Das Projekt "VP-3.2./BioWPC" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik, Außenstelle Halle durchgeführt. Das Teilvorhaben 'Charakterisierung und Bewertung' hat die Zielstellung eine umfassende werkstoffmechanische Charakterisierung der im Verbund generierten Werkstoffe, Halbzeuge und Bauteile zu gewährleisten. Mit den ermittelten Kenndaten werden auf der einen Seite die variierenden Herstellungsmethoden bewertet. In iterativen Schritten, in enger Kooperation mit den anderen involvierten Teilvorhaben werden die optimalen Prozessfenster gefunden. Auf der anderen Seite liefert das Teilvorhaben die Parameter für den Aufbau einer Datenbasis für den Einsatz der innovativen BioWPC-Systeme. Des Weiteren wird durch die Bestimmung der Materialkennwerte die Ausgangsbasis für die Simulation des Werkstoff- und Bauteilverhaltens unter komplexen Belastungen gelegt. Nur eine statistisch abgesicherte Datenbasis erlaubt, mit den für die Materialklassen charakteristischen Streuungen, Sensitivitätsanalysen durchzuführen. Dies wird benötigt um eine gleichbleibende Qualität der Bauteile und Halbzeuge auch bei prinzipbedingten Streuungen in den Verfahrensabläufen und Schwankungen der Eigenschaften der aus nachwachsenden Rohstoffen (Problem der Jahrgänge) generierten Werkstoffe zu garantieren. Die Innovation besteht darin, Verbundwerkstoffe aus 100Prozent nachwachsenden Rohstoffen mit deutlich verbesserten Eigenschaften gegenüber herkömmliche Holz-Polymer-Werkstoffe (WPC) für konstruktive Anwendungen zu generieren. Bei den herkömmlichen Holz-Polymer-Werkstoffen handelt es sich um Verbundwerkstoffe, typischerweise aus Holzmehl von Nadelhölzern und Kunststoffen wie z.B. Polypropylen und Polyethylen. Diese Werkstoffe werden hauptsächlich als Deckings eingesetzt. Problem ist zum einen, dass diese herkömmlichen Holz-Polymer-Werkstoffe nicht in konstruktiven Anwendungen eingesetzt werden können. Zum anderen kommt es in den nächsten Jahren durch den von der Bundesregierung angestrebten Waldumbau von Nadelholzwäldern hin zu Misch- und Laubwäldern zu einer Verknappung des Rohstoffes Nadelholz, das bisher für die Holz-Polymer-Werkstoffe verwendet wird. Durch den Waldumbau wird Buchenholz in großen Mengen zur Verfügung stehen. Um verbesserte Eigenschaften zu erreichen, werden als Verstärkungsfasern thermomechanisch und chemisch aufgeschlossene Buchenholzfasern verwendet, die in niedrigschmelzende Polyamide auf Basis nachwachsender Rohstoffe (Biocaprolactam, Aminoundecansäure bzw. C10/C12-Dsiäuren / Diamine aus Rizinusöl) eingebunden werden. Das Teilvorhaben begleitet und ermöglicht die Wertschöpfung im Verbund vom Rohstoff Buchenholz bis zum komplexen Bauteil für die Endanwendung und liefert somit einen essentiellen Beitrag zum Verbundvorhaben als auch zum Bioökonomie - Cluster. Die im Rahmen des Forschungsvorhabens erzielten Ergebnisse und produzierten Werkstoffe erfüllen den Wunsch der Industrie und der Kunden nach ökologisch nachhaltigen Produkten.
Das Projekt "IBÖ-07: Bio-Polyole - Bio-Polyole für Hochleistungsverbundwerkstoffe aus heimischen Pflanzenölen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bielefeld, Fakultät für Chemie, Organische Chemie I durchgeführt. Eine der Herausforderungen im Bereich nachhaltiger Produkte für die Bau-Branche liegt in der Entwicklung von auf nachwachsenden Rohstoffen basierenden Hochleistungsverbundwerkstoffen für anspruchsvolle Fußbodenlösungen, wobei bio-basierte Polyurethane eine Produktklasse von besonderer aktueller wie zukünftiger Bedeutung in diesem Segment darstellen. Zu den Vorteilen solcher Bio-basierten Produkte gehören der Verzicht auf die üblicherweise genutzten petrochemischen Polyol-Rohstoffe in der Polyurethanrezeptur, ebenso wie auf Weichmacher, Lösungsmittel oder Chlor. Den Rohstoff für diese Produkte können Pflanzenöl-basierten Polyole bilden, wobei insbesondere Rizinusöl bereits in Mengen von mehreren Tausend Tonnen industriell zum Einsatz kommt. Zugleich stellt diese Rohstoffquelle, obwohl nachwachsend, aber einen erheblichen Nachteil aus der Perspektive der Bioökonomie als auch Nachhaltigkeit dar. So ist Rizinusöl aufgrund der begrenzten und schwankenden Verfügbarkeit sowie der langen Transportwege aus Perspektive der Nachhaltigkeit kein idealer Rohstoff. Dies wird unterstrichen durch den Vergleich der Ökobilanzen, die deutlich günstigere Kennzahlen für heimisches Rapsöl aufzeigen. Die ideale nachwachsende Rohstoff-Basis für diese nachhaltigen Bodenbelag-Lösungen wären somit aus heimischen Pflanzen gewonnene Pflanzenöle wie beispielsweise Rapsöl und Sonnenblumenöl. Allerdings 'fehlt' in diesem Pflanzenölen die für die Polyurethan-Bildung essentiell benötigte Hydroxy-Funktion des Rizinusöls. Stattdessen sind in heimischen Ölen vorwiegend 'nur' ungesättigte C=C-Doppelbindungen enthalten. Genau hier setzt dieses mit einem hohen Innovationsgrad und 'Impact' in Bezug auf Nachhaltigkeit und Bioökonomie, aber auch hohem Forschungsrisiko verbundene Forschungsvorhaben an. So soll diese 'Lücke' der fehlenden Verzahnung 'nachhaltiger Bodenbelag-Lösungen' und 'heimische nachwachsende Rohstoffe' in diesem Vorhaben durch ein neuartiges biotechnologisches Verfahren geschlossen werden.
Das Projekt "IBÖ-03: Biobasierte Alternativherstellung von Caprylsäure" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Köln, Campus Leverkusen, Fakultät für Angewandte Naturwissenschaften - CHEMPARK Leverkusen durchgeführt. Bei diesem Projekt geht es darum, n-Octansäure künftig aus Rizinusöl und nicht wie bisher aus Kokosöl herzustellen. Kokosöl wir hauptsächlich in Südostasien hergestellt. Die Nutzung des Kokosöls für chemische Zwecke steht dabei häufig in direkter Konkurrenz zur Nutzung des Kokosöls als Nahrungsmittel. Insbesondere bei der Ernährung der einkommensschwachen Landbevölkerung Südostasiens spielt Kokosöl eine wichtige Rolle. Weiterhin wird Regenwald für den Anbau von Palmen brandgerodet, was fatale Umweltfolgen hat und im letzten Jahr zu einer Smogproblematik geführt hat, über die in den Massenmedien berichtet wurde. Ein weiterer Nachteil der Gewinnung des Kokosöl besteht darin, dass Palmen üblicherweise als Monokultur angebaut werden, was den Einsatz von großen Mengen an Pflanzenschutzmitteln nach sich zieht. Rizinusöl wird hingegen meist nachhaltig in Südamerika angebaut und dient bereits seit den 1940er Jahren der chemischen Industrie als Rohstoff für die Polymerherstellung. Im Rahmen dieser Polymerherstellung fällt zwangsläufig n-Heptanol als Koppelprodukt an. Dieses n-Heptanol kann mittels Carbonylierung in n-Octansäure überführt werden. Diese Reaktion soll im Rahmen des Projekts näher untersucht und ein Verfahren hierzu entwickelt werden. Während der Sondierungsphase soll zunächst die chemische Reaktion untersucht werden. Dabei wird es darum gehen geeignete Versuchsbedingungen (Druck, Temperatur, etc.) zu ermitteln und ein geeignetes Katalysatorsystem zu finden. Weiterhin soll mit Beginn der Sondierungsphase nach einem geeignetem Industriepartner gesucht werden. Dieser Industriepartner soll mit Caprylsäuremustern, die bereits nach dem neuen Verfahren hergestellt wurden, beliefert werden und diese detailiert mit Caprylsäure aus Kokosöl vergleichen. Gemeinsam mit dem Industriepartner soll ebenfalls die Wirtschaftlichkeit des neuen Verfahrens näher untersucht werden (exakte Verkaufspreise, Herstellkosten, Märkte).
Das Projekt "IBÖM03: Caprylsäure - Umsetzung von Bioalkoholen mittels neuartigen Carbonylierungsverfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Köln, Campus Leverkusen, Fakultät für Angewandte Naturwissenschaften - CHEMPARK Leverkusen durchgeführt. Kokosöl wir hauptsächlich in Südostasien produziert. Die Nutzung des Kokosöls für chemische Zwecke steht dabei häufig in direkter Konkurrenz zur Nutzung des Kokosöls als Nahrungsmittel. Insbesondere bei der Ernährung der einkommensschwachen Landbevölkerung Südostasiens spielt Kokosöl eine wichtige Rolle. Weiterhin wird Regenwald für den Anbau von Palmen brandgerodet, was fatale Umweltfolgen hat und im letzten Jahr zu einer Smogproblematik geführt hat, über die in den Massenmedien berichtet wurde. Ein weiterer Nachteil der Gewinnung des Kokosöl besteht darin, dass Palmen üblicherweise als Monokultur angebaut werden, was den Einsatz von großen Mengen an Pflanzenschutzmitteln nach sich zieht. Rizinusöl wird hingegen meist nachhaltig in Südamerika angebaut und dient bereits seit den 1940er Jahren der chemischen Industrie als Rohstoff für die Polymerherstellung. Im Rahmen dieser Polymerherstellung fällt zwangsläufig n-Heptanol als Koppelprodukt an. Dieses n-Heptanol kann mittels Carbonylierung in n-Octansäure überführt werden. Diese Reaktion soll im Rahmen des Projekts näher untersucht und ein Verfahren hierzu entwickelt werden.
Das Projekt "IngenieurNachwuchs 2014: TRIBIOGEN- Entwicklung komplett biogener Schmierfette und energetische Untersuchung des tribologischen Verhaltens im Vergleich zu herkömmlich verdickten Fetten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg, Department Maschinenbau und Produktion M+P durchgeführt. Die Entwicklung geeigneter biogener Verdicker ist eine anspruchsvolle Aufgabe. Eigene erste Untersuchungen an Modellsubstanzen (in Zusammenarbeit mit der Universität Huelva) zeigen, dass eine sehr intensive wissenschaftliche Auseinandersetzung notwendig ist, um zu befriedigenden Ergebnissen zu kommen. Als Gesamtziel des angestrebten Vorhabens steht die Formulierung neuer komplett biogener Schmierfette. Dies bedeutet eine Entwicklung von Verdickern (z.B. auf Chitin- oder Zellulose- Basis) die im Zusammenspiel mit biogenen Grundölen (Raps-, Sonnenblumen-, Rizinusöl usw.) tribologische Eigenschaften besitzen, die den oben genannten Anforderungen entsprechen bzw. diese übertreffen. Parallel verlangt dieses Vorhaben die Schaffung einer theoretischen Grundlage zur quantitativen Bestimmung der Reibungsenergieverluste (um diese zu optimieren) und des auftretenden Strukturabbaus. Auch dies ist Ziel des Vorhabens. 1) AP Modellsubstanzentwicklung: Bereitstellung von komplettbiogenen Modellsubstanzen durch Industriepartner und wissenschaftlicher Partner. 2) AP Reibungs- und Verschleißexperimente: Gleitreibungsversuche bei St/St-Paarungen auf Modelltribometern mit Auswertung der Reibungsenergie und des Festkörperverschleißes. 3) AP Tribologische Beanspruchung: Rheometeruntersuchungen 4) AP Strukturuntersuchungen: AFM-Raster-optische Untersuchungen. 5) AP Energetische Untersuchung der Flüssigkeitsreibung und des Strukturabbaus: Verschleißmodellierung.
Das Projekt "Hochverzweigte Polyester und Nanokomposite basierend auf Pflanzenölen als erneuerbare Rohstoffe für umweltfreundliche Anwendungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Paderborn, Department Chemie, Organische und Makromolekulare Chemie durchgeführt. Erneuerbare und daher umweltfreundliche Polymermaterialien aus Pflanzenölen sind exzellente Alternativen zu Erdöl-basierten Polymeren aus ökologischer und ökonomischer Sicht. Dieses Projekt wird sich mit der Entwicklung einer neuartigen, umweltfreundlichen Technik zur Umwandlung von Pflanzenölen, wie Rizinusöl und Sojaöl, in erneuerbare hochverzweigte Polyester und Polyester-Nanokomposite mit attraktiven neuen Eigenschaften befassen, sowie mit der Nutzung dieser Materialien in Beschichtungs- und Kompositanwendungen. Zuerst werden verschiedene Pflanzenöle chemisch so zu reaktiven Intermediaten umgewandelt, dass aus ihnen eine neue Familie hochverzweigter Polyester hergestellt werden kann. Besonderes Interesse liegt dabei auf der Entwicklung bio-abbaubarer Strukturen. Die hochverzweigten Polyester werden dann als Matrix zur Herstellung von Polymer-Nanokompositen verwendet, um neue Materialien für die Beschichtungs- und Kompositindustrie zu erschließen. Das vorgestellte Projekt wird eine neue Technologie / Produktplattform von hochverzweigten Polymeren basierend auf Pflanzenölen schaffen. Die resultierenden bio-basierten Polymer-Nanokompositmaterialien werden als Bausteine für eine Reihe von Gebrauchs- und Spezialanwendungen mit großem Marktpotential dienen. Das Projekt wird in Kooperation mit Prof. Dr. Kamal Aly, Assuit University, Ägypten durchgeführt.
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| Förderprogramm | 6 |
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| Boden | 6 |
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