Das Projekt "Recycling von Übergangsmetall-Katalysatoren mit Hilfe der Flüssig-flüssig-Zweiphasentechnik durch Temperatursteuerung der Lösungseigenschaften" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Dortmund, Fachbereich Chemietechnik, Lehrstuhl für Technische Chemie A (Chemische Prozessentwicklung) durchgeführt. Die homogene Übergangsmetall-Katalyse hat durch ihre hohe Selektivität und Effizienz zunehmende Bedeutung für die Produktion von Bulk- und Feinchemikalien erreicht. Voraussetzung ist dabei das Recycling der wertvollen Edelmetall-Katalysatoren. Hierfür hat sich die Flüssig-flüssig-Zweiphasentechnik, bei der sich der Katalysator und das Produkt in getrennten flüssigen Phasen befinden, auch im industriellen Einsatz bewährt. Ihre Anwendung erfordert allerdings eine ausreichende Löslichkeit der Edukte in der den Katalysator enthaltenden Phase. Eine universellere Anwendbarkeit soll in diesem Forschungsprojekt erzielt werden durch Methoden, die die Reaktion zunächst in einer gemeinsamen Phase und dann durch Temperatur-Absenkung die Trennung von Produkt und Katalysator ermöglichen. Aus der Literatur ist die 'Thermoregulierte Phasentransferkatalyse' bekannt, bei der die starke Temperaturabhängigkeit der Löslichkeit eines Katalysators mit speziellen Liganden genutzt wird. Durch eigene Vorarbeiten bestehen Erfahrungen mit Lösungsmittelsystemen, die sich durch Temperaturänderung in zwei Phasen trennen lassen. Ziel ist die Kombination dieser Methoden, um sowohl eine hohe Reaktivität als auch eine gute Abtrennung des Katalysators durch Optimierung der Liganden und des Lösungsmittelsystems zu erreichen. Als Reaktionen sind zunächst Hydroformylierungen, Oligomerisierungen, Hydrierungen und Hydrosilylierungen mit Petrochemikalien sowie mit Fettstoffen als Beispiele für nachwachsende Rohstoffe geplant.
Das Projekt "KuRT (Konzeptphase): RePURKo - Recycling von PUR-Verbundabfällen durch Kopplung individueller und sensorgestützter Recyclingtechnologien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie durchgeführt. Ziel von RePURKo ist, die ganzheitliche Verwertung von post-industriellen und -consumer Polyurethan (PUR) Abfallströme durch Kopplung von mechanischer Aufbereitung, Solvolyse und Pyrolyse zu erhöhen. Vorteil der Solvolyse ist die Spaltung der Polymere in deren Monomere. Bisher nicht verwertbare Nebenprodukte der Solvolyse werden in RePURKo durch die Pyrolyse zu Öle verwertet. In Deutschland wurden 2019 rund 927 kt PUR in verschiedene Bereich (Bau- und Konstruktion, Matratzen, Automobil etc.) verarbeitet. Insbesondere post-consumer PUR-Bauabfalle gibt es bisher keine konzertierten Erfassungswege, auch wegen der hohen Aufwandungen der Aufbereitung von Bauabfällen, um eine höhere stoffliche Verwertung zu erreichen. RePURKo verknüpft die Aufbereitung, Solvolyse und Pyrolyse und Materialdesign, um die Qualität und Einsatz von Rezyklatmaterialien zukünftig zu erhöhen. Die Recyclinganlage soll so konzipiert werden, dass sie je nach Qualität des Inputstromes in der mechanischen Aufbereitung Störstoffe er Solvolyse entfernt bzw. nach der Solvolyse nicht verwertbare Produkte abtrennt, um die Qualität des Rezyklates zu erhöhen. Die jeweiligen Nebenprodukte werden in der Pyrolyse stofflich verwertet. Die Anforderungen für die industrielle Weiterverarbeitung werden untersucht und verschiedene PUR-Abfälle in Hinblick auf Menge und Aussehen analysiert und hinsichtlich ihrer Qualität bewertet. Alle bisher bekannten und erfassten Daten werden zusammengeführt und eine vorläufige ökonomische, ökologische und soziale Bewertung vorgenommen. Die Ergebnisse bilden die Grundlage für die Planung der intelligenten Recyclinganlage. Weitere Partner für die Zertifizierung der Recyclingprodukte und Endanwender werden eingebunden, um die Kreislaufwirtschaft industriell zu implementieren.
Das Projekt "Teilvorhaben 4: Untersuchung und Optimierung der Depolymerisationsbedingungen von Polystyrolabfällen im Labormaßstab und Aufbereitung zu verwertbaren Fraktionen mittels Destillation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Neue Materialien Bayreuth GmbH durchgeführt. Ziel des Projektes ist ein Logistik- und Anlagen-Konzept zur wirtschaftlichen Nutzung von Polystyrol-Abfällen als Rohstoff für hochwertige neue Kunststoffprodukte. Gegenüber der bislang üblichen thermischen Verwertung oder des sogenannten 'Downcyclings' der Kunststoffabfälle wird mit diesem Vorhaben die tatsächliche Schließung eines Kreislaufs angestrebt. NMB: Durchführung der Depolymerisation im Labormaßstab zur Prozessoptimierung und zur Untersuchung des Einflusses verschiedener Verunreinigungen aus den Polystyrol-Abfällen. Durchführung der Destillationsversuche der Depolymerisationsprodukte mit dem Ziel der Gewinnung von Styrol und weiterer für eine Weiterverwertung geeigneter Fraktionen. Die Bearbeitung des Projektvorhabens gliedert sich in sechs Arbeitspakete (AP). Zunächst wird die Depolymerisation von Polystyrol im Labormaßstab abgebildet und untersucht. Anschließend wird der Prozess der Depolymerisation auf einen Doppelschneckenextruder übertragen. Während zu Beginn noch mit Modellsubstanzen gearbeitet wird, wird schon bald die technische Machbarkeit des Depolymerisationsprozesses mit realen Abfallproben demonstriert und Styrol von Nebenprodukten versuchsweise getrennt (Meilenstein 1). Parallel dazu widmet sich AP 2 den logistischen Herausforderungen der Rohstoffbeschaffung. In AP 3 und 4 werden zum einen die Prozessparameter optimiert, weiterhin verschiedenste Realproben, von post-consumer Proben bis hin zu Meeresmüll, auf ihre Eignung untersucht. In AP 5 wird insbesondere die Verwertung der einzelnen Fraktionen untersucht, die nach Auftrennung des Produktgemisches aus der Depolymerisation erhalten werden, insbesondere die Wiederverwendung des Styrols und das thermische Cracken von Nebenprodukten im Steamcracker. Abschließend wird im AP 6 die Prozesskette einer umfassenden ökologischen und ökonomischen Betrachtung unterzogen. NMB: Versuchsreihen zur Depolymerisation von Polystyrol und der Destillation der Depolymerisationsprodukte.
Das Projekt "Bau einer Demonstrationsanlage zur Rückgewinnung fluorierter Monomere aus Fluorpolymerabfällen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Dyneon GmbH & Co. KG durchgeführt. Die Dyneon GmbH ist ein Tochterunternehmen des 3M Konzerns und ist mit Standorten und Repräsentanzen in über 50 Ländern vertreten. Dyneon ist einer der weltweit führenden Entwickler und Hersteller von Fluorelastomeren, Fluorthermoplasten, Polytetrafluorethylen (PTFE) und Spezialadditiven. Weltweit wurden im Jahr 2011 ca. 250.000 Tonnen Fluorpolymere produziert; in Europa liegt der Verbrauch an fluorierten Polymeren bei etwa 55.000 Tonnen pro Jahr. Fluorpolymere sind Spezialkunststoffe, die sich insbesondere durch eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Hitze und Chemikalien auszeichnen. Sie werden vor allem zur Herstellung von Dichtungen, Schläuchen und Schlauchauskleidungen, Beschichtungen, Auskleidungen von Chemieanlagen, Membranen und Kabelisolierungen verwendet. Innerhalb der Fluorpolymere, mit ca. 40 Prozent Mengenanteil, stellen PTFE und PTFE-Compounds die größte Produktklasse dar. Mit dem Bau der Recyclinganlage wird das Ziel verfolgt, Fluorpolymerabfälle bei Temperaturen zwischen 400 und 700 Grad Celsius in einem Pyrolysereaktor vollständig zu zersetzen und aus den Reaktionsgasen die werthaltigen Monomere Tetrafluorethen (TFE) und Hexafluorpropen (HFP) quantitativ zurückzugewinnen. Die erhaltenen Monomere werden anschließend direkt in die Monomeranlage am Standort Gendorf eingespeist, gemeinsam mit den konventionell hergestellten Monomeren destillativ gereinigt und wieder für die Polymerisation neuer Fluorkunststoffe eingesetzt. Weltweit wird mit diesem Vorhaben der Fluorpolymerkreislauf für vollfluorisierte Fluorpolymere erstmalig geschlossen und stoffliches Recycling im quantitativen Maßstab betrieben. Als Materialien für die in einer ersten Stufe geplante Demonstrationsanlage können sowohl Produktionsabfälle des Antragstellers als auch Produktionsabfälle von Kunden verwendet werden, bevor das Verfahren auf weniger gut charakterisierte fluorpolymerhaltige Post-Consumer-Abfälle unterschiedlicher Herkunft ausgeweitet wird.
Das Projekt "Bioraffinerie 2021: Neue Wege zur Integrierten Bioraffinerie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Feststoffverfahrenstechnik und Partikeltechnologie V-3 durchgeführt. Generelles Ziel des Fortsetzungsantrages ist die Optimierung des Gesamtprozesses der Lignocellulose-basierten Bioraffinerie zur Gewinnung der Wertstoffe Lignin und Zucker. Aufbauend auf den im bisherigen Projektverlauf gewonnenen Ergebnissen soll in diesem Folgeprojekt die Produktion und experimentelle Untersuchung von Lignin für den Einsatz in Klebemassen im Vordergrund stehen. Dazu ist vorgesehen, die Herstellung von Lignin als Feststoff sowie als gelöstes Lignin und die Ligninpyrolyse im Hinblick auf die klebetechnischen Eigenschaften der gewonnenen Rohstoffe zu untersuchen. Das gewonnene Lignin soll 1) genau definierte Produktspezifikationen erfüllen, 2) parallel zur direkten Nutzung hin zu einem hochwertigen Öl pyrolysiert werden. Der Gesamtprozess soll in einer kleinen Experimental- und Demonstrationsanlage verifiziert und modelliert werden In das projektbezogene Aufgabengebiet des Instituts fallen drei Aspekte :1 ( M 1-9) Konzeptionierung und Aufbau einer geänderten Gasaufbereitung. 2. (M1-9) Referenzversuche mit unterschiedlichen, am Markt verfügbaren Ligninen. 3(M 10- 30): Serienversuche zur Herstellung von Pyrolyseölen. Hierzu sollen Parameter variiert werden, um ein insbesondere hinsichtlich der Anwendungseigenschaften bei der Klebstoffherstellung,optimiertesProduktzuerhalten.WeiteresOptimierungsziel ist die Maximierung der Ausbeute bzw. Optimierung der Wirtschaftlichkeit.
Das Projekt "Wechselwirkung von Additiven mit Motoröl unter Berücksichtigung des Eintrags von Biokraftstoff - Kurzbezeichnung: Motoröladditivierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für angewandte Wissenschaften Fachhochschule Coburg, Technologietransferzentrum Automotive (TAC) durchgeführt. Wissenschaftliches Ziel des Vorhabens ist die Klärung der Frage, auf welchem Weg Motoröl mit Biodieseleintrag dahingehend stabilisiert werden kann, dass die unerwünschte Ölschlammbildung verzögert oder verhindert wird. Im ersten Schritt werden die bislang ermittelten Kenntnisse über den Mechanismus der Wechselwirkungen von Biodieselmolekülen im Motoröl überprüft. Danach werden Additive ausgewählt und erprobt, die die Oligomerisierung von Alkylestern verhindern. Zur Durchführung dieser Untersuchungen muss zunächst ein Verfahren zur Ölschlammbildung im Labor weiterentwickelt werden. Die Alterung des Motoröls wird derzeit im Labor durch einen Aufbau simuliert, der ursprünglich bei der Volkswagen AG entwickelt und erprobt wurde und sich zur Generierung von Ölschlamm eignet. Durch eine Variation des Temperaturprofils und ggf. der Alterungsbedingungen soll das Optimierungspotenzial verdeutlicht werden, sodass das Auftreten von Alterungsprodukten wie z.B. Oligomeren sensitiver erfasst werden kann. Dieses ist die Grundlage zur mechanistischen Aufklärung und zur Untersuchung der Effizienz von Additiven bzw. Additivpakten. Um die besten Ergebnisse unter realen Bedingungen zu erproben, werden die Laborversuche durch Motorentests auf den Motorenprüfstand, z.B. im Johann Heinrich von Thünen-Institut in Einzylindermotor und im Anschluss bei Volkwagen in Realmotoren überprüft.
Das Projekt "Teilvorhaben 2: Wissenschaftliche Begleitung - Fragestellungen zu Reaktionstechnik und Bilanzierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Engler-Bunte-Institut, Bereich Gas, Erdöl und Kohle durchgeführt. Kohlenwasserstoff-Gemische, maßgeschneidert für die motorische Verbrennung, können aus Biomasse über Methanol als Zwischenprodukt, mit nachfolgender Umwandlung zu Olefinen und Oligomerisierung hergestellt werden. Der Schritt der Oligomerisierung bestimmt maßgeblich die Zusammensetzung und damit die Qualität des Endproduktes. Ziel des Vorhabens ist es, a) die Demonstration der MtSynfuels-Technologie wissenschaftlich zu begleiten, b) Verbesserungspotentiale für die Oligomerisierung zu identifizieren und c) Kraftstoff-Gesamtausbeuten mit konkurrierenden Herstellungsverfahren zu vergleichen. Die Aktivitäten im Vorhaben konzentrieren sich auf experimentelle und rechnerische Studien mit Modellreaktionen für die Oligomerisierung, Bilanzierung des Gesamtverfahrens Biomasse zu Endprodukten Kohlenwasserstoff-Kraftstoffe, sowie auf den Vergleich mit den Ergebnissen aus der parallel betriebenen Pilotanlage. Die Ergebnisse fließen direkt in die Entwicklungsarbeiten zum MtSynfuels-Verfahren ein und können beitragen zur Verbesserung der Auslegungsgrundlagen und zum schnelleren und sicheren up-scaling des Verfahrens.
Das Projekt "Herstellung, Charakterisierung und anwendungstechnische Untersuchung neuer polymerer Materialien aus der Spaltung pflanzlicher Öle mit Hilfe neuer Enzymsysteme (NOEL) - Teilvorhaben 2: Enzymproduktion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AB Enzymes GmbH durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Entwicklung von Enzym-gestützten Technologien zur Aufwertung von ungesättigten Fettsäuren zu funktionalen Oleochemikalien, die dann als Beschichtung, Schmiermittel oder Kunststoffe eingesetzt werden können. Im Einzeln sollen i) neue Lipoxygenasen (LOX) isoliert und hergestellt werden, die in der Lage sind, ungesättigte Fettsäuren in die korrespondierenden Hydroperoxide umzuwandeln, ii) Methoden entwickelt werden, diese enzymatisch hergestellten Hydroperoxide in Fettsäurealkohole, Fettsäurealdehyde oder Fettsäuredimere umzuwandeln, iii) von den Lipid-Zwischenprodukten anschließend funktionale Oleochemikalien hergestellt werden, und iv) eine technische und wirtschaftliche Evaluierung der entwickelten Prozesse durchgeführt werden. Bei diesem grenzüberschreitenden Projekt soll nicht nur über Ländergrenzen hinweg zusammengearbeitet werden, sondern es steht hier auch die Kooperation zwischen traditioneller chemischen Industrie und Biotechnologie im Vordergrund. Dieses Projekt stärkt somit sowohl die chemische Industrie in Europa wie auch die weiße Biotechnologie und die Firmen, die in großtechnischem Maßstab Enzyme produzieren. Zudem leistet das Projekt einen wichtigen Beitrag zur nachhaltigen Nutzung der vorhandenen Biomasse, in dem die Nutzung von natürlich vorkommenden Ölen um ein Vielfaches effektiver wird. Das Projekt soll dazu beitragen, dass die Nutzbaren Rohstoffe für die chemische Industrie signifikant erweitert werden. Die Entwicklung von neuen und umweltfreundlichen Technologien zur effizienteren Nutzung von natürlich vorkommenden Ölen hat jetzt und in der Zukunft ein großes wirtschaftliches Potential. Die Ergebnisse dieses Projektes werden sein i) neue Lipoxygenasen (LOX) aus mikrobiellen und pflanzlichen Quellen, ii) effiziente Systeme zur Herstellung dieser Enzyme im großtechnischen Maßstab, iii) neue, Enzym-basierende Prozesse zur Herstellung von funktionalen Lipiden und Feinchemikalien aus natürlichen Rohstoffen (z.B., Leinsamenöl)
Das Projekt "Selektive Glycerin-Oligomerisierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dortmund, Fakultät Bio- und Chemieingenieurwesen, Lehrstuhl für Technische Chemie A (Chemische Prozessentwicklung) durchgeführt. Ziel ist ein neues Verfahren zur selektiven katalysierten Umsetzung von Glycerin zu niedermolekularen Glycerinoligomeren, speziell zu Diglycerin. Diese sind als Zielprodukte mit bedeutsamen Anwendungen z.B. in der Lebensmittel-, Kosmetik- und Schmierstoff-Industrie interessant. Glycerin ist als Rohstoff in großen Mengen verfügbar, weil es zwangsläufig als Koppelprodukt bei der Herstellung von Biodiesel aus Raps anfällt. Zunächst sollen heterogene Katalysatoren weiterentwickelt werden, die bei hohem Glycerin-Umsatz möglichst selektiv die Bildung des Diglycerins bewirken. Nach einem neuen, kontinuierlich laufenden Verfahren hergestelltes Diglycerin lässt eine hochwertige Qualität erwarten.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Auffindung und Charakterisierung von neuen Biokatalysatoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Institut für Mikrobiologie und Genetik durchgeführt. Es sollen neue, effizient wirkende Enzympräparationen für die Unterstützung des Aufschlusses und der Monomerisierung der polymeren Komponenten von Lignocellulose entwickelt werden. Basierend auf effizient Pflanzenzellwand-abbauenden, aber noch weitgehend unerforschten Mikrobengemeinschaften und Einzelorganismen soll unter Einsatz metagenomischer Methoden nach neuen Biokatalysatoren gesucht werden. Die geplanten Arbeiten umfassen: (i) die Herstellung von komplexen Metagenombibliotheken aus DNA, die aus (Hemi-)Cellulose-abbauenden, mikrobiellen Konsortien gewonnen wird; (ii) das Screening der Bibliotheken nach Genen für (Hemi-)Cellulasen und die Sequenzierung der identifizierten Gene; (iii) die biochemische Charakterisierung der neuen Enzyme (katalytische Parameter, Synergie, Stabilität, Aktivität in Ionischen Flüssigkeiten, usw.) und (iv) die rekombinante Produktion und, in Kooperation mit Projektpartnern, die Evaluierung der Eignung der Enzyme für den Holzaufschluss.
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