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5 results
(c) Fraunhofer CCPE
19.09.2022

Fraunhofer CCPE on the way to an international circular plastics economy

More than 350 million tons of plastic are produced worldwide every year, and vast amounts of plastic waste simply end up in the environment. The circular economy offers enormous potential for keeping plastics in the loop and thus conserving resources and the environment. Since 2018, six Fraunhofer institutes in the Fraunhofer CCPE cluster have been researching how to make the plastics value chain circular, and Prof. Manfred Renner has been the new head of the cluster since August 2022. Research results, implementation projects and strategies to accelerate the transformation to a circular plastics economy will be presented by Fraunhofer CCPE at the first international Fraunhofer CCPE Summit on February 8 and 9, 2023 in Munich.

More than 350 million tons of plastic are produced worldwide every year, and vast amounts of plastic waste simply end up in the environment. The circular economy offers enormous potential for keeping plastics in the loop and thus conserving resources and the environment. Since 2018, six Fraunhofer institutes in the Fraunhofer CCPE cluster have been researching how to make the plastics value chain circular, and Prof. Manfred Renner has been the new head of the cluster since August 2022. Research results, implementation projects and strategies to accelerate the transformation to a circular plastics economy will be presented by Fraunhofer CCPE at the first international Fraunhofer CCPE Summit on February 8 and 9, 2023 in Munich.

In a circular plastics economy, resources can be saved, products can be intelligently designed for long service life, and end-of-life losses can be reduced. Systemic, technical and social innovations are needed to make the transition from a linear to a circular economy a success. This is what the Fraunhofer Cluster of Excellence Circular Plastics Economy CCPE is researching in the three divisions “Materials”, “Systems” and “Business”. The cooperation of the six Fraunhofer institutes IAP, ICT, IML, IVV, LBF and UMSICHT enables a multi-stakeholder approach in which the appropriate R&D competencies are bundled.

Fraunhofer CCPE would like to present and discuss successful projects and research approaches on an international scale at the Fraunhofer CCPE Summit on February 8 and 9, 2023 in Munich. The summit is to become an international forum for exchanging ideas for solutions and innovations for a circular plastics economy.

Cross-industry collaboration - local, regional and international
Since August 2022, Prof. Manfred Renner, Institute Director of Fraunhofer UMSICHT, is the new head of Fraunhofer CCPE. He succeeds Prof. Eckhard Weidner, who has retired. “Cross-industry cooperation - very local, but also regional and international - is the elementary prerequisite for a functioning circular plastics economy. At the summit, players from all points of the compass will meet and network in order to rethink the plastics value chain together," explains Prof. Manfred Renner, adding, “We want to provide answers to the following questions:  How can we make all Circular Economy principles, i.e. the ten R-strategies, known? How can industry, science and society best cooperate in a transformation to a circular plastics economy for the greatest possible impact?”

Results of the Fraunhofer CCPE cluster so far are innovative approaches for circular business models, intelligent collection, sorting, and recycling technologies, but also new formulations for circular polymers and compounds to enable multiple recycling cycles. With the newly developed assessment tool CRL® , companies can, for example, self-assess the maturity of products or product systems with regard to the circular economy. The tool checks the extent to which a product already takes into account circular economy principles in the areas of product design, product service system, end-of-life management and circular economy, and where there is still potential for improvement.

Source:

Fraunhofer UMSICHT

(c) Fraunhofer UMSICHT/Mike Henning
Prof. Christian Doetsch (l.) and Prof. Manfred Renner (r.)
09.08.2022

Fraunhofer UMSICHT: New institute directors

Prof. Manfred Renner and Prof. Christian Doetsch will take joint leadership of the Fraunhofer Institute for Environmental, Safety and Energy Technology UMSICHT from August 2022. As renowned scientists, they have most recently shaped the direction of the institute as heads of the Products division and Energy division respectively, and will now follow in the footsteps of Prof. Eckhard Weidner, who has entered retirement.

This is the first time in its history that Fraunhofer UMSICHT is led by two directors. Both institute directors began their professional careers at the institute and from August they will have a joint hand in its future.

Prof. Manfred Renner and Prof. Christian Doetsch will take joint leadership of the Fraunhofer Institute for Environmental, Safety and Energy Technology UMSICHT from August 2022. As renowned scientists, they have most recently shaped the direction of the institute as heads of the Products division and Energy division respectively, and will now follow in the footsteps of Prof. Eckhard Weidner, who has entered retirement.

This is the first time in its history that Fraunhofer UMSICHT is led by two directors. Both institute directors began their professional careers at the institute and from August they will have a joint hand in its future.

Prof. Manfred Renner holds a doctorate in mechanical engineering, specializing in process engineering and business development. Since 2006, he has held various roles at Fraunhofer UMSICHT, most recently heading up the Products division and overseeing its 126 employees and its budget of 14.8 million euros. He has set international standards through his award-winning research into a free of water tanning leather tanning process that uses compressed carbon dioxide. With the development of innovative aerogel-based insulation materials for building facades, he has made a significant contribution to environmentally friendly, circular applications in the construction industry and initiated a number of industrial projects. One of the notable technological breakthroughs made by his team was the development of a new type of fire-resistant glass, which can withstand even the most extreme heat. This won his development team the Joseph von Fraunhofer Prize in October 2020.

Alongside becoming institute director, Prof. Renner will also take over the leadership of the Fraunhofer Cluster of Excellence Circular Plastics Economy CCPE in August 2022. In this role, he will represent the Fraunhofer-Gesellschaft on a national and international level with regard to the transformation of industry and society to a circular economy. In addition, he will start his professorship in Responsible Process Engineering at the Faculty of Mechanical Engineering of the Ruhr-Universität Bochum. Over the course of his professorship, he will shape the systemic development of the circular economy at a corporate, regional and European level.

Prof. Christian Doetsch has worked in energy research for more than 25 years, spending most of this time at Fraunhofer UMSICHT. As head of the Energy division, he managed a team of around 145 employees and was responsible for a budget of approximately 10.4 million euros. His technological focal points are energy storage, Power-to-X technologies including hydrogen electrolysis and chemical conversion, catalysts, and energy system modeling and optimization. His overarching aim is the integration of renewable energies into a cross-sectoral, resilient energy system.

In 2015, Doetsch co-founded the award-winning start-up Volterion GmbH & Co. KG, which develops redox flow batteries. He attained high visibility on a global scale by redesigning stacks, one of the main components of redox flow batteries, an achievement for which he, his team and Volterion representatives were awarded the Joseph von Fraunhofer Prize in May 2021. The energy expert also acts as deputy spokesperson for the Fraunhofer Energy Alliance and task manager for the energy storage group at the International Energy Agency (IEA). He also co-founded the “Open District Hub e. V.,” an association that promotes the energy transition in the sector by means of energy systems integration.

Since January 2020, he has been Professor of Cross Energy Systems at the Faculty of Mechanical Engineering of the Ruhr-Universität Bochum. In this role, he conducts research into ecological evaluation and resilience of cross-sectoral energy systems.

Source:

Fraunhofer UMSICHT

(c) Fraunhofer IAP
Faserverstärktes Monomaterialkomposit aus PLA
28.07.2022

Fraunhofer CCPE: Technische Produktinnovationen für eine zirkuläre Kunststoffwirtschaft

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:

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.

Source:

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

Fraunhofer CCPE veröffentlicht Positionspapier und Forschungsprogramm zum Recycling von Kunststoffen (c)CCPE
Positionspapier Recyclingtechnologien für Kunststoffe
22.09.2021

Chemisches Recycling von Kunststoffen

  • Fraunhofer CCPE veröffentlicht Positionspapier und Forschungsprogramm zum Recycling von Kunststoffen

Der Fraunhofer Cluster of Excellence Circular Plastics Economy CCPE hat ein Positionspapier zum Stand von Wissenschaft und Technik von Recyclingtechnologien für Kunststoffe vorgelegt. Der Schwerpunkt liegt auf chemischen Recyclingverfahren. Eine Marktanalyse zeigt aktuelle Industrieaktivitäten, außerdem werden die Fraunhofer-Kompetenzen im Kunststoff-Recycling im Überblick dargestellt.

Positionspapier und Forschungsprogramm zum Recycling von Kunststoffen

Rund 30 Fraunhofer Institute und Einrichtungen befassen sich mit dem Recycling und der Aufbereitung von Kunststoffen. Übersicht aktueller Initiativen zur Demonstration und Kommerzialisierung von chemischen Recyclingverfahren.

  • Fraunhofer CCPE veröffentlicht Positionspapier und Forschungsprogramm zum Recycling von Kunststoffen

Der Fraunhofer Cluster of Excellence Circular Plastics Economy CCPE hat ein Positionspapier zum Stand von Wissenschaft und Technik von Recyclingtechnologien für Kunststoffe vorgelegt. Der Schwerpunkt liegt auf chemischen Recyclingverfahren. Eine Marktanalyse zeigt aktuelle Industrieaktivitäten, außerdem werden die Fraunhofer-Kompetenzen im Kunststoff-Recycling im Überblick dargestellt.

Positionspapier und Forschungsprogramm zum Recycling von Kunststoffen

Rund 30 Fraunhofer Institute und Einrichtungen befassen sich mit dem Recycling und der Aufbereitung von Kunststoffen. Übersicht aktueller Initiativen zur Demonstration und Kommerzialisierung von chemischen Recyclingverfahren.

Das Positionspapier gibt einen Überblick über werk- und rohstoffliche (chemische) Aufbereitungstechnologien für Kunststoffe, die sich derzeit in der Entwicklung befinden und noch nicht zum Stand der Technik zählen. Insbesondere werden sogenannte chemische Recyclingverfahren eingeordnet. Beleuchtet werden dabei der technische Entwicklungsstand der Verfahren, deren Vor- und Nachteile, die regulatorischen und gesetzlichen Rahmenbedingungen, die ökonomische Machbarkeit sowie Potenziale für den Umwelt- und Klimaschutz. Eine Marktübersicht zeigt darüber hinaus, welche Projekte seitens der Industrie im Bereich chemischer Recyclingverfahren derzeit laufen, welche Abfallstoffe behandelt werden und welche Anlagenkapazität vorhanden bzw. geplant ist.

Prof. Matthias Franke, Leiter des Institutsteils Sulzbach-Rosenberg von Fraunhofer UMSICHT, entwickelt vor allem pyrolysebasierte Recycling­technologien. Er fasst die Ergebnisse zusammen: »Die Nachfrage nach hochwertigen Kunststoffrezyklaten nimmt derzeit zu. Hintergrund sind einerseits die Selbstverpflichtungen der Hersteller, andererseits die Vorgaben der Europäischen Union zum Rezyklateinsatz. Mit Rezyklateinsatzquoten und steigenden CO2-Preisen wird die Wettbewerbsfähigkeit von Rezyklaten gegenüber Primärware gestärkt, und die Abhängigkeit vom Rohölpreis aufgehoben. Dies schafft Investitionssicherheit für das Recycling. Neuartige Recyclingtechnologien sind nach unserer Einschätzung technisch in der Lage, die zusätzliche Nachfrage nach hochqualitativen Rezyklaten zu bedienen. Entwicklungs­bedarf gibt es vor allem noch bei komplexen Abfällen wie zum Beispiel Verbundmaterialien. Auch eine ökologische Gesamtbewertung der Verfahren steht noch aus.«

Ausgehend vom derzeitigen Entwicklungsstand schätzen die Fraunhofer Forschenden die Potenziale von alternativen Recyclingtechnologien insgesamt positiv ein, wenn Sie als Ergänzung zu etablierten werkstofflichen Verfahren eingesetzt werden. Sie seien technisch mach- und beherrschbar, sie könnten dazu beitragen, die Kreislaufführung von Kunststoffen zu verbessern und hochqualitative Sekundärrohstoffe für die Industrie bereit zu stellen. Vor allem die rohstofflichen / chemischen Verfahren könnten ein ergänzender Baustein für höherwertiges Kunststoff-Recycling sein besonders bei bisher schwer behandelbaren Abfallströmen.

Die Positionen des Fraunhofer CCPE im Einzelnen:

  • Werkstoffliche Verfahren sind für sortenreine Kunststofffraktionen (Thermoplaste) die beste Wahl.
  • Mit zunehmender Heterogenität, Verschmutzung oder Kontamination von Kunststoffabfällen kommt das werkstoffliche Recycling an seine Grenzen. Füll-, Stör- und Schadstoffe können in Sortier-, Wasch- und Extrusionsanlagen oft nicht vollständig ausgeschleust werden. Bestimmte Kunststoffsorten sind werkstofflich kaum verwertbar.
  • Um eine Steigerung der Kreislaufführung von Kunststoffen zu erreichen, ist eine Ergänzung der werkstofflichen Verfahren durch alternative Prozesse und Prozess-Kombinationen erforderlich.
  • Da chemische Recyclingverfahren ebenfalls in der Lage sind, Sekundärrohstoffe für die Kunststoffproduktion bereitzustellen, sollte die werkstoffliche Verwertungs­quote im Bereich der Verpackungskunststoffe durch eine technologieoffene Recyclingquote ersetzt werden. Dies würde technische Innovationen im mengenmäßig dominanten Recycling von Verpackungen fördern.
  • Eine gesamtökologische Betrachtung von Recyclingverfahren oder Verfahrens­kombinationen für spezifische Altkunststoffe muss noch erbracht werden.
  • Eine teilweise Substitution von erdölbasierten Basischemikalien durch chemische Rezyklate bspw. auf Basis von Kunststoffabfällen erscheint technologisch möglich.

Im Positionspapier stellt Fraunhofer CCPE eine Forschungsagenda vor:

1. Analyse von kunststoffhaltigen Abfällen verbessern
2. Transparenz über ökonomische und ökologische Auswirkungen durch Langzeitbetrieb herstellen
3. Dynamische Bewertungsmodelle für die Abfallbehandlung entwickeln
4. Recyclingtechnologien koppeln
5. Automatisierte, KI-basierte gestufte Recyclingverfahren erforschen
6. Rezyklate und Zwischenprodukte aus den Recyclingprozessen optimieren

 

Source:

Fraunhofer UMSICHT Institutsteil Sulzbach-Rosenberg

16.06.2021

Closed-loop recycling pilot project for single-use facemasks

  • Fraunhofer, SABIC, and Procter & Gamble join forces
  • The Fraunhofer Cluster of Excellence Circular Plastics Economy CCPE and its Institute for Environmental, Safety and Energy Technology UMSICHT have developed an advanced recycling process for used plastics.
  • The pilot project with SABIC and Procter & Gamble serves to demonstrate the feasibility of closed-loop recycling for single-use facemasks.

Due to COVID-19, use of billions of disposable facemasks is raising environmental concerns especially when they are thoughtlessly discarded in public spaces, including - parks, open-air venues and beaches. Apart from the challenge of dealing with such huge volumes of essential personal healthcare items in a sustainable way, simply throwing the used masks away for disposal on landfill sites or in incineration plants represents a loss of valuable feedstock for new material.

  • Fraunhofer, SABIC, and Procter & Gamble join forces
  • The Fraunhofer Cluster of Excellence Circular Plastics Economy CCPE and its Institute for Environmental, Safety and Energy Technology UMSICHT have developed an advanced recycling process for used plastics.
  • The pilot project with SABIC and Procter & Gamble serves to demonstrate the feasibility of closed-loop recycling for single-use facemasks.

Due to COVID-19, use of billions of disposable facemasks is raising environmental concerns especially when they are thoughtlessly discarded in public spaces, including - parks, open-air venues and beaches. Apart from the challenge of dealing with such huge volumes of essential personal healthcare items in a sustainable way, simply throwing the used masks away for disposal on landfill sites or in incineration plants represents a loss of valuable feedstock for new material.

“Recognizing the challenge, we set out to explore how used facemasks could potentially be returned into the value chain of new facemask production”, says Dr. Peter Dziezok, Director R&D Open Innovation at P&G. “But creating a true circular solution from both a sustainable and an economically feasible perspective takes partners. Therefore, we teamed up with Fraunhofer CCPE and Fraunhofer UMSICHT’s expert scientists and SABIC’s Technology & Innovation specialists to investigate potential solutions.”

As part of the pilot, P&G collected used facemasks worn by employees or given to visitors at its manufacturing and research sites in Germany. Although those masks are always disposed of responsibly, there was no ideal route in place to recycle them efficiently. To help demonstrate a potential step change in this scenario, special collection bins were set up, and the collected used masks were sent to Fraunhofer for further processing in a dedicated research pyrolysis plant.

“A single-use medical product such as a face mask has high hygiene requirements, both in terms of disposal and production. Mechanical recycling, would have not done the job”, explains Dr. Alexander Hofmann, Head of Department Recycling Management at Fraunhofer UMSICHT. “In our solution, therefore, the masks were first automatically shredded and then thermochemically converted to pyrolysis oil. Pyrolysis breaks the plastic down into molecular fragments under pressure and heat, which will also destroy any residual pollutants or pathogens, such as the Coronavirus. In this way it is possible to produce feedstock for new plastics in virgin quality that can also meet the requirements for medical products”, adds Hofmann, who is also Head of Research Department “Advanced Recycling” at Fraunhofer CCPE.

The pyrolysis oil was then sent to SABIC to be used as feedstock for the production of new PP resin. The resins were produced using the widely recognized principle of mass balance to combine the alternative feedstock with fossil-based feedstock in the production process. Mass balance is considered a crucial bridge between today’s large scale linear economy and the more sustainable circular economy of the future, which today is operated on a smaller scale but is expected to grow quickly.

“The high-quality circular PP polymer obtained in this pilot clearly demonstrates that closed-loop recycling is achievable through active collaboration of players from across the value chain”, emphasizes Mark Vester, Global Circular Economy Leader at SABIC. “The circular material is part of our TRUCIRCLE™ portfolio, aimed at preventing valuable used plastic from becoming waste and at mitigating the depletion of fossil resources.”

Finally, to close the loop, the PP polymer was supplied to P&G, where it was processed into non-woven fibers material. “This pilot project has helped us to assess if the close loop approach could work for hygienic and medical grade plastics”, says Hansjörg Reick, P&G Senior Director Open Innovation. “Of course, further work is needed but the results so far have been very encouraging.”

The entire closed loop pilot project from facemask collection to production was developed and implemented within seven months. The transferability of advanced recycling to other feedstocks and chemical products is being further researched at Fraunhofer CCPE.

Source:

Fraunhofer