Kategorie: Nachhaltigkeit und Umwelttechnik

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

Entnahme von Kohlendioxid aus der Atmosphäre ist schon heute effizient möglich

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Die Erreichung der Klimaziele erfordert sogenannte negative Emissionen, also die Entnahme von Kohlendioxid (CO2) aus der Atmosphäre. Eine vielversprechende Technologie hierfür ist die direkte Abscheidung von Kohlendioxid aus der Luft, englisch Direct Air Capture oder kurz DAC. Gleichzeitig werden allerdings Energie und Materialien benötigt, deren Erzeugung und Produktion zu indirekten CO2-Emissionen und anderen Umweltauswirkungen führen. Der Gesamtnutzen von DAC für die Umwelt ist daher unklar.

Bei ihren Forschungsarbeiten im Rahmen des Kopernikus-Projektes „Power-to-X“ haben die RWTH-Wissenschaftlerin Sarah Deutz vom Lehrstuhl für Technische Thermodynamik und Professor André Bardow, ehemals RWTH und nun ETH Zürich, gezeigt, dass die ersten kommerziellen DAC-Anlagen in Hinwil (Schweiz) und Hellisheiði (Island) bereits heute negative Emissionen bereitstellen können. Dabei können hohe Effizienzen von 85,4 Prozent und 93,1 Prozent für die Kohlenstoffabscheidung erreicht werden. Weiterlesen

Pflanzliche Proteine ersetzen erdölbasierte Rohstoffe

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© Fraunhofer IVV Nach der Entölung der Rapssaat verbleiben proteinreiche Reststoffe (Rapsschrot und -presskuchen).

© Fraunhofer IVV Nach der Entölung der Rapssaat verbleiben proteinreiche Reststoffe (Rapsschrot und -presskuchen).

Proteine gehören wie Cellulose, Lignin und Fette zu den nachwachsenden Rohstoffen. Ihr Potenzial für die chemische Industrie wird bisher kaum genutzt. Dies wollen Forscherteams des Fraunhofer-Instituts für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV gemeinsam mit Partnern ändern und die vielversprechenden technofunktionellen Eigenschaften pflanzlicher Proteine für industrielle Anwendungen nutzen. Ziel des Projekts TeFuProt: die Abkehr vom Erdöl, hin zu nachwachsenden Rohstoffen. Weiterlesen

Recycling ist für die Tonne

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Ein Austragsbandbefördert dengeshreddertenKunststoffzu einer Sammelstelle

Ein Austragsband befördert den geshredderten Kunststoff zu einer Sammelstelle

Hier beginnt der Kreislauf. Bei der schwedischen Veolia Recycling Plastics Sweden AB werden Mülltonnen und andere HDPE-Kunststoffabfälle aus der Produktion mithilfe eines WEIMA PowerLine 2500 Shredders und einer nachgelagerten Waschanlage zu neuem Rohstoff.

Die ehemalige Hans Andersson Recycling AB startete in den frühen 1980er Jahren als Entwicklungsprojekt zur Rückgewinnung der Abfälle von Verpackungsunternehmen und gehört seit 2017 zur Veolia Gruppe. Mit 171.000 Beschäftigen auf fünf Kontinenten, ist Veolia ein weltweit führendes Umweltunternehmen mit Schwerpunkten auf Ressourcennutzung und Nachhaltigkeit. Ein wichtiger Aspekt, um der Ressourcenverknappung von Wasser, Energie und Rohstoffen entgegenzuwirken, ist die Kreislaufwirtschaft. Weiterlesen

Superkondensatoren statt Batterien

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Graphen-Hybride (links) aus metallorganischen Netzwerken (metal organic frameworks, MOF) und Graphensäure ergeben eine hervorragende positive Elektrode für Superkondensatoren, die damit eine ähnliche Energiedichte erreichen, wie Nickel-Metallhydrid-Akkus. Bild: J. Kolleboyina / IITJ

Graphen-Hybride (links) aus metallorganischen Netzwerken (metal organic frameworks, MOF) und Graphensäure ergeben eine hervorragende positive Elektrode für Superkondensatoren, die damit eine ähnliche Energiedichte erreichen, wie Nickel-Metallhydrid-Akkus.
Bild: J. Kolleboyina / IITJ

Einem Team um Roland Fischer, Professor für Anorganische und Metallorganische Chemie an der Technischen Universität München (TUM) ist es gelungen, hocheffiziente Superkondensatoren zu entwickeln. Basis des Energiespeichers ist ein neuartiges, leistungsfähiges und dabei nachhaltiges Graphen-Hybridmaterial, das vergleichbare Leistungsdaten aufweist wie aktuell verwendete Batterien und Akkus.
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Thermomagnetische Generatoren wandeln Abwärme auch bei kleinen Temperaturunterschieden in Strom

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Die thermomagnetischen Generatoren basieren auf magnetischen Dünnschichten mit stark temperaturabhängigen Eigenschaften. (Foto: IMT/KIT)

Die thermomagnetischen Generatoren basieren auf magnetischen Dünnschichten mit stark temperaturabhängigen Eigenschaften. (Foto: IMT/KIT)

Die Verwertung von Abwärme trägt wesentlich zu einer nachhaltigen Energieversorgung bei. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und der Universität Tōhoku in Japan sind dem Ziel, Abwärme bei geringen Temperaturdifferenzen in Strom zu wandeln, nun wesentlich näher gekommen. Ihnen ist es gelungen, bei thermomagnetischen Generatoren, die auf Dünnschichten einer Heusler-Legierung basieren, die elektrische Leistung im Verhältnis zur Grundfläche um den Faktor 3,4 zu steigern. Weiterlesen

Problematik des Recyclings von CFK aus End-of-Life-Bauteilen

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Anwendung von CFK

Abbildung 1: Vergleich verschiedener technischer Fasern hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften [eig. Darstellung in Anlehnung an 2]

Abbildung 1: Vergleich verschiedener
technischer Fasern hinsichtlich ihrer
mechanischen Eigenschaften [eig. Darstellung
in Anlehnung an 2]

Die unbestreitbaren Potenziale, die der Einsatz von Kohlenstofffasern (engl. carbon fibres; CF) zur Verstärkung von Kunststoffen (CFK) bietet, beruhen insbesondere auf dem Paradoxon nach Slayter. Dieses besagt, dass ein Verbundwerkstoff Spannungen aufnehmen kann, die bei dessen schwächster Komponente zu einem Werkstoffversagen führen würden. [1] Entsprechend bewirken die ohnehin guten mechanischen Kennwerte der Kohlenstofffasern (vgl. Abb. 1) ein deutlich gesteigertes Eigenschaftsprofil in technischen CFK-Anwendungen. Im Zusammenspiel mit den geringen Dichten von Fasern und Kunststoffmatrix bietet sich CFK als ideales Material für Leichtbauzwecke an. Weiterlesen

Kompostierbare Displays für nachhaltige Elektronik

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Das bioabbaubare Display kann aufgrund seiner Anpassungsfähigkeit und Adhäsion direkt auf der Hand getragen werden. (Foto: Manuel Pietsch, KIT)

Das bioabbaubare Display kann aufgrund seiner Anpassungsfähigkeit und Adhäsion direkt auf der Hand getragen werden. (Foto: Manuel Pietsch, KIT)

Forschende des KIT entwickeln gedruckte Displays, die biologisch abbaubar sind

In den kommenden Jahren drohen die zunehmende Verwendung elektronischer Geräte in Gebrauchsgegenständen sowie neue Technologien im Zusammenhang mit dem Internet der Dinge, die Produktion von Elektronikschrott zu erhöhen. Eine umweltfreundlichere Produktion und ein nachhaltigerer Lebenszyklus sind hier von entscheidender Bedeutung, um Ressourcen zu sparen und Abfallmengen zu minimieren. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) ist es erstmalig gelungen, Displays zu produzieren, deren Bioabbaubarkeit von unabhängiger Seite geprüft und bestätigt wurde. Weiterlesen

Direkte solare Wasserstofferzeugung

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Dr. David Offenberg, Dr. Ramona Langner, Dr. Diana Freudendahl

Durch eine Bestrahlung mit Sonnenlicht können in einem Halbleiter negative und positive Ladungsträger freigesetzt werden. Bei Solarzellen erzeugt man dadurch elektrischen Strom. Bei der direkten solaren Wasserstofferzeugung nutzt man diese Ladungsträger, um damit direkt an der Oberfläche der Halbleiter Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten. Im Vergleich zur Wasserspaltung durch Elektrolyse mit Strom aus Solarzellen verspricht man sich von dieser direkteren Methode eine deutlich einfachere technische Umsetzung und eine höhere Effizienz. Trotz jahrzehntelanger Forschung ist es bisher aber noch nicht gelungen, konkurrenzfähige Systeme zu entwickeln. In den letzten Jahren sind jedoch vielversprechende Entwicklungen und ein starker Anstieg der Forschungsaktivität zu beobachten. Solarer Wasserstoff könnte in Zukunft in vielen Bereichen fossile Energieträger ersetzen und für industrielle Prozesse aus Erdgas erzeugten Wasserstoff ablösen, um zu einer Senkung der CO2-Emissionen beizutragen. Weiterlesen

Kunststoff aus Abfall

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© Fraunhofer IPK/Andy King Compoundierte und granulierte Polyhydroxybuttersäure (PHB).

© Fraunhofer IPK/Andy King
Compoundierte und granulierte Polyhydroxybuttersäure (PHB).

Ein neuartiger Kunststoff kann aus Abfällen produziert und problemlos in weniger als einem Jahr abgebaut werden. Polyhydroxybuttersäure heißt der Werkstoff, mit dem sich künftig vor allem Einwegprodukte und Wegwerfartikel umweltschonend herstellen und abbauen lassen. Ein neues Produktionsverfahren des Fraunhofer-Instituts für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK und seiner Partner ermöglicht die industrietaugliche Herstellung des innovativen Materials. Weiterlesen