. Zusammenarbeit der Industriepartner Mercer Rosenthal, Borregaard, Covestro und Heraeus und der Ruhr-Universität Bochum mit dem Lehrstuhl CSC und der Arbeitsgruppe Apfel als ausführenden Stellen vereint eine einzigartige Expertise im Bereich der Ausgangsstoffe, der chemischen Verfahrenstechnik, der elektrochemischen Reaktionstechnik und der Polymeranwendungen. So kann eine effiziente Strategie zur stofflichen Nutzung von Lignin umgesetzt werden, die von einem grundlegenden chemischen Verständnis des Aufbaus von technisch verfügbaren Ligninen, über konkrete Teilschritte zu einem ausgefeilten verfahrenstechnischen Konzept der strom-basierten Konversion des biogenen Rohstoffes Lignin reicht.
Das Projekt "Marines Kollagen als natürliches Biopolymer in einer enzymatisch wirksamen Hair-Repair-Kur - Umsetzungsphase" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von oceanBASIS GmbH durchgeführt. Haarpflege ist ein essenzieller Bestandteil der Körperpflege. Da insbesondere lange Haare durch intensives Styling (z.B. Erhitzen mit Glätteisen und Lockenstäben), aggressive Färbemittel sowie Umwelteinflüsse geschädigt werden, greifen vor allem Frauen vermehrt zu sog. 'Repair'-Kuren. Im Gegensatz zum Marketing-Versprechen sind 'Repair'-Produkte jedoch in aller Regel nicht in der Lage, beschädigte Haarstrukturen wiederherzustellen, sondern ummanteln diese lediglich mit Silikonen oder anderen künstlichen Polymeren. Diese können sich auf Kopfhaut und Haaren anreichern, diese verkleben und für Pflegeprodukte undurchlässig machen ('Build-Up'). Darüber hinaus sind Silikone in aller Regel nicht biologisch abbaubar und gelangen über das Abwasser in unsere Umwelt. Laut einer Studie des Naturschutzbund Deutschland e. V. (2018) gelangen so jährlich 23.700 Tonnen flüssige Kunststoffe aus Kosmetikprodukten (und damit über 25-mal so viel wie partikuläres Mikroplastik) in unsere Gewässer. Ziel des Projektes ist daher die Entwicklung einer marktfähigen naturkosmetischen Haarpflege auf Grundlage von Quallenkollagen, welches über das Enzym Transglutaminase kovalent an die Proteinstruktur der Haare gebunden wird. Auf diese Weise sollen beschädigte Haarstrukturen langanhaltend aufgefüllt und die Schuppenschicht der Haare mit Kollagen als natürliches Polymer ummantelt werden, um Spliss und Haarbruch nachhaltig zu reduzieren. Das Projekt umfasst die Produktentwicklung von der Etablierung haar-analytischer Methoden bis zur Erprobung eines industriell herstellbaren Produktes an Probanden.
Das Projekt "KMU-innovativ - KMUi-BÖ02: Next Generation Sample Preparation - Entwicklung eines nachhaltigen, ressourcenschonenden und innovativen Probentransportsystems für Tupfer und Abstriche mit integrierter Extraktion von Nukleinsäuren und Kontrollen zur Überprüfung der Probenqualität" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von gerbion GmbH & Co. KG durchgeführt. Ziel ist es, ein neuartiges Probenentnahme- und Probentransportsystem mit integrierter Nukleinsäuren-Extraktion für die Detektion von Infektionskrankheiten zur erforschen und entwickeln. Das innovative Gesamtsystem soll exemplarisch für Tupfer und Abstriche entwickelt werden und beinhaltet ein innovatives Reinigungsmodul für Nukleinsäuren, sowie Kontrollen zur Überprüfung der Probenqualität und des Gesamtsystems. Aus diesem Grund soll im vorliegenden Projekt ein Konsortium bestehend aus der Kaiser Ingenieurbüro GmbH (KIB), der gerbion GmbH & Co. KG (gerbion) und dem Institut für Mikrosystemtechnik - Chemie und Physik von Grenzflächen (CPI) der Universität Freiburg gebildet werden. KIB hat es sich hierbei speziell zum Ziel gesetzt, alle Spritzguss-Komponenten mit Materialien aus 100% nachwachsenden Rohstoffen, sogenannten 'Biopolymeren', herzustellen. Hierbei soll ein besonderer Fokus auf das Basismaterial 'Lignin' gelegt werden. Lignin sorgt für das Verholzen von Gräsern, Stauden, Sträuchern und Bäumen. Das Polymer verklebt Cellulosefasern in den Zellwänden der Pflanzen und verfestigt sie, sodass selbst über 100 Meter hohe Mammutbäume nicht einknicken. In den Papierfabriken fallen jedes Jahr mehrere Millionen Tonnen Lignin als Reststoff an. gerbion hat sich hierbei insbesondere zum Ziel gesetzt, ein umweltfreundliches Verfahren zu entwickeln, um die gewonnene Probe zu inaktivieren, die Nukleinsäuren aus den Erregern freizusetzen und für den Transport zu konservieren. Hierbei soll grundsätzlich auf üblicherweise verwendete Stoffe wie Lösungsmittel verzichtet werden. Die Arbeitsgruppe des Lehrstuhls Rühe (CPI IMTEK) hat sich zum Ziel gesetzt, umweltfreundliche Materialien und Oberflächen für ein integriertes Reinigungsmodul der extrahierten Nukleinsäuren im Gesamtsystem zu entwickeln, um die in der Probe enthaltenen Nukleinsäuren bereits auf dem Weg zum Labor zu reinigen und dort auf einfache Weise aus dem Transportgefäß zu entnehmen.
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