Kategorie: Nachhaltigkeit und Umwelttechnik

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

Grüner Wasserstoff zu wirtschaftli­chem Preis

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© panthermedia

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Der Klimawandel ist eine der größten Herausforderungen unserer Zeit. Das Erreichen der Klimaneutralität in Deutschland bis zum Jahr 2045 erfordert eine Transformation in nahezu allen Lebensbereichen. Erneuerbare Energien werden zukünftig das Rückgrat moderner Volkswirtschaften darstellen. Häufig müssen etablierte Technologien, die auf der Verbrennung fossiler Brennstoffe basieren, durch elektrische Alternativen ersetzt werden. Dies wird besonders beim Thema Elektromobilität deutlich. In der Praxis können jedoch nicht alle Prozesse auf die Nutzung energiereicher Brennstoffe verzichten. So sind zum Beispiel die Stahlindustrie oder der Flugverkehr auf energiereiche Brennstoffe angewiesen. Gleichzeitig stellt die hohe Volatilität, also die intensiven Schwankungen regenerativer Energiequellen, die Elektroenergieversorgung vor große Herausforderungen. Für beide Probleme stellt die Erzeugung von Grünem Wasserstoff eine attraktive Lösung dar. So kann mit überschüssiger Elektroenergie Wasserstoff erzeugt und als regenerativer Brennstoff verwendet werden. Allein in Deutschland wird der zukünftige jährliche Wasserstoff-Bedarf mehrere Hundertmillionen Tonnen betragen. Das Thema Wasserstoff stellt für die deutsche Industrie eine große Chance dar, die Zukunft zu gestalten. Notwendig sind effiziente, langlebige, robuste, kostengünstige, skalierbare und netzfreundliche Elektrolyseanlagen. Weiterlesen

Umweltfreundliche Herstellung von Batterieelektroden

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© Fraunhofer IWS Dresden DRYtraec®-Anlagen benötigen keine langen Trocknungsstrecken und nehmen daher deutlich weniger Platz ein als herkömmliche Anlagen zur Herstellung von Batterieelektroden.

© Fraunhofer IWS Dresden DRYtraec®-Anlagen benötigen keine langen Trocknungsstrecken und nehmen daher deutlich weniger Platz ein als herkömmliche Anlagen zur Herstellung von Batterieelektroden.

Herkömmliche Prozesse zur Herstellung von Batterieelektroden sind auf den Einsatz von meist toxischen Lösungsmitteln angewiesen und benötigen viel Platz und Energie. Nicht so DRYtraec® – ein neu entwickeltes Trockenbeschichtungsverfahren des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik IWS. Die Technologie ist umweltfreundlich und kosteneffizient, kann breit eingesetzt werden und hat so das Potenzial, die Batterieelektrodenherstellung zu revolutionieren. Weiterlesen

Bleifreie Perowskit-Solarzellen – Wie Fluor-Additive die Qualität verbessern

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Die Beigabe von Fluor-Additiven steigert die Qualität der Perowskit-Schicht. Analysen an BESSY II zeigen nun, warum. © M. Künsting/HZB

Die Beigabe von Fluor-Additiven steigert die Qualität der Perowskit-Schicht. Analysen an BESSY II zeigen nun, warum. © M. Künsting/HZB

Zinnhalogenid-Perowskite gelten aktuell als beste Alternative zu den bleihaltigen Analogen, sind jedoch im Vergleich zu diesen noch deutlich weniger effizient und stabil. Nun hat ein Team um Prof. Antonio Abate aus dem HZB die chemischen Prozesse in der Perowskit-Vorläuferlösung und deren Fluoridchemie eingehend analysiert. Durch eine raffinierte Kombination von Messmethoden an BESSY II mit Kernspinresonanz konnten sie zeigen, dass Fluorid die Oxidation von Zinn verhindert, was zu einer homogeneren Filmbildung mit weniger Defekten führt und die Qualität der Halbleiterschicht erhöht. Weiterlesen

Carbon Black aus Autoreifen recyceln

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© Fraunhofer IBP Oben, Primärprodukt von links nach rechts: Roh-rCB, Clean rCB (96+), perliertes Clean rCB (96+). Unten, gewonnene Sekundärprodukte aus der Asche von links nach rechts: »Wasserglas«, gefälltes SiO2, gefälltes ZnSO4.

© Fraunhofer IBP
Oben, Primärprodukt von links nach rechts: Roh-rCB, Clean rCB (96+), perliertes Clean rCB (96+). Unten, gewonnene Sekundärprodukte aus der Asche von links nach rechts: »Wasserglas«, gefälltes SiO2, gefälltes ZnSO4.

Altreifen werden bislang vorwiegend zur Gewinnung von Energieträgern genutzt: Das darin enthaltene Carbon Black wird nur zu geringen Anteilen recycelt, da es etwa 20 Prozent mineralische Asche enthält. Mit einem neuen Verfahren des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik IBP lässt sich diese Asche nahezu vollständig abtrennen – und so sowohl das Carbon Black als auch die Mineralien aus der Asche erneut nutzen. Weiterlesen

Polypropylen-Recycling aus Teppichabfällen

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© ISOPREP Zerkleinerte Teppichabfälle, die anschließend gereinigt und mit ionischem Liquid versetzt werden.

© ISOPREP
Zerkleinerte Teppichabfälle, die anschließend gereinigt und mit ionischem Liquid versetzt werden.

Teppichabfälle bestehen zu einem erheblichen Teil aus erdölbasiertem Polypropylen. Bislang sind sie jedoch nicht recycelbar; sie werden daher verbrannt oder deponiert. Über ein neuartiges Lösungsmittel lässt sich das Polypropylen aus Teppichabfällen in Primärqualität zurückzugewinnen – ohne merkliche Qualitätseinbußen. Auch in punkto Kosten ist das Verfahren des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik IBP und seiner Partner durchaus konkurrenzfähig. Entwickelt wurde es im EU-Projekt »ISOPREP«. Weiterlesen

Kajaks auf der Einwelle

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Bild 1: Zweistufige Zerkleinerungsanlage

Zweistufige Zerkleinerungsanlage
© WEIMA

Im britischen Exeter recycelt das Unternehmen Devon Contract Wasteeine breite Vielfalt an Hartkunststoffen. Dazu gehören auch nicht ganz alltägliche Dinge wie Kraftstofftanks, Kajaks und Straßenkegel. Zentraler Bestandteil der Recyclinganlage ist ein WEIMA WLK 1500 Einwellen-Zerkleinerer.

Seit der Gründung im Jahr 1989 ist Devon Contract Waste (DCW) das führende unabhängige Unternehmen für das Recycling von Gewerbeabfällen im Südwesten Großbritanniens. Mit der Mission, den nachhaltigen Umgang mit Abfällen in der Region weiter voranzutreiben, unterstützt DCW Unternehmendabei, so viel Müll wie nur möglich zu recyceln. Weiterlesen

Mit aktivem maschinellem Lernen zu neuen Solarzellen

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Aktiv selbst lernend bewegt sich der Algorithmus immer weiter durch die unendlichen Weiten des molekularen Raums und schlägt immer wieder neue Moleküle vor, die die Basis für die nächste Generation von Solarzellen sein könnten. Bild: Christian Kunkel / TUM

Aktiv selbst lernend bewegt sich der Algorithmus immer weiter durch die unendlichen Weiten des molekularen Raums und schlägt immer wieder neue Moleküle vor, die die Basis für die nächste Generation von Solarzellen sein könnten.
Bild: Christian Kunkel / TUM

Ein Forschungsteam der Technischen Universität München (TUM) und des Fritz-Haber-Instituts in Berlin nutzt maschinelles Lernen bei der Suche nach geeigneten molekularen Materialien für neue organische Halbleiter, die Basis für organische Feldeffekt-Transistoren (OFETs), Licht emittierende Dioden (OLEDs) und organische Solarzellen (OPVs). Um mit der endlosen Vielfalt möglicher Materialien effizient zurechtzukommen, bestimmt die Maschine selbst, welche Daten sie braucht.

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Cellulosefasern gegen den Klimawandel

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Bild: Cellulosefasern der DITF als Filtermaterial

Bild: Cellulosefasern der DITF als Filtermaterial

Der Schutz des globalen Klimas ist ein Vorhaben, das sowohl die Industrie wie auch die Gesellschaft vor eine große Aufgabe stellt. Allein durch Begrenzung der globalen Emissionen, durch Einsparung von Kohlenstoffdioxid (CO2), werden die Klimaziele nicht zu erreichen sein. Denn auch weiterhin wird es unvermeidbare CO2-Emissionen geben, die dennoch kompensiert werden müssen. Wege aus dieser misslichen Situation können Maßnahmen wie Aufforstung, Kohlenstoffbindung im Boden oder gar das aktive Abtrennen von CO2 aus der Luft sein. Solche sogenannten ‚Direct-Air-Capture-Technologien‘, werden bereits aus verschiedenen Ansätzen heraus im Forschungsmaßstab oder in Pilotanlagen erprobt. In einem dieser Verfahren setzt man spezielle Filter ein, mit denen sich CO2 aus der Atmosphäre entfernen lässt. Die DITF entwickeln im Rahmen eines Forschungsprojektes textile Materialien zur CO2-Abtrennung aus der Luft. CO2 kann auf diesem Wege längerfristig fixiert und damit dem Klimakreislauf dauerhaft entzogen werden. Oder es wird als Rohstoff für die Herstellung von CO2-neutralen Kohlenwasserstoffen genutzt. Weiterlesen

Grüner Wasserstoff: Transport im Erdgasnetz

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Die insgesamt 19 Kanäle in der Kohlenstoff-Membran vergrößern deren Oberfläche und ermöglichen somit einen größeren Stoffdurchsatz.

Forschende der Fraunhofer-Gesellschaft haben eine Technologie entwickelt, mit der sich Wasserstoff und Erdgas kostengünstig und effizient voneinander trennen lassen. Die Membran-Technologie macht es damit möglich, die beiden Stoffe gemeinsam durch das bundesweite Erdgasnetz zu leiten und am Zielort voneinander zu trennen. Für den Transport und die Verteilung des Energieträgers Wasserstoff ist dies ein großer Fortschritt. Weiterlesen

Wasser als Kältemittel

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Abb. 1: Im Kältemodul findet die Direktverdampfung von Wasser im vakuumdichten, geschlossenen Kreislauf statt. Das Modul besteht dabei im Wesentlichen aus den bereits von herkömmlichen Kaltwassererzeugern bekannten Komponenten Verdampfer (1), Verdichter (2), Verflüssiger (3) Bildnachweis: Efficient Energy GmbH

Abb. 1: Im Kältemodul findet die Direktverdampfung von Wasser im vakuumdichten, geschlossenen Kreislauf statt. Das Modul besteht dabei im Wesentlichen aus den bereits von herkömmlichen Kaltwassererzeugern bekannten Komponenten Verdampfer (1), Verdichter (2), Verflüssiger (3); Bildnachweis: Efficient Energy GmbH

Ohne eine leistungsfähige Kältetechnik würden Fertigungsprozesse in vielen Industriezweigen, die Bereitstellung frischer Lebensmittel oder die Nutzung des Internets nicht funktionieren. Aufgrund der zunehmenden Erderwärmung wird der Bedarf an Kälte- und Klimaanlagen sogar weiter ansteigen – mit negativen Auswirkungen auf den Klimawandel. Denn noch werden überwiegend synthetische Kältemittel eingesetzt, die den Treibhauseffekt verstärken. Die Folge: Neben dem erhöhten Energiebedarf nehmen auch die CO2-Emissionen zu. Schon jetzt sind Klima- und Kälteanlagen weltweit für circa 8 % des gesamten Kohlenstoffdioxidausstoßes verantwortlich. Um dieser Entwicklung konsequent entgegenzuwirken, sind energieeffiziente sowie emissionsarme Kälteanlagen erforderlich. Die EU hat bereits 2014 die F-Gase-Verordnung zur schrittweisen, aber deutlichen Reduzierung der umweltschädlichen Kältemittel erlassen. Weiterlesen