Aus der Branche

Vier Studierende von Optima haben vom 28. Februar bis 2. März 2024 beim Smart Green Island Makeathon auf Gran Canaria teilgenommen. Gemeinsam haben sie Prototypen für intelligente Landwirtschaft, automatisierte Systeme für die Lagerhaltung sowie einen nachhaltigen Umgang mit Batterien entwickelt. Bei dem Makeathon konnten die jungen Talente ihr Wissen ausbauen und neue Kontakte knüpfen. Bei der jährlich stattfindenden Veranstaltung waren in diesem Jahr 587 Teilnehmende aus 47 Nationen dabei.

Die beiden Studenten Jannick Besler und Luca Mitrenga haben sich für die Challenge „Smart Home Farming“ entschieden, also intelligente Landwirtschaft für zu Hause. Ein Teil der Challenge bestand daraus, eine automatische Bewässerungsanlage für Pflanzen mit Hilfe von PET-Flaschen zu installieren. Wer in der Großstadt wohnt und keinen eigenen Garten hat, soll sich mit der automatischen Bewässerung ein Hochbeet in den eigenen vier Wänden schaffen können. Dafür hat das Team ein vertikales System entwickelt, in dem PET-Flaschen mit den Pflanzen befüllt und an der Wand befestigt werden. Die Pflanzen werden durch Leitungen von unten mit Wasser besprüht.

Der zweite Teil ihrer Challenge war die Entwicklung einer automatisierten Zustandsanalyse. Dafür entnimmt ein Roboter die Pflanze aus der PET-Flasche und führt sie auf ein lineares Transportsystem mit Magnetantrieb. Eine installierte Kamera erkennt dann die Art der Pflanze, ob und welche Früchte sie trägt und ob sie von Schädlingen befallen ist. So eignet sich das automatisierte System auch für landwirtschaftliche Prozesse.

Student Jeremy Wolf entwickelte mit seinem Team ein automatisiertes System für intelligente Lagerhaltung mit Hilfe von einem 6-Achs-Roboter. „Im Vergleich zu den anderen Teams haben wir unsere Chancen auf eine herausstechende Lösung eher gering eingeschätzt. Trotzdem haben wir uns nicht unterkriegen lassen“, erzählt er. „Die Sponsoren waren am Ende so stark von unserer Idee und Entwicklung begeistert, dass sie uns empfohlen haben, an einem weiteren Contest ihres Unternehmens teilzunehmen. Sie meinten, unsere Chancen auf den Hauptpreis stehen hoch.“

Shafira Andhinin Tiyan studiert nachhaltige Energiesysteme und absolviert ein Praktikum in der Nachhaltigkeitsabteilung von Optima. Beim Makeathon wählte sie die Challenge zu einem nachhaltigen Thema aus: Recycling von Batterien für die Kreislaufwirtschaft. Shafira und ihr Team entwickelten einen Prototyp, der die Restenergie von verbrauchten Batterien in einer Wasserstoffstation wiederverwendet und daraus Wasserstoffenergie erzeugt.

Das Kick-Off-Meeting zum Projekt "Trends und Designfaktoren für Wasserstoffdruckbehälter", das kürzlich bei der AZL Aachen GmbH stattfand, war eine erfolgreiche Veranstaltung, die mehr als 37 Top-Experten auf dem Gebiet der Verbundtechnologien zusammenbrachte. Mit diesem Treffen wurde ein solides Fundament für das Joint Partner Projekt gelegt, das derzeit ein Konsortium von 20 Unternehmen aus der gesamten Wertschöpfungskette der Verbundwerkstoff-Druckbehälter umfasst: Ascend Performance Materials, Cevotec GmbH, Chongqing Polycomp International Corp. (CPIC), Conbility GmbH, Elkamet Kunststofftechnik GmbH, F.A. Kümpers GmbH & Co. KG, floteks plastik sanayi ticaret a.s., Formosa Plastics Corporation, Heraeus Noblelight GmbH, Huntsman Advanced Materials, Kaneka Belgium NV, Laserline GmbH, Mitsui Chemicals Europe GmbH, Plastic Omnium, Rassini Europe GmbH, Robert Bosch GmbH, Swancor Holding Co. Ltd, TECNALIA, Toyota Motor Europe NV/SA, Tünkers do Brasil Ltda.

Das Projekt folgt dem bewährten AZL-Ansatz eines Joint Partner Projekts, das darauf abzielt, Technologie- und Markteinblicke sowie Benchmarking verschiedener Material- und Produktionskonzepte zu ermöglichen und gleichzeitig die Experten entlang der Wertschöpfungskette zu vernetzen.

Das Kick-Off-Meeting diente nicht nur als Plattform, um neue Kontakte zu knüpfen und sich über die Expertise und Interessen der Konsortiumsmitglieder im Bereich Wasserstoffdruckbehälter zu informieren, sondern legte auch den Grundstein für die Ausrichtung der kommenden anspruchsvollen Projektphasen. Als Grundlage für die interaktive Diskussionsrunde erläuterte das AZL den Hintergrund, die Motivation und den detaillierten Arbeitsplan. Im Mittelpunkt des Dialogs standen die Hauptziele, die größten Herausforderungen, der Beitrag zur Wettbewerbsfähigkeit und die Prioritäten, mit denen die Erwartungen der Projektpartner am besten erfüllt werden können.

Die Diskussionen betrafen regulatorische Fragen, die sich wandelnde Wertschöpfungskette sowie die Versorgung mit und die Eigenschaften von Schlüsselmaterialien wie Kohlenstoff- und Glasfasern und Harzen. Das Konsortium definierte Untersuchungen zu verschiedenen Fertigungstechnologien, um deren Ausgereiftheit und potenziellen Nutzen zu bewerten. Konstruktionsauslegungen, einschließlich Liner, Boss-Design und Wickelmuster, werden unter Berücksichtigung ihrer Auswirkungen auf die mobile und stationäre Lagerung eingehend geprüft. Die Gruppe interessiert sich ebenfalls für kosteneffiziente Prüfmethoden und Zertifizierungsverfahren sowie für die Aussichten auf ein Recycling zu Endlosfasern und die Verwendung nachhaltiger Materialien. Es wurde um Einblicke in die künftige Nachfrage nach Wasserstofftanks, in die Bedürfnisse und Strategien der OEMs und in technologische Entwicklungen zur Herstellung wirtschaftlicherer Tanks gebeten.

Die Sitzung unterstrich die Bedeutung von CAE-Entwürfen für Fasermuster, die Eignung von Software und den anwendungsabhängigen Einsatz von duroplastischen und thermoplastischen Entwürfen.

Das erste Report Meeting wird auch den Rahmen für die nächste Projektphase abstecken, in der das AZL Ingenieurteam Referenzdesigns erarbeitet. Diese Designs werden eine Reihe von Druckbehälterkonfigurationen mit einer Vielzahl von Materialien und Produktionskonzepten abdecken. Ziel ist es, Modelle zu entwickeln, die nicht nur die aktuellen technologischen Möglichkeiten widerspiegeln, sondern auch tiefe Einblicke in die Kostenanalyse verschiedener Produktionstechnologien, deren CO₂-Fußabdruck, Recyclingaspekte und Skalierbarkeit bieten.

Das AZL Projekt ist weiterhin offen für zusätzliche Teilnehmer. Unternehmen, die an einer Teilnahme an dieser zukunftsorientierten Initiative interessiert sind, sind eingeladen, sich mit Philipp Fröhlig in Verbindung zu setzen.

Aufgrund ihrer besonderen physikalisch-chemischen Eigenschaften – wasser-, fett- und schmutzabweisend sowie chemisch und thermisch stabil – sind Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS) in vielen zukunftsrelevanten Technologien, aber auch Alltagsprodukten essenziell. Die hohe Stabilität der Verbindungen und ihre allgegenwärtige Verbreitung können auch Gefahren für Mensch und Umwelt, insbesondere in wässriger Umgebung und in Böden. PFAS sind teilweise toxisch, z. B. fortpflanzendgefährdend oder krebserregend. Die EU plant ein pauschales Herstellungs- und Einsatzverbot. Im Rahmen eines Informationsaustauschs besuchte NRW-Umweltminister Oliver Krischer die Cornelsen Umwelttechnologie GmbH, um gemeinsam mit Verantwortlichen der IHK, der ZENIT GmbH und der Business Metropole Ruhr GmbH über die künftigen Herausforderungen bei der Beseitigung von PFAS und im Speziellen über die Aufbereitungstechnologie PerfluorAd® zu sprechen. Ebenfalls dabei war das Fraunhofer UMSICHT als (Mit-)Erfinder der Technologie und Forschungspartner von Cornelsen.

Zukunftsrelevante Technologien wie Brennstoffzellen oder Li-Ionen-Batterien, Alltagsprodukte wie Outdoor-Textilien oder Kosmetika, diverse Funktionsbeschichtungen und Feuerlöschmittel enthalten PFAS. Für zahlreiche der genannten Anwendungen gibt es noch keine fluorfreien Alternativen. Der nationale Wasserstoffrat empfiehlt aus diesem Grund eine vertiefende Forschung und Ausnahmeregelungen, bis umweltfreundliche Lösungen verfügbar sind.

Aufbereitungskosten minimieren und Umwelt schonen
Das Fraunhofer UMSICHT und Cornelsen waren mit Beginn ihrer Forschungsaktivitäten zu PFAS im Jahr 2008 die Ersten in Deutschland, die sich mit deren anspruchsvoller Beseitigung aus kontaminiertem Grundwasser, Sickerwasser und Industrieabwasser beschäftigten. Gemeinsam wurde das patentgeschützte PerfluorAd®-Verfahren entwickelt, mit dem sich PFAS effektiv und kostengünstig aus Löschwasser entfernen lassen. Die am Brandort verbleibenden PFAS-haltigen Reste an Schaum bzw. Wasser werden direkt aufgefangen – z. B. in speziellen Löschwasser-Auffangbecken von Industrieanlagen. Die anschließende Aufbereitung und Dekontaminierung kann, je nach Begebenheit, vor Ort oder extern erfolgen.

Mittlerweile hat Cornelsen viele unterschiedliche Wasseraufbereitungsprojekte und Dekontaminierungen von PFAS-belasteten Systemen durchgeführt. Das PerfluorAd®-Verfahren ist auf weitere Anwendungsfälle übertragbar und lässt sich mit verschiedenen PFAS-Aufbereitungstechnologien wie Ionenaustausch, Membranverfahren oder Aktivkohleadsorption kombinieren.

Während Cornelsen die verfahrenstechnische Umsetzung verantwortet, hat das Fraunhofer UMSICHT in den Bereichen Analytik, Chemie und IP zum Gelingen des PerfluorAd®-Verfahrens beigetragen.

Butadien ist eine wichtige Plattformchemikalie, um Polymere – u.a. für die Produktion von Autoreifen – herzustellen. Bislang wird das Monomer aber meist auf Basis von Erdöl gewonnen. Eine alternative Syntheseroute haben Forschende des Fraunhofer UMSICHT im Rahmen des Projektes Power2C4 untersucht. Im Fokus: ein katalytisches Verfahren unter Einsatz regenerativ erzeugten Stroms.

»Butadien spielt eine wichtige Rolle bei der Herstellung von Polymeren«, ordnet UMSICHT-Wissenschaftler Marc Greuel ein. Neben Polybutadien, das in Autoreifen Anwendung findet, können Polytetrahydrofuran (PTHF), Polybutylenterephtalat (PBT) und Polybutylensuccinat (PBS) aus dem Monomer erzeugt werden. »Der Haken: Aktuell wird Butadien zu 95 Prozent als Nebenprodukt beim thermischen Zersetzen von Rohbenzin zu Ethen gewonnen – unter Ausstoß von Kohlendioxid. Zudem werden die Preise für Butadien perspektivisch ansteigen, da sich die Rohstoffbasis für Ethen immer mehr in Richtung Schiefergas verschiebt und dadurch die Produktionskapazität für Butadien sinkt.« Das Interesse an einem alternativen Herstellungsprozess ist also nicht nur aus Klimaschutzgründen groß.

Die Frage, wie eine nachhaltigere, emissionsärmere und auch günstige Syntheseroute aussehen kann, stand im Zentrum des Projektes Power2C4. Angesiedelt im Kompetenzzentrum »Virtuelles Institut – Strom zu Gas und Wärme« hat es Expertinnen und Experten des Fraunhofer UMSICHT, des Gas- und Wärme-Instituts Essen e.V., des Energiewirtschaftlichen Instituts an der Universität zu Köln, des Forschungszentrums Jülich, der Ruhr-Universität Bochum, des Wuppertal-Instituts und des ZBT Duisburg zusammengeführt. Ihre Zielsetzung: Flexibilitätsoptionen vor dem Hintergrund der Energiewende zu untersuchen. Im Fokus des Teilprojekts Power2C4 stand ein neues katalytisches Herstellungsverfahren unter Einsatz regenerativ erzeugten Stroms. Ausgangspunkt ist Ethanol, das zum Beispiel im Zuge einer Hydrierungsreaktion aus CO2 und elektrolytisch erzeugtem Wasserstoff gewonnen wird. Dieses Ethanol dient in einem zweiten Schritt zur Synthese von Butadien mittels des sogenannten Lebedev-Prozesses.

Vielversprechendes Katalysatorsystem identifiziert
Da der erste Schritt bereits Gegenstand zahlreicher Forschungsaktivitäten ist, konzentrierten sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf die Weiterveredlung des Ethanols zu Butadien und die Verfahrenskopplung beider Schritte. »Wir haben u.a. ein neues Katalysatorsystem auf Basis eines synthetischen Saponiten identifiziert und anschließend synthetisiert«, erklärt Dr. Barbara Zeidler-Fandrich vom Fraunhofer UMSICHT. Die Testung der katalytischen Aktivität erfolgte in einer eigens konstruierten Versuchsanlage. »Aufbauend auf einem ersten Screening haben wir aussichtsreiche Materialien weiter optimiert. Das Ergebnis: Verglichen mit dem unmodifizierten Ausgangsmaterial lässt sich die Butadien-Selektivität im Rahmen der Katalysatoroptimierung deutlich erhöhen. Allerdings ist auch klar geworden, dass noch weiteres Potenzial zur Verbesserung der Katalysatorperformance besteht.«

Nachhaltigkeitsbewertung des Power-to-Butadien-Prozesses
Wie nachhaltig dieser Power-to-Butadien-Prozess wirklich ist, haben Dr. Markus Hiebel und Dr. Daniel Maga vom Fraunhofer UMSICHT in einer Life Cycle Analysis (LCA) untersucht. Beleuchtet haben sie dabei – neben unterschiedlichen Katalysatoren – die Herstellungsmethode von Ethanol und die Relevanz der eingesetzte Energiequelle. »Wir konnten zeigen, dass der Lebedev-Prozess je nach verwendeter Ethanol- und Energiequelle das Potenzial hat, Butadien und damit auch Styrol-Butadien-Kautschuk aus biobasiertem Ethanol oder CO2-basiertem Ethanol herzustellen und CO2-Emissionen zu reduzieren«, so Daniel Maga. »Damit ermöglicht der Power2C4-Prozess die Nutzung alternativer Kohlenstoffquellen.« Besonders die Nutzung von Ethanol aus Restbiomasseströmen wie Bagasse oder Stroh eröffne Wege, Treibhausgasemissionen von Butadien deutlich zu reduzieren. Zudem führe ein Strommix mit immer höheren Anteilen an erneuerbaren Energien zur Möglichkeit, Treibhausgasreduktionen über Carbon-Capture-and-Utilization-Prozesse (CCU) zu realisieren.
 
FÖRDERHINWEIS
Das Kompetenzzentrum »Virtuelles Institut – Strom zu Gas und Wärme« wird gefördert durch das »Operationelle Programm zur Förderung von Investitionen in Wachstum und Beschäftigung für Nordrhein-Westfalen aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung« (OP EFRE NRW) sowie durch das Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen.

Das 16. Symposium TEXTILE FILTER des Sächsischen Textilforschungsinstituts e.V. (STFI) fand am 14. und 15. März 2023 im Hotel Chemnitzer Hof, Chemnitz, statt. Mussten vor drei Jahren wegen coronabedingter Reisebeschränkungen noch einige Vorträge über Videokonferenz gehalten werden, konnten in diesem Jahr knapp 100 Teilnehmer in Präsenz vor Ort sein. Im Rahmen des Symposiums wurden insgesamt 18 Vorträge und vier Pitch-Vorträge gehalten. Parallel wurde das Symposium von einer Fachausstellung begleitet, in der zehn Aussteller ihre Produkte und Services zeigten.

Der erste Vortragskomplex widmete sich den Themen Nachhaltigkeit, Kreislaufwirtschaft und Life Cycle Analysis (LCA). Herausgestellt wurde dabei, dass zum Vergleich der Prozesse, Materialien und Produkte die nationale und internationale Normung und Standardisierung sowie für die wirtschaftliche Durchführung die Automatisierung der LCA grundlegende Voraussetzungen sind. Außerdem wurde klargestellt, dass ein ehrlicher Vergleich der existierenden Vor- und Nachteile der biobasierten gegenüber den erdölbasierten Rohstoffen erforderlich ist.

Während der Coronakrise kam es auch in der Textilindustrie zu einem Zusammenbruch der Lieferketten. Die Lieferketten erholen sich, dafür wird die Wirtschaft gegenwärtig durch eine Energiekrise gebeutelt. Alternative Energiequellen wie Wasserstoff sind leider noch nicht ausgereift und stehen für eine umfassende Nutzung nicht bereit. Ansätze, um Energie einzusparen, sind Minimalauftragsverfahren in der Ausrüstung, die Wärmerückgewinnung, das Recycling oder die Einsparung von Verpackungen für den Transport.

Ein weiter Themenkomplex des Symposiums widmete sich der Normung und Standardisierung der Filterprüfungen. Zu erwähnen sind hier die Prüfung von Luftfiltern in Kombination mit Brandschutz für Züge, die Prüfung von Luftfiltern für Haushalt, öffentliche Räume und Industrieanlagen oder die Entwicklung von Labortestverfahren zur beschleunigten Alterungsprüfung von mobilen Entstaubungsanlagen.

Mehrere Vorträge hatten die Modellierung und Simulation von Prozessen der Vliesstoffherstellung (z. B. die virtuelle Produktion, Beeinflussung der Wolkigkeit von Extrusionsvliesstoffen oder die Verteilung von Spinnfasern und -filamenten), den Aufbau und die Charakteristik von Filtervliesstoffen (z. B. Flächenstruktur, Druckverlustkurve, Partikeltransport und -adsorption) sowie die Aerosolverteilung bzw. die Filtereffektivität in Abhängigkeit der Platzierung der Luftfilter im Raum zum Inhalt.

Auf dem Symposium wurden zudem auch verschiedene neue Materialien und Produkte vorgestellt. Dabei sind besonders hervorzuheben:

• Flüssigkeitsgefüllte Hohlfasern für die Abwasserreinigung
• Neue Spezialpapiere für Luftwärmeüberträger, bei dem ein kräuselfähiges Mikro-/Nanofasermu-
• ltifilamentgarn mit Einzelfaserdurchmessern von < 1,0 μm Fasern nach dem Island-in-the-Sea Schmelzspinnverfahren hergestellt werden
• 3D-Absorbervliesstoffe mit integrierter Gassensorik (PAKs) für die Schutzbekleidung von Einsatzkräften im Bereich Feuerwehr
• Getuftete Filterstrukturen kombiniert mit leitfähigen Interdigitalstrukturen für die Luftfiltration
• Kompakte Luftfilterelemente und deren Optimierung
• Einsatz von Ionisatoren für die Aerosolabscheidung im Filter

Abschließend stellte das STFI in eigener Sache geplante bzw. bereits realisierte Investitionen vor, die die technisch/technologische Basis und die Prüfkompetenz des Institutes erweitern. In Kurzvorträgen wurde die Errichtung einer Nassvliesanlage mit 600 mm Arbeitsbreite vorgestellt, die besonders für den Filterbereich und das Forschungsfeld Textilrecycling neue Entwicklungen ermöglichen wird. Für den Bereich Nähwirktechnik wurde eine neue Maliwatt- Maschine mit optimierter Arbeitsstelle investiert. Die Errichtung eines Prüfstandes für FFP2-Masken, der auch für die Prüfung von Filtern eingesetzt werden kann, erweitert die Prüfkompetenz des Hauses erheblich. Sein variabler Aufbau ermöglicht auch die Prüfung von neuentwickelten Vliesstoffen, deren Konstruktion durch Simulation optimiert wurde.

Kurz vor Weihnachten übergab Wirtschaftsminister Wolfgang Tiefensee an das Thüringische Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V. in Rudolstadt einen Förderbescheid über gut eine Million Euro. Das Geld stammt aus REACT-EU-Mitteln und dient dem Ausbau der forschungsbezogenen Infrastruktur. Das TITK kann mit dieser Förderung eine neue Extruderlinie zur Aufbereitung von Kunststoffen und Rezyklatmaterialien sowie eine Faseranlage für thermoplastische, unidirektional verstärkte Tapes realisieren.

Die geförderten Projekte ordnen sich in das Spezialisierungsfeld „Nachhaltige Energie und Ressourcenverwendung“ der RIS32 Thüringen ein. „Die wirtschaftsnahen Forschungseinrichtungen sind das Scharnier zwischen Forschung und marktfähiger Anwendung“, sagte Wirtschaftsminister Wolfgang Tiefensee. „Beide Vorhaben erlauben es dem TITK, künftig weitere Forschungs- und Entwicklungsvorhaben einzuwerben und in diesem Rahmen neue, verbesserte Produkte und Verfahren für die Wirtschaft zu entwickeln.“

Im Bereich Kunststoff-Forschung kann das TITK nun eine „Mehrwellen-Extruderlinie zur Aufbereitung von Kunststoffen und Rezyklatmaterialien im Technikumsmaßstab“ installieren. Als Prozesstechnik für Multimaterialsysteme wird sie besonders dazu genutzt werden, maßgeschneiderte und hochwertige Kunststoffmischungen auf Basis von Rezyklaten und aus natürlichen und nachwachsenden Ressourcen zu erforschen und zu entwickeln.

Mit der neuen Extruderlinie soll beispielsweise die Forschung an biobasierten und bioabbaubaren Klebstoffen und Schäumen auf ein neues Level gehoben werden. „Es genügt nicht, wenn neue, nachhaltige Lösungen im Labor funktionieren. Als wirtschaftsnahe Forschungseinrichtung müssen wir Unternehmen die Sicherheit bieten, dass sich innovative Produkte und Verfahren aus unserem Haus auch verlässlich in industrietaugliche Prozesse implementieren lassen“, erläutert TITK-Direktor Benjamin Redlingshöfer und geht davon aus, dass das Know-how in diesem Bereich zu einer Stärkung der Innovations- und Wettbewerbsfähigkeit der Kunststoffbranche, insbesondere in Thüringen, beitragen wird.

Die zweite Investition – eine „Faserbereitstellungs- und Spreizanlage für thermoplastische unidirektional verstärkte Tapes (FAST UD)“ – ergänzt die Technik des Bereichs Textil- und Werkstoff-Forschung hervorragend. Gleichzeitig komplettiert sie die gesamte Forschungswertschöpfungskette zum Thema Leichtbau, die das TITK und das Thüringer Innovationszentrum Mobilität (ThIMo) sowie das Fachgebiet Kunststofftechnik der TU Ilmenau (KTI) gemeinsam etabliert haben.

Als UD-Tapes bezeichnet man Bänder, die mit gleich ausgerichteten (unidirektionalen) Endlosfasern – z.B. Glas-, Kohlenstoff- oder Aramidfasern – verstärkt sind und in eine Kunststoffmatrix eingebettet werden. Damit ergibt sich bereits bei geringer Dicke und wenig Gewicht eine hohe Stabilität an genau definierten Stellen des späteren Bauteils. Somit eignen sich UD-Tapes sehr gut für anspruchsvolle Anwendungen in Bezug auf Steifigkeit und Festigkeit. Gleichzeitig lassen sich diese thermoplastischen Verbundwerkstoffe besser recyceln als vergleichbare duroplastische Lösungen.

Am TITK sollen unter anderem UD-Tapes für faserverstärkte Druckbehälter und Rohre entwickelt werden, die in der Wasserstoffwirtschaft zum Einsatz kommen. Ein weiterer Fokus liegt traditionell auf innovativen Leichtbaulösungen für Automobilzulieferer, aber auch die Luft- und Raumfahrtbranche. Redlingshöfer: „Damit treiben wir die Ressourceneffizienz und senken material- und prozessbezogene CO₂-Emissionen über den gesamten Produktlebenszyklus.“

Beide Vorhaben sollen bis Ende September 2023 verwirklicht sein.

Der Vliesstoffspezialist der Freudenberg-Gruppe – Freudenberg Performance Materials – richtete am 16. September die Sitzung des Nationalen Wasserstoffrats (NWR) an seinem Hauptsitz in Weinheim aus. Als führender Hersteller von technischen Textilen leistet Freudenberg Performance Materials einen Beitrag zur Wasserstoffindustrie mit Komponenten für Brennstoffzellen für Mobilitätsanwendungen sowie für Elektrolyseure zur CO₂-freien Erzeugung von Wasserstoff.

Der Nationale Wasserstoffrat (NWR) wurde von der Bundesregierung berufen und handelt als unabhängiges, überparteiliches Beratungsgremium. Der NWR besteht aus derzeit 25 hochrangigen Expertinnen und Experten aus Wirtschaft, Wissenschaft und Zivilgesellschaft. Zielsetzung ist es, den Staatssekretärsausschuss für Wasserstoff bei der Weiterentwicklung und Umsetzung der Nationalen Wasserstoffstrategie zu begleiten und zu beraten. Der NWR hält seine Sitzungen jeweils bei einem seiner Mitglieder ab, um seine Kenntnisse über die jeweiligen Technologien, Rollen in der Wertschöpfungskette und Herausforderungen zu vertiefen. Mit Dr. Silke Wagener ist eine Vertreterin des Technologiekonzerns Freudenberg als Mitglied des Gremiums benannt worden, sie bringt ihr Know-how aus Zulieferersicht sowie ihre jahrzehntelange Expertise bei technologischen Lösungen für die Wasserstoffindustrie ein.

Freudenberg Performance Materials erläuterte während einer Werksführung die Entwicklung und Produktion von systemkritischen Gasdiffusionslagen aus karbonisiertem Vliesstoff für Brennstoffzellen und poröse Transportlagen für Elektrolyseure. Dabei wurden nicht zuletzt Verbesserungspotenziale aus Zulieferersicht deutlich, beispielweise im Hinblick auf frühestmöglichen Austausch und die Zusammenarbeit entlang der Wertschöpfungskette. Funktionierende, durchgehende und skalierbare Wertschöpfungsketten sowie der gleichzeitige Aufbau und die Skalierung der Wasserstoffinfrastruktur sind entscheidende Voraussetzungen dafür, dass die Wasserstoffindustrie ihrer tragenden Rolle in der Transformation zur Klimaneutralität gerecht werden kann.

Gasdiffusionslagen befinden sich im Herzen von Brennstoffzellen und sind für den Transport von Gasen und Flüssigkeiten in den Zellen verantwortlich. Sie haben einen erheblichen Einfluss auf die Leistung und die Kosten des Systems und sind unverzichtbar für dessen Funktionalität. Gleiches gilt für die porösen Transportlagen, die das Herzstück von Elektrolyseuren für die CO₂-freie Herstellung des sogenannten grünen Wasserstoffs bilden.
 
Brennstoffzellen sind in Verbindung mit grünem Wasserstoff eine wichtige Technologie für die CO₂-freie Mobilität, insbesondere für Busse, Schwerfahrlastzeuge und Züge. Weitere Einsatzfelder sind stationäre Anwendungen, wie die stationäre Stromerzeugung oder die Wärmeerzeugung in Gebäuden und der Industrie.
Außer in der Mobilität spielt grüner Wasserstoff eine zentrale Rolle in der klimaneutralen Energieversorgung der Industrie und dabei speziell in der Chemie- und Stahlindustrie.

Prof. Manfred Renner und Prof. Christian Doetsch leiten ab August 2022 gemeinsam das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT. Als renommierte Wissenschaftler prägten sie zuletzt jeweils als Leiter des Bereichs Produkte und des Bereichs Energie die Ausrichtung des Instituts und folgen auf Prof. Eckhard Weidner, der in den Ruhestand tritt.

Erstmals in seiner Geschichte wird das Fraunhofer UMSICHT von einer Doppelspitze geführt. Beide Institutsleiter starteten ihre berufliche Laufbahn am Institut, ab August gestalten sie gemeinsam dessen Geschicke.

Prof. Manfred Renner ist promovierter Maschinenbauingenieur und spezialisiert auf Verfahrenstechnik und Business Development. Seit 2006 ist er am Fraunhofer UMSICHT in verschiedenen Funktionen beschäftigt und leitete zuletzt den Bereich Produkte mit 126 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern und einem Etat von 14,8 Millionen Euro. Mit seinen vielfach ausgezeichneten Forschungsarbeiten zur wasserfreien Ledergerbung mit verdichtetem Kohlendioxid hat er international Maßstäbe gesetzt. Mit der Entwicklung neuartiger aerogelbasierter Fassadendämmstoffe leistete er einen wesentlichen Beitrag zu umweltschonenden, zirkulären Anwendungen in der Bauindustrie und initiierte viele industrielle Projekte. Technologische Durchbrüche gelangen seinem Team insbesondere bei der Entwicklung einer neuartigen Brandschutzverglasung, die selbst extremster Hitze widersteht. Dafür erhielt sein Entwicklerteam im Oktober 2020 den Joseph-von-Fraunhofer-Preis.

Parallel zur Institutsleitung übernimmt Prof. Renner im August 2022 die Leitung des Fraunhofer Clusters of Excellence Circular Plastics Economy CCPE. In dieser Funktion vertritt er die Fraunhofer-Gesellschaft auf nationaler und europäischer Ebene im Hinblick auf die Transformation von Wirtschaft und Gesellschaft zu einer Circular Economy. Zudem gründet er an der Fakultät für Maschinenbau der Ruhr-Universität Bochum den Lehrstuhl Responsible Process Engineering. Im Rahmen seiner Professur wird er die systemische Entwicklung der Circular Economy auf Unternehmens-, regionaler und europäischer Ebene gestalten.

Prof. Christian Doetsch ist seit mehr als 25 Jahren im Bereich der Energieforschung tätig, die meiste Zeit davon beim Fraunhofer UMSICHT. Als Leiter des Bereichs Energie führte er ein Team von rund 145 Mitarbeitenden und verantwortete einen Etat von etwa 10,4 Millionen Euro. Seine technologischen Schwerpunkte sind Energiespeicher, Power-to-X-Technologien inklusive Elektrolyse-Wasserstoff und chemischer Umwandlung in Wertstoffe, Katalysatoren sowie die Modellierung und Optimierung von Energiesystemen. Sein maßgebliches Ziel ist dabei die Integration erneuerbarer Energien in ein sektorübergreifendes, resilientes Energiesystem.

Doetsch war 2015 Mitgründer des Start-ups Volterion GmbH & Co. KG, das Redox-Flow-Batterien entwickelt. International hohe Sichtbarkeit erzielte er durch das Re-Design von Stacks, einer Kernkomponente von Redox-Flow-Batterien, für die er mit seinem Team und Vertretern von Volterion im Mai 2021 den Joseph-von-Fraunhofer-Preis entgegennahm. Der Energieexperte ist zudem stellvertretender Sprecher der Fraunhofer-Allianz Energie und Task Manager zum Thema Energiespeicher bei der Internationalen Energieagentur IEA. Außerdem ist er Mitinitiator des »Open District Hub e. V.«, einem Verein zur Förderung der Energiewende im Quartier durch Sektorenkopplung.

Seit Januar 2020 ist er Professor für Cross Energy Systems in der Fakultät für Maschinenbau der Ruhr-Universität Bochum. Dort forscht er an den Themen ökologische Bewertung und Resilienz von cross-sektoralen Energiesystemen.

• Das Borvida™-Portfolio ergänzt Borealis‘ umfassende Produktpalette um ein nachhaltiges Basischemikalienangebot
• Das Angebot wird sich zunächst auf Biomasse aus Nicht-Lebensmittelabfällen und chemisch recyceltem Müll stützen; in Zukunft wird auch auf die Abscheidung von Kohlenstoff aus der Atmosphäre zurückgegriffen
• Die Rückverfolgbarkeit der Inhaltsstoffe erfolgt auf der Grundlage der Massenbilanz, die ISCC PLUS-zertifiziert ist
• Dies ist der nächste Schritt auf einem ambitionierten Weg der Nachhaltigkeit, weg von traditionellen fossilen Rohstoffen

Borealis stärkt sein kreislauforientiertes EverMinds™-Produktangebot mit Borvida™, einem Portfolio nachhaltiger Basischemikalien.

Das Borvida-Portfolio wird Basischemikalien und Crackerprodukte (wie Ethylen, Propylen, Buten und Phenol) mit ISCC Plus-zertifiziertem, nachhaltigem Rohstoffgehalt von Borealis‘ Standorten in Finnland, Schweden und Belgien anbieten. Dieser Schritt ist Teil des umfassenderen Engagements von Borealis für eine zukunftsweisende Revolution, mit deren Hilfe die unvergleichlichen Vorteile von Basischemikalien und Polymeren mit minimalen Auswirkungen auf den Planeten genutzt werden können.  

Das Produktportfolio wird zunächst aus Borvida B, das aus Biomasse aus Nicht-Lebensmittelabfällen hergestellt wird, und Borvida C, das aus chemisch recycelten Abfällen erzeugt wird, bestehen.

Später soll die Produktpalette um Borvida A erweitert werden, das aus atmosphärischen Kohlstoffen gewonnen wird. Borvida ergänzt sowohl Bornewables™, eine Palette an Polyolefinen aus erneuerbaren Rohstoffen der zweiten Generation, als auch Borcycle™, das die Produktion kreislauforientierter Polyolefine aus mechanisch und chemisch recycelten Kunststoffabfällen ermöglicht, und ist ein grundlegender Baustein dieser Produkte.

Borealis produziert für zahlreiche Branchen eine breite Palette von Basischemikalien, die auf verschiedenen Rohstoffen wie Naphtha, Butan, Propan und Ethan basieren. In seinen Olefin-Anlagen (Steamcracker und Propan-Dehydrierung) werden diese in die Grundbausteine der chemischen Industrie umgewandelt, unter anderem in Ethylen, Propylen und C4-Kohlenwasserstoffe (Butylenen, Ethyl-tertiär-Butylether (ETBE) und Butadien) sowie in C5-6-Kohlenwasserstoffe (Pygas, Phenol).

Das Fundament des Borvida-Portfolios bildet die Massenbilanz: ein Chain-of-Custody-Modell, das es ermöglicht, den Weg nachhaltiger Stoffe über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg nachzuverfolgen und zu verifizieren – und auf diese Weise Produkte zu liefern, die vom Rohstoff bis zum Endprodukt nachweislich nachhaltig sind. Mithilfe dieses Modells können kreislauforientierte Alternativen, deren Herstellung schnell und ohne Kompromisse in Bezug auf Qualität oder Effizienz skaliert werden kann, auf kosteneffiziente und umweltbewusste Weise angeboten werden.

Borvida kann für eine Vielzahl verschiedener Polymer- und Chemieanwendungen eingesetzt werden, auch über den Polyolefinbereich (PO) hinaus. Nicht-PO-Polymere wie Polycarbonate, Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), superabsorbierende Polymere (SAP) und andere Chemikalien werden für unterschiedlichste Endanwendungen wie Beschichtungen, Weichmacher, Klebstoffe, Automotive, Elektronik, Schmiermittel, Reinigungsmittel, Haushaltsgeräte und Sportgeräte verwendet.

Gemeinsam mit strategischen Partnern, zu denen Neste und Covestro zählen, will Borealis eine langfristige Lösung liefern, die es seinen Partnern entlang der gesamten Wertschöpfungskette ermöglicht, ihre Nachhaltigkeitsziele zu erreichen. Borvida wird unseren Kunden die Chance geben, die Nachhaltigkeit ihrer Produkte zu steigern, um den bevorstehenden gesetzlichen Änderungen einen Schritt voraus zu sein und die steigende Nachfrage nach klimabewussten Produkten zu bedienen.

Covestro gehört zu den ersten Kunden der im Jahr 2020 in kleinerem Umfang eingeführten Palette an erneuerbaren Basischemikalien. „Alternative, nachhaltige Rohstoffe sind auf dem Weg zu unserem strategischen Ziel, vollständig zirkulär zu werden, eine wesentliche Stütze“, erklärt Frank Dörner, Geschäftsführer der Covestro Procurement Services GmbH & Co. „Diese neue Produktlinie ist ein hervorragendes Beispiel für gemeinsame Lösungen, eine weitere strategische Säule, um neue und zuverlässige Lieferketten zu schaffen, zum Vorteil unserer Kunden.“

Von der Komponentenentwicklung für Elektrolyse und Brennstoffzellen über die Erstellung von Konzepten zu Speicherung und Transport bis zur Implementierung sektorenübergreifender Ansätze: Forschende des Fraunhofer UMSICHT liefern aus einer Hand Lösungen zur Bereitstellung und Nutzung von Wasserstoff. Wer Einblicke in Kompetenzen und Dienstleistungen des Instituts gewinnen möchte ist herzlich zu Gesprächen auf der E-world 2022 eingeladen. Das Fraunhofer UMSICHT ist am Gemeinschaftsstand des Landes Nordrhein-Westfalen zu finden.

Dort stellen Wissenschaftler*innen u.a. das Konzept eines ohmschen Reaktors vor. Seine Aufgabe: die dezentrale und flexible Bereitstellung von Wasserstoff durch die Zersetzung von Ammoniak. Das Besondere: Die Forschenden bringen die Wärme nicht von außen ein, sondern – mittels Strom – direkt in den speziell hierfür entwickelten Katalysator. »Dadurch können wir bei deutlich geringeren Temperaturen arbeiten und haben nicht diese große Überschuss-Energie. Konkret versprechen wir uns von diesem Verfahren, dass es die Effizienz bereits existierender Prozesse um wenigstens 20 Prozent verbessert«, so Dr. Andreas Menne, Leiter der Abteilung Low Carbon Technologies.

Darüber hinaus haben Messebesucher*innen Gelegenheit, den DYNAFLEX®-Check kennenzulernen. »Der DYNAFLEX®-Check ist ein Tool zur Selbsteinschätzung, das wir gerade entwickeln. Mit seiner Hilfe können kleine und mittelständische Unternehmen aus dem produzierenden Gewerbe ihre Bedarfe und Herausforderungen im Bereich Sektorenkopplung identifizieren«, erklärt Dr. Esther Stahl, Leiterin der Abteilung Strategische Projekte.

Dass und wie sich solche Ansätze durch cross-industrielle Netzwerke realisieren lassen, ist ebenfalls Thema auf der E-world: UMSICHT-Forschende stellen Projekte und Initiativen vor, bei denen auf regionaler Ebene dezentrale systemische Lösungen erarbeitet und umgesetzt werden. Beispielsweise das Leistungszentrum DYNAFLEX®, welches flexible Lösungen für die Energie- und Rohstoffwende entwickelt sowie in Wirtschaft und Gesellschaft transferiert.