Kategorie: Nachhaltigkeit und Umwelttechnik

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

Fraunhofer IMWS entwickelt biobasierte Faser-Kunststoff-Verbunde für Leichtbau-Anwendungen

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© Fraunhofer IMWS
Biobasierte Laminate auf der Basis einer Polymilchsäure-Polypropylen-Matrix im Verbund mit unidirektional ausgerichteten Celluloseregeneratfasern in verschiedenen Aufbauten.

Autos sollen leichter und damit umweltschonender werden. Ein wichtiger Ansatz dabei ist es, metallische Bauteile durch Faser-Kunststoff-Verbunde mit gleicher Stabilität zu ersetzen. Ein Team des Fraunhofer-Instituts für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS in Halle (Saale) hat gemeinsam mit Partnern endlosfaserverstärkte Kunststoff-Verbunde entwickelt, die nicht nur sehr gute Leichtbau-Eigenschaften besitzen, sondern sogar auf Basis nachwachsender Rohstoffe hergestellt worden sind. Weiterlesen

Optimierte Eigenschaften: neuer Markt für Biokunststoffe

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Je nach Einsatzgebiet müssen Kunststoffe unterschiedliche Anforderungen erfüllen. Speziell für die Elektroindustrie und Transportmittel werden technische Bauteile verwendet, die flammgeschützt, wärmeformbeständig und schlagzäh sind. Noch werden diese Materialien zumeist auf Erdölbasis hergestellt. Ein Projektkonsortium aus Industrie und Forschung entwickelt unter der Koordination von Fraunhofer UMSICHT eine umweltgerechte und marktfähige Alternative aus Polymilchsäure (PLA) – mit konkurrenzfähigen Werkstoffeigenschaften.

Um die Produktion von Kunststoffen nachhaltig und in den geforderten Mengen sicherzustellen, bedarf es Alternativen zum Ausgangsprodukt Erdöl. Denn: dessen Vorräte sind begrenzt. Immer häufiger kommt der Biokunststoff PLA zum Einsatz. PLA stammt aus nachwachsenden Rohstoffen, ist biologisch abbaubar und mittlerweile in hohen Mengen und unterschiedlichen Qualitäten verfügbar. Hinzu kommt ein konkurrenzfähiger Materialpreis im Vergleich zu konventionellen Kunststoffen. Weiterlesen

Intelligentes Rotorblatt optimiert die Windenergienutzung

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© Foto Fraunhofer IWES, Pascal Hancz
Das smarte Blatt im Extremlasttest: über drei Hydraulikzylinder werden die Lasten aufgetragen.

Der Anteil der Windenergie am Gesamtstrom steigt von Jahr zu Jahr. Die riesigen Rotorblätter sind das Herzstück jeder Windenergieanlage. Das Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme IWES hat im Projekt »SmartBlades« zusammen mit Partnern ein Rotorblatt entwickelt, das durch eine neuartige Biegetorsions-Kopplung in der Lage ist, hohe Schwankungen der Windstärken effizienter zu nutzen. Im Folgeprojekt »SmartBlades2« wird das Konzept nun mithilfe eines Demonstrators experimentell überprüft. Weiterlesen

Ein Schritt in die Unabhängigkeit von fossilen Rohstoffen

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© Foto Fraunhofer IFAM
Lignin ist eine echte Alternative zu fossilen Rohstoffen bei der Herstellung von Grundierungen oder Klebstoffen.

Die Unabhängigkeit von fossilen Rohstoffen wird wohl nicht durch die eine große Entdeckung geschehen, sondern sich schrittweise vollziehen. Forschenden des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Bremen ist es gelungen, einen weiteren Schritt in diese Richtung zugehen. Auf Basis von Lignin, das zum Beispiel aus Pflanzenresten gewonnen werden kann, stellen die Wissenschaftler eine Grundierung für Lacke her, die ohne petrochemische Rohstoffe auskommt und dadurch eine deutlich verbesserte CO2-Bilanz aufweist. Weiterlesen

Algen mit Lichtschalter

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Grünalgen können Ihre Haftung an Oberflächen durch Licht an- und ausschalten. Im Licht kleben ihre beiden Härchen, Flagellen genannt, an einer Oberfläche, während die Algen in Dunkelheit mittels einer Art Brustschwimm-Bewegung durch das Wasser schwimmen.
© Oliver Bäumchen, MPIDS, Göttingen / Thomas Braun, Heidelberg

Die Haftung der Härchen von Chlamydomonas-Einzellern hängt von der Lichteinstrahlung ab

Das Licht der Sonne ermöglicht Grünalgen mehr als nur die Photosynthese, mit der sie Zucker aufbauen. Die Einzeller schalten mit Licht sogar die Klebrigkeit der feinen Härchen auf ihrer Oberfläche an und aus, wie jetzt erstmals Physiker am Göttinger Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation beobachtet haben. Diese Erkenntnisse sind nicht zuletzt für die Entwicklung von Bioreaktoren interessant, in denen Algen als nachwachsender Rohstoff zur Biotreibstoff-Produktion Anwendung finden. Weiterlesen

Strom mit Elastomerfolien erzeugen

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© Foto Fraunhofer ISC
Feldversuch mit DEGREEN-Generatoren in einem Fließgewässer. Die Anregung der Silikonmembranen erfolgt über den Unterdruck in den wasserdurchströmten Venturi-Rohren unter dem Floß.

Mit rund 33 Prozent ist Wasser noch immer der bedeutendste erneuerbare Energieträger Bayerns, wie der Energie-Atlas Bayern zeigt. Doch vor allem konventionelle Kleinstwasserkraftwerke mit überschaubarem Ertrag sind umstritten – sie greifen in das Ökosystem ein. Fraunhofer-Forscher arbeiten an einer umweltschonenden Alternative: Neuartige Elastomermaterialien sollen künftig die mechanische Energie von Wasserströmungen in kleinen Flüssen direkt in elektrische Energie umwandeln. Weiterlesen

Bio-Flammschutz für Kunststoffe: Fraunhofer LBF erschließt neue Verwendungsmöglichkeiten für Lignin

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Verlauf der Wärmeabgaberaten von ABS, ABS mit 30 Gewichtsprozent Lignin und ABS mit 30 Gewichtsprozent phosphoryliertem Lignin.

Aus dem Papierrohstoff Holz muss doch mehr herauszuholen sein, dachten sich Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF. Hintergrund: Bei der Produktion von Papier aus Holz dreht sich alles um die Zellulose. Das ebenfalls darin enthaltene Lignin bleibt bislang weitgehend ungenutzt – bis zu 98 Prozent der bei der Papierherstellung anfallenden Menge werden zur Energiegewinnung eingesetzt. In Zeiten knapper werdender fossiler Ressourcen und steigender CO2-Ausstöße kommt das geradezu einer Verschwendung gleich. Denn heute gilt es, als Alternative zu erdölbasierten Rohstoffen, mehr Biomasse stofflich zu nutzen. In einem EU-geförderten Forschungsprojekt hat das Fraunhofer LBF nun eine neue Verwendungsmöglichkeit für Lignin aus der Papierherstellung entwickelt: Die Wissenschaftler haben Phosphor chemisch an das Lignin angebunden und können es nun als Flammschutz für Kunststoffe nutzen. Weiterlesen

Umweltschonend und effizient – Plasma ersetzt Lösemittel und Aufrauprozesse

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Autor: Inès A. Melamies, Fachjournalistin, Bad Honnef

Moderne Nutzfahrzeugaufbauten werden heute in ihrer Struktur vollständig verklebt, um eine höhere Eigenfestigkeit und eine bessere Beständigkeit der Verbindungen bei geringeren Produktionskosten sicherzustellen. Auch resultiert diese Fügemethode in einer höheren Nutzlast sowie in einer Gewichtsreduzierung der Aufbauten, aus der wiederum eine Kraftstoffeinsparung und eine damit einhergehende Verminderung den CO2 Ausstoß über die gesamte Lebensdauer eines LKWs folgt. Die an das Strukturkleben gestellten Anforderungen sind hoch und nur mit einer zuverlässigen Vorbehandlung zu erfüllen.

Von den diversen Methoden für die Reinigung und Aktivierung von Materialoberflächen ist der Einsatz von umwelt- und gesundheitsgefährdenden Nass-Chemikalien weit verbreitet. Dass es aber auch umweltfreundlich und darüber hinaus weit effizienter geht, zeigt das Beispiel des Kühlfahrzeugeherstellers Schmitz Cargobull.

Bild 1: Moderne Kühlkofferaufbauten werden heute strukturell verklebt. Bei Europas führendem Hersteller wird bei der Vorbehandlung der Sandwichpaneele vor ihrer Verklebung auf organische Lösemittel schon seit vielen Jahren verzichtet.
Foto: Schmitz Cargobull AG

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Recycling von carbonfaserverstärkten Kunststoffen

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Dr. Diana Freudendahl, Stefan Reschke, Dr. Ramona Langner

Der Leichtbau und die Entwicklung entsprechender Werkstoffe werden weiterhin stark vorangetrieben und ihre Anwendungsfelder nehmen stetig zu. Neben den Leichtmetallen sind hier vor allem Kunststoffe und faserverstärkte Kunststoffe (FVK) von Interesse. Aufgrund strenger rechtlicher Bestimmungen sowie ökologischer und ökonomischer Überlegungen wird dabei mittlerweile nicht mehr nur die Herstellung der Materialien betrachtet, sondern zunehmend bereits vor deren Einsatz auch ihr Verbleib nach Lebensende geklärt. Während viele Werkstoffe bereits gut recycelt werden können, stellen insbesondere die noch relativ jungen carbonfaserverstärkten Kunststoffe (CFK) eine Herausforderung dar. Verwertbare Abfälle fallen über den gesamten Produktentstehungs- und lebenszyklus an und die Herstellung der eingebetteten Carbonfasern ist sehr energie- und kostenintensiv, weshalb das Recycling auch ökonomisch sinnvoll ist. Hinzu kommt, dass die Deponierung stark reglementiert ist und die rechtlich geforderten Recyclingquoten bereits jetzt sehr hoch sind; für die Automobilbranche liegt sie beispielsweise bei 95%. Weiterlesen

Abwasser effektiv reinigen

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© Foto Fraunhofer IKTS
Keramik-Membranen des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme IKTS.

Wasser ist lebenswichtig – Abwässer müssen daher möglichst effizient gereinigt werden. Möglich machen das keramische Membranen. Forscher vom Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS in Hermsdorf konnten die Trenngrenze dieser Membranen nun deutlich herabsetzen und erstmals auch gelöste organische Moleküle mit einer Molaren Masse von nur 200 Dalton zuverlässig abfiltrieren. So lassen sich selbst Industrie-Abwässer effizient reinigen. Weiterlesen