Das Projekt "Teilprojekt: Entwicklung und Demonstration CO2 & H2O Adsorption aus Luft_M1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Climeworks Deutschland GmbH durchgeführt. Das Forschungsvorhaben 'SynLink' deckt die gesamte Wertschöpfungskette von der Kraftstoffherstellung aus Wasser, CO2 und erneuerbarer Elektroenergie bis hin zur Kraftstoffnutzung in verschiedenen mobilen Anwendungsbereichen ab - technisch und ökonomisch. Hierbei wird auf die Module 1 und 2 eingegangen. Über eine Co-Elektrolyse (Co-SOEC) soll aus Wasser und CO2 aus Luft sowie erneuerbarer Elektroenergie Synthesegas erzeugt werden, das über mehrere Synthesewege zu Kraftstoff umgewandelt werden kann. Zum einen wird eine Fischer-Tropsch-Synthese betrachtet, welche für langkettige Alkohole optimiert wird. In einem zweiten Syntheseweg wird Methanol aus Synthesegas mit vergleichsweise hohen CO2-Anteilen produziert. Die Syntheseprodukte sollen als Blends zu herkömmlichen fossilen Kraftstoffen wie Benzin, Kerosin und Diesel in gewünschten Verhältnissen beigemischt werden können. Die strombasierten Kraftstoffe werden in diesem Forschungsvorhaben in Pkws (Ottomotoren) sowie in Nutzfahrzeugen (Dieselmotoren) untersucht. Durch techno-ökonomische Analysen wird die Grundlage geschaffen diese Technologien mit den beteiligten Partnern nach dem Förderprojekt wirtschaftlich umsetzen zu können. Im Teilvorhaben 'Entwicklung und Demonstration CO2 & H2O Adsorption aus Luft' ist Climeworks für die folgende F&E verantwortlich: Verknüpfung der DAC-Technologie von Climeworks mit der Co-SOEC-Technologie von Sunfire, wobei insbesondere auf eine effiziente Anbindung von CO2 und Wasser fokussiert wird. Detail Engineering, Bau und Betrieb einer Climeworks DAC-3 Anlage mit einer Kapazität von ca. 120 Tonnen CO2 pro Jahr inklusive den damit durchzuführenden Versuchsreihen.
Das Projekt "Towards improved properties of biodegradable polymers made from Sugar Cane, PLA" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Halle-Wittenberg, Institut für Physik durchgeführt. In daily life, construction polymers play an important role. Most of products are not reusable for different reasons (cost, hygiene, ) so the need of an environment saving production and disposal is evident. To besides from the obvious task on saving resources and environment, there is also a growing economical interest in this issue. On of the most promising candidates for a thermoplastic construction polymer that can be manufactured from bio-renewable resources and is biodegradable is Polylactic acid (PLA), for which Corn starch (in the U.S.) or sugarcanes (rest of world) are the common feedstock. Polylactic acid can be processed like most thermoplastics into fiber (for example using conventional melt spinning processes) and film. However, the low glass transition temperature prohibits many applications, like usage for coffee cups that will simply soften and flow away upon filling with hot drinks. One popular option to cope with this is the modification with other polymers, either conventional product or even enantiomers of PLA itself. For example, the melting temperature can be increased 40-50 C and the Heat Deflection temperature of PLLA can be increased from approximately 60 C to up to 190 C for by physically blending the polymer with PDLA (poly-D-lactide). PDLA and PLLA are known to form a highly regular stereocomplex with increased crystallinity. The maximum effect in temperature stability is achieved when a 50-50 blend is used, but even at lower concentrations of 3-10Prozent of PDLA a substantial effect is achieved. In the latter case PDLA is used as a nucleating agent, thereby increasing the crystallization rate. Due to the higher crystallinity of this stereo-complex, the biodegradability will become slower. The interesting feature is that the polymer blend remains transparent, which is one to the desirable properties that must be kept upon modification.
Das Projekt "Teilvorhaben 06.1: PLA-Stärke-Blends für technische Büroausstattungen und Spielzeug - Versuchsstand für künstliche Alterung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kassel, Institut für Werkstofftechnik, Fachgebiet Kunststofftechnik durchgeführt. Polylactid (PLA) gilt bei Anwendern als einer der wirtschaftlich bedeutendsten Biokunststoffe mit hohem Wachstumspotential. Allerdings verhindert der im Vergleich zu Polyolefinen (PE, PP) höhere Preis, sowie der Mangel an verlässlichen Daten zur Beständigkeit, einen deutlich häufigeren Einsatz dieses Werkstoffes. Als Möglichkeiten zur Verringerung des Preises bieten sich die Zugabe von Füllstoffen und eine Verschäumung des Materials an. Stärke als Füllstoff konnte in der Vergangenheit bereits für verschiedene thermoplastische Kunststoffe eingesetzt werden. Die Verarbeitung von Stärke in PLA-Blends verbessert dabei zusätzlich deren Carbon Footprint, da die Gewinnung der Stärke im Vergleich zur PLA-Synthese deutlich weniger CO2 verursacht. PLA-Stärkeblends sind demnach -verglichen mit ungefülltem PLA- kostengünstiger und weisen darüber hinaus eine bessere Ökobilanz auf. Bisher ist allerdings nicht bekannt, welche Beständigkeiten die Blends gegenüber Umwelt- und Medieneinflüssen in verschiedenen Einsatzumgebungen aufweisen. Durch diese fehlenden Informationen nehmen bislang noch viele potenzielle Anwender Abstand vom Einsatz dieses biobasierten Materials. Um die Skepsis gegenüber dem Material und vorhandene Unzulänglichkeiten zu beseitigen, soll die Additivierung von PLA-Stärkeblends zur Verbesserung der Beständigkeit innerhalb dieses Vorhabens fokussiert werden und damit deren Einsatzfähigkeit in verschiedenen Alltags- und Gebrauchsgegenständen vorangetrieben werden. Der Nachweis der Beständigkeit gegen Umwelt- und Medieneinflüsse der Blend-Rezepturen würde das Interesse der verarbeitenden Firmen signifikant erhöhen. Da bei der Additivierung und Modifizierung auf den Einsatz von möglichst biobasierten Varianten geachtet werden soll, wäre erstmals eine kostengünstige Herstellung von im Idealfall vollständig biobasierten Bauteilen aus PLA-Stärkeblends möglich. Zusätzlich wären die je nach Anwendung geforderten Eigenschaften der Bauteile über die Lebensdauer garantiert.
Das Projekt "Teilvorhaben: Untersuchung des Abtrennprozesses von BPA und Styrol aus Pyrolyseöl" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Covestro Deutschland AG durchgeführt. Die Projektvision ist, dass Polycarbonat-Abfälle flächendeckend eingesammelt und wieder zu Ausgangschemikalien für Polycarbonat-Produkte verarbeitet werden. Dadurch können Rohstoffressourcen eingespart und energieintensive Prozessschritte vermieden werden. Zur Erreichung unserer Vision ist es erforderlich, die gesamte Materialkette, beginnend von der Materialsammlung, über das Shreddern, die Sortierung, Reinigung und den Transport sowie die chemische Zerlegung in verwertbare Rohstofffraktionen bis zum Wiedereinsatz in der Polymerherstellung, neu zu gestalten. Dabei stellt die Zerlegung in verwertbare Rohstofffraktionen den energetisch intensivsten Schritt dar, so dass hierauf der Fokus des Projektes liegt. Die größte Abfallfraktion von Polycarbonat stellen Blends mit Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) dar. Deshalb soll in diesem Projekt die chemische Zerlegung durch eine selektive Pyrolyse von Polycarbonat, insbesondere PC/ABS-Blends, in hochwertige Produkte, nämlich recyceltes Bisphenol A (BPA) aus dem PC und Styrol (aus ABS) entwickelt werden. Diese Bestandteile sind die Hauptbestandteile des bei der Pyrolyse entstehenden Öls (Pyrolyseöl). Darüber hinaus soll die selektive Pyrolyse auch additiviertes Polycarbonat und PC-Komposite verarbeiten können. Hauptzielsetzung des Teilvorhabens der Covestro Deutschland AG ist, einen Prozess zur Abtrennung des BPA und Styrols aus dem Pyrolyseöl zu erarbeiten. Zusätzlich soll eine Scale-Up-Strategie entwickelt und Material für Anwendungstests generiert werden. Ziel ist die Entwicklung eines geeigneten Downstreamprozesses. Das recycelte BPA soll dann in den Standardprozessen bei Covestro zu Polycarbonat und das recycelte Styrol zu ABS weiterverarbeitet werden mit der Zielsetzung, dass diese Ausgangsstoffe zu gleichen Eigenschaften des PC bzw. ABS führen wie fossil-basierte Rohstoffe. Zudem soll als Projektziel eine ökologische und ökonomische Analyse des erarbeiteten Verfahrens erstellt werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Blending der Hydrierten TCR-Öle mit Bioethanol aus lignocellulosehaltigen Rohstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Clariant Produkte (Deutschland) GmbH durchgeführt. Ziel des Gesamtvorhabens ist es, die Herstellung CO2 neutraler Otto- und Dieselkraftstoffe mit verbesserten Emissions- und Leistungseigenschaften aus Reststoffen der Papierindustrie zu demonstrieren. Hierbei sollen neuartige Kraftstoffe hergestellt werden, die im Gegensatz zum Stand der Technik nicht aus Mischungen aus fossilen und bio-basierten Kraftstoffen bestehen, sondern zu 100% aus biologischen Reststoffen hergestellt werden. Die so hergestellten Kraftstoffe werden im Rahmen des Projekts im Vollmotor, sowie im Fahrzeug auf der Rolle erprobt. Die Clariant Produkte (Deutschland) GmbH entwickelt an den bayerischen Standorten Planegg und Straubing nachhaltige biotechnologische Verfahren zur Herstellung bio-basierter Biokraftstoffe wie z.B. Bio-Ethanol aus lignocellulosehaltigen Reststoffen (z.B. Weizenstroh). In das Projekt bringt sie insbesondere ihre fundierten Erfahrungen im Bereich der Bioethanol-Herstellung, der Marktanforderungen für bio-basierte Kraftstoffe sowie der technischen Bewertungen von verfahrenstechnischen Gesamtkonzepten inklusive Bewertung deren Nachhaltigkeit ein. Für die experimentellen Arbeiten im Rahmen des Gesamtprojektes stellt die Clariant den Projektpartnern Bio-Ethanol aus der sunliquid® Demonstrationsanlage in Straubing zur Verfügung. Dieses Bio-Ethanol auf Basis von Weizenstroh wird dann für die Herstellung und Erprobung von Mischungen aus TCR-Kraftstoff mit 2G-Ethanol (10 % bzw. 20 %) verwendet.
Das Projekt "Theoretische Untersuchung der Einduesung und Vermischung von Zusatzgasen in Feuerungen und Rauchgaskanaelen mit dem Ziel der Schadstoffreduktion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gaswärme-Institut e.V. durchgeführt. Das Forschungsziel des Vorhabens liegt in der Bereitstellung von Rechenmodellen zur Ermittlung der Konzentrationsverteilung eines eingeduesten Stoffes in Feuerungen bzw Rauchgaskanaelen zur Verminderungen der NOx-Emissionen. Die Ergebnisse der Rechenmodelle sollen mit Messergebnissen aus einem abgeschlossenen Forschungsvorhaben verglichen werden. Eine Optimierung der Vermischung ist dann auf dem schnellern und kostenguenstigeren Weg der Rechnung anstatt der Messung durchzufuehren.
Das Projekt "Projekt zur Aktivierung von Ultra-langen Lebensdauern von Brennstoffzellen - Teilvorhaben: Entwicklung von Membranen mit neuartigen Blend-Polymeren für die HT-PEM." wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Chemische Verfahrenstechnik durchgeführt. Entwicklungsziele: Am Institut für Chemische Verfahrenstechnik der Universität Stuttgart werden Membranen basierend auf neuartigen Blend-Polymeren für die HT-PEM entwickelt. Ziel ist es durch die Auswahl geeigneter Blend-Polymere die chemische Stabilität der Membran zu erhöhen und den Phosphorsäure(PA)-Austrag aus der MEA zu reduzieren. Das Arbeitspaket umfasst die Auswahl von geeigneten Blend-Polymeren, wobei die Klasse und das Molekulargewicht sowie die Molekulargewichtsverteilung mittels GPC am ICVT bestimmt werden müssen. Die Arbeiten umfassen auch die Auswahl eines geeigneten Mischungsverhältnisses zwischen den Polymeren und chemischen Membranzusätzen, welche die Auflösung des PBI-Polymers in der Membran drastisch verringern. Durch die Herstellung von chemisch stabilisierten Membranen, basierend auf neuartigen Materialien, könnte die Lebensdauer der MEA wesentlich erhöht werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: Nutzung von reinem Wasserstoff in einem Hochleistungs-Gasmotor" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Caterpillar Energy Solutions GmbH durchgeführt. Das Hauptziel des geplanten Projekts ist die Entwicklung eines wasserstofffähigen Gasmotors. Dies ermöglicht die effektive und effiziente Nutzung des aus erneuerbaren Energien erzeugten Wasserstoffs. Der so erzeugte Wasserstoff lässt sich zwischenspeichern und im Bedarfsfall durch die Verbrennung im Wasserstoffmotor mit hohen Wirkungsgraden zur dezentralen Strom- und Wärmeerzeugung nutzen. Dabei kann flexibel auf das zeitlich fluktuierende Angebot der erneuerbaren Energien reagiert werden. Zunächst gilt es im Rahmen des Projekts die Betriebssicherheit des Gasmotors im reinen Wasserstoffbetrieb zu untersuchen und die daraus ergebenden Anforderungen zu erarbeiten. Um der hohen Reaktionsfähigkeit des Wasserstoffs Rechnung zu tragen, sind die Maßnahmen zur Vermeidung der Rück- und Selbstzündung des Kraftstoffs im Motorbetrieb zu überprüfen. Gleichzeitig soll das Brennverfahren hinsichtlich der Selbstzündung und der Optimierung des Verbrennungs-Luft-Verhältnisses untersucht werden. Regelungsstrategien und Anpassung der Klopfgrenzen sollen hinsichtlich Bauteilbelastung und Wirkungsgradoptimierung im Wasserstoffbetrieb erarbeitet werden. Innerhalb dieses Projekts soll weiterhin die Auslegung des Turboladers sowie der Gasmisch-Einrichtung optimiert werden. Dabei sollen unterschiedliche Technologiebausteine wie Hochdruck-Einblasesysteme bewertet und umgesetzt werden. Weiterhin sollen Erfahrungen hinsichtlich der Lebensdauer und der damit einhergehenden Wartungsintervalle der Motorbauteile sowie der Alterung des Motoröls gesammelt werden. Darüber hinaus werden Untersuchungen zur Lastschaltfähigkeit und der Notlaufeigenschaften mit Erdgas bzw. Wasserstoff-Erdgas-Blends angestrebt. In dem angestrebten Projekt wird neben dem direkten Projektziel der Erforschung des Wasserstoffmotors ein entscheidender Fortschritt der Wasserstoffverträglichkeit der an das Gasnetz angeschlossenen Erdgas-BHKW angestrebt.
Das Projekt "TP4.10: Erforschung und Umsetzung eines Weiterbildungskonzeptes für die Biopolymer-Verarbeitung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kunststoff-Zentrum in Leipzig gGmbH durchgeführt. Im Rahmen eines Verbundprojektes zur Etablierung und Untersuchung der Prozesskette für die Entwicklung eines nachhaltig produzierten und recycelbaren Kunststoffes (Biopolymer) soll ein Weiterbildungskonzept zur Aus- und Weiterbildung von Fachkräften erarbeitet werden. Für das Verbundprojekt ist die Integration aktueller Weiterbildungstrends sowie die Anpassung und Verknüpfung digitaler Werkzeuge vorgesehen. Dazu zählen beispielsweise: Blended learning, Micro learning, videobasiertes, mobiles und stufenweises Lernen, Gamification. Zudem werden Techniken, wie Virtual Reality (VR) und Augmented Reality (AR) untersucht und bewertet. Die Firma tecmotion aus Halle/S. wird als Kooperationspartner animierte und interaktive Darstellungen der technischen Prozesse erstellen sowie seine Kompetenzen im Bereich AR/VR einbringen. Das Ziel, neuere Weiterbildungsmodule zu verwenden, besteht darin, das erforderliche Wissen verständlicher, umfassender, zielgerichtet und schneller als bisher zu vermitteln. Die Wissensvermittlung soll nicht nur durch die Referenten erfolgen, sondern es wird auch die Möglichkeit zum Selbststudium bzw. für Wiederholungen geschaffen. Die Schulungen finden je nach Inhalt im KUZ oder als inhouse-Veranstaltung zunächst bei den beteiligten Partnerunternehmen statt. Auch die Möglichkeit, online-Kurse zu erstellen und zu nutzen, soll untersucht werden.
Das Projekt "Teilprojekt: Simulation und Experiment Co-Elektrolyse-Modul_M1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Institut für Technische Thermodynamik durchgeführt. Das Forschungsvorhaben 'Synlink' deckt die gesamte Wertschöpfungskette von der Kraftstoffherstellung aus Wasser, CO2 und erneuerbarer Elektroenergie bis hin zur Kraftstoffnutzung in verschiedenen mobile Anwendungsbereichen ab - technisch und ökonomisch. Hierbei wird auf die Module 1 und 2 der Förderbekanntmachung 'Energiewende im Verkehr' eingegangen. Über eine Co-Elektrolyse (CoSOEC) soll aus Wasser und C02 aus Luft sowie erneuerbarer Elektroenergie Synthesegas erzeugt werden, das über mehrere Synthesewege zu Kraftstoff umgewandelt werden kann. Es werden die Fischer-Tropsch- und Methanol-Synthese betrachtet. Die Syntheseprodukte sollen als Blends zu herkömmlichen fossilen Kraftstoffen wie Benzin, Kerosin und Diesel in gewünschten Verhältnissen beigemischt werden können. Die strombasierten Kraftstoffe werden in diesem Forschungsvorhaben in Pkws (Ottomotoren) sowie in Nutzfahrzeugen (Dieselmotoren) untersucht. Im Rahmen von Arbeitspaket B.1 des Gesamtvorhabens wird ein Co-SOEC-System mit ca. 150 kWel Leistung entwickelt und gebaut. Das Institut für Technische Thermodynamik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR-TI) unterstützt den Aufbau und Betrieb durch die Simulation des Prozesses von der CO2-Produktion bis zur Synthesegaserzeugung, sowie experimentelle Arbeiten im Bereich der Kernkomponente, des Co-Elektrolyse-Moduls.
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