Das Umweltbundesamt (UBA) untersucht schon seit vielen Jahren, wie eine nachhaltige Entwicklung sowie eine treibhausgasneutrale und ressourcenschonende Lebensweise erreicht werden kann. Hierfür wurde ein interdisziplinäres Projekt gestartet: "RESCUE" (Wege in eine ressourcenschonende Treibhausgasneutralität). Dieses Projekt ist mit einem hohen Anteil an "Eigenforschung" des UBA und einer intensiven Einbindung externer Wissenschaftler über das hier berichtete Forschungsvorhaben (FKZ 3715411150) gelungen. Dabei wurden sechs Szenarien zur Transformation entwickelt. Die Green-Szenarien beschreiben unterschiedlich ambitionierte Transformationspfade zu einem ressourcenschonenden und treibhausgasneutralen Deutschland bis 2050. Die beiden GreenEe-Szenarien stehen für "Germany -resource efficient and greenhouse gas neutral -Energy efficiency" und fokussieren die Erschließung der Energieeffizienzpotenziale über alle Anwendungsbereiche hinweg. In GreenEe1 sind Produktionsmengen vorgegeben, Produkte, die aufgrund einer rückläufigen Nachfrage in Deutschland nicht mehr nachgefragt werden, werden exportiert. In GreenEe2 werden die Produktionsmengen entlang der Dynamik der inländischen Nachfrage ermittelt. Beide Szenarien beinhalten die grundlegende Transformation des Energiesystems einschließlich des Ausstiegs aus fossilen Rohstoffen und einer tiefgreifender Sektorkopplung mittels Elektrifizierung. Der Endenergiebedarf kann von 2.737 TWh in 2015 auf nur 1.609 TWh in GreenEe1 reduziert werden, der Anteil der erneuerbaren Energien im Strombereich steigt bereits auf 75 % in 2030 und 100 % in 2050. Der EE-Anteil der Brenn- und Kraftstoffe ist aufgrund des langsameren Markthochlaufes für PtX im Jahre 2040 bei 40 %. Im GreenEe2-Szeanrio wird der Endenergiebedarf dabei sogar auf 1.540 TWh reduziert, bei einer vergleichbaren Dekarbonisierung der Stromerzeugung, aber etwas höheren Dekarbonisierung der Brenn- und Kraftstoffe in 2040 von 42 %. Im Ergebnis wird in GreenEe1 (GreenEe2) im Jahr 2050 der Rohmaterialkonsum gegenüber 2010 um 60,6 % (61,8 %) reduziert. Der Anteil der Sekundärmaterialien am gesamten (primär- und sekundär-) Rohstoffbedarf/-verbrauch steigt auf 32 % (33 %). Pro Person werden nur noch 7,5 (7, 3) Tonnen Rohstoffe konsumiert, davon 2,2 Tonnen Biomasse, die überwiegend für die Ernährung gebraucht werden. Die technologischen Änderungen einschließlich Substitutionen (wie die der fossilen Rohstoffe durch erneuerbare Energien, der Steigerungen der Rohstoffeffizienz und des Recyclings) reduzieren die Nachfrage nach einer Vielzahl von Rohstoffen, ausgenommen davon sind Rohstoffe, die in Schlüsseltechnologien für die Transformation gebraucht werden. Die Treibhausgasemissionen können in GreenEe1 (GreenEe2) bis 2050 um 95,8 % (96,3 %) gegenüber 1990 reduziert werden, bis 2030 liegt der Rückgang der THG-Emissionen bei 60,2 % (61,3 %) . Allerdings können nur im Energie- und Verkehrssektor die Treibhausgase bis 2050 vollständig vermieden werden. In den anderen Quellgruppen Industrie, Landwirtschaft, Abfall und LULUCF verbleiben Emissionen, die nach dem heutigen Wissensstand noch nicht vollständig vermeidbar sind. Quelle: Forschungsbericht
Das Umweltbundesamt (UBA) untersucht schon seit vielen Jahren, wie eine nachhaltige Entwicklung sowie eine treibhausgasneutrale und ressourcenschonende Lebensweise erreicht werden kann. Hierfür wurde ein interdisziplinäres Projekt gestartet: "RESCUE" (Wege in eine ressourcenschonende Treibhausgasneutralität). Dieses Projekt ist mit einem hohen Anteil an "Eigenforschung" des UBA und einer intensiven Einbindung externer Wissenschaftler über das hier berichtete Forschungsvorhaben (FKZ 3715411150) gelungen. Dabei wurden sechs Szenarien zur Transformation entwickelt. Die Green-Szenarien beschreiben unterschiedlich ambitionierte Transformationspfade zu einem ressourcenschonenden und treibhausgasneutralen Deutschland bis 2050. Das Szenario GreenSupreme (Germany - resource efficient and GHG neutral - Minimierung von Treibhausgas-Emissionen und Rohstoffverbrauch im Betrachtungszeitraum) ist das ambitionierteste Szenario und beinhaltet sowohl ambitionierte technologische als auch gesellschaftliche Änderungen. Im Gegensatz zu den anderen Green-Szenarien findet die Transformation frühzeitiger statt. Dies betrifft nahezu alle Industrie- und Konsumbereiche von der Nahrung, über den Gebäude- bzw. Wohnsektor, die Mobilität bis zum Konsum von Kleidung und anderen Waren und Dienstleistungen. Es beinhaltet ebenso die grundlegende Transformation des Energiesystems einschließlich des Ausstiegs aus fossilen Rohstoffen und einer tiefgreifenden Sektorkopplung. Der Endenergiebedarf kann von 2.500 TWh in 2015 auf nur 1.080 TWh reduziert werden (ohne rohstoffliche Bedarfe), der Anteil der erneuerbaren Energien steigt bereits auf 75 % in 2030 und 100 % in 2050. Im Ergebnis wird in GreenSupreme im Jahr 2050 der Rohmaterialkonsum gegenüber 2010 um 70 % reduziert. Der Anteil der Sekundärmaterialien am gesamten (primär- und sekundär-) Rohstoffbedarf steigt auf 33 %. Pro Person werden nur noch 5,7 Tonnen Rohstoffe konsumiert, davon 2,1 Tonnen Biomasse, die überwiegend für die Ernährung gebraucht werden. Die ambitionierten technologischen Änderungen, einschließlich Substitutionen (wie die der fossilen Rohstoffe durch erneuerbare Energien) sowie Steigerungen der Rohstoffeffizienz und des Recyclings, in Kombination mit einem nachhaltigen Konsum, reduzieren die Nachfrage nach einer Vielzahl von Rohstoffen, so dass unter den Szenario-Annahmen nur noch bei wenigen der untersuchten Metalle unter Fortschreibung aktueller Produktionsmengen und Berücksichtigung gegenwärtig bekannter Reserven eine Knappheit zu erwarten ist. Die Treibhausgasemissionen bilanziert nach NIR ohne Berücksichtigung der Senken können bis 2050 um 96,7 % gegenüber 1990 reduziert werden, bis 2030 liegt der Rückgang der THG-Emissionen bereits bei 70,1 %. Allerdings können nur im Energie- und Verkehrssektor die Treibhausgase bis 2050 vollständig vermieden werden. In den anderen Quellgruppen Industrie, Landwirtschaft, Abfall und LULUCF (ohne Wald) verbleiben THG-Emissionen, die nach dem heutigen Wissensstand noch nicht vollständig vermeidbar sind. In 2050 ist unter Einbeziehung natürlicher Senken Treibhausgasneutralität sicher erreichbar. Quelle: Forschungsbericht
Das Projekt "Teil 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Pforzheim - Gestaltung, Technik, Wirtschaft und Recht, Institut für Industrial Ecology - INEC durchgeführt. Im Projekt werden drei Themenkomplexe bearbeitet. Der erste Komplex befasst sich mit der Bedeutung der Primärrohstoff- in Relation zur Sekundärrohstoffwirtschaft in Baden-Württemberg. Der zweite Komplex beschäftigt sich mit der Regionalisierung aktueller nationaler und internationaler Ansätze für volkswirtschaftliche Indikatoren zur Messung der Ressourceneffizienz. Im dritten vom INEC bearbeiteten Themenkomplex wird ein umfassender Bewertungsansatz zur Beurteilung des ökologischen und ökonomischen Aufwands bei der Primär- und Sekundärgewinnung von Rohstoffen vorgeschlagen. Im Mittelpunkt steht der Energieaufwand, der mit der Gewinnung oder dem Recycling von Rohstoffen verbunden ist ('Nexus'). Der Ansatz befasst sich z.B. mit dem Energieaufwand bei sinkendem Erzgehalt in der Primärgewinnung oder bei wachsender Dissipation von Wertstoffen beim Recycling. Angestrebt wird ein energetischer Indikator, der sowohl die Primär- und Sekundärgewinnung für verschiedene Rohstoffe wie auch die Substitution von Rohstoffen untereinander umfasst.
Das Projekt "TP3: BioPhy-Farbe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gebrüder Gruber GmbH durchgeführt. Naturfarben gewinnen gegenüber denen synthetischen Ursprungs an Bedeutung. Um einen hohen Qualitätsstandard zu gewährleisten, erfordern diese Lacke jedoch teilweise noch den Einsatz synthetischer Stoffe. Die Suche nach alternativen Zusätzen natürlichen Ursprungs, die gesünder und umweltfreundlicher sind, hat höchste Priorität. Die Eigenschaften von BioPhy oder Phytat (Salzform) machen diese 'Wundermoleküle' zu einem der organischen Stoffe natürlichen Ursprungs mit höchstem Potential in der Naturfarbenherstellungsindustrie. Das Ziel unseres Projektes ist die Entwicklung eines optimierten Verfahrens zur Gewinnung von BioPhy aus natürlichen Rohstoffen der Region sowie die Ausnutzung dessen chemischen Eigenschaften zur Substitution synthetischer Stoffe für die Entwicklung neuer Naturfarben. Der Erfolg des Projekts würde neue Erkenntnisse nicht nur über das BioPhy-Extraktionsverfahren und seine Anwendung bei der Herstellung von Naturfarben liefern. Es wird auch ausreichende Informationen für seine Anwendung im industriellen Maßstab liefern. Die Ergebnisse werden einer Prüfung zur Patentierung unterzogen.
Das Projekt "TP2: BioPhy-Reinextrakt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Katalyse e.V. an der Universität Rostock durchgeführt. Das Ziel unseres Verbundprojektes ist die Entwicklung eines optimierten Verfahrens zur Gewinnung von BioPhy aus natürlichen Rohstoffen der Region sowie die Ausnutzung dessen chemischen Eigenschaften zur Substitution synthetischer Stoffe für die Entwicklung neuer Naturfarben. Das Gesamtziel des LIKAT besteht in der Entwicklung einer Zweistufensynthese der Herstellung des BioPhy (Phytinsäure aus Weizenkleie) aus dem Rohphytat (Salze der Phytinsäure) über Aminphytatkomplexen (APK) und die Unterstützung zur Aufskalierung dieser bis zum Multikilogrammaßstab. Die wissenschaftlichen Arbeiten LIKAT sind wie folgt zu benennen: 1. Die Erforschung einer effizienten Laborsynthese von Aminphytatkomplexen (APK) aus Rohphytat (Salze der Phytinsäure). Die Synthese und Isolierung soll in einem Schritt mittels Flüssig-Flüssig-Extraktion (FFE) erfolgen. 2. Diese FFE soll in einen kontinuierlichen Prozess in einer Extraktionskolonne überführt werden. Dieser Prozess soll mit möglichst großer Toleranz gegenüber der Qualität des Rohphytates erfolgen. 3. Entwicklung einer Methode zur Freisetzung des BioPhy (Phytinsäure aus Weizenkleie) welche ohne Ionenaustauscherharz auskommt. 4. Unterstützung der Verbundpartner durch Analytik von Produkten und Farbmustern. Entwicklung geeigneter Methoden. 5. Hilfe bei der Überführung aller Laborprozesse in den Technikumsmaßstab.
Das Projekt "Teil 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT, ATZ Entwicklungszentrum durchgeführt. Im Rahmen des Vorhabens soll eine Ressourcenstrategie entwickelt werden, in deren Rahmen der Rohstoffbedarf der baden-württembergischen Wirtschaft ermittelt, Substitutionspotenziale für versorgungskritische und für Baden-Württemberg besonders bedeutsame Rohstoffe aufgezeigt und zugleich der zur Erschließung der Substitutionspotenziale erforderliche technologische Entwicklungsbedarf dargelegt wird. Die im Vorhaben erarbeitete Ressourcenstrategie soll zum einen dazu beitragen die Rohstoffversorgung der baden-württembergischen Industrie sicherzustellen, zum anderen können Unternehmen im Land unmittelbar die im Rahmen des Vorhabens identifizierten Innovationsfelder besetzen und ihren Know-How-Vorsprung bei der Entwicklung entsprechender Umwelt- und Recyclingtechnologien ausbauen. Hierzu sollen im Zuge des Projektes bereits konkrete und praxisnahe Modell- und Pilotvorhaben definiert und initiiert werden.
Das Projekt "Teil 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Faulstich durchgeführt. Das Bundesland Baden-Württemberg ist als Standort sowohl traditioneller Industrien als auch des hohen Anteils an Hightech-Unternehmen besonders auf die Sicherung der Rohstoffversorgung zu wirtschaftlich angemessenen Preisen angewiesen, um die Attraktivität und internationale Wettbewerbsfähigkeit sowie den Wohlstand der Bevölkerung zu bewahren. Zur Vermeidung möglicher Versorgungsengpässe soll daher eine Ressourcenstrategie entwickelt werden, die unter Berücksichtigung landesspezifischer Besonderheiten Substitutionspotenziale für versorgungskritische Rohstoffe aufzeigt und zugleich den zur Erschließung der Substitutionspotenziale erforderlichen technologischen Entwicklungsbedarf aufzeigt. Auf diese Weise wird zum einen die Rohstoffversorgung der heimischen Industrie sichergestellt, zum anderen können die Unternehmen im Land unmittelbar die im Rahmen des hier beschriebenen Vorhabens identifizierten Innovationsfelder besetzen und ihren Know-How-Vorsprung bei der Entwicklung entsprechender Recyclingtechnologien ausbauen.
Das Projekt "Teil 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft durchgeführt. Im Rahmen des Vorhabens soll eine Ressourcenstrategie entwickelt werden, in deren Rahmen der Rohstoffbedarf der baden-württembergischen Wirtschaft ermittelt, Substitutionspotenziale für versorgungskritische und für Baden-Württemberg besonders bedeutsame Rohstoffe aufgezeigt und zugleich der zur Erschließung der Substitutionspotenziale erforderliche technologische Entwicklungsbedarf dargelegt wird. Die im Vorhaben erarbeitete Ressourcenstrategie soll zum einen dazu beitragen die Rohstoffversorgung der baden-württembergischen Industrie sicherzustellen, zum anderen können Unternehmen im Land unmittelbar die im Rahmen des Vorhabens identifizierten Innovationsfelder besetzen und ihren Know-How-Vorsprung bei der Entwicklung entsprechender Umwelt- und Recyclingtechnologien ausbauen. Hierzu sollen im Zuge des Projektes bereits konkrete und praxisnahe Modell- und Pilotvorhaben definiert und initiiert werden.
Das Projekt "Sub and supercritical water extraction of valuable products from algae" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Agrartechnik (440), Fachgebiet Konversionstechnologie und Systembewertung nachwachsender Rohstoffe (440f) durchgeführt. Microalgae is considered as a promising substitute resource for both energy and human health, as they contain high amount of carbohydrates, proteins and lipids, while not grabbing arable land. The main concept is a hydrothermal bio-refinery. First the valuable substance will be extracted followed by residue converted by hydrothermal liquefaction and the process water treated by aqueous phase reforming. As the last step reaction water with nutrients should be used for the production of algae. In the whole process the reaction medium is water. Contents: Microalgae is a rich source of carbohydrates, proteins, minerals, vitamins, oils, fats and polyunsaturated fatty acids (FUFAs), which are important food supplements. Production of algal extracts involving toxic organic solvents or aggressive extraction that could deteriorate biologically active compounds. Water in high pressure and temperature condition has a lower dielectric constant, which means it can work as a polar solvent. Sub- and supercritical water (critical point 374?, 22.1MPa) is a feasible green solvent for algal extracts production. Aims: By optimizing extraction conditions, the highest efficiency should be obtained while maintaining the functional properties of extracts. A selectivity of substance of different polarities will be reached by applying different temperatures and pressures around critical point. Approach: Pretreatment of selected algae samples - mechanical, ultrasonic, chemical, enzymatically - Extraction process - temperature, pressure, flow rate, modifiers - kinetics of extraction - evaluation of bioactive properties of extracts - other mechanical factors affecting extraction efficiency.
Das Projekt "Teilprojekt 6" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von B.R.A.I.N. Biotechnology Research and Information Network AG durchgeführt. 1. Ziel: Die Innovationsallianz ZeroCarbFP verfolgt das Ziel einer stofflichen Nutzung kohlenstoffreicher Abfallströme zur Produktion Funktionaler Biomasse und Herstellung von Wertstoffen im Sinne einer Erhaltung landwirtschaftlicher Anbauflächen für die Nahrungsmittelproduktion. 2. Arbeitsplanung: In diesem AZK werden die Technologieentwicklungen der ersten drei Jahre bei BRAIN in den Teilprogrammen Bioplastics, DeICE Plus, Green Mining und Additives 1 synergistisch erarbeitet. TP-übergreifendes Element dieser Arbeiten ist die Isolierung, Charakterisierung und Optimierung von Produzentenstämmen einerseits durch Evolutionary Engineering bzw. andererseits durch rationale Stammoptimierung via Genetic Engineering, Modellierung und Fluss-Analysen. Zusätzlich sind erste verfahrenstechnische Schritte und Entwicklungen geplant, die sich einerseits nach verwendetem Abfallstrom, andererseits nach herzustellendem Produkt teilprogramm-spezifisch gestalten werden. BRAIN wird auch hier alle möglichen synergistischen Vorgehensweisen nutzen. Ziel ist in allen Fällen die Darstellung von primär generierten und initial optimierten Produzentenstämmen. Nach dieser ersten dreijährigen Phase erfolgt eine Zwischenevaluierung des ZeroCarbFP Programms.