Kategorie: Nachhaltigkeit und Umwelttechnik

Spannende Beiträge, informative Fachartikel und die neusten Entwicklungen aus dem Themengebiet Nachhaltigkeit und Umwelttechnik.

Innovatives Recyclingverfahren für Carbonfasern

  Von , ,
© Fraunhofer EMIExperimenteller 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.

© 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

Nylon-Fresser – mikroskopische Helfer beim Recycling von Kunststoffabfällen

  Von , ,
Eine gentechnisch veränderte Pseudomonas putida, die Nylon abbauen und in wertvolle Stoffe umwandeln kann. Das Bakterium wurde entwickelt, um das Recycling von Nylon zu verbessern und als Grundlage für biotechnologische Prozesse zu dienen. | Copyrights: Susanne Husted Nielsen

Eine gentechnisch veränderte Pseudomonas putida, die Nylon abbauen und in wertvolle Stoffe umwandeln kann. Das Bakterium wurde entwickelt, um das Recycling von Nylon zu verbessern und als Grundlage für biotechnologische Prozesse zu dienen. | Copyrights: Susanne Husted Nielsen

Ein Team von Wissenschaftler:innen des Instituts für Bio- und Geowissenschaften – Biotechnologie am Forschungszentrum Jülich hat zusammen mit der Firma Novonesis ein Bakterium entwickelt, das die Einzelbausteine verschiedener Nylonvarianten „frisst“ und in wertvolle Stoffe umwandeln kann. Die Ergebnisse dieser Forschung leisten einen wichtigen Beitrag zur Verbesserung von Nylonrecycling.

Synthetische Polyamide, besser bekannt als Nylon, werden aufgrund ihrer Langlebigkeit und hohen Zugfestigkeit in diversen Industriezweigen und Produkten eingesetzt – vom wohl bekanntesten Beispiel Strumpfhosen über Unterwäsche und Sportkleidung bis hin zu Fallschirmen, Netzen, Angelschnüren und Komponenten in der Automobilindustrie. Trotz der breiten Einsatzmöglichkeiten und Nutzung liegt die Recyclingquote von Polyamiden bislang unter fünf Prozent. Viele Nylonabfälle landen entweder auf Deponien, weil geeignete Recyclingprozesse fehlen, gelangen als Netze oder Seile aus der Fischerei in die Umwelt oder werden verbrannt, was giftige Substanzen freisetzen kann. Weiterlesen

Neue Perspektiven für Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft

  Von , ,
© Fraunhofer IAOCYCLOMETRIC beweist, wie wichtig ein Zusammenspiel aus technischen Lösungen, innovativen methodischen Ansätzen und einem Bewusstseinswandel ist.

© Fraunhofer IAO
CYCLOMETRIC beweist, wie wichtig ein Zusammenspiel aus technischen Lösungen, innovativen methodischen Ansätzen und einem Bewusstseinswandel ist.

Konkrete Lösung für drängende Herausforderungen: Im Projekt CYCLOMETRIC haben Forschende des Fraunhofer-Instituts für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO eine Lösung entwickelt, die es Unternehmen ermöglicht, Nachhaltigkeitsbewertungen und Kreislaufwirtschaftskonzepte bereits in frühe Entwicklungsphasen zu integrieren – genau dort, wo die größten Hebel für eine umweltverträgliche Gestaltung liegen. Weiterlesen

Nachhaltige Verpackungen aus Moorpflanzen

  Von , ,
© Fraunhofer IVVIm Vergleich zu Holz zeichnet sich Rohrglanzgras durch seinen niedrigeren Ligningehalt aus.

© Fraunhofer IVV
Im Vergleich zu Holz zeichnet sich Rohrglanzgras durch seinen niedrigeren Ligningehalt aus.

Als Baustoffe, Viehfutter und Nahrungsmittel werden Paludikulturen wie Torfmoos, Schilf und Rohrglanzgras bereits eingesetzt. Aufgrund ihres geringeren Ligningehalts könnten die Moorpflanzen jedoch auch eine attraktive Alternative zu Holz als Rohstoffquelle für nachhaltige Papierverpackungen sein. Dass die Moorpflanzen großes Potenzial für die Herstellung von Faltschachteln, Schalen und Co. aufweisen, haben Forschende des Fraunhofer-Instituts für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV in Machbarkeitstests nachgewiesen. Weiterlesen

Quantentechnologie und KI: Schlüssel für sichere Second-Life-Anwendungen von Lithium-Ionen-Batterien

  Von , ,
© Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg/Prof. Roland NagySpin-basierter Quanten-Magnetfeldsensor in einem Messvorgang. Der Sensor wird optisch angeregt, um die Magnetfeldmessung zu starten. Die Information vom gemessenen Signal wird durch die Emission kodiert, weitergeleitet und in Form von Magnetfeldmappings visualisiert.

© Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg/Prof. Roland Nagy
Spin-basierter Quanten-Magnetfeldsensor in einem Messvorgang. Der Sensor wird optisch angeregt, um die Magnetfeldmessung zu starten. Die Information vom gemessenen Signal wird durch die Emission kodiert, weitergeleitet und in Form von Magnetfeldmappings visualisiert.

Um die Nachhaltigkeit der Elektromobilität zu fördern und Ressourcen effizienter zu nutzen, gewinnt das Upcycling von Lithium-Ionen-Batterien zunehmend an Bedeutung. Es werden Konzepte gesucht, um die Materialkreisläufe zu verlangsamen. Erreicht wird dies, indem gebrauchte Batterien aus Elektrofahrzeugen in neuen Anwendungsgebieten zum Einsatz kommen, anstatt sie sofort in Recyclingprozesse zu überführen. Trotz des erheblichen Potenzials zur Ressourcenschonung hat sich das Upcycling aus technischen und wirtschaftlichen Gründen bislang nicht durchgesetzt. Ein Forscherteam kann nun mithilfe einer Hochgeschwindigkeitsmessmethode und KI eine anwendungsreife Lösung ermöglichen. Weiterlesen

MAGMASOFT® 6.1 – Fokus auf Niederdruckguss und Nachhaltigkeit

  Von ,
Neu in MAGMASOFT®: Ein speziell entwickeltes Viskositätsmodell, das das das thixotrope Fließverhalten teilflüssiger metallischer Suspensionen realitätsnah abbildet und dabei die Abhängigkeiten von Scherrate, Temperatur und Zeit berücksichtigt.

Neu in MAGMASOFT®: Ein speziell entwickeltes Viskositätsmodell, das das das thixotrope Fließverhalten teilflüssiger metallischer Suspensionen realitätsnah abbildet und dabei die Abhängigkeiten von Scherrate, Temperatur und Zeit berücksichtigt.

Das Aachener Unternehmen MAGMA stellt die neue Version 6.1 seiner Gießprozess-Simulationssoftware MAGMASOFT® vor. Mit umfangreichen Überarbeitungen und neuen Funktionen verbessert die Software die Simulation von Niederdruckgussprozessen, erweitert die Möglichkeiten für Druckgießer sowie für Anwender von MAGMA CC und MAGMA C+M. Erstmals bietet MAGMA ein spezifisches Prozessmodul für Rheocasting- und Thixomolding-Verfahren. Zusätzlich ermöglicht eine neue ECONOMICS-Perspektive eine quantitative Bewertung von Kosten und CO₂-Emissionen auf Basis von bereits definierten Geometrie-, Werkstoff- und Prozessdaten. Diese Innovationen liefern präzisere und schnellere Ergebnisse und fördern nachhaltige sowie wirtschaftlich optimierte Gießprozesse. Weiterlesen

Mit KI schneller zu besseren Photovoltaik-Materialien

  Von , , ,

Perowskit-Solarzellen gelten als flexible und nachhaltige Alternative zu herkömmlichen Solarzellen auf Silizium-Basis. Forschende fanden nun innerhalb weniger Wochen neue organische Moleküle, mit denen sich der Wirkungsgrad von Perowskit-Solarzellen steigern lässt. Zu dem internationalen Team gehören auch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Helmholtz-Instituts Erlangen-Nürnberg für Erneuerbare Energien (HI ERN), einer Außenstelle des Forschungszentrums Jülich. Die Wissenschaftler kombinierten dabei geschickt den Einsatz von KI mit vollautomatischer Hochdurchsatz-Synthese. Die entwickelte Strategie ist auf andere Bereiche der Materialforschung übertragbar, etwa auf die Suche nach neuen Batteriematerialien.

Nah am Optimum: Dank geschicktem Einsatz von KI konnten Forschende neue Materialien für hocheffiziente Solarzellen identifizierenCopyright: Kurt Fuchs / HI ERN

Nah am Optimum: Dank geschicktem Einsatz von KI konnten Forschende neue Materialien für hocheffiziente Solarzellen identifizieren
Copyright: Kurt Fuchs / HI ERN

Weiterlesen

Biowasserstoff aus Holzabfällen

  Von , ,
© Fraunhofer IGBVon links: Unbehandeltes Altholz, Holz in der Aufschlusslösung, Cellulosefasern (nach Kochung und Waschgang), Zuckerlösung aus Cellulosefasern, anaerober Wasserstoffproduzent (Bakterien), Mikroalgen

© Fraunhofer IGB
Von links: Unbehandeltes Altholz, Holz in der Aufschlusslösung, Cellulosefasern (nach Kochung und Waschgang), Zuckerlösung aus Cellulosefasern, anaerober Wasserstoffproduzent (Bakterien), Mikroalgen

Holzabfälle werden bislang kostenintensiv entsorgt und in Verbrennungsanlagen allenfalls energetisch verwertet. In der Region Schwarzwald nutzen Fraunhofer-Forschende die wertvolle Ressource zur Herstellung von Biowasserstoff. Im Verbundvorhaben H2Wood – BlackForest wurden eigens Fermentationsverfahren mit wasserstoffproduzierenden Bakterien und Mikroalgen zur biotechnologischen Erzeugung des grünen Energieträgers entwickelt. Bereits 2025 soll eine Pilotanlage zur Produktion von Biowasserstoff in Betrieb genommen werden. Eine im Rahmen des Projekts veröffentlichte Untersuchung beleuchtet darüber hinaus die Potenziale, Barrieren und Handlungsmaßnahmen zur regenerativen Wasserstofferzeugung aus Rest- und Altholz in der Region Schwarzwald. Weiterlesen

Klimafreundlicher Strom aus Ammoniak

  Von , ,
© Fraunhofer IKTSDemonstrationsanlage zur CO2-freien Stromerzeugung mit Ammoniak in Hochtemperatur-Brennstoffzellen (SOFC)

© Fraunhofer IKTS
Demonstrationsanlage zur CO2-freien Stromerzeugung mit Ammoniak in Hochtemperatur-Brennstoffzellen (SOFC)

Bei der Stromerzeugung mit Wasserstoff entstehen keine klimaschädlichen Emissionen. Doch Speicherung und Transport des Gases sind technisch anspruchsvoll. Fraunhofer-Forschende nutzen deshalb das leichter handhabbare Wasserstoffderivat Ammoniak als Ausgangsstoff. Im Hochtemperatur-Brennstoffzellen-Stack wird Ammoniak zerlegt und der entstehende Wasserstoff in Strom verwandelt. Die Abwärme kann beispielsweise als Heizenergie genutzt werden.

Auf dem Energieträger Wasserstoff und seinen Derivaten ruhen große Hoffnungen. In der nationalen Wasserstoffstrategie der Bundesregierung nehmen sie bei der Energiewende eine zentrale Rolle ein. Insbesondere Ammoniak (NH3) hat dabei ein hohes Potenzial, denn Wasserstoff lässt sich in Form von Ammoniak besser speichern und transportieren.

Ein Forschenden-Team mit Prof. Laura Nousch vom Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS in Dresden hat auf Basis eines Hochtemperatur-Brennstoffzellen-Stacks (Solid Oxide Fuel Cells, SOFC) einen Demonstrator entwickelt, der Ammoniak direkt und mit einem hohen Wirkungsgrad verstromen kann. Strom und Wärme entstehen in einer einzigen kompakten Anlage – ohne CO2-Emissionen oder andere schädliche Nebenprodukte. Weiterlesen

Neuartiges Katalysatorsystem für das Open-Loop-Recycling von hartnäckigen Kunststoffabfällen

  Von ,

Forschende des Instituts für Technische und Makromolekulare Chemie der RWTH Aachen haben in Zusammenarbeit mit Partnern aus Ungarn einen wichtigen Fortschritt im Bereich des Kunststoffrecyclings erzielt. Sie entwickelten ein neuartiges Katalysatorsystem, das Polyethylen-Abfälle gezielt in Propen, ein wertvolles chemisches Zwischenprodukt, umwandelt. Dieser innovative Ansatz revolutioniert das „Open-Loop“-Recycling von hartnäckigen Kunststoffabfällen. Weiterlesen