Bioraffinerie, stoffliches Recycling, Energie und Kohlenstoff (IP 10)

Das Impulsprojekt 10 im LaNDER³-Verbundprojekt betrachtet die Prozesse, die der eigentlichen Produktion von natur-faserverstärkten Kunststoffen (NFK) vor- und nachgelagert sind – die Gewinnung des Rohstoffes Naturfaser sowie das Recycling und die energetische Wandlung nichtrecycelbarer Abfälle.

Naturfaserverstärkte Kunststoffe gewinnen zunehmend an Attraktivität. Sie besitzen ein hohes Potential zur energie- und ressourceneffizienten Herstellung nachhaltiger und wettbewerbsfähiger Bauteile.

Zielstellung: Gesamtziel des Projektes ist es, eine Erweiterung der Anwendungsgebiete von NFK zu unterstützen, indem Prozesse und Technologien angepasst werden, die vor und nach der eigentlichen Produktion von NFK-Produkten stattfinden müssen.

Zur Umsetzung der Zielstellung entsprechend der Strategie des LaNDER³-Projekts verfolgt das Vorhaben folgende Forschungsschwerpunkte (FSP):

verschiedene Pilzmyzel-Körper
Foto: HSZG Pilze als mögliche Schlüsselrolle der Bioraffinerie
  • FSP1: Bioraffinerie (Prof. F. Hentschel)

    Der Fokus bei der Gewinnung von qualitativ hochwertigen Naturfasern aus regional verfügbaren pflanzlichen Rohstoffen liegt auf der Entwicklung von ressourceneffizienten, ökonomisch und ökologisch tragfähigen Faseraufschlussverfahren. Diese Verfahren werden in enger Kooperation mit ansässigen Industriebetrieben, Forschungseinrichtungen und Landwirtschaftsverbünden entwickelt. Grundkonzept dieses Teils der Fasergewinnung ist das Prinzip einer Bioraffinerie. Die komplexe Betrachtung der Primärkosten der Faseraufschlussverfahren erfolgt in Abhängigkeit von den erzielbaren Qualitätsstufen der Fasern. Die im Prozess anfallenden organischen und anorganischen Reststoffe werden durch angeschlossene Verfahren bzw. Anlagen nutzbar gemacht und weiteren Anwendungen zugeführt. Dadurch kann nicht nur der Kohlenstoff langfristig gebunden und im Kreislauf gehalten werden, sondern ist auch eine - im Vergleich zu konventionellen Verfahren - ökonomisch günstigere Verwertung der gesamten Pflanze möglich.

     

zwei Schalen mit sortiertem Abfall
Foto: Tobias Ritz Sortierung von Abfall als Teilgebiet des stofflichen Recyclings
  • FSP2: stoffliches Recycling (Prof. M. Sturm) - Start im Januar 2024

    Das nach der Verarbeitung der Naturfasern zu NFK erforderliche stoffliche Recycling soll durch nachhaltige Konzepte sowie durch schlanke Technologien und Verfahren zu stofflicher Identifikation, Sortieren und Verwertung von NFK-basierten Kunststoffen entwickelt werden. Dabei steht ein punktgenaues, zum konkreten Produktionsprozess passendes smartes Recycling im Mittelpunkt.
Kohlenstoff
Foto: HSZG nichtfossile Kohlenstoffgewinnung und -verwertung als Teil der Abfallbehandlung zur Senkung von CO2
  • FSP3: Energie und Kohlenstoff (Prof. T. Zschunke)

    Trotz eines effizienten Recycling-Prozesses werden stofflich unverwertbare Abfallstoffe nicht vollständig vermieden werden können. Im Rahmen des Projektes erfolgt die Behandlung des Themas Energie und Kohlenstoff unter dem Aspekt einer lokalen Abfallbehandlung bei gleichzeitiger Schaffung einer dezentralen Energieversorgung auf Basis stofflich nicht recyclebarer Reststoffe. Eine positive Klimawirksamkeit wird durch die Einbettung der Wasserstoffnutzung, hergestellt aus erneuerbaren Energien, und einer nichtfossilen Kohlenstoffgewinnung verstärkt.

    Das beinhaltet die Weiterentwicklung und Testung kompakter Anlagen zur energetischen Nachnutzung von energiereichen, aber aus Sicht der herkömmlichen Energietechnik bisher weniger geeigneten Brennstoffen (wie z. B. der katalytischen Methanisierung aus dem Impulsprojekt 4). Es werden damit Konzepte vorangetrieben, die erlauben, in stofflicher Form technisch gebundene Energie in den Abfallstoffen zur Substitution fossiler Energie zu nutzen. Weiterhin soll in Rest- und Abfallstoffen gebundener Kohlenstoff zur Erzielung „negativer Emissionen“ oder mindestens zum Ersatz fossilen Kohlenstoffs für die erneute stoffliche Nutzung erschlossen werden.

Projektleitung Gesamt

Foto: Prof. Dr.-Ing. habil. Tobias Zschunke
Prof. Dr.-Ing. habil.
Tobias Zschunke
Fakultät Maschinenwesen
02763 Zittau
Schwenninger Weg 1
Gebäude Z VII, Raum 117
1. Obergeschoss
+49 3583 612-4843
Institut für Prozesstechnik, Prozessautomatisierung und Messtechnik
02763 Zittau
Theodor-Körner-Allee 8
Gebäude Z IVc, Raum C1.01
Obergeschoss
+49 3583 612-4843

Projektleitung FSP1: Bioraffinerie

Foto: Prof Dr.-Ing. Frank Hentschel
Prof Dr.-Ing.
Frank Hentschel
Fakultät Maschinenwesen
02763 Zittau
Schwenninger Weg 1
Gebäude Z VII, Raum 136
1. Obergeschoss
+49 3583 612-4851

Projektleitung FSP2: stoffliches Recycling

Prof. Dr.-Ing. Jens Friedrich
Prof. Dr.-Ing.
Jens Friedrich
Fakultät Maschinenwesen
02763 Zittau
Schwenninger Weg 1
Gebäude Z VII, Raum 131
1. Obergeschoss
+493583 612-4885
Zittauer Institut für Verfahrensentwicklung, Kreislaufwirtschaft, Oberflächentechnik, Naturstoffforschung
02763 Zittau
F-Schneider Str. 26
Gebäude Z IX, Raum 112
Obergeschoss
+49 3583 612-4885

Projektleitung FSP3: Energie und Kohlenstoff

Foto: Prof. Dr.-Ing. habil. Tobias Zschunke
Prof. Dr.-Ing. habil.
Tobias Zschunke
Fakultät Maschinenwesen
02763 Zittau
Schwenninger Weg 1
Gebäude Z VII, Raum 117
1. Obergeschoss
+49 3583 612-4843
Institut für Prozesstechnik, Prozessautomatisierung und Messtechnik
02763 Zittau
Theodor-Körner-Allee 8
Gebäude Z IVc, Raum C1.01
Obergeschoss
+49 3583 612-4843