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Weitergehende Behandlungsstufen zur Entfernung gelöster Stoffe, TP2.7: Entwicklung von Adhäsionsvermittlerpeptiden mit Enzymfunktionalität zur Elimination von gelösten Stoffen

Neue Konzepte für Solarspiegel

Ziel des Nemitec Projekts ist es, neue Beschichtungen für die Schlüsselkomponente eines jeden solarthermischen Kraftwerks, dem Spiegel, zu entwickeln und zu untersuchen. Der Stand der Technik derzeitiger Solarspiegel soll hinsichtlich Kosten, Reflexion, Lebensdauer und Umweltfreundlichkeit verbessert werden. Das Projekt beinhaltet sowohl marktnahe Entwicklungen, die in bestehende Fertigungsstraßen kurzfristig eingebracht werden können. Andererseits werden auch komplett neue und innovative Ansätze verfolgt, die mit höherem Erfolgsrisiko verbunden sind. Die entwickelten Spiegelbeschichtungen werden qualifiziert, die zu erwartenden großtechnischen Produktionskosten abgeschätzt, und ein Verwertungsplan erstellt. Das neue Spiegelmaterial wird durch Ausstattung eines Heliostaten auf der Plataforma Solar de Almería demonstriert. Das Projektkonsortium besteht aus der Firma Solchem, den DLR Instituten für Solarforschung und Vernetzte Energiesysteme und dem spanischen Forschungsinstitut CIEMAT. Die Firma Solchem ist ein 2016 gegründetes Start-up Unternehmen im Privatbesitz, ansässig in Wallenfels. Solchem ist auf Beschichtungen reflektiver oder dekorativer Art spezialisiert, sowohl als auf funktionale Oberflächen und umweltfreundliche Recyclinglösungen. CIEMAT fungiert als assoziierter Partner ohne Förderung und unterstützt das DLR beim Testen der neuen Spiegeltypen im Alterungslabor auf der Plataforma Solar in Almería.

Sorbensunterstützte Abscheidung von CO2 aus der Umgebungsluft und Industrieemissionen mit niedriger CO2 Konzentration, Teilvorhaben: Waben- und Mikrostruktur für eine maximale Sorptionswirkung

Biobasierte Hybridbeschichtungen für Innenraum- und Funktionstextilien, Teilvorhaben 2: Applikation der bioORMOCER®e auf biobasierten textilen Flächen - Prozessentwicklung und Textilprüfung

Das Gesamtziel des Vorhabens BioCoatTex ist die Entwicklung neuartiger Beschichtungen auf Basis biobasierter anorganisch-organischer Hybridpolymere, sogenannter bioORMOCER®e, für die nasschemische Ausrüstung von technischen Textilien mit hoher Funktionalität. Erreicht werden soll eine hohe Flexibilität bei der Erzeugung kombinierter intrinsischer Materialeigenschaften wie einer gesteigerten Abriebbeständigkeit und Faser-Matrix-Haftung sowie weiterer, spezifischer Eigenschaften (z.B.Wasser- und Schmutzresistenz oder Flammschutz). Die genannten Funktionalisierungen sollen materialsparenddurch Ausrüstungen mit einem Feststoffgehalt von nur 5 Masse-% erreicht werden. Bei Flammschutzanwendungen werden die Feststoffgehalte anwendungsbedingt höher gewählt, sollen aber mit ca. 10 Masse-% immer noch deutlich unter den bei der klassischen Textilausrüstung üblichen Feststoffauflagen (bis zu 30 Masse-%) liegen. Damit soll zusätzlich zur Substitution fossiler Ausgangswerkstoffe die Ressourceneffizienz gesteigert werden. Durch die Funktionalisierung von technischen Textilien mit biobasierten Beschichtungen wird es möglich, auch im Bereich technischer Textilien zunehmend unabhängig von fossilen Rohstoffen zu werden und einen entscheidenden Schritt in Richtung vollständiger Kreislaufwirtschaft und CO2-Neutralität zu gehen. Zur Validierung der im Projekt entwickelten Beschichtungen wird jeweils eine Demonstrationsanwendung aus dem Bereich Objekttextilien des Partners Vowalon Beschichtung GmbH Treuen und dem Bereich Naturfasercomposite von der SachsenLeinen GmbH (z.B.für den Mobilitätssektor oder Sportgeräte) entwickelt und erprobt. Die daraus resultierenden Ergebnisse weisen ein hohe Transfermöglichkeit auf weitere textile Anwendungen auf.

Entwicklung innovativer PECVD-Beschichtungsverfahren für metallische Bipolarplatten zur Kostenreduktion von PEM-Elektrolyseuren, Teilvorhaben: Anlagen- und Prozessentwicklung für die korrosionsresistente Beschichtung von metallischen Bipolarplatten

Die Abkehr von fossilen Energieträgern wird in den kommenden Jahrzehnten zu einem deutlichen Anstieg der Wasserstofferzeugung führen. Im Mittelpunkt steht dabei die Elektrolyse, bei der mit Hilfe von Strom aus erneuerbaren Quellen Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten wird. PEM-Elektrolyseure (Protonen-Austausch-Membran-Elektrolyseure) besitzen hierbei ein großes Potential, da sie eine hohe Dynamik bei kompakter Bauweise erreichen können. Einer größeren Verbreitung von PEM-Elektrolyseuren stehen allerdings relativ hohen Investitionskosten entgegen, die u.a. dem Einsatz von Bipolarplatten aus Titan geschuldet sind. Bei anderen, metallischen Bipolarplatten kommt es auf Grund der elektrochemischen Korrosion zu einem hohen Verschleiß und kurzer Lebensdauer. Vor diesem Hintergrund ist es das Ziel des Projektes, Beschichtungsverfahren für metallischen Bipolarplatten zu entwickeln, welche zu einer deutlichen Kostenreduktion von PEM-Elektrolyseuren beitragen. Als Trägermaterialien werden kostengünstige Metalle, wie Edelstahl aber auch Aluminium betrachtet. Die Beschichtung mit Si, C, Ti o.ä. erfolgt mittels Plasma-Enhanced Chemical Vapour Deposition (PECVD), womit die Einbindung in die industrielle Serienfertigung sichergestellt wird.

Entwicklung einer biologisch abbaubaren Mulchabdeckung für den Pflanzenschutz

Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Compoundproduktes aus einem Vlies und einer biologisch abbaubaren Beschichtung. Dieses biologisch abbaubare Compoundprodukt, VliesFilm genannt, soll konventionellen Mulchfolien aus Polyethylen im Pflanzenbau ersetzen können, bei gleichen positiven Wachstumseinflüssen auf die Pflanzen. Hauptkomponenten und Entwicklungsschritte des zu optimierenden integrierten Systems (Integrated Plant Management - IPM) sollen folgende sein: a: Entwicklung eines neuartigen biologisch abbaubaren Compoundproduktes aus einem Viskosevlies und einer Beschichtung zum Mulchen (VliesFilm). Beide Bestandteile des VliesFilms sind biobasiert und bestehen zu 100% (Vlies), bzw. 50% (Beschichtung) aus nachwachsenden Rohstoffen und sind biologisch abbaubar. Alle Inhaltstoffe der Beschichtung haben eine Lebensmittelzulassung (E-Nummer), stehen aber nicht in Konkurrenz zur Lebensmittelproduktion wie z.B. stärkebasierte Materialien. Der primäre Fokus liegt auf der Entwicklung und Optimierung des VliesFilms aus NaWaRos hinsichtlich der phytosanitären Eigenschaften im Vergleich zu konventionellem Mulchmaterial (PE, 20-25my). Als wichtigste pflanzenbaulichen Faktoren sind hier Wasserverfügbarkeit, Bodentemperatur, und die Unterdrückung von Unkräutern zu nennen. b: Der VliesFilm soll einen Mehrwert gegenüber konventionellen PE-Folien erhalten. Zu diesem Zweck werden die Beschichtungen eingefärbt, um repellente Effekte auf anfliegende Insekten (Modell Blattläuse) zu erreichen. Da diese Maßnahme einen Anflug zwar verringert, aber meist nicht komplett verhindern kann, wird ein regelmäßiges Monitoring vorgenommen, um etwaige interventiven Maßnahmen zu ergreifen. Hieraus folgt dann ein System zum integrierten Pflanzenschutz, um den Einsatz von chemischen Pflanzenschutzmitteln zu minimieren.

Energieeffiziente Presshärteprozesse mit innovativen Beschichtungen und fortschrittlichen Technologien, Teilvorhaben: Modellbasiertes Life Cycle Engineering

Im Rahmen des beantragten Förderprojektes soll durch die Schlüsselinnovationen im Bereich der neuartigen PVD-Blechbeschichtung und durch elektrische Schnellerwärmung der Beitrag zur Energieeinsparung im Warmumform-Stahlprozess sowie in Folge des Leichtbaupotenzials hochfester Presshärtestähle demonstriert werden. Mit den gekoppelten Entwicklungen im beantragten Projekt soll eine Energiereduzierung in der betrachteten Fertigungskette pressgehärteter hochfester Stahlbauteile von mindestens 30 % dargestellt werden. Um dieses Gesamtziel zu erreichen, werden die Arbeiten durch umfangreiche Systembewertungen modelltechnisch unterstützt. Hierzu werden neuartige PVD-Blechbeschichtungen weiterentwickelt und für die industrielle Anwendung validiert. Dies ist notwendig, da der Stand der Technik zum Thema Blechbeschichtungen hierzu bislang nicht ausreicht, um das Potenzial von energiesparenden und effizienten Schnellerwärmungsstrategien nutzen können und ebenso nicht ausreicht für einen Einsatz noch höher festerer Blechgüten( größer als 1200 MPa). Das neue Beschichtungssystem soll alle Anforderungen an die großserientechnischen Herstellprozesse wie Warmumformung, Zunderschutz, Schweißbarkeit bzw. Fügetechnologie und Lackierbarkeit gewährleisten. Darüber hinaus ertüchtigt das Beschichtungssystem neue Prozessrouten des Presshärtens wie z.B. die elektrische Schnellerwärmung. Die komplexen Randbedingungen und Anforderungen erfordern eine Zusammenarbeit mehrerer ingenieurwissenschaftlicher Disziplinen, um die Herausforderungen der Energieeinsparpotenziale, des Materials, der Oberfläche und der Fertigungsprozessroute gleichzeitig darstellen zu können. Durch Kombination von innovativen Technologien und Materialien ist eine effiziente und ressourcenschonende Produktion für eine nachhaltigen, dekarbonisierten Industriestandort Deutschland möglich.

Entwicklung eines silikatbeschichteten Agrarnetzes zur ökologischen Bekämpfung der Kirschessigfliege, Teilprojekt B

Biobasierte recyclingfähige Antistatikbeschichtung für Textilien am Beispiel textiler Bodenbeläge

Verschränkung der hochintegrierten Elektrochemischen Konversion von Kraftlignin mit biotechnologischen und chemischen Prozessen zu drop-in Chemikalien und Intermediaten für stoffliche Anwendungen, Teilvorhaben 3: Elektrochemische und chemische Hydroaminierung

Das Gesamtziel von IntElek-to 2.0 ist die Entwicklung einer nachhaltigen Wertschöpfungskette zur Darstellung und stofflichen Nutzung monomerer und oligomerer Oxidationsprodukte des Kraftlignins, das bislang einer nahezu ausschließlichen thermischen Verwertung zugeführt wird. Dieses Projekt umfasst hierbei die Optimierung der elektrochemischen, anodischen und kathodischen, kontinuierlichen Verfahren und Prozesstechnologien zur Darstellung von o.g. monomeren und weiteren entschwefelten, funktionalen lignin-stämmigen Verbindungen, Pinacol-Kopplungsprodukten und anderen biphenylischen Intermediaten und oligomeren Verbindungen. Die Kopplung mit biotechnologischen Verfahren zur Funktionalisierung, mit nachhaltiger organischer Polymersynthesechemie (aromatische gesättigte und ungesättigte Polyester, NIPU, PU, PIR und Polyharnstoff, Epoxydharze) und konventioneller katalytischer Chemie zu Polymeranwendungen (Klebstoffe, Beschichtungen, additive Fertigung, Schäume, Abformmassen) erweitert die Wertschöpfungskette im Hinblick auf marktorientierte Anwendungen. Unter anderem wird der Einsatz der innovativen Bio-Monomere für bedeutende Massenmärkte wie die Herstellung von PUR/PIR Isolationsschäumen erforscht. PIR/PU Isolationsschäume mit einem Marktanteil von über 30% des weltweiten PU-Verbrauchs, leisten einen erheblichen Beitrag zur CO2-Minderung in der Bauindustrie. Dies soll durch eine Verschränkung der o.g. Sektoren (Elektrochemie, Biotechnologie, nachhaltige Synthese- und Polymersynthese-Chemie) zur stofflichen Nutzung des nachwachsenden Rohstoffes Kraftlignin erreicht werden.

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