Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Textiltechnik, Lehrstuhl für Textilmaschinenbau durchgeführt. PHAcoat konzentriert sich auf die Entwicklung einer kompletten grünen Prozesskette zur Herstellung neuartiger, flexibler und biologisch abbaubaren Polyhydroxyalkanoat (PHA)-Textilfäden auf wettbewerbsfähiger Basis aus erneuerbaren Rohstoffen. Nebenprodukte (PHA-Polymerfraktionen mit niedrigem Molekulargewicht) werden zur Entwicklung von Barrierebeschichtungen für Papier oder Biofolien in der nachhaltigen Verpackungsindustrie verwendet. Jährlich verschmutzen etwa 40 Millionen Tonnen Plastik die Meere, wo sie der Umwelt enormen Schaden zufügen. Pro gewaschenes Kleidungsstück aus synthetischen Materialien landen z.B. ~ 2.000 synthetische Fasern (Mikroplastik) im Meer, da die Rückgewinnung bei der Abwasseraufbereitung gering ist. PHAs sind einer der nachhaltigsten Biokunststoffe, da sie aus erneuerbaren Kohlenstoffquellen synthetisiert werden können und in gewöhnlichen Lebensräumen wie dem Boden und oder im kaltem Meerwasser vollständig biologisch zu Kohlenstoffdioxid und Wasser abgebaut werden. Beim biologischem Abbau entsteht kein schädliches Mikro- oder Nanoplastik. Die Eigenschaften von PHA sind sehr vielfältig und hängen von der Länge der Seitenketten, dem molaren Verhältnis der verschiedenen PHA-Monomere und dem Molekulargewicht ab. Aufgrund der hohen Produktionskosten liegt die jährliche PHA-Produktion jedoch immer noch auf einem niedrigen Niveau von nur 45.000 t pro Jahr. Die beiden wichtigsten Kostenfaktoren für die PHA-Produktion sind die Kosten für die Kohlenstoffquelle als Ausgangsmaterial und die PHA Aufarbeitung. Durch die Verwendung von flexiblen, regional verfügbaren Kohlenstoff-Rohstoffen wird eine Unabhängigkeit von den insgesamt steigenden Marktpreisen einzelner Rohstoffe durch saisonale Verfügbarkeiten oder steigendem Wettbewerb mit anderen Industrien erzielt.
Das Projekt "TP1: Untersuchung, Validierung und Digitalisierung der Prozesse sowie Rohstoffe mit Schwerpunkt Textil" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Textiltechnik durchgeführt. Ziel des technologischen Projektes AltCell im INGRAIN Fast-Track Verfahren ist es erstmalig die vollständige Prozesskette on den regional und überregional bestehenden Reststoffen über den Aufschluss mit dem OrganoCat-Verfahren bis hin zur gesponnenen Cellulosefaser, experimentell darzustellen und mit Fokus auf Nachhaltigkeit und ersten ökonomischen Abschätzungen zu evaluieren. Durch die Nutzung von alternativen biobasierten Rohstoffen als Basis für textile Fasern soll eine nachhaltige Alternative zum aktuellen Stand der Technik darstellen. Hierfür beteiligen sich assoziierte Partner wie Levaco Chemicals Gmbh und Cordenka GmbH & Co.KG mit deren Know-how in verschiedenen Bereichen der textilen Prozesskette. Übergeordnetes Ziel ist es, die so geschaffenen Fasern und Daten zu Reststoffe, Aufschlussprozesse, Nassspinnprozesse, Nachhaltigkeitsaspekte im Verlaufe des Projektes INGRAIN mit tatsächlichen cellulosischen Rest- und Nebenströmen der INGRAIN-Region zu kombinieren, um so eine Verzahnung der Agar-, Textil-, und Lebensmittelwirtschaft in der Region zu erreichen. Neben der technischen Machbarkeit werden weitere Aspekte wie Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit betrachtet, die als Grundlage für weitere Projekte in INGRAIN dienen. Übergeordnet dem Ziel der Circular Economy wird das Querschnittsthema Digitalisierung mit einer Reststoff- und Prozessdatenbank ergänzt und dient als Grundlage worauf zukünftige Plattformen aufbauen können. Das Teilprojekt der ITA RWTH Aachen University (ITA) liegt in der Herstellung von Spinnlösungen sowie Durchführung der verschiedenen Spinnprozesse. Das IMA der RWTH Aachen University (IMA) legt den Fokus auf den Aspekt der Digitalisierung mittels der Erstellung eines Prototypen für eine Rohstoff- und Prozessdatendank.
Das Projekt "TP1: Design und Entwicklung eines textilen Torfersatz-Systems" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Textiltechnik durchgeführt. Ziel des technologischen Starterprojektes ist die Erarbeitung eines nachhaltigen, textilbasierten Torfersatzsystems für den Anbau von Sonderkulturen. Durch die Nutzung von biobasierter Cellulose als Basis für textile Anbausubstrate in der Gemüseproduktion und zum Einsatz in Deckerden der Pilzzucht soll eine nachhaltige Alternative zur aktuellen Nutzung von Torf und weniger nachhaltigen Wachstumssubstraten geschaffen werden. Hierfür beteiligen sich assoziierte Partner wie J. Rettenmaier & Söhne GmbH, Fiber Engineering GmbH und Lenzing AG mit cellulosischen Rohstoffen, Halbzeugen, kommerziell erhältlichen Produkten, sowie das vorhandene Know-How. Übergeordnetes Ziel ist es, die so geschaffenen textilen Torfersatzsubstrate im Verlaufe des Projekts INGRAIN aus cellulosischen Rest- und Nebenströmen der INGRAIN-Region zu gewinnen, um so eine Verzahnung der Agar-, Textil-, und Lebensmittelwirtschaft in der Region zu erreichen. Neben den technologischen Fragestellungen zum Design der textilen Torfersatzsubstrate in Bezug auf die Anforderungen der jeweiligen Anbausysteme in der Gemüse- und Pilzproduktion werden Test-Anbauversuche durchgeführt, um die Leistung bezüglich pflanzen- und pilzphysiologischer Parameter im Vergleich zu bestehenden Substraten zu überprüfen und zu optimieren. Ebenso werden Fragestellungen zur Lebensmittelsicherheit und Nachhaltigkeit des neuen Substrats bearbeitet, die als Grundlage für weitere Projekte in INGRAIN dienen. Das Teilprojekt der ITA RWTH Aachen University (ITA) liegt im Design sowie Entwicklung der textilen Torfersatzsysteme und Wachstumssubstrate für den Anbau von Tomaten und Kultivierung von Pilzen. Hierzu gehören die Anforderungsparameter hinsichtlich der cellulose-basierten Substrate auf textiler Ebene sowie die Faser sowie Textilanalyse der bestehenden Benchmarkprodukte und erstellen Demonstratoren für ein Eigenschaftsprofil. So können zusammen mit assoziierten Partnern das bestehende Know-how optimal eingesetzt und verknüpft werden
Das Projekt "Modellregion Bioökonomie im Rheinischen Revier: BL5-3 - GlucaneTex" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Textiltechnik durchgeführt. Das Projekt soll die Industrialisierung einer neu entwickelten nachhaltigen Faserart auf Polysaccharid-Basis (Synonym: Glucan) vorbereiten und den Aufbau eines Produktionsstandorts mit größer als 50.000 t/a Glucanfasern im rheinischen Revier im Anschluss an das Projekt ermöglichen. Ein solcher Produktionsstandort schafft mehrere hundert Arbeitsplätze in der Region. Das rheinische Revier bietet dazu alle Voraussetzungen, da die Wertschöpfungskette vom Rohstoff zum fertigen Produkt durch regionale Unternehmen abgedeckt werden kann. Das Glucanpolymer wird aus einem Nebenprodukt der Zuckerherstellung aus Zuckerrüben hergestellt. Die Polymer- und Faserproduktion wird daher idealerweise an bestehende Zuckerraffinerien angeschlossen, so dass die Wertschöpfung der Zuckerherstellung erhöht wird und Transportwege entfallen. Zudem kann die bestehende Infrastruktur mit genutzt werden. Der Beitrag des Projektes zu den förderpolitischen Zielen ist demzufolge die Schaffung neuer Arbeitsplätze im rheinischen Revier durch die Erhöhung der Wertschöpfung bei der Zuckerherstellung. Die erzeugten Glucanfasern bieten als biobasierter und nachhaltiger Werkstoff ein großes Anwendungspotential in zahlreichen textilen Anwendungen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung der Polymerformulierung, Faserführung und Prozessauslegung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Textiltechnik durchgeführt. Ziel des ITA im Projekt GrafCarbon ist die Entwicklung der Sizingformulierung für den Graftingprozess, sowie die Entwicklung der Faserführung gemeinsam mit der 3Win GmbH und der Analyse der Faser- und Verbundproben mit der abschließenden Prozessauslegung. Die Entwicklung der Polymermischung stellt einen grundliegenden Bestandteil des Projektes dar. Das ITA wird verschiedene Polymere auf ihre Eignung - einerseits für die Plasmabehandlung, andererseits für den Schutz der Carbonfaser und die Matrixkompatibilität - analysieren und bewerten. Anschließend folgt die Formulierung, d.h. die Auswahl eines passenden Lösungsmittels und Emulgators, sowie die Herstellung der Sizinglösung. Erstmalig wird dabei der Anspruch der Plasmakompatibilität an ein Sizing gestellt, was zu einer Auswahl bisher nie für Sizing genutzter Polymere führt. Etwaige patentwürdige Entwicklungen werden im Projektkonsortium diskutiert und entsprechend verwertet. Das ITA konzipiert und entwickelt gemeinsam mit der 3Win GmbH die Faserführung. Hierfür verfügt das ITA über breite Erfahrung in der Handhabung und Faserführung von Carbonfasern. Dies schließt auch Grundwissen in der Plasmabehandlung von Carbonfasern aus verschiedenen Vorgängerprojekten mit ein, welche dem Projektkonsortium zahlreiche Grundlagenversuchsreihen ersparen. Im weiteren Verlauf des Projektes übernimmt das ITA zunächst die Analyse der in AP 2 produzierten Faserproben. Nach Integration der Module in die CF-Produktionsanlage am ITA stellt das ITA Faserproben her, analysiert sie und ermöglichst so eine Prozessauslegung. Die Messung der Haft- und Reibeeigenschaften, die Homogenitätsuntersuchung, vor allem aber die Bestimmung der Grenzflächenscherfestigkeit sorgen über das gesamte Projekt hinweg für eine Quantifizierung der Projektergebnisse sowie deren Optimierung. Im Anschluss an das Projekt werden die aufgenommenen Kennwerte ausschlaggebend für einen erfolgreichen Vertrieb der Technologie sein.
Das Projekt "Textiles Torfersatz System auf Basis von biobasierten cellulosischen Reststoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Textiltechnik durchgeführt. Ziel des technologischen Starterprojektes ist die Erarbeitung eines nachhaltigen, textilbasierten Torfersatzsystems für den Anbau von Sonderkulturen. Durch die Nutzung von biobasierter Cellulose als Basis für textile Anbausubstrate in der Gemüseproduktion und zum Einsatz in Deckerden der Pilzzucht soll eine nachhaltige Alternative zur aktuellen Nutzung von Torf und weniger nachhaltigen Wachstumssubstraten geschaffen werden. Hierfür beteiligen sich assoziierte Partner wie J. Rettenmaier & Söhne GmbH, Fiber Engineering GmbH und Lenzing AG mit cellulosischen Rohstoffen, Halbzeugen, kommerziell erhältlichen Produkten, sowie das vorhandene Know-How. Übergeordnetes Ziel ist es, die so geschaffenen textilen Torfersatzsubstrate im Verlaufe des Projekts INGRAIN aus cellulosischen Rest- und Nebenströmen der INGRAIN-Region zu gewinnen, um so eine Verzahnung der Agar-, Textil-, und Lebensmittelwirtschaft in der Region zu erreichen. Neben den technologischen Fragestellungen zum Design der textilen Torfersatzsubstrate in Bezug auf die Anforderungen der jeweiligen Anbausysteme in der Gemüse- und Pilzproduktion werden Test-Anbauversuche durchgeführt, um die Leistung bezüglich pflanzen- und pilzphysiologischer Parameter im Vergleich zu bestehenden Substraten zu überprüfen und zu optimieren. Ebenso werden Fragestellungen zur Lebensmittelsicherheit und Nachhaltigkeit des neuen Substrats bearbeitet, die als Grundlage für weitere Projekte in INGRAIN dienen. Das Teilprojekt der ITA RWTH Aachen University (ITA) liegt im Design sowie Entwicklung der textilen Torfersatzsysteme und Wachstumssubstrate für den Anbau von Tomaten und Kultivierung von Pilzen. Hierzu gehören die Anforderungsparameter hinsichtlich der cellulose-basierten Substrate auf textiler Ebene sowie die Faser sowie Textilanalyse der bestehenden Benchmarkprodukte und erstellen Demonstratoren für ein Eigenschaftsprofil. So können zusammen mit assoziierten Partnern das bestehende Know-how optimal eingesetzt und verknüpft werden
Das Projekt "Innovationsraum: BioTexFuture - BioTexCirc - Umsetzungsphase, TP B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Textiltechnik, Lehrstuhl für Textilmaschinenbau durchgeführt. Allgemeines Ziel des Projekts: Trotz der wachsenden Bedeutung gibt es derzeit keine allgemeine Forschung darüber, wie Textilien aus biobasierten Polymeren effizient recycelt werden können und mit welchen bestehenden und kommenden Technologien dies machbar ist. Diese Frage ist zentral für den Aufbau einer leistungsfähigen und nachhaltigen Wertschöpfungskette in der Textilindustrie. BioTexCirc wird Verfahren des chemischen Recyclings zur Verarbeitung der biobasierten Polymerfasern oder Textilien untersuchen. Die Ergebnisse werden nicht nur aus technischer, sondern auch aus auch aus wirtschaftlicher und gesellschaftlicher Sicht evaluiert. Die Ergebnisse des Projekts sollen als Leitfaden für die verschiedenen Akteure der Textilindustrie dokumentiert und wissenschaftlich, (Veröffentlichung der Ergebnisse in wissenschaftlichen Arbeiten, Konferenzen, Entwicklung von Folgeprojekten) technisch (Weiterentwicklung der chemischen Recyclingtechnologie) und wirtschaftlich (Anleitung wie chemisches Recycling in der Industrie umgesetzt werden kann oder wie neue Marktpotenziale genutzt werden können) genutzt werden. In enger Zusammenarbeit mit TransitionLab wird das Projekt untersuchen, welche Auswirkungen die branchenweite Anwendung des chemischen Recyclings auf die Gesellschaft als Ganzes und auf die Umwelt haben kann.
Das Projekt "Teilvorhaben: Halbzeugentwicklung zur gezielten Ausnutzung des Lofting-Effekts im RTM-Prozess" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Textiltechnik Augsburg gemeinnützige GmbH durchgeführt. Carbonfasern stellen aufgrund hoher spezifischer Festigkeit und Steifigkeit das ideale Leichtbaumaterial dar. Rund 40 % der Fasern - 32.000 t im Jahr 2018 - fallen jedoch auf dem Weg zum Bauteil als Verschnitt an. Ein kreislauffähiges Recycling funktioniert heutzutage noch nicht und weniger als 1 % des Materials werden in der Realität wieder eingesetzt. Aufgrund des hohen Energieverbrauchs bei der Herstellung von bis zu 162 MJ/kg, entsteht dabei pro Jahr eine CO2-Verschwendung von etwa 608.000 t. Vliesstoffe aus aufbereiteten Carbonfasern (rCF-Vliesstoffe) weißen enormes Potential auf, die Eigenschaften der Carbonfasern wieder voll auszunutzen und den Kreislauf ressourceneffizient zu schließen. Zudem lassen sich metallische Werkstoffe und Neucarbonfasern durch rCF-Vliesstoffe unter Einsatz innovativer Technologien ersetzten. Dazu werden im Projekt CO2-SaVer Prozesse entwickelt, die es ermöglichen recycelte Materialien auf das gleiche Leistungsniveau von Neucarbonfasern und Metallen zu heben. Für recycelte Carbonfasern wird einer-seits die 3D Lofter Technologie weiterentwickelt, um lokale Verstärkungen aus rCF-Vliesstoff herzu-stellen, und zum anderen das Lofting-Verfahren erforscht, dass in der Lage ist in einem Prozess-schritt ein sandwichartiges, hochstabiles Bauteil zu erzeugen. Diese für Glasfasern als LWRT-Technologie eingesetzte Methodik ist für rCF bisher ausschließlich im Labormaßstab zum Einsatz gekommen und nur in Grundzügen verstanden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Material-, Modell- und Methodik-Entwicklung für die Herstellung von räumlich verzweigten Knotenstrukturen und deren Auslegung für das Bauwesen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Textiltechnik, Faserbasierte Werkstoffe und Textilmaschinenbau durchgeführt. Das Institut für Textil- und Fasertechnologien (ITFT) befasst sich innerhalb des Projektes '3D-Flechtknoten' mit der Weiterentwicklung der Flechtmethodik, der Materialentwicklung für hochbelastbare Tragwerksknoten und der Entwicklung eines materialbasierten Modells für geflochtene Knotenstrukturen bzw. die entstehende FVK-Hülle. Die Methodik und das Material-Knoten-Modell sind Basis für eine Standardisierung von Knotenflechtbauteilen und Kontrollinstanz für die Reproduzierbarkeit von Flechtbauteilen in der automatisierten Fertigung und Anwendung im industriellen Einsatz. Im Kontext der Materialentwicklung für die FVK-Hülle bzw. die verlorene Schalung des Tragwerksknotens werden verschiedene Matrices in Kombination mit Verstärkungsfasern - hauptsächlich Carbonfasern - im Hinblick auf Ihre Eignung für Verzweigungsknoten im Allgemeinen (mechanisch) bzw. für das Bauwesen im Speziellen untersucht. Bei der Materialuntersuchung werden dementsprechend nicht nur die mechanischen Eigenschaften in Betracht gezogen, sondern ebenso die Brandfestigkeit, Witterungsbeständigkeit und der CO2-Fußabdruck - insbesondere des Matrixmaterials. Das Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen (itke) befasst sich innerhalb des Projektes '3D-Flechtknoten' mit allen Aspekten, die den Transfer der geflochtenen Knotenstruktur bzw. der entstehenden FVK-Hülle in das Bauwesen betreffen. Dies betrifft die Definition der Anforderungen hinsichtlich Geometrie und Statik an Knoten für typische verzweigte Dachkonstruktionen, den Entwurf und die Auslegung der Bauteile für Anforderungen des Bauwesens, die konstruktive Durchbildung und die Bauteilprüfung der betongefüllten Knoten. Das itke übernimmt zudem die Federführung bei Entwurf und baulicher Realisierung des Demonstrators sowie bei der abschließenden qualitativen Bewertung im Vergleich zu üblichen geschweißten oder gegossenen Knotenkonstruktionen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Ermittlung der Wirkzusammenhänge zwischen Einheitszellengröße und Prüfkörpergeometrie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Textiltechnik durchgeführt. Tape-Gewebe bieten gegenüber konventionellen Geweben höhere mechanische Eigenschaften und bessere Oberflächeneigenschaften. Zudem lassen sich niedrige Flächengewichte auch aus Fasern mit höherer Feinheit herstellen, welche günstiger sind als herkömmliche Fasern. Gegenüber konventionellen Verstärkungstextilien lassen sich beim Einsatz von Tape-Geweben Material- und damit Gewichtseinsparungen zwischen 20 % und 60 % erzielen. Allerdings bieten Prüfnormen für Faserverbundkunststoffe (FVK) keine Möglichkeit FVK aus Tape-Geweben sinnvoll zu prüfen. Für die Ermittlung repräsentativer Materialkennwerte empfiehlt die ASTM D6856 eine Prüfkörperbreite von mindestens zwei Einheitszellen. Bei Tape-Geweben ist für Leinwandbindungen und typischen Tape-Breiten von 20 mm schon eine Einheitszelle 40 mm breit bei einem 0°/90°-Lagenaufbau. Eine doppelte Einheitszelle ist mit den genormten Prüfkörperbreiten in der ISO 527-4 (max. 50 mm) oder ISO 14126 (max. 25 mm) nicht abzubilden. Neben den fehlenden Prüfnormen ist eine weitere Markteintrittshürde von Tape-Geweben die Auslegung der Drapierung, da diese sich aufgrund der größeren Einheitszellen deutlich von der Drapierung herkömmlicher Verstärkungstextilien unterscheidet. Ziel des Projekts ist die Senkung der Markteintrittshürden von FVK aus Tape-Geweben. Um das Ziel zu erreichen wird eine neue Prüfmethode und -Vorrichtung für die Prüfung von FVK aus Tape-Geweben entwickelt. Zusätzlich wird eine Methode zur Auslegung der Drapierbarkeit von Tape-Geweben in Abhängigkeit der Einheitszellenbreite entwickelt. Mit den Neuentwicklungen wird eine einheitliche Auslegung von Tape-Gewebe-FVK mit genaueren Kennwerten und damit auch eine höhere Zugänglichkeit von Tape-Geweben ermöglicht. Dadurch können Leichtbaustrukturen mit geringerem Gewicht bei gleichen mechanischen Eigenschaften entwickelt und eingesetzt werden, was ein hohes Potential zur Reduktion von CO2 im Mobilitätssektor darstellt.
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