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Abstimmungsprozess während des Planspiels zum Thema nachhaltige Verpackungswirtschaft © Forum Rezyklat/Atelier Ralf Bauer
Abstimmungsprozess während des Planspiels zum Thema nachhaltige Verpackungswirtschaft
30.01.2025

Fraunhofer: Planspiel zur Zukunft der Kreislaufwirtschaft von recyclebaren Verpackungen

Fraunhofer UMSICHT entwickelte im Auftrag des Forum Rezyklat ein Circular Economy Planspiel, um zusammen mit Unternehmen praxisnahe Lösungen für geschlossene Verpackungskreisläufe zu identifizieren, für die es bisher noch keine zirkulären Stoffströme gibt. Die Ergebnisse wurden veröffentlicht und stehen allen Interessierten kostenfrei zur Verfügung.

Fraunhofer UMSICHT entwickelte im Auftrag des Forum Rezyklat ein Circular Economy Planspiel, um zusammen mit Unternehmen praxisnahe Lösungen für geschlossene Verpackungskreisläufe zu identifizieren, für die es bisher noch keine zirkulären Stoffströme gibt. Die Ergebnisse wurden veröffentlicht und stehen allen Interessierten kostenfrei zur Verfügung.

Die Verwirklichung einer Circular Economy im Bereich Verpackungen erfordert eine enge Zusammenarbeit entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Die im Forum Rezyklat mitwirkenden Stakeholder für einen nachhaltigen Verpackungskreislauf haben es sich zur Aufgabe gemacht, gemeinsam praxisnahe Lösungen für geschlossene Verpackungskreisläufe zu schaffen und allen Beteiligten zugänglich zu machen. Für die Stoffströme Papier, Pappe, Kartonage (PPK), Glas sowie den Kunststoff PET gibt es bereits etablierte Kreisläufe am Markt. Fraunhofer UMSICHT erhielt daher vom Forum Rezyklat den Auftrag, gemeinsam mit den Mitgliedsunternehmen aktuelle Herausforderungen für die Weiterentwicklung des Verpackungskreislaufs sowie konkrete Handlungsmöglichkeiten zu identifizieren. Das Forum Rezyklat hat dabei im Rahmen eines Planspiels Stoffströme in den Fokus gerückt, für die noch keine funktionierende Kreislaufwirtschaft vorliegt. Das Ergebnisdokument steht nun kostenfrei für alle Interessierten hier zur Verfügung.

Mitgliederbefragung und Backcasting: Kreislaufwirtschaft im Jahr 2035
Fraunhofer UMSICHT setzte bei der Durchführung auf Methoden, die den Austausch zwischen den Beteiligten förderten, kreative Lösungsansätze ermöglichten und die Entscheidungsfindung erleichterten. So wurden zunächst sämtliche Mitgliedsunternehmen des Forums über eine Befragung vorab in den Prozess des Planspiels eingebunden. Die repräsentative Befragung enthielt 19 qualitative und quantitative Fragen. Aus den gut 70 Mitgliedsunternehmen des Forum Rezyklat nahmen 50 Vertreter*innen teil. Das Lenkungsteam des Forums hatte anschließend zur Aufgabe, Handlungsfelder zu priorisieren und relevante Whitespots auszumachen, die zum Schließen der Kreisläufe im Zukunftsszenario erforderlich sind. Fraunhofer UMSICHT führte dazu mit dem Team das Planspiel als dreistündigen Präsenzworkshop durch. Methodischer Kern war die Backcasting-Methode, inhaltliche Basis die zuvor durchgeführte Mitgliederbefragung, ergänzt um Ergebnisse aus dem Strategieprozess des Forums. Die Daten sollten so aufbereitet und in das Spiel integriert werden, dass sie von den Teilnehmer*innen übersichtlich und schnell erfasst werden konnten, um eine effiziente, transparente und partizipative Arbeitsweise zu gewährleisten.

Das Lenkungsteam einigte sich zunächst in einer offenen Diskussion auf 2035 als kritisches Jahr für die Zielerreichung. Die „Packaging and Packaging Waste Regulation“ der EU, kurz PPWR, und die dort angedachten Zielzeiträume dienten hierfür als Grundlage. Die mit der Befragung vorbereitete und während des Planspiels erfolgte Analyse ergab in erster Linie die Priorisierung des Stoffstroms von Polypropylen-Flexmaterialien, kurz PP-flex. Das Material wird als besonders relevant für die Schließung von Kreisläufen angesehen. Ziel der weiteren Aktivitäten ist es jetzt, Parameter zu erarbeiten, die zur Schließung des Recyclingkreislaufs bei PP-flex notwendig sind.

Herausforderungen und Lösungen für zukunftsfähige Verpackungen
Das Forum sieht in einer Reihe von Maßnahmen Schlüsselansätze, um die Kreislaufführung von PP-flex zu verbessern. Dazu gehören die Entwicklung wirtschaftlicher Anreizsysteme, eine stärkere Fokussierung auf recyclinggerechtes Design sowie die Förderung von Monomaterialien. Gleichzeitig sollen bestehende Forschungslücken, etwa im Bereich der Trennbarkeit von Druckfarben, geschlossen werden. Eine engere Zusammenarbeit mit externen Fachleuten aus Wirtschaft und Wissenschaft wird ebenfalls als entscheidend für den Erfolg angesehen.

Im Rahmen des Planspiels identifizierten die beteiligten Expert*innen auch mehrere Herausforderungen, die bis 2035 gelöst werden müssen, um die angestrebte Kreislaufwirtschaft zu erreichen. Im technologischen Bereich ist insbesondere die weitere Verbesserung von Sortier- und Recyclingprozessen erforderlich, um qualitativ hochwertiges PP-flex-Rezyklat herzustellen. Marktseitig zeigt sich, dass verändertes Verbraucherbewusstsein und aktuelle wirtschaftliche Bedingungen die Nachfrage nach Rezyklaten begrenzen, während das Angebot steigt. Zudem wird erwartet, dass Rezyklate mittelfristig weiterhin teurer bleiben als Neumaterialien. Darüber hinaus betonten die Teilnehmer:innen die Notwendigkeit regulatorischer und wirtschaftlicher Anreize, um den Einsatz von Rezyklaten gezielt zu fördern. Gleichzeitig wiesen die Befragten in über 320 Freitextantworten auf konkrete Schwierigkeiten speziell bei der Kreislaufführung von Verpackungen im Food-Bereich und Unklarheiten beim Einsatz von Daten und Digitalisierung hin.

Die Einschätzungen der Mitgliedsunternehmen zu Herausforderungen und Abhängigkeiten deckten sich im Wesentlichen mit den Einschätzungen des Lenkungsteams. Den im Lenkungsteam ermittelten zukünftigen Handlungsfeldern stimmten wiederum Vertreter*innen der Mitgliedunternehmen bei einer Ergebnispräsentation durch Fraunhofer UMSICHT zu. Diese in sich konsistente Einschätzung zu bestehenden Lücken und notwendigen Aktivitäten wird als wichtige Voraussetzung für eine hohe unternehmensübergreifende Teilnahmebereitschaft angesehen, um weitere Schritte gemeinsam anzugehen.

Source:

Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

Das biologisch abbaubare Geotextil ist aus nachwachsenden Rohstoffen und dient als temporärer Filter für die Ufersicherung. © Fraunhofer UMSICHT
Das biologisch abbaubare Geotextil ist aus nachwachsenden Rohstoffen und dient als temporärer Filter für die Ufersicherung.
15.01.2025

Biologisch abbaubare Geotextilien zur Ufersicherung

Ufer an Binnenwasserstraßen sind Belastungen durch die Schifffahrt und auch den Gezeiten ausgesetzt. Um Erosion zu vermeiden, werden diese meist technisch durch Steinschüttungen oder -mauern gesichert. Dies hat allerdings einen negativen Einfluss auf die Ökosysteme. Im Verbundforschungsprojekt »Bioshoreline« – gefördert vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft - entwickelten die Forschenden unter der Leitung des Fraunhofer UMSICHT ein biologisch abbaubares Geotextil aus nachwachsenden Rohstoffen, das als temporärer Filter für die Ufersicherung an Binnenwasserstraßen dient.

Schiffsverkehr führt zu einer besonderen hydraulischen Belastung der Ufer. Um das Ökosystem und damit den Lebensraum für ufertypische Pflanzen und Tiere zu fördern, sollen vermehrt Pflanzen anstatt technisch gesicherter Ufer zum Einsatz kommen – was auch die Europäische Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) fordert. Bis die Pflanzen allerdings ausreichend Wurzeln gebildet haben, sind zusätzliche Befestigungen am Ufer notwendig: z.B. temporäre Geotextilvliese.
Stabil und gleichzeitig abbaubar

Ufer an Binnenwasserstraßen sind Belastungen durch die Schifffahrt und auch den Gezeiten ausgesetzt. Um Erosion zu vermeiden, werden diese meist technisch durch Steinschüttungen oder -mauern gesichert. Dies hat allerdings einen negativen Einfluss auf die Ökosysteme. Im Verbundforschungsprojekt »Bioshoreline« – gefördert vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft - entwickelten die Forschenden unter der Leitung des Fraunhofer UMSICHT ein biologisch abbaubares Geotextil aus nachwachsenden Rohstoffen, das als temporärer Filter für die Ufersicherung an Binnenwasserstraßen dient.

Schiffsverkehr führt zu einer besonderen hydraulischen Belastung der Ufer. Um das Ökosystem und damit den Lebensraum für ufertypische Pflanzen und Tiere zu fördern, sollen vermehrt Pflanzen anstatt technisch gesicherter Ufer zum Einsatz kommen – was auch die Europäische Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) fordert. Bis die Pflanzen allerdings ausreichend Wurzeln gebildet haben, sind zusätzliche Befestigungen am Ufer notwendig: z.B. temporäre Geotextilvliese.
Stabil und gleichzeitig abbaubar

Ziel des Projekts war es, einen Geotextilfilter für biologische Befestigungssysteme von Ufern zu entwickeln. Dieser Filter soll vor der Uferbefestigung durch Pflanzen den Boden stabilisieren und sich dann vollständig abbauen, sobald die Pflanzenwurzeln diese Aufgabe übernehmen können.

Das neuartige Geotextil besteht aus einer Mischung schnell abbaubarer Naturfasern und biobasierter, langsam abbaubarer synthetischer Fasern. Diese Kombination gewährleistet die erforderliche Stabilität für mindestens drei Jahre bei gleichzeitiger vollständiger biologischer Abbaubarkeit. »Eine der Herausforderungen bei dem Projekt war es, ein stabiles Geotextil zu entwickeln, das gleichzeitig auch die Durchwurzelung der Pflanzen ermöglicht und sich nach einer gewissen Zeit vollständig abbaut. In vielen Optimierungsschritten ist es uns nun gelungen, einen geeigneten Prototyp herzustellen«, erklärt Projektleiterin Pia Borelbach des Fraunhofer UMSICHT.

Erste Prototypen im Einsatz
Im Januar 2020 erfolgte der Einbau erster Prototypen an einer Versuchsstrecke am Rhein bei Worms. Die generelle Durchwurzelbarkeit der hergestellten Geotextilfilter wurde mit Weidenspreitlagen als Bepflanzung sowohl in speziellen Versuchskästen als auch im Freiland nachgewiesen. Proben wurden nach ein, zwei und drei Jahren entnommen und geprüft. Die Ergebnisse zeigten, dass Abbauprozesse begonnen haben.

Basierend auf den Erkenntnissen aus Freiland- und Durchwurzelungsversuchen optimierten die Forschenden das Geotextil erneut, um die Durchwurzelbarkeit weiter zu verbessern. Dieser Prototyp ist nun seit März 2023 unter Steinmatratzen und seit April 2024 unter Weidenspreitlage und Saatgutmatten an der Versuchsstrecke im Einsatz.

Das Projekt eröffnet neue Möglichkeiten für den naturnahen Wasserbau und erschließt ein neues Anwendungsgebiet für biobasierte und biologisch abbaubare Kunststoffe.

Ergebnisse im Webinar am 11. Februar 2025
Am 11. Februar präsentieren Forschende die Ergebnisse des Projekts »Bioshoreline« von 13:30 bis 15:30 Uhr ganz konkret in einem Webinar. Die Online-Veranstaltung richtet sich an Hersteller von Geotextilien, Filamenten und technischen Textilien, Fachleute aus dem GALA-Bau und konstruktiven Ingenieurbau sowie ausschreibende Behörden und potenzielle Projektpartner, die an biologisch abbaubaren Projekten interessiert sind.

Source:

Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

Myzelmaterial wurde zu einem Werkstoff verarbeitet. © Fraunhofer UMSICHT
Myzelmaterial wurde zu einem Werkstoff verarbeitet.
30.12.2024

Pilzwerkstoffe als biogene Materialquelle

Fraunhofer UMSICHT präsentiert auf der Messe BAU vom 13. bis zum 17. Januar 2025 seine Expertise im Bereich der Pilzwerkstoffe als biogene Materialquelle auf dem Gemeinschaftsstand der Fraunhofer-Allianz Bau Anwendungsbeispiele verdeutlichen, wo Werkstoffe aus Pilzmyzel einsetzbar sind. Unter dem Motto »FungiFacturingArt« stellen die Wissenschaftler*innen zudem im Inneren eines »Innovation Cubes« verschiedene künstlerische Exponate aus Myzelmaterial aus.

Die Fraunhofer-Allianz Bau präsentiert unter dem Motto »ZukunftsMissionBau – bezahlbar.nachhaltig.sicher« Innovationen zu diesen drei wichtigen Transformationsbereichen des Bauens: Nachhaltigkeit, Produktivität und Sicherheit/Resilienz. Die beteiligten Fraunhofer-Institute stellen vor, wie beispielsweise Produktionsgewinne mittels Digitalisierung oder KI zu erreichen sind, mit welchen CO2-negativen Verfahren und Baustoffen energiepositive Gebäude, Quartiere oder Städte entstehen können, oder welche Lösungen es bereits für mehr Resilienz gegen den Klimawandel durch kreislauffähige Produktdesigns gibt.

Fraunhofer UMSICHT präsentiert auf der Messe BAU vom 13. bis zum 17. Januar 2025 seine Expertise im Bereich der Pilzwerkstoffe als biogene Materialquelle auf dem Gemeinschaftsstand der Fraunhofer-Allianz Bau Anwendungsbeispiele verdeutlichen, wo Werkstoffe aus Pilzmyzel einsetzbar sind. Unter dem Motto »FungiFacturingArt« stellen die Wissenschaftler*innen zudem im Inneren eines »Innovation Cubes« verschiedene künstlerische Exponate aus Myzelmaterial aus.

Die Fraunhofer-Allianz Bau präsentiert unter dem Motto »ZukunftsMissionBau – bezahlbar.nachhaltig.sicher« Innovationen zu diesen drei wichtigen Transformationsbereichen des Bauens: Nachhaltigkeit, Produktivität und Sicherheit/Resilienz. Die beteiligten Fraunhofer-Institute stellen vor, wie beispielsweise Produktionsgewinne mittels Digitalisierung oder KI zu erreichen sind, mit welchen CO2-negativen Verfahren und Baustoffen energiepositive Gebäude, Quartiere oder Städte entstehen können, oder welche Lösungen es bereits für mehr Resilienz gegen den Klimawandel durch kreislauffähige Produktdesigns gibt.

Potenziale des Myzelmaterials
Pilzmaterialien haben das Potenzial, Ressourcen- und Klimaschutz in nachhaltigen Produkten umzusetzen. Das Institut bietet ein Myzeltechnikum mit leistungsstarker Infrastruktur für Materialhandling, Wachstum und Prototypenbau.

Auf der Messe BAU können die Besuchenden erste konkrete Anwendungsbeispiele kennen lernen - u.a. auch ein 1 mal 1,2 Meter großes Fassadenelement, das das Fraunhofer ISE und Fraunhofer UMSICHT im Projekt Bau-DNS entwickelten. Es ist ein vorgefertigtes Fassadenelement, das Integrierte Photovoltaik, Stromgewinnung, Wetterschutz und Wärmedämmung aus Pilzmaterial in sich vereint.

Darüber hinaus sind im Inneren eines »Innovation Cubes« verschiedene künstlerische Exponate aus Myzelmaterial zu sehen. Im Rahmen des Projekts FungiFacturingArt - gefördert vom Fraunhofer-Netzwerk Wissenschaft, Kunst und Design – bringen der Vortrag »Behind the artist« (14. Januar, 14:20 Uhr) und ein Mitmachworkshop »Meet the artist: Pilze als Baustoff – Myzel als Wegbereiter in eine nachhaltige Zukunft?« (14. Januar, 14:40 Uhr) das Thema den Messebesuchenden näher.

Source:

Fraunhofer UMSICHT

Durch den Einsatz neuartiger Additivsysteme soll der Lebenszyklus biobasierte Polyester verlängert werden. © Grafik: Fraunhofer LBF
Durch den Einsatz neuartiger Additivsysteme soll der Lebenszyklus biobasierte Polyester verlängert werden.
16.12.2024

Biobasierte Polyester für anspruchsvolle Langzeitanwendungen

Aktuelle biobasierte Kunststoffe sind oft nur für kurzlebige Anwendungen, wie Verpackungen geeignet, da sie unzureichende Langzeiteigenschaften aufweisen. Das neue Projekt „Biobasierte Polyester für anspruchsvolle Langzeitanwendungen“ aus dem Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF soll die Langzeiteigenschaften von Biokunststoffen durch gezielte Additivierung verbessern, um deren Einsatz in technischen Anwendungen zu ermöglichen. Dafür suchen die Forschenden Unternehmen entlang der Wertschöpfungskette, die auch bei langlebigen Produkten petrobasierte Kunststoffe durch biobasierte Lösungen substituieren möchten.

Aktuelle biobasierte Kunststoffe sind oft nur für kurzlebige Anwendungen, wie Verpackungen geeignet, da sie unzureichende Langzeiteigenschaften aufweisen. Das neue Projekt „Biobasierte Polyester für anspruchsvolle Langzeitanwendungen“ aus dem Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF soll die Langzeiteigenschaften von Biokunststoffen durch gezielte Additivierung verbessern, um deren Einsatz in technischen Anwendungen zu ermöglichen. Dafür suchen die Forschenden Unternehmen entlang der Wertschöpfungskette, die auch bei langlebigen Produkten petrobasierte Kunststoffe durch biobasierte Lösungen substituieren möchten.

In dem geplanten Projekt werden biobasierte Materialien durch gezielte Additivierung optimiert, um mit petrochemischen Kunststoffen vergleichbar zu sein. In zahlreichen Projekten haben Forschende aus dem Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF in den letzten Jahren auf dem Gebiet Kunststoff-Additive geforscht und können die Langzeiteigenschaften von Kunststoffen sowohl aus fossilen als auch aus nachwachsenden Rohstoffen verbessern. Ziel des Projektes ist die nachhaltige Substitution petrobasierter technischer Kunststoffe auf Basis bisher gewonnener Erkenntnisse zur Materialoptimierung sowie die Realisierung entlang der gesamten Wertschöpfungskette.

Minimale Veränderungen im Verarbeitungsprozess
Das Projekt adressiert die Herausforderungen der Langzeiteigenschaften von Biokunststoffen. In einer umfassenden Literaturrecherche werden zunächst bestehende Daten zur Langzeitstabilität und eingesetzten Stabilisatoren zusammengeführt. Gemeinsam mit den Projektpartnern wird ein Lastenheft erstellt, welches die zu erreichenden Materialeigenschaften festlegt. Marktverfügbare Biokunststoffe und Additive werden identifiziert und hinsichtlich ihrer Eigenschaften getestet. Die Modifikation der Biokunststoffe erfolgt durch die Entwicklung neuer Formulierungen im Technikumsmaßstab. Ziel ist es, die Materialsubstitution mit minimalen Veränderungen in den bestehenden Verarbeitungsprozessen zu ermöglichen.

Die Fraunhofer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler suchen Partner aus Unternehmen entlang der Wertschöpfungskette beginnend mit Herstellern von Kunststoffen und Additiven bis hin zu Unternehmen, die einzelne Bauteile in ihren Konstruktionen substituieren wollen, mit besonderem Fokus auf Entwickler und Produzenten fertiger Bauteile.

Gemeinsam Wettbewerbsvorteile sichern: Nachhaltige anspruchsvolle Kunststoffprodukte
OEM und Hersteller von Kunststoffbauteilen aus dem Bereich Bau, Automotive, Sport und Freizeit, Elektro- und Elektronik Bauteile, Haushaltsgeräte, die petrobasierte Kunststoffe durch biobasierte Lösungen substituieren möchten, erhalten mit der Teilnahme an dem neuen Projekt »Biobasierte Polyester für anspruchsvolle Langzeitanwendungen« ausreichend Wissen, um ihre eigene Forschung und Entwicklung individuell und zielgenau zu optimieren. Sie profitieren direkt von neuesten Erkenntnissen und sichern sich dadurch Wettbewerbsvorteile. Rohstoff- und Additivhersteller können ihr bestehendes Produktportfolio um neue Anwendungsmöglichkeiten erweitern und Compoundeure wappnen sich für zukünftige Herausforderungen beim Einsatz von Biokunststoffen.

More information:
polyester biobasierte Fasern
Source:

Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

UMSICHT-Wissenschaftspreis 2025: Start der Bewerbungsphase © Shutterstock/Composing Fraunhofer UMSICHT
UMSICHT-Wissenschaftspreis 2025: Start der Bewerbungsphase
12.12.2024

Ausschreibung UMSICHT-Wissenschaftspreis 2025

Ob Nutzung von Solar- und Windenergie, grüner Wasserstoff oder Elektromobilität – die Energiewende stellt unsere Infrastruktur, aber auch die Gesellschaft im Allgemeinen vor teils große Herausforderungen. Hinzu kommen immer häufigere Technologiesprünge in den verschiedensten Bereichen und die Notwendigkeit einer Kreislaufwirtschaft. All das beeinflusst unseren Alltag. Eine gute Zusammenarbeit aller Beteiligten ist essenziell für den erfolgreichen Weg in Richtung Klimaneutralität. Und eine entsprechende Kommunikation. Denn nur, wer gut und vor allem richtig informiert ist, hat Vertrauen und kann die Potenziale von Innovationen verstehen.

Ob Nutzung von Solar- und Windenergie, grüner Wasserstoff oder Elektromobilität – die Energiewende stellt unsere Infrastruktur, aber auch die Gesellschaft im Allgemeinen vor teils große Herausforderungen. Hinzu kommen immer häufigere Technologiesprünge in den verschiedensten Bereichen und die Notwendigkeit einer Kreislaufwirtschaft. All das beeinflusst unseren Alltag. Eine gute Zusammenarbeit aller Beteiligten ist essenziell für den erfolgreichen Weg in Richtung Klimaneutralität. Und eine entsprechende Kommunikation. Denn nur, wer gut und vor allem richtig informiert ist, hat Vertrauen und kann die Potenziale von Innovationen verstehen.

Seit 2010 prämiert der UMSICHT-Förderverein Wissenschaftler*innen und Journalist*innen mit dem UMSICHT-Wissenschaftspreis, die Forschungsergebnisse zu den Themen Umweltschutz und Nachhaltigkeit der Gesellschaft zugänglich machen. Die Bewerbungsphase für die kommende Ausgabe hat begonnen. Für die Kategorie Wissenschaft können ab sofort wissenschaftliche Publikationen eingereicht werden, die in einschlägigen Journals veröffentlicht sind. In der Kategorie Journalismus sind zwei Preise zu vergeben, hier ist die mediale Form der eingereichten Arbeit entscheidend: Print, Online oder Audio, Video. Bewerbungsschluss ist der 28. Februar 2025.

Neben der Skulptur „Innovation“ erhalten die Gewinner*innen des UMSICHT-Wissenschaftspreises 2025 ein Preisgeld von 2500 Euro pro Arbeit – und den Zugang zum Netzwerk einer anerkannten Forschungseinrichtung mit Kontakten in Wissenschaft, Wirtschaft und Politik. Die Preisverleihung findet am 3. Juli 2025 am Institutsstandort des Fraunhofer UMSICHT in Oberhausen statt.

Source:

Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

21.11.2024

Fraunhofer IGCV unterstützt Europa bei Lieferengpässen

Der Krieg in der Ukraine, die COVID-19-Krise oder auch die Schließung des Suezkanals hatten jeweils schwere Versorgungsunterbrechungen zur Folge und stellten die Weltwirtschaft vor finanzielle und logistische Herausforderungen. Doch auch im Kleinen konnte man erst kürzlich an den Überschwemmungen in Süddeutschland sehen, was es bedeutet, wenn Lieferketten unterbrochen sind.

Um vor allem kleine und mittlere Unternehmen (KMUs) in Europa zu unterstützen derartigen Störungen widerstandsfähiger und nachhaltiger entgegenzutreten, hat das ResC4EU Konsortium das EU-Projekt & die Initiative ResC4EU (Resilient Supply Chains for Europe) ins Leben gerufen. Im Rahmen des Projektes arbeitet das Fraunhofer IGCV an der Entwicklung von Modellen und digitalen Werkzeugen, die Störungen in Produktionsprozessen schneller erkennen und beheben können. Das EU-Projekt wird mit drei Millionen Euro von der Europäischen Union gefördert wird und ist auf drei Jahre ausgelegt.  

Der Krieg in der Ukraine, die COVID-19-Krise oder auch die Schließung des Suezkanals hatten jeweils schwere Versorgungsunterbrechungen zur Folge und stellten die Weltwirtschaft vor finanzielle und logistische Herausforderungen. Doch auch im Kleinen konnte man erst kürzlich an den Überschwemmungen in Süddeutschland sehen, was es bedeutet, wenn Lieferketten unterbrochen sind.

Um vor allem kleine und mittlere Unternehmen (KMUs) in Europa zu unterstützen derartigen Störungen widerstandsfähiger und nachhaltiger entgegenzutreten, hat das ResC4EU Konsortium das EU-Projekt & die Initiative ResC4EU (Resilient Supply Chains for Europe) ins Leben gerufen. Im Rahmen des Projektes arbeitet das Fraunhofer IGCV an der Entwicklung von Modellen und digitalen Werkzeugen, die Störungen in Produktionsprozessen schneller erkennen und beheben können. Das EU-Projekt wird mit drei Millionen Euro von der Europäischen Union gefördert wird und ist auf drei Jahre ausgelegt.  

Schnell Alternativen finden
Unternehmen sind in der Regel auf unterschiedliche Zulieferer angewiesen. Rohmaterialien oder Bauteile werden nicht selten über weite Strecken mit dem LKW, Zug oder Flugzeug transportiert. „Grundsätzlich ist es hilfreich, die eigenen Lieferketten gut zu kennen. Woher kommt mein Material und welche Wege muss es nehmen, um bei mir zu landen? Leider kommt es immer wieder vor, dass vor allem kleinere Unternehmen bankrottgehen, weil sie diesen Aspekt vernachlässigen und Lieferschwierigkeiten beziehungsweise -ausfälle im Krisenfall nicht ausgleichen können“, sagt Clemens Gonnermann, der am Fraunhofer IGCV zu Fragen der Digitalisierung und KI in der Produktion arbeitet.

Im Rahmen des ResC4EU Projekts soll deshalb ein Wissensmodell entstehen, das Unternehmen einen genauen Überblick über ihre Lieferketten gibt und umfassende Risikobewertungen für potenzielle Unterbrechungen aufzeigt. Im Bedarfsfall gibt das digitale Werkzeug dann mithilfe eines Algorithmus individuelle Lösungen für Produktion, Transport sowie Lagerung an. „Das übergeordnete Ziel ist immer, dass die Produktion wie gewohnt weiter geht, ohne Produktionsstopp oder Kurzarbeit der Mitarbeitenden. Das reduziert nicht nur Kosten, sondern fördert auch die Kundenzufriedenheit und schafft erhebliche Wettbewerbsvorteile“, erklärt der Fraunhofer-Wissenschaftler.

Nachhaltigkeit im Blick
Ändert sich eine Lieferkette, hat das allerdings nicht nur Auswirkungen darauf, ob weiter produziert werden kann oder nicht. Auch die CO2e-Bilanz eines Produktes ändert sich. Gemeint sind damit nicht nur CO2-Emissionen sondern auch Methanemissionen und weitere Einflussfaktoren. „Es lässt sich ein globaler Trend beobachten, bei dem Unternehmen immer stärker in die Pflicht genommen werden, transparent über ihre Treibhausgasemissionen Auskunft zu geben. Zudem werden diese zunehmend zu einem Wettbewerbsfaktor“, führt Aljoscha Hieronymus an, der am Fraunhofer IGCV im Themenbereich der Nachhaltigkeit arbeitet. Am naheliegendsten sei das beim Standort und Transport. „Ob ich mein Material regional beziehe oder es einfliegen lasse, hat einen Einfluss auf dessen ökologischen Fußabdruck."

Aber auch das Herstellungsverfahren als solches kann viel oder wenig Energie verbrauchen. Im Rahmen des EU-Projekts erarbeiten Gonnermann, Hieronymus und die Kolleg:innen daher nicht nur einheitliche Parameter für die Widerstandsfähigkeit von Lieferketten, sondern kategorisieren diese auch nach ihrem Energie- und Ressourcenverbrauch sowie ihrer Klimaauswirkung. »Wir werfen dabei zum Beispiel einen Blick auf die Energiemärkte in unterschiedlichen Ländern und schauen, ob der Strom dort aus erneuerbaren oder fossilen Quellen stammt. Das vereinfacht die Nachhaltigkeitsfrage für Unternehmen deutlich.“

CO2e-Bilanz am Beispiel von Carbon-Bauteilen
Gemeinsam mit der Abteilung für Nachhaltige Fabrikplanung und -betrieb am Fraunhofer IGCV untersuchen Clemens Gonnermann und sein Team exemplarisch die CO2e-Bilanz des Verbundwerkstoffs Carbon, der in der Luft- und Raumfahrt zum Einsatz kommt. Von der Produktion bis zum Recycling deckt das Fraunhofer IGCV dessen gesamte Wertschöpfungskette ab und berücksichtigt dabei auch die Ansprüche aus der Industrie. „Aufgrund unserer Expertise in der Forschungs- und Entwicklungsarbeit von Carbon-Composites, können wir auf umfangreiche Daten zurückgreifen. Für das ResC4EU-Projekt entwickeln wir auf dieser Basis Modelle, die unterschiedliche Fertigungsprozesse miteinander vergleichen und dabei ökologisch und ökonomisch bewerten“, erklärt Gonnermann. „Diese Berechnungen werden automatisiert und bieten dem Unternehmen im Bedarfsfall eine nachhaltige und wirtschaftlich sinnvolle Lösung.“ Die Modellierungen dienen im zweiten Schritt als Blaupause für weitere technische Verfahren und Bauteile aus anderen Industriesektoren.

Die ResC4EU Initiative bietet Unterstützung für KMUs aus insgesamt 14 unterschiedlichen Industriesektoren an, darunter Luftfahrt-, Raumfahrt- und Verteidigung, zivile Sicherheit, Mobilität (Transport- und Automobilindustrie), Erneuerbare Energien, Elektronikindustrie, digitale Industrie, Baugewerbe, Textilindustrie, Agrar- und Lebensmittelsektor, Kultur- und Kreativwirtschaft, Gesundheitssektor, Sozialwirtschaft, Einzelhandel, und Tourismus.

Um diese Bandbreite abdecken zu können, besteht das ResC4EU Konsortium aus sechs der führenden europäischen Industrieverbände und -cluster mit direkten Zugang zu bis zu 1000 KMUs in ganz Europa. Außerdem gehören dem Konsortium zwei KMUs an, eine KMU für Cluster- und Innovationsmanagement und eine KMU für digitale B2B Plattformentwicklung und -management. Das Fraunhofer IGCV und das Institut für Seeverkehrswirtschaft und Logistik (ISL) vervollständigen das Konsortium als Forschungseinrichtungen. Koordiniert wird das EU-Projekt vom deutschen Industrieverband Composites United e.V. (CU).

Die einzelnen Partner des ResC4EU-Konsortiums sind:

  • CU, Composites United e.V. (Deutschland) – Koordinator
  • MCN, Maritimes Cluster Norddeutschland e.V. (Deutschland)
  • LITC, Lettischer IT Cluster (Lettland), ein Europäisches Digitales Innovationszentrum (EDIH, European Digital Innovation Hub)
  • AIDIMME (Spanien), Technologieinstitut und Verband Innovativer Unternehmen
  • PKTK, Polnisches Cluster für Verbundwerkstoffe (Polen), koordiniert von GoFar Sp.z.o.o
  • ATIM Cluster, Irisches Cluster für fortschrittliche Technologien in der Fertigung (Irland), koordiniert von der Technischen Universität Shannon: Midlands Midwest (TUS)
  • Scaberia AS (Norwegen)
  • GreenTwin GmbH (Österreich)
  • ISL, Institut für Seeverkehrswirtschaft und Logistik (Deutschland)
  • Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. (Deutschland)

Das ResC4EU Konsortium
Das ResC4EU Konsortium wird Modelle und Tools entwickeln und bereitstellen, die KMUs bei der Erkennung und Antizipation von Störungen in ihrer Lieferkette unterstützen können. Des Weiteren werden KMUs maßgeschneiderte Unterstützungs- und Schulungsprogramme angeboten. Darüber hinaus werden KMUs aus dem verarbeitenden Gewerbe, die fortschrittliche Technologien implementieren müssen, mit technisch versierten KMUs zusammengebracht, die innovativen Lösungen für widerstandsfähigere und nachhaltigere Produktionsprozesse und Lieferketten anbieten. Die Unterstützung durch das Konsortium beginnt mit einer Bewertung der Bedürfnisse, Risiken, Störungen, Herausforderungen und Möglichkeiten für KMUs.

Source:

Fraunhofer IGCV

09.10.2024

Dezentrale Versorgung mit Wasserstoff: Ammoniak als Speicher

In der Wasserstoffwirtschaft spielt Ammoniak eine wichtige Rolle als Transport- und Speichermedium. Vielversprechende Lösungen für dessen Einsatz als Energievektor werden aktuell im Fraunhofer-Leitprojekt AmmonVektor entwickelt. Doch wie groß sind die Potenziale? Und wo liegen die Grenzen? Der Workshop »Ammoniak – DIE Lieferkette für die Wasserstoffwirtschaft?!«, am 30. Oktober in Oberhausen, gibt einen Überblick über die neuesten Technologien und Entwicklungen und liefert Impulse für die Energiewende.

In der Wasserstoffwirtschaft spielt Ammoniak eine wichtige Rolle als Transport- und Speichermedium. Vielversprechende Lösungen für dessen Einsatz als Energievektor werden aktuell im Fraunhofer-Leitprojekt AmmonVektor entwickelt. Doch wie groß sind die Potenziale? Und wo liegen die Grenzen? Der Workshop »Ammoniak – DIE Lieferkette für die Wasserstoffwirtschaft?!«, am 30. Oktober in Oberhausen, gibt einen Überblick über die neuesten Technologien und Entwicklungen und liefert Impulse für die Energiewende.

Der industrielle Bedarf an Strom und Prozesswärme in Deutschland ist immens und wird ohne Importe nachhaltig erzeugter Energieträger nicht gedeckt werden können. Ein solcher Energieträger der Zukunft ist Wasserstoff. Auf dem Weg zu einer Wasserstoffwirtschaft gibt es noch viele offene Fragen. Eine davon ist, wie die Versorgung mit grünem Wasserstoff in der Fläche aussehen kann. Lösungen für die logistischen Herausforderungen werden im Rahmen von AmmonVektor entwickelt. Das Fraunhofer-Leitprojekt setzt auf Ammoniak als sogenannten Energievektor, der sich in seiner flüssigen Form technisch einfach und ohne großen Energieaufwand transportieren lässt. Ein weiterer Vorteil ist, dass Ammoniak durch die Düngemittelproduktion bereits über eine weltweite Transportinfrastruktur verfügt.

Forschende aus den acht Fraunhofer-Instituten ICT, IGB, IKTS, IML, IMM, IMW, ITWM und UMSICHT betrachten über einen Zeitraum von drei Jahren die gesamte Wertschöpfungskette: »Es entstehen Reaktoren und Katalysatoren für eine flexible, energieeffiziente Ammoniak-Synthese. Zudem entwickeln wir Technologien für die Spaltung von Ammoniak und dessen Nutzung zur Erzeugung von Strom, Wärme und Bewegung«, erklärt Dr.-Ing. Andreas Menne von Fraunhofer UMSICHT, das die Projektleitung innehat. Ebenfalls werden Speicher- und Logistikkonzepte erstellt und Geschäftsmodelle entworfen. Alles unter der Zielsetzung, in Zukunft Wasserstoff dezentral verfügbar zu machen.

Die gesamte Wertschöpfungskette
AmmonVektor umfasst insgesamt fünf Teilprojekte. Das erste Teilprojekt beschäftigt sich mit der Entwicklung von Prozessen, die den Betrieb von dezentralen Anlagen für die lastflexible und bedarfsorientierte Ammoniaksynthese ermöglichen. Im zweiten Teilprojekt werden sichere Logistikalternativen und Szenarien für den Transport und die Speicherung von Ammoniak untersucht. An der dezentralen Wasserstoffrückgewinnung – dem Ammoniakcracken – forschen die Beteiligten in Teilprojekt drei. Sie optimieren Crackkatalysatoren hinsichtlich ihrer Aktivität und Stabilität für den Betrieb in verschiedenen Reaktoren. Den Blick auf die direkte Ammoniaknutzung richtet Teilprojekt Nummer vier. Es werden zwei grundlegende Wege zur Strom- und Wärmebereitstellung betrachtet: die Umsetzung von Ammoniak in Festoxidbrennstoffzellen-Systemen und die motorische Verbrennung. Last but not least Teilprojekt fünf, in dem die zuvor entlang der Ammoniak-Wertschöpfungskette optimierten Technologien hinsichtlich ihrer Resilienz sowie ökonomischen und ökologischen Nachhaltigkeit analysiert werden. Andreas Menne: »Auf dieser Basis wollen wir aussagekräftige Informationen über die Potenziale einer langfristig erfolgreichen Umsetzung der Technologien im industriellen Maßstab liefern.«

Workshop: neueste Technologien und Entwicklungen im Themenfeld Ammoniak
Doch wie genau kann diese Umsetzung in der Praxis aussehen? Am 30. Oktober widmet sich der Workshop »Ammoniak – DIE Lieferkette für die Wasserstoffwirtschaft?!« bei Fraunhofer UMSICHT in Oberhausen dem Themenfeld Ammoniak. Expertinnen und Experten aus Wissenschaft und Wirtschaft informieren aus verschiedenen Blickwinkeln über dezentrale Nutzungskonzepte. Es geht um konkrete Anwendungsfälle von Ammoniak als Wasserstoffspeicher und das Fraunhofer-Leitprojekt AmmonVektor, aber auch um die Hürden einer Wasserstoffwirtschaft und die Regulatorik. Der Workshop richtet sich u. a. an Interessierte aus Industrie und Wissenschaft, Energieversorger, dezentrale Anwender von Wasserstofftechnologien, Transport- und Logistikunternehmen. Teilnehmende können sich direkt einbringen und sind eingeladen, gemeinsam mit den Referentinnen und Referenten zu diskutieren.

Source:

Fraunhofer UMSICHT

07.08.2024

Hohenstein: Start of new Recycling Project

Transforming old textiles into new, high-quality materials on a large scale – that is the subject of a new innovation project by eeden, the Textile Logistics Center (CTL) at the Niederrhein University of Applied Sciences and the Fraunhofer IML, and Hohenstein.

The project aims to promote a circular textile economy through technological and logistical optimizations. eeden's innovative fiber-to-fiber recycling process will be further developed to efficiently process textile waste from laundries. Additionally, logistics will be restructured, from collection to recycling, to ensure a resource-conserving and efficient supply of this material stream. With a total investment of over €625,000, the project is co-financed by the Ministry for the Environment, Nature Conservation and Transport of the State of North Rhine-Westphalia and the European Union as part of the Green Economy in NRW innovation competition.

Hohenstein and eeden jointly conduct analytical tests on used textiles to accurately determine the properties of the textile waste after various cleaning cycles.

Transforming old textiles into new, high-quality materials on a large scale – that is the subject of a new innovation project by eeden, the Textile Logistics Center (CTL) at the Niederrhein University of Applied Sciences and the Fraunhofer IML, and Hohenstein.

The project aims to promote a circular textile economy through technological and logistical optimizations. eeden's innovative fiber-to-fiber recycling process will be further developed to efficiently process textile waste from laundries. Additionally, logistics will be restructured, from collection to recycling, to ensure a resource-conserving and efficient supply of this material stream. With a total investment of over €625,000, the project is co-financed by the Ministry for the Environment, Nature Conservation and Transport of the State of North Rhine-Westphalia and the European Union as part of the Green Economy in NRW innovation competition.

Hohenstein and eeden jointly conduct analytical tests on used textiles to accurately determine the properties of the textile waste after various cleaning cycles.

Subsequently, the CTL, supported by eeden, will develop a concept for the efficient procurement of raw materials and their integration into a sustainable business structure.

Finally, the new process will be validated by eeden on a technical scale. By 2026, the close collaboration between eeden, the Center Textile Logistics (CTL) and Hohenstein aims to promote textile circularity and make a significant contribution to reducing textile waste.

Source:

Hohenstein

10.07.2024

Circular Valley Convention 2025: New Platform for the circular economy

The Circular Valley Convention is a new trade fair format organised by Messe Düsseldorf in cooperation with the non-profit Circular Valley Foundation and with scientific support from the renowned Fraunhofer Institute for Environmental, Safety, and Energy Technology called UMSICHT.

The convention looks at the circular economy from a holistic perspective: across industries and materials – and all phases of the circular economy, from smart circular design to the reuse and further utilisation of products.

As a central global platform for the circular economy, it brings together decision-makers and experts from business, academia, politics, and society in one place. Under the motto "Uniting Industries for a Circular Tomorrow", it promotes their networking in order to present and jointly develop circular solutions and processes and drive forward the transformation towards a circular economy.

The Circular Valley Convention is a new trade fair format organised by Messe Düsseldorf in cooperation with the non-profit Circular Valley Foundation and with scientific support from the renowned Fraunhofer Institute for Environmental, Safety, and Energy Technology called UMSICHT.

The convention looks at the circular economy from a holistic perspective: across industries and materials – and all phases of the circular economy, from smart circular design to the reuse and further utilisation of products.

As a central global platform for the circular economy, it brings together decision-makers and experts from business, academia, politics, and society in one place. Under the motto "Uniting Industries for a Circular Tomorrow", it promotes their networking in order to present and jointly develop circular solutions and processes and drive forward the transformation towards a circular economy.

Messe Düsseldorf is contributing its many years of expertise to the Circular Valley Convention stemming from a wide range of trade fairs such as K, interpack and drupa, which are closely related to the circular economy. The non-profit Circular Valley Foundation, the cooperation partner of the convention, has a comprehensive understanding of the circular economy and a large network. The scientific support provided by the Fraunhofer Institute for Environmental, Safety, and Energy Technology UMSICHT and the associated expertise round off the extensive professional support.

The Circular Valley Convention covers all phases of the circular economy: from the use of renewable raw materials to product design, manufacturing, logistics, and operations all the way through to collection, sorting, and recycling, featuring solutions for different material classes and value chains. The convention combines applied research and practice and is a content hub for top decision-makers and experts. With the guiding theme "Enabling Circular Economy", the focus is on three central topics that enable the transformation towards a circular economy:

  • Enabling Value Chains: the implementation of efficient, sustainable, and cross-industry circular solution strategies to maximise the use of resources and make business models fit for the future.
  • Enabling Technologies: the transfer of circular competencies such as redesign, refurbish, remanufacture & recycle. The goal is to optimise products and processes using technologies that comply with the principles of the circular economy.
  • Enabling Materials: the promotion of the efficient use and recycling of various materials, aiming for the extension of product lifespans and the integration of cross-material circular strategies for the sustainable use of resources.

the Circular Valley Convention offers a three-part event format consisting of a conference, an expo, and a networking event on the evening of 12 March 2024. Over 100 high-calibre speakers are scheduled to attend the conference. More than 130 exhibitors and partners are expected to attend the expo, the marketplace for future-oriented circular solutions, which offers insights into new trends, innovations, and best practice examples.

Source:

Messe Düsseldorf GmbH

Fraunhofer CCPE: Nachhaltige Geokunststoffe und Advanced Recycling auf der ACHEMA 2024 (c) Fraunhofer LBF
Geokunststoffe - Nachhaltiger Landschaftsbau mit biobasierten Polymeren
24.05.2024

Fraunhofer CCPE: Nachhaltige Geokunststoffe und Advanced Recycling auf der ACHEMA 2024

Erstmalig stellt der Fraunhofer Cluster of Excellence Circular Plastics Economy CCPE das Thema »Nachhaltige Geokunststoffe für den Landschaftsbau« auf der ACHEMA 2024 neben dem Thema »Advanced Recycling« vor.

Ist es möglich, Kunststoffe für den Landschaftsbau aus biobasierten Polymeren herzustellen? Können Produkte ohne Umweltprobleme und mit kontrolliertem Abbau hergestellt werden? Genau diesen Fragen, die für eine Vielzahl an kommerziellen Produkten wichtig ist, widmet sich das Fraunhofer CCPE in seinem neuen Forschungsschwerpunkt »Nachhaltige Geokunststoffe für den Landschaftsbau«.

Erstmalig stellt der Fraunhofer Cluster of Excellence Circular Plastics Economy CCPE das Thema »Nachhaltige Geokunststoffe für den Landschaftsbau« auf der ACHEMA 2024 neben dem Thema »Advanced Recycling« vor.

Ist es möglich, Kunststoffe für den Landschaftsbau aus biobasierten Polymeren herzustellen? Können Produkte ohne Umweltprobleme und mit kontrolliertem Abbau hergestellt werden? Genau diesen Fragen, die für eine Vielzahl an kommerziellen Produkten wichtig ist, widmet sich das Fraunhofer CCPE in seinem neuen Forschungsschwerpunkt »Nachhaltige Geokunststoffe für den Landschaftsbau«.

Vom 10. bis 14. Juni 2024 zeigt das Fraunhofer CCPE auf der ACHEMA 2024, wie sich innovative und nachhaltige Materialien für den Einsatz in komplexen Umgebungen designen lassen. Geokunststoffe werden heutzutage bereits für diverse Anwendungen auf Basis nachwachsender Rohstoffe, sowohl Biopolymere als auch z. B. Naturfasern, hergestellt. Hierbei gilt es, sowohl herausfordernden Anforderungen nicht nur initial, sondern über eine vordefinierte Einsatzdauer zu genügen, um gleichzeitig aber für viele Anwendungen vollständig bioabbaubar zu sein. In der Kooperation des Fraunhofer CCPE werden bereits jahrelange Erfahrungen mit Biopolymeren, wie Polylactid (PLA) und Polybutylensuccinat (PBS), sowie mit allen notwendigen Prozessschritten mit Fokus auf die Herstellung hochqualitativer Fasern aus PLA und PBS verfolgt. Flankiert werden diese durch Untersuchungen zu zeitlich definiertem Abbau in Böden und aquatischen Umgebungen sowie durch ökotoxikologische Einschätzungen der Neuentwicklungen, um den raschen Transfer in die Anwendung zu gewährleisten.

Ebenfalls auf der ACHEMA stellt Fraunhofer CCPE das »Advanced Recycling« aus. Gerade bei schwer recycelbaren Abfällen ist es oft eine Herausforderung, das passende Verfahren zu finden. Mit der CCPE-Recyclingkaskade für kunststoffhaltige Abfälle, die aus einer Kombination von drei Fraunhofer-Technologien besteht, können hochwertige Kunststoff-Rezyklate mit optimierter Produktausbeute erzeugt werden. Diese Abfälle umfassen beispielsweise gemischte Verpackungsabfälle, Schredderreste oder Verbundmaterialien, die mit konventionellen, mechanischen Verfahren nicht mehr recycelbar sind. Die Einsatzstoffe werden vorsortiert und dann mit einer Kombination aus drei innovativen Recyclingtechnologien behandelt: lösungsmittelbasierter Prozess, Solvolyse und iCycle® Prozess.

Source:

Fraunhofer CCPE

BioComposites AG - Flachsgewebe © Hochschule Aalen
07.05.2024

Gemeinsam Forschung an nachhaltigen Lösungen für Faserverbundwerkstoffe im Leichtbau

Faserverbundwerkstoffe verfügen über herausragende mechanische Eigenschaften bei gleichzeitig niedriger Dichte. Daraus gefertigte Gegenstände sind leicht und gleichzeitig sehr stabil – das macht sie zum idealen Werkstoff für Sportartikelhersteller über die Automobilindustrie bis hin zur Luft- und Raumfahrt. Statt den bisher üblichen Glas- und Carbonfasern sollen nun zunehmend natürliche Fasern wie Flachs, Hanf oder Jute als Verstärkung eingesetzt werden. Durch ihr Potential während der Herstellung Treibhausgasemissionen und Energie einzusparen, ermöglichen sie eine vergleichsweise günstige Herstellung. Ihre mechanischen Eigenschaften deuten einerseits auf noch nicht ausgeschöpftes Potenzial hin, können jedoch je nach jährlichen Wachstumsbedingungen in ihrer Dichte, Festigkeit oder Steifigkeit stark variieren. Um zukünftig Faserverbundwerkstoffe auf Basis nachwachsender Rohstoffe möglichst effizient, nachhaltig und vor allem wettbewerbsfähig herstellen zu können, bündeln die Hochschule Aalen und das Fraunhofer-IGCV ihre Expertisen hinsichtlich Werkstoff- und Produktionstechnik.

Faserverbundwerkstoffe verfügen über herausragende mechanische Eigenschaften bei gleichzeitig niedriger Dichte. Daraus gefertigte Gegenstände sind leicht und gleichzeitig sehr stabil – das macht sie zum idealen Werkstoff für Sportartikelhersteller über die Automobilindustrie bis hin zur Luft- und Raumfahrt. Statt den bisher üblichen Glas- und Carbonfasern sollen nun zunehmend natürliche Fasern wie Flachs, Hanf oder Jute als Verstärkung eingesetzt werden. Durch ihr Potential während der Herstellung Treibhausgasemissionen und Energie einzusparen, ermöglichen sie eine vergleichsweise günstige Herstellung. Ihre mechanischen Eigenschaften deuten einerseits auf noch nicht ausgeschöpftes Potenzial hin, können jedoch je nach jährlichen Wachstumsbedingungen in ihrer Dichte, Festigkeit oder Steifigkeit stark variieren. Um zukünftig Faserverbundwerkstoffe auf Basis nachwachsender Rohstoffe möglichst effizient, nachhaltig und vor allem wettbewerbsfähig herstellen zu können, bündeln die Hochschule Aalen und das Fraunhofer-IGCV ihre Expertisen hinsichtlich Werkstoff- und Produktionstechnik.

Die Arbeitsgruppe BioComposites mit aktuell noch zwei Forschenden aus beiden Einrichtungen hat zum Ziel, hochwertige biobasierte Faserverbundwerkstoffe für Leichtbauanwendungen zu entwickeln und deren Fertigungsprozesse zu optimieren. Faserverbundwerkstoffe aus biobasierten Komponenten können so – insbesondere in Kombination mit den richtigen Recyclingstrategien – dazu beitragen, dass weniger Schadstoffe in Luft, Wasser und Boden freigesetzt werden

Prof. Dr.-Ing. Iman Taha, Inhaberin des Lehrstuhls für nachhaltige Werkstoffe in der Kunststofftechnik der Hochschule Aalen und Leiterin der Arbeitsgruppe, sieht großes Potenzial in der gemeinsamen Forschung: "Bio-Composites haben ein grünes Image, aber sie bieten noch so viel mehr. Im Gegensatz zu herkömmlichen Verbundwerkstoffen, die oft auf Erdölprodukten basieren, sind Bio-Composites eine ökologische Alternative, die einen wichtigen Beitrag auch zur Reduzierung des CO2-Ausstoßes leisten kann. Damit kommt ihnen eine tragende Rolle zu, unseren Alltag nachhaltiger zu gestalten."

Das Mehrweg-Glossar ist zweisprachig (Deutsch und Englisch) und kostenlos erhältlich. © Adobe Stock PX Media/Composing Fraunhofer IML
Das Mehrweg-Glossar ist zweisprachig (Deutsch und Englisch) und kostenlos erhältlich.
14.02.2024

Klarheit im Begriffs-Dschungel der Circular Economy

Wie unterscheiden sich Wiederverwendung und Recycling? Wie ist der deutsche Begriff Mehrweg zu verwenden, wie grenzt er sich von Einweg ab? Für welche Bewertung sind Wiedereinsatzquoten sinnvoller als Recyclingquoten? Antworten auf diese nicht zuletzt durch die PPWR (Packaging & Packaging Waste Regulation der EU) aufgeworfenen Fragen und kurze Erläuterungen zu Begrifflichkeiten der Kreislaufführung von Verpackungen liefert das neue auf Deutsch und Englisch erschienene »Mehrweg-Glossar/Glossary on Reuse«. Das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT und das Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML erstellten dies im Auftrag der Stiftung Initiative Mehrweg, um Klarheit in die oft nicht trennscharfen Begrifflichkeiten rund um Wiederverwendung und die Circular Economy zu bringen.

Wie unterscheiden sich Wiederverwendung und Recycling? Wie ist der deutsche Begriff Mehrweg zu verwenden, wie grenzt er sich von Einweg ab? Für welche Bewertung sind Wiedereinsatzquoten sinnvoller als Recyclingquoten? Antworten auf diese nicht zuletzt durch die PPWR (Packaging & Packaging Waste Regulation der EU) aufgeworfenen Fragen und kurze Erläuterungen zu Begrifflichkeiten der Kreislaufführung von Verpackungen liefert das neue auf Deutsch und Englisch erschienene »Mehrweg-Glossar/Glossary on Reuse«. Das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT und das Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML erstellten dies im Auftrag der Stiftung Initiative Mehrweg, um Klarheit in die oft nicht trennscharfen Begrifflichkeiten rund um Wiederverwendung und die Circular Economy zu bringen.

Das rund 40 Seiten umfassende, zweisprachige Glossar hat das Ziel, Beschreibungen und Vergleiche im Bereich der wiederverwendbaren und rezyklierbaren Verpackungssysteme zu schärfen. Das Werk soll als Arbeitshilfe dienen, um die Kommunikation zwischen Wissenschaft, Politik, Unternehmen und Verbraucher*innen zu erleichtern. Begrifflichkeiten wie Recycling, Reutilization, Einweg, Mehrweg oder Recyclingquoten sind omnipräsent, jedoch nicht immer trennscharf definiert. Beispielsweise werden Wiederverwendung und Recycling manchmal als konkurrierende Verfahren angesehen, manchmal fungiert Recycling als Oberbegriff, manchmal Wiederverwendung. »In diesem Glossar betrachten wir die Wiederverwendung als zerstörungsfreie Kreislaufführung, d.h. das Objekt und seine Form bleiben erhalten, während das Recycling einen zerstörenden Aufbereitungsprozess beschreibt, bei dem es vor allem um den Stofferhalt geht«, gibt Jürgen Bertling von Fraunhofer UMSICHT und Mitautor des Glossars einen Einblick.

Das Glossar ist in vier Kapitel unterteilt: Zunächst erläutert das Autorenteam relevante Aspekte für den Vergleich von Verpackungssystemen, das nächste Kapitel enthält Übersichtsgrafiken zu Verpackungstypen in Abhängigkeit ihrer Kreislauffähigkeit und eine schematische Darstellung verbundener Kreisläufe. Die Definitionen aller relevanten Begrifflichkeiten wie z. B. Wiederverwendung und Weiterverwendung sowie eine Abgrenzung und Einordnung der im Deutschen verwendeten Begrifflichkeiten Einweg und Mehrweg finden sich im dritten Kapitel. Das Glossar schließt mit einem Kapitel zu Formeln und Formelzeichen für Berechnungen, die zu einer möglichst allgemeinverständlichen Schreibweise in wissenschaftlich-technischen Analysen beitragen sollen.

Das Glossar ist frei zugänglich und kann unter diesem Link heruntergeladen werden.

Source:

Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT
Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML

NRW.Energy4Climate veröffentlicht Diskussionspapier. © Warchi-iStock.com
NRW.Energy4Climate veröffentlicht Diskussionspapier.
13.02.2024

Klimaneutrale Industrie braucht schnelle Genehmigungsverfahren

Für die Transformation der Industrie hin zur Klimaneutralität sind zügige Genehmigungsverfahren eine zentrale Rahmenbedingung. Denn sie bestimmen darüber, ob notwendige Maßnahmen schnell umgesetzt werden können. Mit dem nun veröffentlichten Diskussionspapier legt die unter dem Dach der Landesgesellschaft NRW.Energy4Climate arbeitende Initiative IN4climate.NRW konkrete Vorschläge zur Weiterentwicklung des Rechtsrahmens vor.

EnWG, UVPG, BImSchG, BauGB: Diese Kürzel stehen für Bundesgesetze, die erheblichen Einfluss auf die Dauer von Genehmigungsverfahren nehmen können. Um die Industrie beim klimaneutralen Umbau bestmöglich zu unterstützen, ist es notwendig, diesen bestehenden Rechtsrahmen weiterzuentwickeln. Hier setzt das Diskussionspapier »Vorschläge zur Beschleunigung von Genehmigungsverfahren für die Transformation der Industrie zur Klimaverträglichkeit« an. In fünf Themenfeldern formuliert das Papier Vorschläge zur Änderung des Bundesrechts. Ausgangspunkt sind dabei Praxiserfahrungen der energieintensiven Grundstoffindustrie und der zugehörigen Infrastruktursektoren.

Für die Transformation der Industrie hin zur Klimaneutralität sind zügige Genehmigungsverfahren eine zentrale Rahmenbedingung. Denn sie bestimmen darüber, ob notwendige Maßnahmen schnell umgesetzt werden können. Mit dem nun veröffentlichten Diskussionspapier legt die unter dem Dach der Landesgesellschaft NRW.Energy4Climate arbeitende Initiative IN4climate.NRW konkrete Vorschläge zur Weiterentwicklung des Rechtsrahmens vor.

EnWG, UVPG, BImSchG, BauGB: Diese Kürzel stehen für Bundesgesetze, die erheblichen Einfluss auf die Dauer von Genehmigungsverfahren nehmen können. Um die Industrie beim klimaneutralen Umbau bestmöglich zu unterstützen, ist es notwendig, diesen bestehenden Rechtsrahmen weiterzuentwickeln. Hier setzt das Diskussionspapier »Vorschläge zur Beschleunigung von Genehmigungsverfahren für die Transformation der Industrie zur Klimaverträglichkeit« an. In fünf Themenfeldern formuliert das Papier Vorschläge zur Änderung des Bundesrechts. Ausgangspunkt sind dabei Praxiserfahrungen der energieintensiven Grundstoffindustrie und der zugehörigen Infrastruktursektoren.

Samir Khayat, Geschäftsführer von NRW.Energy4Climate: »In unserer Initiative IN4climate.NRW bringen wir Wissenschaft, Politik und Wirtschaft an einen Tisch und erarbeiten Lösungsansätze, um den klimaneutralen Umbau der Industrie in der Praxis umzusetzen. Schnelle Genehmigungsverfahren sind hierbei von ganz zentraler Bedeutung. In dem Diskussionspapier machen wir konkrete Vorschläge, die echtes Beschleunigungspotenzial haben. Denn notwendige Umbaumaßen müssen, unter Wahrung der rechtlichen Vorgaben, zeitnah und zielgerichtet umgesetzt werden können.«

Den Diskussionsbeitrag hat IN4climate.NRW gemeinsam mit Partnerunternehmen in der Arbeitsgruppe »Genehmigungsverfahren« erarbeitet. Hierzu gehören Heidelberg Materials, thyssenkrupp Steel, Open Grid Europe und das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT.

Bundeseinheitliche Beschleunigung von Fachverfahren
Prof. Dr.-Ing. Ulrich Seifert vom Fraunhofer UMSICHT und einer der Autoren: »Die grundsätzliche Passfähigkeit der Vorschläge in den bestehenden Rechtsrahmen und plausibel darstellbare Bezüge zu übergeordneten, rechtsverbindlichen Zielen des Klimaschutzes waren die Leitmerkmale, um aus den beigesteuerten Hinweisen und Empfehlungen der Industriepartner eine Auswahl treffen und ausformulieren zu können. Die Vorschläge konzentrieren sich auf mögliche Änderungen des Bundesrechts, da in erster Linie eine bundeseinheitliche Beschleunigung von Fachverfahren angestrebt werden sollte, die allen Betroffenen in der Praxis zugutekommt. Sie folgen dem erkannten Bedarf, Transformationsvorhaben in der Breite den Weg zu ebnen und dabei auch notwendige Infrastrukturen einzubeziehen.«

Einige der in dem Papier enthaltenen Vorschläge sind bereits Gegenstand laufender Prozesse zur Gesetzesnovellierung, zu welchen das Papier durch die Einbettung in Praxiserfahrungen einen ergänzenden Beitrag leisten möchte. Die Vorschläge sind in die Themenfelder Energiewirtschaftsgesetz (EnWG), Gesetz über die Umweltverträglichkeitsprüfung (UVPG), Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG), Baugesetzbuch (BauGB) und Übergreifendes untergliedert. Jedem Änderungsvorschlag wird eine kurze Beschreibung der rechtlichen Situation vorangestellt, die die Problematik mit dem Blick auf zügige Genehmigungsverfahren veranschaulicht. Dem einzelnen Änderungsvorschlag folgt die juristische Begründung.

Source:

Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

 

Fraunhofer CCPE Positionspapier »Challenges and requirements in comparative life cycle assessment of plastics recycling« Fraunhofer Cluster of Excellence Circular Plastics Economy CCPE
Fraunhofer CCPE Positionspapier »Challenges and requirements in comparative life cycle assessment of plastics recycling«
06.02.2024

Transparente Ökobilanzierung des Kunststoffrecyclings

Ökobilanzierungen dienen oftmals als Entscheidungsgrundlage für die Auswahl von umweltfreundlichen Verfahren, Einsatzstoffen oder Dienstleistungen beim Kunststoffrecycling. Doch wie sieht eine vergleichbare und transparente ökologische Bewertung aus, die unterschiedlichen Ansprüchen gerecht wird? Fraunhofer CCPE Forschende haben zehn Herausforderungen und zehn Anforderungen herausgearbeitet, die Vergleichbarkeit und Transparenz bei der ökologischen Bewertung des Kunststoffrecycling erhöhen.

Ökobilanzierungen dienen oftmals als Entscheidungsgrundlage für die Auswahl von umweltfreundlichen Verfahren, Einsatzstoffen oder Dienstleistungen beim Kunststoffrecycling. Doch wie sieht eine vergleichbare und transparente ökologische Bewertung aus, die unterschiedlichen Ansprüchen gerecht wird? Fraunhofer CCPE Forschende haben zehn Herausforderungen und zehn Anforderungen herausgearbeitet, die Vergleichbarkeit und Transparenz bei der ökologischen Bewertung des Kunststoffrecycling erhöhen.

Mit Ökobilanzstudien lassen sich nicht nur Produkte und Dienstleistungen über ihren gesamten Lebenszyklus hinweg bewerten, sondern es können auch verschiedene Recyclingverfahren und recycelter Kunststoff mit Neuware verglichen werden. Die Ergebnisse dienen als Entscheidungsgrundlage bei der Auswahl der Optionen mit den geringsten Umweltwirkungen. Die grundlegende Vergleichsgröße in jeder Ökobilanz ist die funktionelle Einheit. Alle Umweltwirkungen werden auf diese Größe bezogen. Das Recycling von Kunststoffen erfüllt immer mehrere Funktionen wie die ordnungsgemäße Behandlung von Abfällen und die Bereitstellung neuer Ressourcen für weitere Produkte. Der Umgang mit dieser Multifunktionalität in der Ökobilanzierung des Recyclings wird seit langem ohne Konsens diskutiert.

Die Fraunhofer CCPE-Forschenden möchten mit ihrem gerade erschienenen Positionspapier diese Herausforderungen und Anforderungen verdeutlichen, die bei der Bewertung und dem Vergleich von Kunststoffrecyclingaktivitäten bestehen. Der Fokus liegt auf der Unterscheidung zwischen den Funktionalitäten der Abfallbehandlung und Materialbereitstellung. »Wir wollen mit dem Positionspapier Raum für einen offenen und transparenten Austausch zwischen Wissenschaft, Industrie und Politik eröffnen, um Entscheidungen auf Basis des ökologischen Vergleichs verständlich und belastbar zu gestalten«, so Anna Kerps, Initiatorin des Positionspapiers und wissenschaftliche Mitarbeiterin des Fraunhofer CCPE.

Die Autor*innen weisen darauf hin, dass vergleichende Ökobilanzen zudem von verschiedenen Randbedingungen und Annahmen abhängen. Die Prüfung logischer Widersprüche in den Annahmen ist eine Hauptanforderung für aussagekräftige Vergleiche. Inkonsistente Ökobilanzstudien führen oft zu Fehlinterpretationen. Weitere Herausforderungen sehen sie im Umgang mit den verschiedenen Technologierouten und -skalen sowie der Komplexität von Recyclingrouten gemischter Abfälle. Unterschiedliche Abfallherkünfte und mitgesammelte Störstoffe beeinflussen die Qualität der Rezyklate – und müssen in der Bilanzierung berücksichtigt werden.

Weiterhin ist es auf methodischer Ebene wichtig, Modellierungsansätze in Bezug auf Multifunktionalität und Systemgrenzen zu verbessern. Der Vergleich verschiedener Recyclingverfahren und von Neuware mit Rezyklat ist herausfordernd, da sie unterschiedliche Funktionalitäten haben. Insgesamt fehlt es bisher an einem methodischen Konsens, um robuste und vergleichbare Ökobilanz-Ergebnisse zu erhalten.

Source:

Fraunhofer Cluster of Excellence Circular Plastics Economy CCPE

Fraunhofer: "Innovative Citizen" 2023 - Selbst zu Makern werden (c) Fraunhofer UMSICHT
20.11.2023

Fraunhofer: "Innovative Citizen" 2023 - Selbst zu Makern werden

Was ist eine demokratische Technik? Wie können wir technologische Innovationen am besten für selbstbestimmte Lebensstile mitgestalten? Welchen Beitrag können neue Technologien für einen Wandel hin zu mehr Nachhaltigkeit leisten? Diese Fragen und eine Vielzahl an praktischen Workshops, Diskussionen und Vorträgen stehen im Mittelpunkt beim »Innovative Citizen – dem Festival für eine demokratische Technik | make - fab - grow - repair - cycle« am 24. und 25. November in der Werkhalle des Uniongewerbehof in Dortmund. Beim Festival steht vor allem das Kennenlernen und Ausprobieren an erster Stelle. Um Anmeldung zu den Workshops wird gebeten, die Teilnahme ist kostenfrei.

Was ist eine demokratische Technik? Wie können wir technologische Innovationen am besten für selbstbestimmte Lebensstile mitgestalten? Welchen Beitrag können neue Technologien für einen Wandel hin zu mehr Nachhaltigkeit leisten? Diese Fragen und eine Vielzahl an praktischen Workshops, Diskussionen und Vorträgen stehen im Mittelpunkt beim »Innovative Citizen – dem Festival für eine demokratische Technik | make - fab - grow - repair - cycle« am 24. und 25. November in der Werkhalle des Uniongewerbehof in Dortmund. Beim Festival steht vor allem das Kennenlernen und Ausprobieren an erster Stelle. Um Anmeldung zu den Workshops wird gebeten, die Teilnahme ist kostenfrei.

Nach langer Pause ist das »Innovative Citizen Festival« wieder zurück in Dortmund – eine Initiative des Fraunhofer UMSICHT, der Folkwang Universität der Künste und der Dezentrale Dortmund. Zum sechsten Mal dreht sich am 24. und 25. November alles um neue Technologien, nachhaltige Entwicklung und den technikaffinen und gleichzeitig technikkritischen Menschen. Folgende Themen stehen auf dem Programm: Künstliche Intelligenz, Pilzkunde in der Praxis, eine nachhaltige Textilwirtschaft, Prototyping Energiewende, Kunststoffrecycling und Upcycling von Kleidung. Workshops für Kinder sind ebenfalls dabei. Interessierte können selbst zum »Maker« werden, neue Perspektiven für eine nachhaltige und kreative Stadtgemeinschaft kennen lernen oder einfach mitdiskutieren.

Die Veranstalterinnen und Veranstalter sehen das Festival als eine Chance, Forschung und Entwicklung und die Überführung der Ergebnisse in die Praxis als demokratischen Prozess zu nutzen. Menschen sollen an der Entwicklung von Innovationen beteiligt sein, Verantwortung dafür übernehmen und gleichzeitig die Chancen für ein modernes und nachhaltiges Wirtschaften wahrnehmen – z.B. durch Stärkung von lokalen Gemeinschaften.

Source:

Fraunhofer UMSICHT

Technische Textilien und Textilien für den Möbelbau benötigen besonderen Schutz durch funktionelle Beschichtungen. In diesem Bereich einen funktionellen Ersatz für PFAS zu schaffen ist Ziel des Projekts ZeroF. © K. Dobberke, Fraunhofer ISC
28.09.2023

EU-Projekt ZeroF: Ersatz für PFAS in Lebensmittelverpackungen und Textilien

PFAS, einige Vertreter der Chemikaliengruppe PFAS werden inzwischen als gesundheitsgefährdend oder sogar krebserregend eingestuft. Die Europäische Union will eine Reihe kritischer PFAS verbieten und fördert in vier großen Verbundprojekten die Entwicklung von Ersatzmaterialien, z. B. im EU-Projekt ZeroF. In diesem Projekt entwickelt das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC im Verbund mit Industrieunternehmen und Forschungseinrichtungen Lösungen für PFAS-freie Lebensmittelverpackungen und Textilien.
 

PFAS, einige Vertreter der Chemikaliengruppe PFAS werden inzwischen als gesundheitsgefährdend oder sogar krebserregend eingestuft. Die Europäische Union will eine Reihe kritischer PFAS verbieten und fördert in vier großen Verbundprojekten die Entwicklung von Ersatzmaterialien, z. B. im EU-Projekt ZeroF. In diesem Projekt entwickelt das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC im Verbund mit Industrieunternehmen und Forschungseinrichtungen Lösungen für PFAS-freie Lebensmittelverpackungen und Textilien.
 
Per- und Polyfluoralkylsubstanzen – kurz PFAS – sind Universaltalente in der Chemie: verhältnismäßig günstig herzustellen und überall da einsetzbar, wo es um besonders widerstandsfähige, glatte, öl- und wasserabweisende Oberflächen und Vollmaterialien geht. Sie sind temperatur- und chemikalienbeständig, werden als Hilfsmittel in der Produktion eingesetzt und sind selbst Bestandteil vieler Produkte – z. B. in Lebensmittelverpackungen, Kosmetika, Arzneimitteln, Pflanzenschutzmitteln, Textilien, Imprägnierungsmitteln und Löschschäumen. In die Umwelt gelangen sie durch Abwässer, als Abrieb oder Aerosol, sowie über die Ackerböden ins Grundwasser und in die Nahrungskette. Dort bleiben sie bestehen – als „Ewigkeits-Chemikalien“ können sie nicht auf natürlichem Wege abgebaut werden. In der EU ließen sich PFAS in mehr als 70 % der Grundwasser-Messtellen nachweisen. Der „Nordische Ministerrat“, ein Zusammenschluss v. a. skandinavischer Länder, hat 2019 eine Studie zu den sozioökonomischen Auswirkungen von PFAS vorgestellt. Die Studie schätzt die Gesundheitskosten durch PFAS-bedingte Erkrankungen auf mindestens 50 Milliarden Euro in der EU und bringt rund 12 000 Todesfälle in den direkten Zusammenhang mit PFAS.
 
Das Verbot von besonders kritischen Vertretern aus der PFAS-Familie, das für 2023 von der EU-Kommission geplant ist, kommt nicht unerwartet, doch es stellt die Industrie auch vor erhebliche Schwierigkeiten. So einfach lassen sich PFAS aufgrund ihrer Eigenschaftsprofile und deren Bandbreite nicht ersetzen. Für besonders relevante Bereiche (Arzneimittel, Pflanzenschutz) sind Ausnahmeregelungen vorgesehen, außerdem gelten die üblichen Übergangsfristen. Doch die Umstellung auf eine PFAS-freie Produkte ist für die Industrie nicht zuletzt deshalb notwendig, weil PFAS-Produzenten signalisieren, sich in naher Zukunft komplett vom europäischen Markt zurückziehen zu wollen. Um den umweltfreundlichen Ersatz von PFAS voranzubringen, fördert die EU derzeit in vier großen Verbundforschungsprojekten die Entwicklung von unschädlichen Alternativen in ihren jeweiligen Hauptanwendungsfeldern.
 
ZeroF – umweltfreundliche Beschichtungen für die Verpackungs- und Textilindustrie
Eines dieser Schlüsselprojekte ist das Projekt ZeroF, das sich mit PFAS-Alternativen für Lebensmittelverpackungen und Textilien beschäftigt. Das Fraunhofer ISC ist in ZeroF maßgeblich an der Entwicklung von omniphoben (öl- und wasserabweisenden) und abriebbeständigen Beschichtungen für Textilien beteiligt. Mit der Stoffklasse der ORMOCER®-Lacke stellt das Fraunhofer ISC ein vielseitiges Basismaterial zur Verfügung, das mit den vom Projektpartner VTT hergestellten cellulosebasierten Materialien kombiniert werden soll. „Die Herausforderung für uns besteht vor allem darin eine wasserabweisende Beschichtung für Textilien herzustellen, die gleichzeitig als wasserbasierte Lösung appliziert werden kann, da dies eine Vorgabe der Textilindustrie ist,“ so Dr. Claudia Stauch, Projektleiterin am Fraunhofer ISC. „Das ORMOCER® als hybrides Material erlaubt es uns, anorganische und organische Materialeigenschaften zu kombinieren und so unendlich viele Stellschrauben für diese komplexe Fragestellung zu generieren.
 
Der Einsatz der neu entwickelten ZeroF Materialien hängt auch von der Akzeptanz in der Industrie ab. Um wirtschaftlichen Schaden abzuwenden, dürfen die Unternehmen, die jetzt PFAS einsetzen, nicht mit dem Verbot und seinen Folgen allein gelassen werden. „Nicht immer wird der volle Funktionsumfang von PFAS auch wirklich benötigt. Für manche der jetzigen Anwendungsfelder, in denen es nur um ein oder zwei Schlüsseleigenschaften aus dem ganzen PFAS-Spektrum geht, gibt es bereits jetzt gute und kurzfristig einsetzbare Lösungen,“ erklärt die Wissenschaftlerin.

Projektinformationen:
 
ZeroF – Development of verified safe and sustainable PFAS-free coatings for food packaging and upholstery textile applications
Grant agreement ID: 101092164

TEKNOLOGIAN TUTKIMUSKESKUS VTT OY (Koordination), Finnland
Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC, Deutschland
ASSOCIACIO AGRUPACIO D'EMPRESES INNOVADORES TEXTILS (AEI), Spanien
E.CIMA SA, Spanien
IDEAconsult, Bulgarien
KEMIRA OYJ, Finnland
ACONDICIONAMIENTO TARRASENSE ASSOCIACION (LEITAT), Spanien
LGI SUSTAINABLE INNOVATION, Frankreich
LUXEMBOURG INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY LIST, Luxemburg
TEMAS Solutions, Schweiz
Università di Bologna, Italien
Yangi, Schweden

Source:

Fraunhofer ISC

fibrEX: Zentrifugalfilter nutzt den Dichteunterschiede von Kunstfasern und Wasser. © Fraunhofer UMSICHT
fibrEX: Zentrifugalfilter nutzt den Dichteunterschiede von Kunstfasern und Wasser.
28.09.2023

Neuartiger Filter entfernt Kunstfaserabrieb aus Waschwasser

Um zu verhindern, dass Mikroplastik aus Waschmaschinen in die Umwelt gelangt, haben Forschende des Fraunhofer UMSICHT den Zentrifugalfilter fibrEX entwickelt. Der flexibel integrierbare und wartungsfreie Filter trennt aus Waschwasser mikroskopisch kleine Kunstfasern ab. Aktuell werden potenzielle Partner für die letzten Schritte bis zur Markteinführung gesucht.

Textilien aus Kunstfasern wie Polyester und Elasthan halten Regen ab, sind strapazierfähig und dabei trotzdem elastisch. Ihr Anteil in hiesigen Kleiderschränken liegt bei über 60 Prozent liegt. Auch diese Kleidung muss gewaschen werden –im Fall von Sportbekleidung sogar sehr oft. Während des Waschvorgangs werden Fragmente der Kunstfasern abgerieben, die höchstens ein Fünftel so dick sind wie ein menschliches Haar. Aufgrund von Größe und Material zählen sie zu Mikroplastik, jenen mikroskopisch kleinen Kunststoffpartikeln, die – einmal in die Umwelt gelangt – nur schwer abbaubar sind.

Um zu verhindern, dass Mikroplastik aus Waschmaschinen in die Umwelt gelangt, haben Forschende des Fraunhofer UMSICHT den Zentrifugalfilter fibrEX entwickelt. Der flexibel integrierbare und wartungsfreie Filter trennt aus Waschwasser mikroskopisch kleine Kunstfasern ab. Aktuell werden potenzielle Partner für die letzten Schritte bis zur Markteinführung gesucht.

Textilien aus Kunstfasern wie Polyester und Elasthan halten Regen ab, sind strapazierfähig und dabei trotzdem elastisch. Ihr Anteil in hiesigen Kleiderschränken liegt bei über 60 Prozent liegt. Auch diese Kleidung muss gewaschen werden –im Fall von Sportbekleidung sogar sehr oft. Während des Waschvorgangs werden Fragmente der Kunstfasern abgerieben, die höchstens ein Fünftel so dick sind wie ein menschliches Haar. Aufgrund von Größe und Material zählen sie zu Mikroplastik, jenen mikroskopisch kleinen Kunststoffpartikeln, die – einmal in die Umwelt gelangt – nur schwer abbaubar sind.

„Zwischen 20 und 35 Prozent des weltweit verbreiteten Mikroplastiks sind synthetische Mikrofasern aus Textilien. Synthetische Textilien sind demnach eine der größten Mikroplastik-Quellen und stehen im Fokus von Politik und Gesellschaft“, so Dr.-Ing. Ilka Gehrke, Leiterin der Abteilung Umwelt und Ressourcennutzung am Fraunhofer UMSICHT. Auf europäischer Ebene laufen bereits Prozesse zur Vorbereitung von Richtlinien gegen die Freisetzung von synthetischen Mikrofasern. „In Frankreich etwa dürfen ab 2025 keine Waschmaschinen ohne Mikrofaserfilter mehr in Verkehr gebracht werden.“

Bisher sind kaum Waschmaschinen mit entsprechenden Filtern auf dem kommerziellen Markt erhältlich. Und solche, die es zu kaufen gibt, halten zwar die Mikrofasern zurück, verlieren aber schnell an Leistung. Die Kleinstfasern werden am Filtermaterial zurückgehalten, bilden eine Deckschicht und führen so zur Verblockung des Filters. Im schlimmsten Fall kann kein Waschwasser mehr abfließen, sodass der Waschprozess zum Stillstand kommt.

Als Lösung dieses Problems haben Forschende des Fraunhofer UMSICHT den kürzlich patentierten Zentrifugalfilter fibrEX entwickelt. Anders als ein Siebsystem, nutzt er die Dichteunterschiede von Kunstfasern und Wasser und trennt beim Schleudern die beiden Komponenten voneinander. Der Zentrifugalfilter kann sowohl in die Waschmaschine eingebaut als auch als externes Gerät betrieben werden; zum Betrieb wird keine weitere nennenswerte Energie benötigt.

Nach einer einjährigen Testphase im Waschlabor und technischen Optimierungen hält fibrEX nun dauerhaft und wartungsfrei mindestens 80 Prozent der synthetischen Mikrofasern aus dem Waschwasser zurück. Es werden Waschmaschinenhersteller gesucht, fibrEX gemeinsam zur Marktreife zu bringen.

AtWaPlas-Projektteam bei der Besichtigung eines Schadensfalls © HYDR.O.
AtWaPlas-Projektteam bei der Besichtigung eines Schadensfalls in einer ehemaligen Transformatorenfabrik in Aachen (v.l.n.r.): Dr. Timm Reisinger (Projektkoordinator und Geschäftsführer HYDR.O.), Dr. Georg Umlauf (stellv. Projektleiter und Wissenschaftler am Fraunhofer IGB), Pia Kronsbein (Projektmitarbeiterin bei HYDR.O.), Andreas Vogel (Projektmitarbeiter bei HYDR.O.).
26.07.2023

Fraunhofer: PFAS-kontaminiertes Wasser wird wieder sauber

Umweltbelastungen durch PFAS gibt es in vielen Böden und Gewässern und damit auch in der Nahrung. Sie zu entfernen ist möglich, aber aufwendig und produziert Sondermüll. Forschenden des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB ist es gelungen, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem PFAS energieeffizient aus kontaminiertem Wasser entfernt werden könnten. Das Projekt AtWaPlas endete am 30. Juni 2023 nach zwei Jahren Forschungsarbeit mit konkret anwendbaren Ergebnissen.

Umweltbelastungen durch PFAS gibt es in vielen Böden und Gewässern und damit auch in der Nahrung. Sie zu entfernen ist möglich, aber aufwendig und produziert Sondermüll. Forschenden des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB ist es gelungen, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem PFAS energieeffizient aus kontaminiertem Wasser entfernt werden könnten. Das Projekt AtWaPlas endete am 30. Juni 2023 nach zwei Jahren Forschungsarbeit mit konkret anwendbaren Ergebnissen.

Per- und polyfluorierte Alkylverbindungen, kurz PFAS (engl.: per- and polyfluoroalkyl substances) kommen in der Natur eigentlich nicht vor. Industriell hergestellt ist diese Gruppe aus mehr als 10 000 Chemikalien in vielen Dingen des Alltags zu finden. Ob in Zahnseide, Backpapier, Outdoorkleidung oder Lösch- und Pflanzenschutzmitteln – überall sorgen PFAS dafür, dass die Produkte wasser-, fett- und schmutzabweisend sind. Sie sind außerordentlich stabil und mittlerweile alleine in Deutschland in Böden, Gewässern und Grundwasser nachzuweisen und damit auch in unserer Nahrung, sie können weder durch Licht, Wasser oder Bakterien abgebaut werden. So reichern sich diese Chemikalien auch im menschlichen Körper an, mit erheblichen gesundheitlichen Auswirkungen, die von der Schädigung von Organen bis hin zu Krebserkrankungen oder Entwicklungsstörungen reichen.

Möglichkeiten, PFAS wieder aus der Umwelt zu entfernen, gäbe es theoretisch schon. Diese sind aber äußerst aufwendig und teuer. Bei einer Filterung durch Aktivkohle beispielsweise werden PFAS zwar gebunden, aber nicht beseitigt, sodass die Überreste im Sondermüll entsorgt bzw. gelagert werden müssen.
Plasma zerstört die Molekülketten der PFAS-Chemikalien

Deshalb haben es sich im Verbundprojekt AtWaPlas (für: Atmosphären-Wasserplasma-Behandlung) Forschende am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik in Stuttgart gemeinsam mit dem Industriepartner HYDR.O. aus Aachen bereits 2021 zur Aufgabe gemacht, ein effizientes, kostengünstiges Verfahren zu entwickeln, um die toxischen Substanzen möglichst vollständig beseitigen zu können. Dabei lag der Part der Forschungsarbeiten beim IGB, die Wasserproben stammten vom Projektpartner, der unter anderem auf Altlastensanierung spezialisiert ist.

Nach zwei Jahren Projektlaufzeit ist es gelungen, ein Verfahren zu erarbeiten, das auf dem Einsatz von Plasma basiert, und mit dem die Molekülketten der PFAS abgebaut werden können – auch bis zur vollständigen Mineralisierung des Umweltgifts.

Plasma ist ein ionisiertes und damit elektrisch äußerst aktives Gas, das die Forschenden durch Anlegen einer Hochspannung in einem zylinderförmigen, kombinierten Glas-Edelstahlzylinder erzeugen. Anschließend wird das kontaminierte Wasser zur Reinigung durch den Reaktor geleitet. In der Plasmaatmosphäre werden die PFAS-Molekülketten aufgebrochen und damit verkürzt. Der Vorgang in dem geschlossenen Kreislauf wird mehrere Male wiederholt, dabei jedes Mal die Molekülketten um ein weiteres Stück verkürzt, so lange, bis sie vollständig abgebaut sind.
Nach wenigen Stunden im Reaktor sind die Gifte abgebaut

Gestartet wurden die Forschungsarbeiten in einem kleinen Laborreaktor mit einem Probenvolumen von einem halben Liter, Erweiterungen folgten. Das Wasser, das für die Tests verwendet wurde, war kein Leitungswasser mit zugesetzten PFAS, sondern „echtes Wasser“ – sogenannte Realproben. Das Wasser stammt aus PFAS-kontaminierten Gebieten, eine Mischung aus verschiedensten Partikeln wie Schwebstoffen und organischen Trübungen. Bereits nach zwei Stunden, in denen die Grundwasserproben durch den Reaktor gepumpt worden waren, konnte ein nennenswerter Abbau der Kohlenstoffkettenlänge beobachtet werden; nach sechs Stunden war die PFAS-Konzentration deutlich verringert, also ein Großteil der Chemikalien aus der Probe entfernt. Dies deckt sich mit Vermutungen, die bereits vor einiger Zeit in der Literatur geäußert wurden.

Mit dem gleichen Aufbau lässt sich die Plasma-Methode auch zur Aufreinigung anderer Wasserverschmutzungen einsetzen, etwa von Medikamentenrückständen, weiteren Industriechemikalien oder Pflanzenschutzmitteln. Untersucht wurde dies in vorangegangenen Projekten WaterPlasma und WasserPlasmax. Auch könnte der Reaktor mit etwas weiterer Entwicklungsarbeit einmal energieeffizient mit Umgebungsluft betrieben werden.

Förderung
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat das Verbundprojekt »AtWaPlas: Aufbereitung und Rückgewinnung PFAS-belasteter Wässer mittels Atmosphären-Wasserplasma-Behandlung«, Förderkennzeichen 02WQ1601B, im Rahmen der Strategie »Forschung für Nachhaltigkeit« (FONA) im Programm »Wasser: N« gefördert.

Source:

Fraunhofer IGB

(c) Messe Düsseldorf GmbH
19.06.2023

A+A Expert Talk: Focus on sustainability and the circular economy

  • The A+A Expert Talks head into their third round

On 20 June 2023 between 10.00 am and 11.30 am experts from the fields of sustainability, circular economy, environmental protection as well as corporate fashion and product management will be presenting lectures and discussing the topics of sustainability in supply chains, standardisation and quality seals as well as the associated challenges and solutions in cooperation with German Fashion. They will thereby provide a platform for the exchange of knowledge, experience and innovative approaches.

The focus on sustainability and the circular economy reflects the growing relevance of these topics in the world of work. More and more companies recognise the need to make their business practices more sustainable and optimise the use of resources.

This Expert Talk will be presented by Irina Olm, In-House Lawyer & Counsel of GermanFashion Modeverband Deutschland e.V. and Expert for Circular Economy and CSR, who will contribute her know-how on the European level.  

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Benjamin Helfritz, Head of Quality in Digital and Green Transformation, DIN – German Institute for Standardisation, will introduce participants to the new standards for the Green Transition.  
The Digital Product Passport (DPP) is needed for both the green and digital transition. However, it will only achieve its full added value if interoperability is ensured between existing and emerging systems. The use of the DPP promotes more sustainability and digital progress.

Henk Vanhoutte, Secretary General, European Safety Federation (ESF) and Lucia Mendori, Regulatory Affairs Associate / Chair ESF Working Group Sustainability will present practical examples and concrete application factors for sustainable PPE as well as solutions for sustainable jobwear. They will provide an overview of survey results from their members regarding various sustainability aspects – pointing to how the industry is treating this important topic but also flagging up the limits to the sustainability of PPE.

Lena Bay Høyland, Product Director of the Swedish workwear manufacturer Fristads Kansas will share the sustainability strategy of her company which has committed to minimise its environmental impact by targets and effective measures. The progress made by Fristads Kansas was measured using concrete figures and audits. This is a use case highlighting the innovations and challenges associated with sustainable jobwear.

By organising the Expert Talks the leading international trade fair A+A jointly with its strategic partners from the German Federal Association for Occupational Safety and Health (Basi), Fraunhofer IPA, German Fashion (Modeverband Deutschland e.V.), DGUV (Germany Statutory Accident Insurance), BAuA (Federal Agency for Occupational Safety and Health), BMAS (Ministry of Labour and Social Affairs), IVPS Interessenverbund Persönliche Schutzausrüstung e.V. (PPE Stakeholder Association) as well as IFA (Institute for Occupational Safety) will provide its community with a networking and information platform.

© Fraunhofer UMSICHT
Im Projekt Power2C4 haben die Forschenden u.a. ein neues Katalysatorsystem auf Basis eines synthetischen Saponiten identifiziert und anschließend synthetisiert.
06.06.2023

Nachhaltigere und emissionsärmere Syntheseroute für Polymere

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.

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.