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Entwicklung eines energieeffizienten Depolymerisationsverfahrens für polyolefinhaltige Kunststoffabfälle mit Hilfe von Katalysatoren zur direkten Herstellung von Polymeren für Kunststoffneuware, Teilvorhaben 8: Sammlung, Aufbereitung kommunaler Abfälle

Kunststoffabfälle

<p> <p>Die Abfallwirtschaft verwertet die gesammelten Kunststoffabfälle nahezu vollständig. Im Jahr 2023 hat sie knapp 38 Prozent aller gesammelten Kunststoffabfälle werkstofflich und 0,5 Prozent rohstofflich oder chemisch verwertet. 61 Prozent der Abfälle wurden energetisch verwertet. Aus Klima- und Umweltschutzsicht ist es wichtig, mehr Kunststoffabfälle werkstofflich zu verwerten.</p> </p><p>Die Abfallwirtschaft verwertet die gesammelten Kunststoffabfälle nahezu vollständig. Im Jahr 2023 hat sie knapp 38 Prozent aller gesammelten Kunststoffabfälle werkstofflich und 0,5 Prozent rohstofflich oder chemisch verwertet. 61 Prozent der Abfälle wurden energetisch verwertet. Aus Klima- und Umweltschutzsicht ist es wichtig, mehr Kunststoffabfälle werkstofflich zu verwerten.</p><p> Kunststoffe – Produktion, Verwendung und Verwertung <p>Gegenüber dem Erhebungsjahr 2021 sind im Jahr 2023 sowohl die Produktionsmengen der deutschen Kunststoffindustrie als auch die verarbeiteten Mengen deutlich gesunken. Laut der Studie <a href="https://www.bkv-gmbh.de/files/bkv/studien/Kurzfassung%20Stoffstrombild%202023.pdf">"Stoffstrombild Kunststoffe in Deutschland 2023"</a>, die alle zwei Jahre industrieseitig durchgeführt wird, verarbeitete die Kunststoffindustrie im Jahr 2023 insgesamt 12,8 Millionen Tonnen (Mio. t) Kunststoffe zu werkstofflichen Anwendungen (sogenannte Kunststoffneuware), wie zum Beispiel Verpackungen. Gegenüber dem Jahr 2021 entspricht dies einem Rückgang von 8,5 %. Die Menge an verarbeiteten Primärkunststoffen (fossile Rohstoffbasis) lag bei knapp 10,4 Mio. t und damit 11,4 % niedriger als im Jahr 2021.&nbsp; Zusätzlich wurden etwas mehr als 1,9 Mio. t <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/rezyklate">Rezyklate</a> und 0,5 Mio. t <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/nebenprodukte">Nebenprodukte</a> verarbeitet. Im Vergleich mit 2021 hat sich der Einsatz von Rezyklaten und Nebenprodukten demnach um 6,2 % erhöht. Der Anteil von Kunststoffrezyklaten an der insgesamt verarbeiteten Kunststoffmenge betrug dabei 15 % und der Einsatz von Nebenprodukten machte weitere 3,9 % der Verarbeitungsmenge aus. Der Kunststoffverbrauch in Deutschland lag nach Bereinigung um Im- und Exporte bei knapp 11,3 Mio. t und damit um 4,6 % niedriger als im Jahr 2021.</p> <p>An Kunststoffabfällen fielen 2023 insgesamt 5,9 Mio. t an. Von dieser Menge wurden 99,5 % stofflich oder energetisch verwertet (siehe Abb. „Entwicklung der Verwertung der Kunststoffabfälle“). Hinzu kommen etwas mehr als 0,4 Mio. t Nebenprodukte aus dem Produktions- und Verarbeitungsprozess, die jedoch nicht als Abfall anfielen, sondern wieder in den Herstellungsprozess zurückgeführt worden sind.</p> <p>Neben der Produktion von Kunststoffen zur Herstellung von Kunststoffwerkstoffen wurden auch knapp 6,1 Mio. t Polymere für Klebstoffe, Dichtstoffe, Lacke, Elastomere oder Fasern erzeugt. Diese werden im Folgenden jedoch nicht mit betrachtet.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/2_abb_verwertung-kunststoffabfaelle-2023_2025-04-30.png"> </a> <strong> Entwicklung der Verwertung der Kunststoffabfälle </strong> Quelle: Umweltbundesamt / CONVERSIO Market &amp; Strategy GmbH Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2_abb_verwertung-kunststoffabfaelle-2023_2025-04-30.pdf">Diagramm als PDF (343,86 kB)</a></li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2_abb_verwertung-kunststoffabfaelle-2023_2025-04-30.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten (273,83 kB)</a></li> </ul> </p><p> Kunststoffvielfalt <p>67,7 % der verarbeiteten Kunststoffe entfielen auf folgende fünf Thermoplaste (inklusive <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/rezyklate">Rezyklate</a>):</p> <ul> <li>Polyethylen (PE) mit 3,47 Millionen Tonnen (Mio. t),</li> <li>Polypropylen (PP) mit knapp 2,21 Mio. t,</li> <li>Polyvinylchlorid (PVC) mit 1,55 Mio. t,</li> <li>Polyethylenterephthalat (PET) mit 830.000 t sowie</li> <li>Polystyrol und expandiertes Polystyrol (PS/PS-E) mit 625.000 t.</li> </ul> <p>Etwa 15,3 % der produzierten Gesamtmenge waren andere Thermoplaste wie Polykarbonat (PC), Polyamid (PA) oder Styrol-Copolymere wie Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) und Styrol-Acrylnitril (SAN). Die restlichen 17 % waren sonstige Kunststoffe, u.a. Duroplaste wie Epoxid-, Phenol- und Polyesterharze sowie Polyurethane und Mischkunststoff-Rezyklate (siehe Abb. „Anteil der Kunststoffsorten an der Verarbeitungsmenge Kunststoffe 2023“).</p> <p>Größter Einsatzbereich für Kunststoffe bleiben die Verpackungen. 29,9 % der in Deutschland verarbeiteten Kunststoffe wurden 2023 hier eingesetzt. Der Bausektor belegte mit 23,7 % den zweiten Rang. Dahinter folgen die Segmente Fahrzeugindustrie mit 11,1 % sowie Elektro- und Elektronikgeräte mit 7,0 % (siehe Abb. „Anteil relevanter Branchen an der Verarbeitungsmenge Kunststoffe 2023“).</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/3_abb_anteil-kunstst-verarbeitung-sorten-2023_2025-04-30.png"> </a> <strong> Anteil der Kunststoffsorten an der Verarbeitungsmenge Kunststoffe 2023 </strong> Quelle: Umweltbundesamt / CONVERSIO Market &amp; Strategy GmbH <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/3_abb_anteil-kunstst-verarbeitung-sorten-2023_2025-04-30.png">Bild herunterladen</a> (373,97 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/3_abb_anteil-kunstst-verarbeitung-sorten-2023_2025-04-30.pdf">Diagramm als PDF</a> (220,23 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/3_abb_anteil-kunstst-verarbeitung-sorten-2023_2025-04-30.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten</a> (28,10 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/4_abb_anteil-kunstst-verarbeitung-branche-2023_2025-04-30.png"> </a> <strong> Anteil relevanter Branchen an der Verarbeitungsmenge Kunststoffe 2023 </strong> Quelle: Umweltbundesamt / CONVERSIO Market &amp; Strategy GmbH <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/4_abb_anteil-kunstst-verarbeitung-branche-2023_2025-04-30.png">Bild herunterladen</a> (512,76 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/4_abb_anteil-kunstst-verarbeitung-branche-2023_2025-04-30.pdf">Diagramm als PDF</a> (376,96 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/4_abb_anteil-kunstst-verarbeitung-branche-2023_2025-04-30.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten</a> (27,23 kB) Weiter <i> </i> Vorherige <i> </i> </p><p> Aufkommen an Kunststoffabfällen <p>Im Jahr 2023 fielen in Deutschland 5,91 Millionen Tonnen Kunststoffabfälle an. Etwa 94 % dieser Abfälle entstanden nach dem Gebrauch der Kunststoffe (sog. Post-Consumer-Abfälle). Die restlichen 6 fielen bei der Herstellung und vor allem bei der Verarbeitung von Kunststoffen an.</p> <p>Ab 2021 werden im Stoffstrombild Kunststoffe erstmals <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/nebenprodukte">Nebenprodukte</a> getrennt von den Kunststoffabfällen ausgewiesen. Zuvor waren diese in den Gesamtmengen an Kunststoffabfällen inkludiert. Nebenprodukte fielen im Jahr 2023 in Höhe von 0,43 Mio. t an. Da sie gemäß <a href="https://www.gesetze-im-internet.de/krwg/__4.html">§ 4 Kreislaufwirtschaftsgesetz</a> jedoch nicht unter den Abfallbegriff fallen, werden sie hier nicht weiter berücksichtigt, in der Abb. „Entwicklung der Verwertung der Kunststoffabfälle“ jedoch zusätzlich mit dargestellt. Beim Vergleich mit älteren Angaben zu den Gesamtmengen an Kunststoffabfällen ist zu beachten, dass die Nebenprodukte in den ausgewiesenen Mengen noch enthalten sind (siehe Abb. „Entwicklung der Verwertung der Kunststoffabfälle“).</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/2_abb_verwertung-kunststoffabfaelle-2023_2025-04-30.png"> </a> <strong> Entwicklung der Verwertung der Kunststoffabfälle </strong> Quelle: Umweltbundesamt / CONVERSIO Market &amp; Strategy GmbH Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2_abb_verwertung-kunststoffabfaelle-2023_2025-04-30.pdf">Diagramm als PDF (343,86 kB)</a></li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2_abb_verwertung-kunststoffabfaelle-2023_2025-04-30.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten (273,83 kB)</a></li> </ul> </p><p> Hohe Verwertungsquoten <p>Im Jahr 2023 wurden 99,5 % aller gesammelten Kunststoffabfälle verwertet:</p> <ul> <li>Von den 5,91 Millionen Tonnen (Mio. t) Gesamt-Kunststoffabfällen wurden 2,27 Mio. t, oder 38,4 % werk- und rohstofflich/chemisch genutzt.</li> <li>3,61 Mio. t oder 61,1 % wurden energetisch verwertet – 2,25 Mio. t davon in Müllverbrennungsanlagen, 1,36 Mio. t ersetzten als Ersatzbrennstoff fossile Brennstoffe etwa in Zementwerken oder Kraftwerken.</li> <li>32.000 t, etwa 0,5 %, wurden beseitigt. Diese Kunststoffabfälle wurden also deponiert oder in Anlagen ohne hinreichende Auskopplung von Energie verbrannt.</li> </ul> <p>(siehe Tab. „Aufkommen und Verbleib von Kunststoffabfällen in Deutschland 2023“ und Abb. „Entwicklung der Verwertung der Kunststoffabfälle“).</p> <p>Nachdem bis zum Berichtsjahr 2019 der Berechnungspunkt für das Recycling von Kunststoffabfällen am Eingang in die Aufbereitungsanlagen lag (Mengen, die dem Recycling zugeführt werden), wird seit dem Stoffstrombild Kunststoffe für 2021 ein neuer Berechnungspunkt zugrunde gelegt. Dieser befindet sich nun vor dem Einbringen in den letzten Schritt des Recyclingprozesses (z.B. in einen Pelletier-, Extrusions- oder Formvorgang). Verluste aus Zerkleinerung, Nachsortierung sowie Waschprozessen werden also berücksichtigt und zum Abzug gebracht. In der Praxis werden diese Verluste energetisch verwertet, weshalb sie sich nun auch in den Mengen zur energetischen Verwertung wiederfinden. Bei einem Vergleich mit älteren Angaben zu Recyclingquoten ist diese Änderung in der Methodik zu berücksichtigen (z.B. Abb. „Entwicklung der Verwertung der Kunststoffabfälle“). Die neue Vorgehensweise bei der Ermittlung der Recyclingquoten basiert auf dem <a href="https://eur-lex.europa.eu/eli/dec_impl/2019/665">EU-Durchführungsbeschluss 2019/665</a>. Dieser bezieht sich zwar auf Verpackungen, wurde hier jedoch auch auf die anderen Kunststoffabfallströme angewendet.</p> <p>Eine weitere Änderung ergibt sich aus der Differenzierung in <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/nebenprodukte">Nebenprodukte</a> und Kunststoffabfälle. Bis 2019 waren Nebenprodukte unter den recycelten Kunststoffabfällen aus der Produktion und Verarbeitung subsummiert. Da Nebenprodukte aber nicht unter den Abfallbegriff gemäß <a href="https://www.gesetze-im-internet.de/krwg/__3.html">§ 3 (1) Kreislaufwirtschaftsgesetz</a> fallen und ihr Wiedereinsatz in der Produktion keinen Recyclingprozess darstellt (<a href="https://www.gesetze-im-internet.de/krwg/__3.html">§ 3 (25) Kreislaufwirtschaftsgesetz</a>), ist ein Abzug dieser Mengen von den werkstofflich verwerteten Kunststoffabfällen aus der Produktion und Verarbeitung notwendig. Beim Vergleich mit älteren Angaben ist zu beachten, dass die Nebenprodukte in den ausgewiesenen Recyclingmengen noch enthalten sind (siehe Abb. „Entwicklung der Verwertung der Kunststoffabfälle“).</p> <p>Bei der Verbrennung von Abfällen wird in energetische Verwertung oder thermische Beseitigung unterschieden. Dies erfolgt anhand der Energieeffizienz der Abfallverbrennungsanlagen auf Grundlage bestimmter Kriterien, die in der EU-Abfallrahmenrichtlinie festgelegt und mit dem Kreislaufwirtschaftsgesetz in nationales Recht umgesetzt worden sind. Werden die Kunststoffabfälle in energieeffizienten Müllverbrennungsanlagen mit Energieauskopplung verbrannt, wird dies generell als energetische Verwertung eingestuft.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/5_tab_aufkommen-verbleib-kunststoffabfaelle-2023_2025-04-30.png"> </a> <strong> Tab: Aufkommen und Verbleib von Kunststoffabfällen in Deutschland 2023 </strong> Quelle: CONVERSIO Market &amp; Strategy GmbH <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/5_tab_aufkommen-verbleib-kunststoffabfaelle-2023_2025-04-30.png">Bild herunterladen</a> (76,77 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/5_tab_aufkommen-verbleib-kunststoffabfaelle-2023_2025-04-30.pdf">Tabelle als PDF</a> (49,58 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/5_tab_aufkommen-verbleib-kunststoffabfaelle-2023_2025-04-30.xlsx">Tabelle als Excel</a> (230,08 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/2_abb_verwertung-kunststoffabfaelle-2023_2025-04-30.png"> </a> <strong> Entwicklung der Verwertung der Kunststoffabfälle </strong> Quelle: Umweltbundesamt / CONVERSIO Market &amp; Strategy GmbH <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/2_abb_verwertung-kunststoffabfaelle-2023_2025-04-30.png">Bild herunterladen</a> (519,28 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2_abb_verwertung-kunststoffabfaelle-2023_2025-04-30.pdf">Diagramm als PDF</a> (343,86 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2_abb_verwertung-kunststoffabfaelle-2023_2025-04-30.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten</a> (273,83 kB) Weiter <i> </i> Vorherige <i> </i> </p><p> Unterschiede bei der stofflichen Verwertung <p>Die Höhe der Recyclingquote lag bei Abfällen aus der Kunststofferzeugung und Kunststoffverarbeitung im Jahr 2023 bei 85 % beziehungsweise bei fast 88 %. Von Kunststoffabfällen aus privaten Haushalten wurden knapp 33 % stofflich verwertet, von den Kunststoffabfällen aus dem gewerblichen Endverbrauch etwa 39 %. Der Grund für diese unterschiedlichen Quoten ist, dass Kunststoffe in der Industrie meist sehr sauber und sortenrein anfallen, in Haushalten und bei vielen Gewerbebetrieben jedoch verschmutzt und vermischt. Aus Umweltschutzsicht ist es sinnvoll, vermehrt Altkunststoffe aus dem Restmüll „abzuschöpfen“, also getrennt vom Restmüll zu erfassen, und einer möglichst hochwertigen werkstofflichen Verwertung zuzuführen. Denn diese Verwertung ist, wie viele Ökobilanzen zeigen, vorwiegend die umweltgünstigste Entsorgungsvariante.</p> <p>Haupteinsatzgebiete von Kunststoffrezyklaten (1,93 Mio. t) und wieder eingesetzten Nebenprodukten (0,5 Mio. t) in Neuprodukten sind Bauprodukte und Verpackungen. Im Jahr 2023 wurden rund 67 % der in Deutschland eingesetzten <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/rezyklate">Rezyklate</a> und <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/nebenprodukte">Nebenprodukte</a> in diesen beiden Anwendungsbereichen verwendet (siehe Abb. „Einsatz von Kunststoffrezyklaten in Deutschland 2023“). Von den in der Kunststoffverarbeitung eingesetzten Rezyklaten stammen 1,54 Mio. t oder 79,8 % aus Abfällen nach dem privaten und gewerblichen Endgebrauch (sog. Post-Consumer-Abfälle) sowie 0,39 Mio. t bzw. 20,2 % aus Produktions- und Verarbeitungsabfällen (siehe Abb. Entwicklung des Rezyklateinsatzes bei der Kunststoffverarbeitung“).</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/6_abb_einsatz_kunststoffrezyklate_deutschland-2023_2025-04-30.png"> </a> <strong> Einsatz von Kunststoffrezyklaten in Deutschland 2023 </strong> Quelle: Umweltbundesamt / CONVERSIO Market &amp; Strategy GmbH <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/6_abb_einsatz_kunststoffrezyklate_deutschland-2023_2025-04-30.png">Bild herunterladen</a> (361,83 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/6_abb_einsatz_kunststoffrezyklate_deutschland-2023_2025-04-30.pdf">Diagramm als PDF</a> (231,60 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/6_abb_einsatz_kunststoffrezyklate_deutschland-2023_2025-04-30.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten</a> (27,97 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/7_abb_entw-rezyklateinsatz-kunststoffverarb-2023_2025-04-30.png"> </a> <strong> Entwicklung des Rezyklateinsatzes bei der Kunststoffverarbeitung </strong> Quelle: Umweltbundesamt / CONVERSIO Market &amp; Strategy GmbH <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/7_abb_entw-rezyklateinsatz-kunststoffverarb-2023_2025-04-30.png">Bild herunterladen</a> (484,15 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/7_abb_entw-rezyklateinsatz-kunststoffverarb-2023_2025-04-30.pdf">Diagramm als PDF</a> (343,58 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/7_abb_entw-rezyklateinsatz-kunststoffverarb-2023_2025-04-30.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten</a> (27,28 kB) Weiter <i> </i> Vorherige <i> </i> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>

Bebauungsplaene Losheim/Mitlosheim - 06 09 00 Ergaenzungssatzung Elt

Bebauungspläne und Umringe der Gemeinde Losheim (Saarland):Bebauungsplan "06 09 00 Ergaenzungssatzung Elt" der Gemeinde Losheim, Ortsteil Mitlosheim

Model Output Statistics for ELAT (40199)

DWD’s fully automatic MOSMIX product optimizes and interprets the forecast calculations of the NWP models ICON (DWD) and IFS (ECMWF), combines these and calculates statistically optimized weather forecasts in terms of point forecasts (PFCs). Thus, statistically corrected, updated forecasts for the next ten days are calculated for about 5400 locations around the world. Most forecasting locations are spread over Germany and Europe. MOSMIX forecasts (PFCs) include nearly all common meteorological parameters measured by weather stations. For further information please refer to: [in German: https://www.dwd.de/DE/leistungen/met_verfahren_mosmix/met_verfahren_mosmix.html ] [in English: https://www.dwd.de/EN/ourservices/met_application_mosmix/met_application_mosmix.html ]

Entwicklung eines Schnellauslaugungsverfahrens zur Beurteilung von industriellen Nebenprodukten und Recycling-Baustoffen für den Einsatz im Straßenbau

Das Auslaugverfahren nach DEV S4 soll durch ein Schnellauslaugverfahren ergänzt werden, mit dem industrielle Nebenprodukte und RC-Baustoffe in ca. 30 Minuten in vergleichbarer Weise eluiert werden können wie nach dem Normverfahren. Das Verfahren soll so weit optimiert werden, dass es zur Eingangskontrolle bei der Anlieferung von Baustoffen zugelassen werden kann. Es sollen verschiedene Ultraschallsysteme erprobt und die Randbedingungen des Verfahrens so variiert werden, dass die Ergebnisse weitgehend denen aus dem modifizierten S4-Verfahren gleichen. Das Verfahren wird an auseinandergesiebten und nach vorgegebener Sieblinie zusammengesetzten Rückstellproben sowie an weiteren praxisrelevanten Baustoffen erprobt. Durch Vergleich mit laufenden praxisgerechten Feldversuchen an RC-Baustoffen können die für Routineanalysen wichtigen Parameter ermittelt werden. Eine Schnelluntersuchung einschließlich der Analyseverfahren soll modellhaft vorgeschlagen werden.

Biotechnologische Produktion von biologisch abbaubaren Thermoplasten, Elastomeren und anderen technisch relevanten Polymeren

Biosynthetische Polymere werden in zunehmender Zahl und Menge eingesetzt und sind aus vielen Bereichen des Alltags nicht mehr wegzudenken. Waren es frueher vorwiegend von hoeheren Lebewesen synthetisierte Polymere, so gewinnen nun von Mikroorganismen synthetisierte Polymere als Werkstoffe sowie als Hilfs- und Nebenstoffe an Bedeutung. Mikroorganismen synthetisieren in vielfaeltiger Form Polymere fuer technische Anwendungen. Die meisten technisch genutzten mikrobiellen Polymere werden heute als Hilfs- und Nebenstoffe eingesetzt, einige auch direkt zu Werkstoffen verarbeitet. Mikrobielle Polymere werden als Rohstoffe zu anderen Werkstoffen oder Hilfs- und Nebenstoffen verarbeitet oder dienen als Ausgangsmittel fuer weitere chemische Synthesen. Der Einsatz von Mikroorganismen bei der biotechnologischen Produktion von Polymeren ermoeglicht haeufig die Nutzung nachwachsender Rohstoffe als Substrate und Kohlenstoffquelle fuer die Produktion wie zB die Nutzung pflanzlicher Photosynthetate, die von der Land- und Forstwirtschaft in grossen Mengen bereitgestellt werden koennen. Die Kenntnis der Biosynthesewege fuer Polymere in Bakterien in Verbund mit der Gentechnik ermoeglicht zudem die Erzeugung transgener Pflanzen, die zur Produktion neuer Polymere anstelle von Bakterien herangezogen werden koennen. 1) Biosynthese von Polyestern: Mikrobielle, aus Hydroxyfettsaeuren aufgebaute Polyester (PHF) machen seit einigen Jahren als neue biologische abbaubare Werkstoffe von sich reden. Neben 3-Hydroxybuttersaeure sind mittlerweile mehr als 100 verschiedene Hydroxyfettsaeuren als Bausteine von PHF bekannt. Seit ca 10 Jahren wird in der Arbeitsgruppe die Biosynthese dieser wasserunloeslichen Polyester untersucht. Als Modellorganismen dienten zunaechst Alcaligenes eutrophus und Pseudomonas aeruginosa; Rhodococcus ruber und zahlreiche anoxygene phototrophe Bakterien wie zB Chromatium vinosum wurden spaeter ebenfalls untersucht. Diese Untersuchungen haben zur Aufklaerung von Biosynthesewegen der PHF und zur Entdeckung neuer Bausteine von PHF sowie zur Klonierung und Ermittlung der Primaerstrukturen des Schluesselenzyms PHF-Synthase aus ca 20 Bakterien beigetragen. Durch Screening nach neuen Wildtypen, durch Verwendung von Mutanten und mit gentechnischen Methoden gelang es, Polyester mit ungewoehnlichen Hydroxyfettsaeuren aus einfachen Kohlenstoffquellen verfuegbar zu machen. In Zusammenarbeit mit Industriepartnern und gefoerdert durch das BMBF und das BML sollen Reststoffe, Kohlen und nachwachsende Rohstoffe fuer die Produktion dieser Polyester erschlossen werden. Ein Biotechnikum mit Bioreaktoren von 1 bis 20 l Nutzvolumen, welches demnaechst durch einen Anbau und einen Bioreaktor von 450 L Nutzvolumen erweitert wird, erlaubt die Herstellung von Polymermustern zur Ermittlung der Materialeigenschaften durch hieran interessierte Kooperationspartner. Ferner kommt der Zusammenarbeit mit Pflanzengenetikern, die Gene fuer PHF Biosynthese aus Bakterien in Pflanzen ...

Oekologische Bewertung des zur Verfuellung im Kalkbergbau Gerstheim vorgesehenen Materials

Zu begutachten war das Eluat der zur Verfuellung der Hohlraeume im Kalkbergwerk Gerstheim vorgesehenen Wirbelschichtasche des Steinkohlekraftwerkes Roemerbruecke. Dabei wurde von der unguenstigen Bedingung ausgegangen, dass Wasser in die bisher ueberwiegend trockenen Kalkbergwerkstollen eindringt und das angereicherte Eluat das Grundwasser kontaminiert.

Chemische Kopplung polymerer Werkstoffe mit funktionalisiertem PTFE-Mikropulver bzw. mit modifiziertem Polyethylen zur Verbesserung der tribologischen Eigenschaften

Das Ziel des geplanten Verbundforschungsvorhabens besteht in der Entwicklung neuartiger Werkstoffe für tribologische Anwendungen auf Basis von elastomeren, thermoplastischen und duromeren Grundwerkstoffen mit chemisch gekoppelten Polytetrafluorethylen-Mikropulvern (PTFE) bzw. inkorporiertem PE. Aus dem gesamten Spektrum der technischen Polymere werden repräsentative Vertreter aus den drei Kunststoffgruppen ausgewählt und für tribologische Einsatzgebiete entsprechend modifiziert. Carbonsäurefunktionalisierte PTFE-Mikropulver als Basismaterialien entstehen durch Strahlenmodifizierung von PTFE in Gegenwart von Sauerstoff. Die Synthese der speziell für die Kopplung mit anderen Polymersystemen modifizierten PTFE-Mikropulver bildet somit den Ausgangspunkt für die ingenieurtechnischen Arbeiten. Die Modifizierung von PA-66 durch chemische Kopplung mit maleinsäureanhydridgepfropftem Polyethylen (PE) mit der anschließenden selektiven Vernetzung des PE ist ein weiteres Arbeitsziel für vergleichende Untersuchungen zu den chemisch gekoppelten PTFE-Polyamidmaterialien. PTFE und PE zeichnen sich durch niedrige adhäsive Haftung bzw. Reibungszahl aus. PE besitzt zwar eine geringe Wärmeformstabilität, liegt aber preislich weit unterhalb von PTFE-Werkstoffen. Nach der Herstellung der neuen Werkstoffsysteme werden diese hinsichtlich der mechanischen und tribologischen Eigenschaften charakterisiert. Analog zu den Ergebnissen aus vorangegangenen Untersuchungen zur Herstellung und Charakterisierung von PTFE-Polyamid-6-Materialien am IPF und LKT wird durch die chemische Kopplung von PTFE bzw. PE mit den Matrixpolymeren anstelle der bisherigen physikalisch gebundenen Einlagerung die Verbesserung der tribologischen Eigenschaften und vor allem eine Erniedrigung der Reibungszahl und die Erhöhung der Verschleißfestigkeit angestrebt. Die chemisch gekoppelten PTFE bzw. PE-Werkstoffsysteme besitzen den Vorteil, dass die für die Verbesserung der tribologischen Eigenschaften verantwortlichen Zusatzstoffe nicht mehr aus der Matrix heraus gerieben werden können. Es sind somit die werkstoff- und verfahrenstechnischen Grundlagen für völlig neuartige Tribowerkstoffe zu entwickeln.Über die Untersuchung der Verarbeitungsbedingungen und eine erste Optimierung der tribologischen und Werkstoffeigenschaften werden grundlegende Erkenntnisse zu den Zusammenhängen zwischen den Strukturbildungs- und Struktur-Eigenschaftsbeziehungen erarbeitet. Der Ausgangspunkt für die Forschungsarbeiten in diesem Verbundprojekt sind die bisher erfolgreich durchgeführten Arbeiten zu einer chemischen Kopplung zwischen PTFE und PA-6 am IPF. Für die Elastomerkopplung werden die PTFE-PA-Produkte mit olefinischen Doppelbindungen modifiziert, die in der Mischungsherstellung bzw. während der Vulkanisation unter chemischer Kopplung mit dem Matrixelastomer reagieren. usw.

Schwerpunktprogramm (SPP) 2451: Lebende Materialien mit adaptiven Funktionen, Teilprojekt: Smarte Stimuli-responsive opaleszente Bakterienfilme

Stimulus-responsive kolloidale Systeme und elastomere Opalfilme auf Basis reizbarer polymerer Kern-Schale-Architekturen haben im letzten Jahrzehnt bei ForscherInnen ein großes Interesse als optische Sensoren oder schaltbare Membranen geweckt. Das Zusammenspiel der optischen Eigenschaften solcher Materialien mit externen Reizen stand dabei im Mittelpunkt der Aktivitäten. Mögliche Stimuli sind z.B. die Temperatur, die Ionenstärke, Licht, das Anlegen eines elektrischen Feldes oder einer mechanischen Belastung. Die Interaktion solcher interessanten Architekturen wurde bisher nicht in Bezug auf lebende Materie oder Organismen und ihre Veränderungen in der Umgebung untersucht, um diese optischen Eigenschaften (gezielt) zu beeinflussen. Dies würde es ermöglichen, ein direktes optisches und hochempfindliches Antwortsignal für Bakterien zu erzeugen, z.B. in Form von probiotischen Wundfolien, die die Brauchbarkeit der Folie mit den Zellen anzeigen (bspw. durch Erreichen des gewünschten pH-Wertes oder ein Farbänderung aufgrund schlechter Qualität während der Anwendung). Ein Ansatz, der hier im Zuge des Projektes verfolgt werden soll, basiert auf Laktobazillen- oder Glukoseoxidase-induzierte H2O2-Detektion mit redox-responsiven Anteilen von Stimuli-responsiven Polymeren. Im Rahmen dieses Projekts werden wir gemeinsam an der Herstellung von Funktionspolymeren und adaptiven Materialien mit der Formulierung verschiedener Bakterien arbeiten und diese kombinieren, um eine neue Generation von Sensorsystemen auf der Grundlage lebender Materialien zu entwickeln. Stimuli-responsive weiche Partikelarchitekturen mit einer biokompatiblen Hülle werden für die Immobilisierung und Gerüstbildung von Bakterien entwickelt. Die partikelbasierten Materialien können durch Mikroextrusion verarbeitet werden, gefolgt von einer Opalfilmherstellung durch die Anwendung des Schmelz-Scher-Verfahren, einer Heißkantenverarbeitung oder durch den sogenannten Bending-Induced-Oscillatory Shearing-Prozess (BIOS). Auf diese Weise wird ein kolloidales Kristallgitter gebildet, das von einer elastomeren Schalenmatrix umgeben ist, was zu schillernden Reflexionsfarben gemäß dem Braggschen Beugungsgesetz führt. Die Bakterien werden in das Weichschalenmaterial eingebracht und entweder vor der Verarbeitung, während der milden Mikroextrusion, während der Filmbildung oder in einem Nachbearbeitungsschritt hinzugefügt, wodurch ein auf Bakterien reagierender, freistehender Opalfilm entsteht. Die Bakterien oder SporoBeads werden aufgrund ihrer Fähigkeit ausgewählt, den pH-Wert oder Redox-Potentiale (H2O2-Produktion, Glukose-Oxidase) in ihrer lokalen Umgebung zu verändern, um eine direkte Kommunikation mit der Opalstruktur zu ermöglichen, was unmittelbar zu einer Veränderung der optischen Eigenschaften führt.

Werkstofflicher Ansatz zum adhäsiv basierten Fügen für hochflexible TPE-Organobleche als Verstärkungsstruktur

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