Kategorie: Umwelttechnik

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

Synthetische Kraftstoffe: 3D-Druck soll Effizienz steigern und Kosten senken

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Gastrennmembran wie sie auch im Projekt PROMETHEUS entwickelt wird
Copyright: Forschungszentrum Jülich / T. Schlößer

Die Co-Elektrolyse ist ein neuer, sehr effizienter Weg, um aus CO2 und Wasser synthetische Kraftstoffe und Chemikalien herzustellen. Dieselautos und Benziner, aber auch LKWs, Flugzeuge und Schiffe könnten mit solchen Kraftstoffen praktisch klimaneutral fahren. Zudem bieten sie sich als Energiespeicher an, um Schwankungen von Wind- und Sonnenenergie auszugleichen. Im Projekt PROMETHEUS wollen Jülicher Forscher gemeinsam mit der WZR ceramic solutions GmbH sowie der griechischen Aristoteles-Universität Thessaloniki und dem Mineralölunternehmen Hellenic Petroleum nun mittels 3D-Druck einen Membranreaktor für die Herstellung synthetischer Kraftstoffe mit extradünnen Zellen entwickeln. Dieser soll deutlich effizienter und kostengünstiger sein als bisherige Anlagen, die sich größtenteils noch in einem experimentellen Stadium befinden. Weiterlesen

Auf dem Weg zum sauberen Verbrennungsmotor

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Vollmotor-Prüfstand im Motorenlabor des TUM-Lehrstuhls für Verbrennungskraftmaschinen in München-Moosach
Bild: Mortiz Ermert / TUM

Autos mit Verbrennungsmotoren, die keine Emissionen verursachen – mit synthetischen Kraftstoffen wie Oxymethylenether wäre das denkbar. Forscher der Technischen Universität München (TUM) haben getestet, wie sich ein solcher Kraftstoff im Motor verhält und ein optimiertes Brennverfahren entwickelt.

Sie erzeugen Kohlendioxid, Feinstaub und Stickoxide: Verbrennungsmotoren stehen in der Kritik, in vielen Innenstädten gelten bereits Fahrverbote für bestimmte Dieselfahrzeuge. Synthetische Kraftstoffe wie die Gruppe der Oxymethylenether (OME) könnten die Lösung sein. Sie verbrennen fast ohne unerwünschte Nebenprodukte wie Rußpartikel oder Kohlenwasserstoffe. Gegenüber anderen, schon länger bekannten Designerkraftstoffen bieten sie damit einen zusätzlichen Vorteil für die Luftqualität. Es gibt allerdings auch Nachteile: Die Herstellungskosten sind höher als die der fossilen Kraftstoffe und noch gibt es keine Anlagen für die Produktion. Weiterlesen

Auf dem Weg zum biobasierten Mörtel

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Grundlagen für biobasierten 2-Komponenten-Mörtel entwickelt

Das Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden (IPF), die Hilti Entwicklungsgesellschaft und die FIT Umwelttechnik (FIT) haben 2-Komponenten-Mörtel mit neuartigen biobasierten Reaktivverdünnern entwickelt.Das Vorhaben wurde vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über den Projektträger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR) gefördert.

Ein handelsüblicher, aushärtender 2-Komponenten-Mörtel besteht im Wesentlichen aus einem fossil-basierten Grundharz und einer ebenfalls fossil-basierten Reaktivkomponente (RK). Der Masse-Anteil der RK an der Gesamtmischung liegt bei etwa einem Drittel. Ziel im Projekt „Biobasierte Harze für die chemische Befestigungstechnik“ war es, diese Komponente aus nachwachsenden Rohstoffen zu gewinnen. Hierzu wurden neben Pflanzenölderivaten auch Itaconsäureester und Isosorbidderivate getestet. Dabei suchten die Forscher nach relativ einfach und schnell ablaufenden Synthesen, die sich perspektivisch auch für eine nachhaltige industrielle Herstellung eignen. Weiterlesen

Neue Aufgaben für alte Fasern

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Gemeinsam mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie haben Forscher des Instituts für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der TU Dresden im FOREL-Technologieprojekt ReLei unter der Projektleitung der ElringKlinger AG einen Technologiedemonstrator entwickelt, an dem das Thema Recycling konsequent umgesetzt wurde. Schon bei der Bauteilkonzeption und -auslegung berücksichtigte das Projektteam den Einsatz von recycelten Kohlenstofffasern und wiederaufbereitetem Spritzgießgranulat.

Bislang wird das Recycling eines Bauteils erst vergleichsweise spät bei der Produktgestaltung berücksichtigt, was oft dazu führt, dass Anforderungen aus dem Recycling und der mögliche Einsatz von Sekundärmaterialien nur sehr eingeschränkt bei der Bauteilauslegung in Betracht gezogen werden. Aus diesem Grund wurde im Verbundprojekt ReLei ein ganzheitlicher Ansatz verfolgt, bei dem bereits während der Konzeption und Entwicklung die spezifischen Eigenschaftsprofile von unterschiedlichen Recyclingmaterialien, wie etwa recycelten Kohlenstofffasern und wiederaufbereitetem Spritzgießgranulat, berücksichtigt werden. Weiterlesen

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