From the Sector

In der aktuellen Studie »resources SAVED by recycling« analysierte Fraunhofer UMSICHT für den Kreislaufdienstleister Interzero, welche klimabedingten Umweltschäden sich mit Kreislauflösungen vermeiden lassen und wie hoch die daraus resultierenden Einsparpotenziale sind. Das Ergebnis: Im Jahr 2021 konnte Interzero eine Million Treibhausgasemissionen einsparen und 12,5 Millionen Tonnen Primärressourcen schonen und damit Kosten in Höhe von 199 Millionen Euro für klimabedingte Umweltschäden vermeiden. Weitere Details der Studie präsentiert Interzero auf der K 2022.

Fraunhofer UMSICHT untersucht jährlich für Interzero, welche Effekte seine Kreislauflösungen auf die Umwelt und die Gesellschaft haben. Als Experte für Ökobilanzen und Critical Reviews liefert das Forschungsinstitut strategische Entscheidungsgrundlagen für nachhaltiges Handeln. Die Schwerpunkte liegt dabei auf den Branchen Chemie, Kunststoffe und der Circular Economy.

Die aktuellen Ergebnisse der Studie »resources SAVED by recycling« belegen die positive Wirkung der Kreislauflösungen erneut. Interzero hat 2021 die Umwelt erheblich entlastet. Durch die Kreislaufführung von insgesamt 1,8 Millionen Tonnen Wertstoffen konnte Interzero im Jahr 2021 mit seinen Kunden rund 12,5 Millionen Tonnen Primärressourcen einsparen. Zudem konnte der Ausstoß von rund einer Million Tonnen Treibhausgasen vermieden werden. Ohne den Einsatz von Interzero wären das Kosten für klimabedingte Umweltschäden in Höhe von 199 Millionen Euro (gemäß Umweltkostenermittlung des Umweltbundesamtes). Die aktuelle Einsparung an Primärressourcen entspricht dem Gewicht von 5.227 ausgewachsenen Mammutbäumen.

Die genauen Ergebnisse der aktuellen Studie stellt Interzero auf der »K 2022« vom 19. bis 26. Oktober in Düsseldorf vor. Auf der Kunststoffmesse präsentieren die Expertinnen und Experten von Interzero Plastics Recycling innovative Technologien und Services für das Kunststoffrecycling und erläutern die Umweltvorteile des Recyclings gegenüber der Primärproduktion. So haben die Forschenden des Fraunhofer UMSICHT errechnet: Der Einsatz des von Interzero produzierten Recyclingkunststoffs Procyclen spart beispielsweise im Vergleich zu Primärkunststoffen aus Rohöl 56 Prozent klimaschädliche Emissionen ein.

Für den ressourceneffizienten Einsatz von Kunststoffen entwickelt Fraunhofer UMSICHT neue Werkstoffe. Im Fokus stehen dabei Biokunststoffe, eine zirkuläre Kunststoffwirtschaft sowie Strategien zur Reduzierung von Makro- und Mikroplastik in der Umwelt. Fraunhofer UMSICHT präsentiert sich auf der K 2022 mit chemischen Zwischenprodukten aus Kaffeesatz, Folienwerkstoff auf Basis von TPU, PLA-Compounds für technische Bauteile mit erhöhtem Brandrisiko und abbaubaren Mulchfolien.

Forschende des Fraunhofer UMSICHT gewinnen im Projekt »InKa«, das die Wertschöpfungskette von Kaffeesatz erforscht, aus dem ungenießbaren Kaffeeöl ein chemisches Zwischenprodukt, das bei der Herstellung von Additiven für Kunststoffe zum Einsatz kommt. Den entölten Kaffeesatz versuchen sie, als alternativen Rohstoff für die Papier- und Kartonindustrie zu nutzen. »Eine besondere Herausforderung bei unserem Projekt ist das Scale-up der Verfahrensschritte vom Labor zur industriellen Fertigung. Das angestrebte Verfahren als Ganzes ist hoch innovativ und leistet einen wichtigen Beitrag bei der Nutzung von biobasierten Rohstoffen im Rahmen der Bioökonomie. Im Labormaßstab sehen wir bereits, dass unser Konzept aufgeht: Wir konnten die entwickelten Additive bereits in neuen Werkstoffrezepturen testen«, erklärt Inna Bretz, Abteilungsleiterin Zirkuläre und Biobasierte Kunststoffe des Fraunhofer UMSICHT.

Röntgendetektierbare Mehrwegschutzbekleidung
Die Entwicklung eines Folienwerkstoffs auf Basis von thermoplastischen Polyurethanen (TPU) und röntgendetektierbaren Additiven war das Ziel des Projekts »DetekTPU«. Bei der Produktion von Nahrungsmitteln ist Einwegschutzbekleidung zu tragen, um Sicherheits- und Hygienevorschriften einzuhalten. Neben einer großen Mengen Plastikmüll ergibt sich dabei zusätzlich das Problem, dass Teile der Schutzbekleidung in den Nahrungsmitteln landen können und dort nicht detektiert werden. Der entwickelte Werkstoff soll für zuverlässig röntgendetektierbare Mehrwegschutzbekleidung eingesetzt werden. Dies ist für dünne Kunststofffolien eine bisher nicht gelöste Herausforderung. »Die bisherigen Projektergebnisse sind vielversprechend, aktuell planen wir weitere Entwicklungsschritte mit unserem Projektpartner. Hierzu soll das Team um Experten aus dem Bereich Folienherstellung erweitert werden.«  berichtet Christina Eloo, Gruppenleiterin Kunststoffentwicklung.

Biobasierte Kunststoffe für technische Bauteile mit erhöhtem Brandrisiko
Technische Bauteile mit erhöhtem Brandrisiko, etwa in der Elektronikindustrie, erfordern flammgeschützte, wärmeformbeständige und schlagzähe Kunststoffe. Ein Großteil davon wird auf Erdölbasis hergestellt, dessen Vorräte begrenzt sind. Biokunststoffe erreichen jedoch oftmals noch nicht im vollen Umfang das vom Markt geforderte Eigenschaftsniveau konventioneller technischer Kunststoffe. Die Grenzen liegen insbesondere beim Brandverhalten, einer ausreichenden Temperaturbeständigkeit oder Schlagzähigkeit. Hier setzt »TechPLAstic« an: Es werden PLA-Compounds für langlebige Produkte anwendungs- und marktnah entwickelt - unter Berücksichtigung der jeweiligen Anforderungen und Kosten. Der Anwendungsfokus liegt zunächst auf technischen Produkten des Elektronik- und Bausektors wie beispielsweise Leuchten oder Schalter und Tasten in der Gebäudetechnik.

Mulchfolien mit angepasster Abbaubarkeit
Biologisch abbaubare Kunststoffe sind in umweltoffenen Anwendungen sinnvoll, bei denen ein Recyclingprozess nicht möglich oder mit einem zu hohen Aufwand verbunden ist. Beispiele hierfür sind Geotextilien oder Mulchfolien. Fraunhofer UMSICHT forscht an Kunststoffen mit angepasster Abbaubarkeit, die während der Nutzungsdauer die gewünschten Eigenschaften erfüllen. Zur Untersuchung und Bewertung der Eigenschaftsänderungen von Kunststoffen während der Alterung durch Umwelteinflüsse werden durch die Forschenden im Labor die Bedingungen so anwendungsnah wie möglich eingestellt. Dazu können je nach Produkt verschiedene Substrate (Kompost, Erde, Wasser), verschiedene Temperaturen und UV-Licht eingesetzt werden.
 
Förderhinweise

• Das Projekt »InKa – Intermediate aus industriellem Kaffeesatz« wird im Rahmen der Fördermaßname »Nationalen Forschungsstrategie BioÖkonomie 2030« der Bundesregierung durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.
• Das Projekt »DetekTPU« wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
• Das Projekt »TechPLAstic« wird durch die Fachagentur Nachwachsende Rohrstoffe e. V. (FNR) und aus Mitteln des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) gefördert.

• Einweihung SUSKULT-Demonstrationsanlage auf der Kläranlage Emscher-Mündung

Die Versorgung der wachsenden Bevölkerung mit nachhaltigen, lokalen und qualitativ hochwertigen landwirtschaftlichen Produkten ist eine enorme Herausforderung. Um den Bedarf gerade in urbanen Regionen zu decken, müssen neuartige Agrarsysteme etabliert werden. Ein Vorreiter auf dem Gebiet ist das Verbundprojekt SUSKULT, in dessen Rahmen jetzt eine Demonstrationsanlage feierlich eingeweiht wurde. Die Anlage steht auf dem Gelände einer Kläranlage des Wasserwirtschaftsverbandes Emschergenossenschaft in Dinslaken. In der SUSKULT-Vision sind dort alle wesentlichen Ressourcen für den Anbau von Gemüse und Co. – Nährstoffe, CO2, Wasser, Wärme – in großen Mengen verfügbar.

Endliche Phosphatressourcen, hoher Energieaufwand bei der Düngemittelproduktion, Verschmutzung von Gewässern und Böden durch Phosphor und Stickstoff – hinzu kommen Probleme in den Lieferketten durch Ereignisse wie Corona sowie massive Preissteigerungen aufgrund globaler Krisen. Das sind sicher keine guten Voraussetzungen, um die Erträge frischer und hochwertiger Agrarprodukte nachhaltig zu steigern. Expertinnen und Experten sind sich jedoch einig: Genau das muss geschehen, um eine größere Unabhängigkeit der deutschen Agrarwirtschaft sicherzustellen, zukünftigen Krisen gestärkt begegnen zu können und gleichzeitig besser auf Folgen des Klimawandels vorbereitet zu sein. Für den erforderlichen Transformationsprozess war bis dato der Zeitraum von 2040 bis 2050 vorgesehen – aktuelle Entwicklungen erfordern eine frühere Umsetzung.

Zu den zentralen Lösungsansätzen zählen mehr Regionalität und eine Kreislaufführung der eingesetzten Ressourcen. »Damit beschäftigen wir uns bei SUSKULT, indem wir ein Agrarsystem an Kläranlagen integrieren. Hier finden wir zum einen die für einen gartenbaulichen Anbau von Produkten notwendigen Ressourcen – Nährstoffe, CO₂, Wasser und Wärme. Zum anderen sind Kläranlagen häufig zentrumsnah verortet, was die Transportwege zu den Konsumentinnen und Konsumenten minimiert«, erklärt Volkmar Keuter vom Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT, der das Verbundprojekt koordiniert. »Mit der Einweihung der Demonstrationsanlage auf der Kläranlage Emscher-Mündung der Emschergenossenschaft (EG) beschreiten wir nun konsequent den nächsten Schritt auf dem Weg hin zu einem zukunftsfähigen Agrarsystem.«

In den vergangenen drei Jahren seit Projektstart haben die insgesamt 15 Partner – darunter Universitäten, Forschungseinrichtungen sowie Institutionen aus Industrie und Wirtschaft – die wissenschaftliche Grundlage für das Vorhaben gelegt und die einzelnen Bausteine entwickelt. Diese werden jetzt erstmals auf einer der größten Kläranlagen Europas zu einer Prozesskette zusammengeführt und in der Praxis getestet. »Die Modernisierung der Wasserwirtschaft ist seit Jahren getrieben durch Themen wie Energie- und Ressourceneffizienz. Phosphorrecycling aus Klärschlamm haben wir z. B. auf der Kläranlage Emscher-Mündung bereits erfolgreich halbtechnisch pilotiert. Die SUSKULT-Vision, dass Kläranlagen künftig sämtliche Nährstoffe liefern, die für die Agrarproduktion eingesetzt werden, stellt daher einen logischen nächsten Schritt dar«, so Dr. Emanuel Grün, Technischer Vorstand der Emschergenossenschaft.

Von außen betrachtet wirkt die Demonstrationsanlage, untergebracht in zwei Seecontainern und in einem Teil des sogenannten Technikums der Emschergenossenschaft, relativ unscheinbar. Anders sieht es im Inneren aus: Hier befinden sich die insgesamt fünf SUSKULT-Bausteine. Drei von ihnen wandeln die Ressource Abwasser in NPK-haltigen Flüssigdünger (NPK: Stickstoff, Phosphor und Kalium) um, in den anderen beiden wird dieser Dünger zur Kultivierung von z. B. Gemüse und Salat sowie gesundheitsfördernden Lebensmitteln wie Süßkartoffeln und Moringa verwendet. Der Anbau erfolgt vertikal, das ist platzsparend und saisonunabhängig. Des Weiteren werden Wasserlinsen produziert, die über einen hohen Vitaminanteil verfügen und als regionaler Sojaersatz dienen können.

Mit der Demonstrationsanlage betritt der SUSKULT-Verbund Neuland. Entsprechend wichtig ist die technische und wissenschaftliche Begleitung: Während einzelne Bausteine wie etwa das Vertical Farming fernüberwacht werden, bedarf der gesamte Versuchsbetrieb einer intensiven Betreuung. Hier arbeitet ein Team aus Studierenden, Forschenden und Technik Hand in Hand.
 
Projektkonsortium
Fraunhofer UMSICHT (Koordination), Blue Foot Membranes GmbH, Emschergenossenschaft, Metro AG, Pacelum GmbH, Rewe Markt GmbH, Ruhrverband, YARA GmbH & Co. KG, Deutsches Forschungszentrum für künstliche Intelligenz GmbH DFKI, Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH-UFZ, Hochschule Osnabrück, ILS-Institut für Landes- und Stadtentwicklungsforschung gGmbH, Justus-Liebig-Universität Gießen, Montanuniversität Leoben (A), Technische Universität Kaiserslautern.

Förderhinweis
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) leistet mit der Förderlinie »Agrarsysteme der Zukunft« einen elementaren Beitrag für die Erforschung und Entwicklung zukunftsweisender Ansätze für die nachhaltige Transformation der Agrarwirtschaft in Deutschland. Das Verbundprojekt »SUSKULT – Entwicklung eines nachhaltigen Kultivierungssystems für Nahrungsmittel resilienter Metropolregionen« wird im Rahmen der Fördermaßnahme »Agrarsysteme der Zukunft« im Rahmen der »Nationalen Forschungsstrategie BioÖkonomie 2030« der Bundesregierung durch das BMBF gefördert.

Vertreterinnen und Vertreter der Textil- und Logistikbranche trafen sich am Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML in Dortmund. Das 4. Textillogistik-Forum adressierte anhand von Beispielen und Projekten aktuelle Themen der Textillogistik wie Trends, rechtliche Regulierungen sowie Möglichkeiten in den Bereichen Retouren, Nachhaltigkeit und Smart Textiles. Die Teilnehmenden diskutierten über die Herausforderungen der textilen Aufbereitung im Retourenmanagement, die Erhöhung der Nachhaltigkeit und die Etablierung von textilen Kreisläufen, die Veränderung der Fashion-Branche durch die Automatisierung von Fördertechnik sowie die Frage, wie Arbeitskleidung zu nachhaltigen Smart Textiles wird.

Seit 2018 arbeiten das Fraunhofer IML und die  Hochschule Niederrhein bereits im Rahmen des Center Textile Logistics (CTL) zusammen. Gemeinsam entwickeln zwei Teams an den Standorten in Mönchengladbach und Dortmund unter dem Motto „Logistik für Textilien – Textilien für die Logistik“ Lösungen für beide Branchen. Das Textillogistik-Forum findet jährlich wechselnd an den beiden Standorten statt.

Dr. Thomas Grünewald, Präsident der Hochschule Niederrhein, betonte in seinem Vortrag die Verbundenheit des Fraunhofer IML und der Hochschule und stellte die gemeinsame Entwicklung der Textilindustrie in Mönchengladbach dar.

„Für die Logistik sehen wir große Potenziale durch die Digitalisierung und Automatisierung. Um sie auch in der Textillogistik nutzen zu können, müssen in der Wissenschaft wie in der Wirtschaft die spezifischen Anforderungen und die Dynamik der Textilbranche frühzeitig mitgedacht und die Nachhaltigkeit beachtet werden“, sagte Prof. Uwe Clausen, Institutsleiter am Fraunhofer IML.

Einen kritischen Blick gewährte Dr. Uwe Mazura, Geschäftsführer des Gesamtverbands der deutschen Textil- und Modeindustrie e. V., mit seinem Vortrag „Regulieren wir uns zu Tode? Europäische Gesetzgebung aus Perspektive von Textil + Mode“.

Professor Dr.-Ing. Markus Muschkiet, Leiter des Center Textillogistik (CTL) in Mönchengladbach, zog am Ende der Veranstaltung Bilanz: „Es freut mich außerordentlich, dass wir beim 4. Textillogistik-Forum wieder eine große Bandbreite der aktuellen Themen behandeln konnten, aber auch einen Ausblick geben konnten, wie die Arbeit des CTL die Branche unterstützt.“

Ziel des Fraunhofer Cluster of Excellence Circular Plastics Economy CCPE ist es, die Wertschöpfungskette Kunststoff zirkulär zu gestalten. Sechs Fraunhofer-Institute erforschen am Beispiel Kunststoff, wie der Wandel von einer linearen zur einer zirkulären Kunststoffwirtschaft gelingen kann. Auf der ACHEMA in Frankfurt, der internationalen Messe für die Prozessindustrie, stellt das Fraunhofer CCPE vom 22. bis zum 26. August zwei technische Produktinnovationen und ein Bewertungstool für Unternehmen der Circular Economy vor.

Seit 2018 erforschen die sechs Fraunhofer-Institute — IAP, ICT, IML, LBF, IVV und UMSICHT – wie eine nachhaltige Transformation einer gesamten Wertschöpfungskette unter Prinzipien der Circular Economy erfolgen kann. Durch einen Multi-Stakeholder-Ansatz können FuE-Kompetenzen gebündelt werden, um Produkte zirkulär zu gestalten, passende Geschäftsmodelle zu entwickeln und End-of-Life Verluste bei Kunststoffabfällen zu reduzieren. Auf der ACHEMA werden die folgenden Projekte ausgestellt:

• Faserverstärktes Monomaterialkomposit aus PLA
  Biobasierte Kunststoffe werden zunehmend für technisch anspruchsvolle Einsatzbereiche z.B. in der Automobil- und Textilindustrie nachgefragt. Zwei zentrale Anforderungen sind dabei ihre Stabilität und ihre Recyclingfähigkeit. Forschende der Fraunhofer-Institute IAP und ICT entwickelten innovative PLA-basierte Monomaterial-Komposite (Organobleche), die technische Applikationen adressieren und insbesondere mit Hinblick auf die Rezyklisierbarkeit einen Beitrag zur Umsetzung der Sustainable Development Goals der UN leisten können.
• Optisch und mechanisch verbesserte Folienrezyklate
  Bei der Herstellung von Folien zählt neben den mechanischen Eigenschaften besonders der visuelle Eindruck. Es dürfen keine Fehlstellen in Form von Stippen, Fischaugen oder Abrissen auftreten, die insbesondere bei Verwendung von Rezyklaten zu Problemen führen können. Die direkte Verwendung eines Folienregranulats führt jedoch häufig zu vielen Abrissen während der Folienherstellung, die zudem fatale Auswirkungen auf die mechanischen Materialeigenschaften haben. Durch die Zugabe einer geeigneten Additivformulierung konnte die Folienqualität nun signifikant verbessert werden.

Ist ein Produkt reif für die Circular Economy?
Weiterhin präsentieren die Forschenden nun auf der ACHEMA das webbasierte Tool CRL®, mit dem Unternehmen den Reifegrad von Produkten oder Produktsystemen im Hinblick auf die Circular Economy selbst bewerten können. Es prüft, inwieweit ein Produkt die Strategien der Kreislaufwirtschaft in den Bereichen Produktdesign, Produktdienstleistungssystem, End-of-Life-Management und Kreislaufwirtschaft bereits berücksichtigt und wo noch Verbesserungspotenzial besteht.

The process industry today still relies primarily on fossil raw materials. A transformation towards regenerative resources, in particular renewable raw materials, is under way. In addition, circular economy, recycling and resilience play important roles in existing and new value chains. The congress "BIO-raffiniert XII", March 7 and 8, 2023 at the Fraunhofer UMSICHT in Oberhausen, takes up these topics and focuses on innovative technologies, sustainability strategies as well as logistics and supply chains. Its thematic focal points will be: Bioeconomy - Strategy and Implementation, Transformation Pathways and New Value Chains. Regional as well as international developments will be addressed.

The institute invites interested experts to present their innovations, concepts, or industrial practice solutions around the bioeconomy transformation in the context of short presentations in English (10 min presentation). The deadline for proposals outlined in a one-page abstract is: Tuesday, September 16, 2022.

Further information online.

The European Pultrusion Technology Association (EPTA) has published a report from its latest conference, which focuses on advances in sustainability and recycling.

More than 130 professionals from the global pultrusion community gathered at the 16th World Pultrusion Conference in Paris on 5-6 May 2022. Organised by EPTA in collaboration with the American Composites Manufacturers Association (ACMA), the event featured 25 international speakers sharing insight on market trends, developments in materials, processing and simulation technologies, and innovative pultruded applications in key markets such as building and infrastructure, transportation and wind energy.

‘Bio-pultrusion’:  
Composites based on natural fibres offer a number of benefits, including low density and high specific strength, vibration damping, and heat insulation. The German Institutes for Textile and Fiber Research Denkendorf (DITF) are developing pultrusion processes using bio-based resins and natural fibres. Projects include the BioMat Pavilion at the University of Stuttgart, a lightweight structure which combines ‘bamboo-like’ natural fibre-based pultruded profiles with a tensile membrane.

Applications for recycled carbon fibre (rCF):
The use of rCF in composite components has the potential to reduce their cost and carbon footprint. However, it is currently used to a limited extent since manufacturers are uncertain about the technical performance of available rCF products, how to process them, and the actual benefits achievable. Fraunhofer IGCV is partnering with the Institute for Textile Technology (ITA) in the MAI ÖkoCaP project to investigate the technical, ecological and economic benefits of using rCF in different industrial applications. The results will be made available in a web-based app.

Circularity and recycling:
The European Composites Industry Association (EuCIA) is drafting a circularity roadmap for the composites industry. It has collaborated with the European Cement Association (CEMBUREAU) on a position paper for the EU Commission’s Joint Research Centre (JRC) which outlines the benefits of co-processing end-of-life composites in cement manufacturing, a recycling solution that is compliant with the EU’s Waste Framework Directive and in commercial operation in Germany. Initial studies have indicated that co-processing with composites has the potential to reduce the global warming impact of cement manufacture by up to 16%. Technologies to allow recovery of fibre and/or resin from composites are in development but a better understanding of the life cycle assessment (LCA) impact of these processes is essential. EuCIA’s ‘circularity waterfall,’ a proposed priority system for composites circularity, highlights the continued need for co-processing.

Sustainability along the value chain:
Sustainability is essential for the long-term viability of businesses. Resin manufacturer AOC’s actions to improve sustainability include programmes to reduce energy, waste and greenhouse gas emissions from operations, the development of ‘greener’ and low VOC emission resins, ensuring compliance with chemicals legislation such as REACH, and involvement in EuCIA’s waste management initiatives. Its sustainable resins portfolio includes styrene-free and low-styrene formulations and products manufactured using bio-based raw materials and recycled PET.

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.

Damit Plastikabfall reduziert wird und eine Kreislaufwirtschaft funktionieren kann, sind Mehrwegsysteme essenziell. Forschende des Fraunhofer UMSICHT und des Fraunhofer IML, die im Fraunhofer Cluster of Excellence Circular Plastics Economy CCPE zusammenarbeiten, haben für die Stiftung Initiative Mehrweg (SIM) drei kunststoffbasierte Mehrwegsysteme mit ihren Einwegalternativen verglichen. Das Ergebnis: Mehrweg ist Einweg in 14 der 17 untersuchten Kategorien überlegen und bietet großes Potenzial zum Gelingen einer Kreislaufwirtschaft. Was fehlt, sind klare politische Rahmenbedingungen und die Umsetzung der bestehenden Abfallhierarchie, die Mehrweg eigentlich priorisiert.

Nur 13 Prozent der in Deutschland produzierten Kunststoffe werden aus Rezyklaten hergestellt, im Verpackungsbereich sind es sogar nur 11 Prozent. Außerdem wird nur ein sehr geringer Teil für den ursprünglichen Zweck wiederverwendet, in der Regel dominieren Kaskadennutzungen (Downcycling). Darüber hinaus ist Deutschland einer der größten Exporteure von Plastikmüll weltweit. EU und Bundesregierung haben auf die Kunststoffproblematik reagiert: Die Produktion einiger Einwegplastikprodukte ist verboten, für PET-Getränkeflaschen wurde eine Rezyklatquote vorgeschrieben, und seit Anfang 2022 ist die Pfandpflicht für Einweggetränkeflaschen auf sämtliche Getränkearten ausgeweitet worden. »Green Deal und Taxonomie-Verordnung der EU geben die richtige Richtung für ein nachhaltiges Wirtschaften vor. Aus unserer Sicht gibt es aber folgendes Problem: Die im europäischen Abfallrecht seit Jahrzehnten geregelte Abfallhierarchie definiert eine Rangfolge bei Erzeugung und Umgang mit Kunststoffabfällen. Darin ist das Recycling der Mehrfachnutzung nachgelagert. Die Umsetzung dieser Abfallhierarchie findet bislang aber kaum statt.«, erklärt Jürgen Bertling vom Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT und Projektleiter der Studie.

Zirkularität, Performance und Nachhaltigkeit
Insbesondere für Kunststoffverpackungen existieren derzeit vorwiegend Einweglösungen. Einige Mehrwegsysteme finden sich im B2B-Bereich z. B. in der Automobilindustrie und beim Obst- und Gemüsetransport. Im B2C-Bereich sind sie eher die Ausnahme wie z. B. die Transportkisten für Lebensmittel vom regionalen Bauern. Ziel der aktuellen Studie des Fraunhofer CCPE im Auftrag der Stiftung Initiative Mehrweg war es daher, kunststoffbasierte Mehrwegverpackungssysteme zu bewerten, sie mit Einwegalternativen zu vergleichen und Empfehlungen für eine Stärkung der Kreislaufwirtschaft abzuleiten. Dazu analysierten die Forschenden die drei Mehrwegsysteme Obst- und Gemüsesteigen (bereits im Handel etabliert), Pflanzentrays (in Vorbereitung für einen großflächigen Einsatz) und Coffee-to-go-Becher (Einführungsphase). Sie wurden mit den jeweils entsprechenden Einweglösungen in den drei Bereichen Zirkularität, Performance und Nachhaltigkeit in insgesamt 17 Unterkategorien verglichen. Das Ergebnis: Mehrweg bietet für alle drei untersuchten Demonstratoren klare Vorteile – von der Materialeffizienz über geringere Kunststoffemissionen bis hin zu einem besseren Produktschutz durch robustere Ausführungen.

Mehrweg bedeutet für Unternehmen zwar zunächst einen höheren Kapitaleinsatz durch den Aufbau von Logistik und Rückfuhrsystemen, Lagerflächen und Reinigungstechnik. Langfristig erweisen sich Mehrwegsysteme jedoch als preiswerter und ressourcenschonender, sie stärken das regionale Wirtschaften und tragen zu einer erhöhten technologischen Souveränität bei. »Entscheidend für die Vorteilhaftigkeit eines Mehrwegsystems sind dabei vor allem die Umlaufzahl und die Distributionsstruktur: Je höher die Umlaufzahl und je niedriger die Transportdistanzen, desto besser schneidet Mehrweg gegenüber Einweg ab. Hier sind also dezentrale Poollösungen elementar«, erläutert Kerstin Dobers vom Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML, Mitautorin der Studie. Im Vergleich mit anderen Verpackungsmaterialien wie Papier oder Holz weist Kunststoff eine Vielzahl vorteilhafter Eigenschaften auf – leicht, haltbar, chemisch inert – und bleibt damit für zahlreiche Anwendungen, gerade bei Mehrwegsystemen, das Material der Wahl.

Abfallhierarchie konsequent umsetzen und Mehrweg optimieren
Dieser Bericht wendet sich gleichermaßen an Politik, Verbände, Hersteller von Kunststoffverpackungen und Anbieter von Mehrweg-Poollösungen. Das Autorenteam empfiehlt schlussfolgernd zwei zentrale Maßnahmen: Zum einen sollten Wege zur konsequenten Umsetzung der Abfallhierarchie aufgezeigt und gefördert werden. Einwegsysteme sollen erst dann zum Tragen kommen, wenn die Möglichkeiten der Mehrfachnutzung ausgeschöpft sind. »Dieses Ergebnis der Studie steht im Gegensatz zur heutigen Realität am Verpackungsmarkt. Es muss neue politische Rahmenbedingungen geben, die das Umgehen dieser Reihenfolge sanktionieren. Gleichzeitig sollten Anreizsysteme für Unternehmen geschaffen werden, um vermehrt Mehrweglösungen für Kunststoffe zu etablieren«, sagt Jürgen Bertling. Er fordert zudem eine Überprüfung der Abfallhierarchie durch ein Expertengremium und nachfolgend ihre strikte Umsetzung in der Praxis. Sinnvoll sei außerdem, weniger auf die Recyclingquoten zu schauen, sondern anspruchsvolle Rezyklatanteile in der Produktion vorzugeben.

Laut Kerstin Dobers ist die zweite zentrale Maßnahme, die vorhandenen Optimierungspotenziale für Mehrweglösungen auszuschöpfen, damit ihre Vorteile weiter ausgebaut und mögliche Defizite beseitigt werden: »Sicherlich sind auch bei den Mehrweglösungen noch zahlreiche Innovationen möglich, gerade im Online-Handel oder in der Take-away-Branche. Gute Lösungen zeichnen sich dadurch aus, dass die Verpackungen modular sind und ihr Volumen reduzierbar ist (nestbar oder klappbar). Hier sind Rahmenbedingungen für nationale und internationale Standardisierungen gefragt, um die ökologischen Potenziale der Mehrwegsysteme auszuschöpfen.« Darüber hinaus müssten Umweltkennzeichen (Label) zur Kennzeichnung von Mehrweg und Einweg eindeutig sein. Hier seien vor allem Verbände gefragt.

• Six Carbon Capture and Utilisation technologies for a sustainable chemical and fuel production nominated for the innovation award “Best CO2 Utilisation 2022”
• Conference on CO2-based Fuels and Chemicals 2022 – Cologne (Germany) and online, hybrid conference, 23-24 March 2022

Carbon Capture and Utilisation (CCU) Innovations of the Year 2022: A lot of technologies are in place and in development to face the challenges of a sustainable chemicals and fuels production based on the utilisation of captured CO2 from industrial off-gases or directly from the atmosphere. To honor these, nova-Institute grants its annual award, “Best CO2 Utilisation”, within the framework of the “Conference on CO2-based Fuels and Chemicals” taking place in Cologne on 23-24 March 2022. Great submissions reached the nova-Institute and six nominees now get the chance to demonstrate their full potential to a wide audience in Cologne (Germany) and online.

Here are the six nominees:

• Acies Bio (SI) – OneCarbonBio
• Air Company (US) – Air Eau de Parfum
• Avecom (BE) – Power To Protein
• CleanO2 Carbon Capture Technologies (CA) – CleanO2 Soap
• Fraunhofer Institute for Interfacial Engineering and Biotechnology IGB (DE) – eBioCO2n Technology
• Nordic Electrofuel (NO) – E-Fuel 1