Kategorie: Nachhaltigkeit und Umwelttechnik
Spannende Beiträge, informative Fachartikel und die neusten Entwicklungen aus dem Themengebiet Nachhaltigkeit und Umwelttechnik.
Mischplastik: Vom Problemmüll zum industriellen Wertstoff
Aus dem schwer recyclebaren „Problemmüll“ Mischkunstoff wollen die Forschenden Wertstoffe für die Chemieindustrie gewinnen.
(Bildquelle: Universität Stuttgart)
Um aus schwer recyclebaren Mischkunststoffen Wertstoffe für die Chemieindustrie zu gewinnen, gehen Nachwuchswissenschaftler*innen der Universität Stuttgart neue Wege: Sie kombinieren innovative Vergasungsverfahren und mikrobiologische Prozesse.
Styropor, Lebensmittelverpackungen, Schaumstoffe oder Bauelemente: In zahlreichen Produkten findet sich Mischplastik. „Am Ende ihres Lebenswegs werden diese Produkte zu Problemmüll“, sagt Hannah Storm, Doktorandin am Institut für Feuerungs- und Kraftwerkstechnik (IFK) der Universität Stuttgart. Weiterlesen
Hoffnungsträger Ammoniak
Pilotanlage des Fraunhofer © Fraunhofer IMM
Pilotanlage des Fraunhofer IMM für das Ammoniakcracken mit einer Kapazität von 20 kg/h Ammoniak
Ammoniak kennt man bisher hauptsächlich aus der Düngemittel-Produktion. Künftig könnte das Gas als effizienter Wasserstoffträger und klimafreundlicher Ersatz für fossile Brennstoffe auch eine Schlüsselrolle in der Energiewende einnehmen, denn es lässt sich CO2-frei aus Stickstoff und Wasserstoff herstellen und bietet viele Vorteile für Transport und Lagerung. An einer platzsparenden, effizienten und vor allem dezentralen Ammoniak-Cracking-Technologie arbeitet das Fraunhofer-Institut für Mikrotechnik und Mikrosysteme IMM gleich in mehreren Forschungsprojekten.
»Ammoniak ist ein großer Potenzialträger für einen nachhaltigen Umbau unseres Energiesystems«, erklärt Dr. Gunther Kolb, Bereichsleiter Energie und stellvertretender Institutsleiter des Fraunhofer IMM in Mainz. »Die Herausforderung der Energiewende besteht ja nicht nur in der ausreichenden emissionsfreien Energieproduktion. Da Grünstrom in großen Mengen besonders an sehr wind- oder sonnenreichen Standorten wie etwa Chile oder Australien erzeugt werden kann, spielt auch der verlustarme Transport an energieärmere Einsatzorte eine relevante Rolle.« Hier kann der Einsatz von Ammoniak umwälzende Vorteile bringen. Weiterlesen
Energieverbrauch mit Phasenwechselmaterialien reduzieren
Herstellung von PCM-Emulsionen im Labor
© Fraunhofer ISE
Herstellung von PCM-Emulsionen im Labor
Phasenwechselmaterialien, auch Phase Change Materials (PCM) genannt, sind ein wichtiger Baustein im effizienten Thermomanagement. Ihr Einsatz ermöglicht es, Energie einzusparen. Forschende am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE entwickeln zusammen mit Industriepartnern Emulsionen aus Phasenwechselmaterialien und Wasser oder Wasser-Glykol-Mischungen etwa für die Gebäudeklimatisierung und die Kühlung von Industriemaschinen. Die neuen PCM-Emulsionen erreichen die doppelte Speicherdichte von Wasser.
Wasser hat sich als Wärmeträger bewährt, wenn es beispielsweise darum geht, Wärme vom Heizkessel zum Heizkörper zu transportieren oder Kühldecken mit Kälte zu versorgen. Doch der Wärmeträger bekommt Konkurrenz: Im Projekt Optimus entwickeln Forschende am Fraunhofer ISE in Freiburg gemeinsam mit Partnern aus der Industrie PCM-Emulsionen mit hoher Speicherdichte für den Einsatz in Gebäuden und der Industrie, aber auch für die Anwendung in Wärmepumpensystemen und zur Batteriekühlung in Kraftfahrzeugen. Weiterlesen
Kohlenstoff-Fallen verstehen: Untersuchung eines vielversprechenden Materials zeigt im Detail, wie es CO2 einfängt
Künstlerische Darstellung des CO2-Einfangs aus einem mit Feuchtigkeit beladenen Gasstrom mittels CALF-20, einem metallorganischen Gerüst auf Zinkbasis.
© B. Schröder/HZDR
Da die Industrie nach innovativen Lösungen für die Abscheidung und Lagerung von Kohlendioxid (CO2) sucht, werden neue Materialien benötigt, die das Treibhausgas aus Industrieemissionen effizient abfangen und speichern können. Eine aktuelle Studie eines Forschungsteams des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR), der TU Dresden (TUD) und der Maria-Curie-Skłodowska-Universität in Lublin (Polen) beleuchtet die Gasadsorptionsphysik des sogenannten Calgary Framework 20 (CALF-20), eines metallorganischen Gerüsts (MOF) auf Zinkbasis. Mittels Kombination moderner Techniken haben die Forschenden die einzigartige Anpassungsfähigkeit des Materials unter verschiedenen Bedingungen entschlüsselt. Die Arbeit zeigt, wie CALF-20 effizient CO2 einfängt und gleichzeitig Störeffekten durch Wasser widersteht – ein häufiges Problem bei Materialien zur CO2-Abscheidung. Weiterlesen
KI als Gamechanger für Kunststoffverpackungen
© Fraunhofer IVV
Experten des Fraunhofer IVV bei der Optimierung eines Verfahrens zur Produktion von Verpackungen. Im Rahmen des Projekts KIOptiPack entwickeln sie auch KI-Werkzeuge um Kunststoffverpackungen fit für die Kreislaufwirtschaft zu machen.
Im Innovationslabor KIOptiPack entwickeln Forschende des Fraunhofer-Instituts für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV gemeinsam mit 51 Partnern aus Wirtschaft und Wissenschaft innovative KI-gestützte Optimierungswerkzeuge sowie einen Datenraum, der alle Akteure der Verpackungsbranche und deren Daten miteinander verknüpft. Ziel ist es, mithilfe der KI-Werkzeuge Kunststoffverpackungen zukünftig im Kreislauf zu führen.
Kunststoffe sind leicht, langlebig und einfach zu verarbeiten – wahre Alleskönner unter den Materialien. Daher wundert es nicht, dass in Deutschland mehr als 60 Prozent der verpackten Waren in Kunststoff gehüllt sind. Ziel der Kunststoffindustrie ist es, durch das ideale Verpackungsdesign (Design for Recycling) die Kreislaufwirtschaft zu fördern, die Umwelt so wenig wie möglich zu belasten und gleichzeitig die verpackten Waren optimal zu schützen. Verpackungen sollen idealerweise einen möglichst hohen Rezyklatanteil aufweisen. Auch eine neue EU-Verordnung fordert, dass bis 2030 Verpackungen aus Kunststoff zu einem Mindestanteil von bis zu 35 Prozent aus Rezyklaten hergestellt werden. Weiterlesen
Kunststoffe aus Verpackungsabfällen besser recyceln
© Fraunhofer IFAM
Am Fraunhofer IFAM werden die gereinigten Kunststoffabfälle im Compounder gemischt, aufgeschmolzen und extrudiert.
Jährlich landen deutschlandweit etwa 5,6 Millionen Tonnen Kunststoffverpackungen nach einmaliger Nutzung im Haushaltsmüll – weniger als ein Drittel davon lässt sich bisher recyceln. Gemeinsam mit der Hochschule Bremen möchte das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM den verschmutzten Müll in hochwertige Produkte aus dem 3D-Drucker verwandeln.
Die Menge an Kunststoffmüll steigt, in den vergangenen 30 Jahren hat sie sich deutschlandweit etwa verdreifacht. Besonders Verpackungen aus dem gelben Sack tragen dazu bei: Fielen im Jahr 1994 in Deutschlands Privathaushalten noch 2,1 Millionen Tonnen Kunststoffmüll an, waren es 2023 bereits 5,6 Millionen Tonnen. Umso wichtiger ist es, die Einmalprodukte, die größtenteils auf Basis von Erdöl hergestellt werden, aufzubereiten. Weiterlesen
Nanomaterialien: Die Kraft der Lücke
Die Sonne schickt täglich enorme Energiemengen auf die Erde, doch wirtschaftlich genutzt wird davon bisher nur ein Bruchteil. Eine vielversprechende Methode, um die Solarkraft in speicherbare Energie umzuwandeln, ist die Spaltung von Wasser (H2O) in Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2). „Diese chemische Reaktion birgt ein enormes Zukunftspotenzial: H2 als klimafreundlichen Energieträger, Wasser als gut verfügbare Ressource und keine ungünstigen Nebenreaktionen, um nur drei zu nennen. Zugleich gilt die photoelektrochemische Wasserspaltung in der Energie- und Katalyseforschungs-Community als eine der ultimativen Herausforderungen“, erklärt Emiliano Cortés, Professor für Experimentalphysik an der LMU. Die größte Krux: Bislang sind die eingesetzten Materialien nicht leistungsfähig genug, um die Technologie im großen Maßstab wettbewerbsfähig zu machen. Ein internationales interdisziplinäres Team, das von Prof. Min Liu von der Central South University (CSU) in Changsha, China, und Cortés, einem der führenden Forschungsgruppenleitern des Exzellenzclusters e-conversion, koordiniert wird, hat jetzt wichtige Erkenntnisse gewonnen, wie sich ein entscheidender Schritt – die Ladungstrennung – verbessern lässt. Weiterlesen
IMM Photonics erhält EPIC Sustainability Award 2025
© 2025 IMM photonics
EPIC (European Photonics Industry Consortium) hat IMM Photonics als Preisträger des ersten EPIC-Nachhaltigkeitspreises 2025 für seine herausragenden Beiträge zur ökologischen, sozialen und wirtschaftlichen Nachhaltigkeit ausgezeichnet. Das 1992 gegründete Unternehmen IMM Photonics ist auf die Entwicklung und Produktion von kundenspezifischen optischen und optoelektronischen Komponenten und Modulen spezialisiert. Weiterlesen
Innovatives Recyclingverfahren für Carbonfasern
© Fraunhofer EMI
Experimenteller Aufbau zur Umsetzung der lokalen Hochleistungs-laserinduzierten Pyrolyse eines gewickelten Composite-Ringes und des gleichzeitigen Abziehens des matrixbefreiten Carbonfaser-Streifens. Im Prozess findet die Pyrolyse an der Stelle des Laserspots statt.
Forschende des Fraunhofer-Instituts für Kurzzeitdynamik, Ernst-Mach-Institut, EMI haben eine Technologie entwickelt, die es ermöglicht, endlose Carbonfasern aus Verbundwerkstoffen zurückzugewinnen – ohne Einbußen bei der Materialqualität. Mittels Hochleistungslaser wird die Matrix der mehrlagigen faserverstärkten Kunststoffe gezielt zersetzt. Das Verfahren bietet nicht nur ökologische Vorteile, sondern auch erhebliches wirtschaftliches Potenzial.
Carbonfaser-Verbundwerkstoffe, sogenannte Composites, sind besonders fest und leicht, was sie zu bevorzugten Materialien in vielen Industrien macht. Doch die Herausforderung der Entsorgung und Wiederverwertung dieser leistungsfähigen Materialien ist hoch. Das Forschungsteam am Fraunhofer EMI hat nun einen Prozess entwickelt, in dem Fasern gebrauchter Composites effizient zur Wiederverwendung aufbereitet werden – ohne ihre mechanischen Eigenschaften zu beeinträchtigen. In bisherigen Recyclingverfahren werden die Faser-Kunststoff-Verbunde geschreddert, was zu verkürzten Fasern und somit zum Downcycling führt. Weiterlesen
