Der Ausgangspunkt zur Entwicklung eines neuartigen Klebers ist das Typhaboard, das derzeit mittels des anorganischen Bindemittels Magnesit zum Baustoff gefertigt wird. Um die vorhandenen Schwachstellen des Materials Magnesitboard (vor allem die Absenkung der Wärmeleitfähigkeit und die Erhöhung der Festigkeit ist wünschenswert) zu überwinden, ist es ein Schwerpunktziel des Projektes ein neues Klebersystem für Rohrkolben (lat. Typha) zur Herstellung Natur basierender Baustoffe zu entwickeln. Ganz wesentlich für die Entwicklung des neuartigen nachhaltigen Klebers ist die Berücksichtigung der ganz speziellen Eigenschaften des Blattmaterials Typha. Wichtig ist dabei auch, dass mit dem neu entwickelten Klebstoff ein Material entwickelt werden kann, das den speziellen bauphysikalischen Anforderungen für einen Einsatz im Baubereich genügt. Oberstes Kriterium bei der Bindemittelentwicklung ist die Rückführbarkeit in den Stoffkreislauf. Weitere Aspekte für die Wahl und Optimierung des Klebstoffes sind Brandschutz, Schimmelpilzresistenz und Festigkeitseigenschaften.
In den letzten Jahrzehnten gewinnen Biopolymere als Ersatz für synthetische Kunststoffe zunehmend an wirtschaftlicher und ökologischer Bedeutung. Die Biopolymere Cellulose und Stärke gehören dabei zu den wichtigsten nachwachsenden Rohstoffen, die stofflich für die Entwicklung und Produktion von Funktionspolymeren verwendet werden. Aufgrund ihres historisch schon sehr langen Gebrauchs, stehen sie in gleichbleibender Qualität und Reinheit zur Verfügung. Längst ist jedoch nicht das gesamte Potential dieser Naturstoffe bekannt und ausgeschöpft. Ihre molekular und übermolekular strukturell bedingten Eigenschaften lassen sich über eine gezielte chemische Modifizierung der Hydroxylgruppen breit variieren und für die unterschiedlichsten Anwendungsbereiche spezifisch anpassen. Durch die erhältlichen wasserbindenden, verdickenden, klebenden und haftvermittelnden Eigenschaften erfüllen sie wichtige Funktionen, beispielsweise in Nahrungsmitteln, Pharma- und Kosmetikprodukten sowie in Baustoffen, Farben und Verpackungsmaterialien. Stärkeester sind dabei besonders interessante Produkte, da diese durch die chemische Modifizierung thermoplastische Eigenschaften gewinnen können. Wie aus aktuellen Arbeiten hervorgeht, sind insbesondere Stärkeester, die durch die Umsetzung mit langkettigen Fettsäuren erhalten werden, für die Verformung zu Folien und Filmen geeignet. Ziel des Vorhabens ist es, aus thermoplastischen Stärkeestern Folien und Klebstoffe zu entwickeln, die bezüglich ihrer chemischen, physikalischen und biologischen Eigenschaften für Anwendungen im Bereich Lebensmittelverpackung etabliert werden können. Zur Modifizierung wird das vorhandene Know-how der Antragsteller weiterentwickelt, um neue Produkte mit hoher Wertschöpfung durch die Einführung spezifischer Funktionalitäten zu schaffen und diese auch in einen technisch nutzbaren Maßstab zu überführen.
<p>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>Kunststoffe – Produktion, Verwendung und Verwertung</p><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. Zusätzlich wurden etwas mehr als 1,9 Mio. t <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/r?tag=Rezyklate#alphabar">Rezyklate</a> und 0,5 Mio. t <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/n?tag=Nebenprodukte#alphabar">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><p>Kunststoffvielfalt</p><p>67,7 % der verarbeiteten Kunststoffe entfielen auf folgende fünf Thermoplaste (inklusive <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/r?tag=Rezyklate#alphabar">Rezyklate</a>):</p><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><p>Aufkommen an Kunststoffabfällen</p><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/n?tag=Nebenprodukte#alphabar">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><p>Hohe Verwertungsquoten</p><p>Im Jahr 2023 wurden 99,5 % aller gesammelten Kunststoffabfälle verwertet:</p><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/n?tag=Nebenprodukte#alphabar">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><p>Unterschiede bei der stofflichen Verwertung</p><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/r?tag=Rezyklate#alphabar">Rezyklate</a> und <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/n?tag=Nebenprodukte#alphabar">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>
Ziel des Vorhabens ist es, biobasierte Strukturklebstoffe zu entwickeln. Die Basis besteht aus epoxidierten Pflanzenölen und Polymilchsäure. Der Anteil nachwachsenden Kohlenstoffs soll mindestens 95% betragen. Neben guten Anfangsfestigkeiten soll der Klebstoff vor allem auch gute Dauergebrauchseigenschaften aufweisen, damit der zu entwickelnde Demonstrator, geklebte Scharspitze für einen Grubber, eine lange Lebensdauer aufweist. Gleichzeitig soll der geklebte Hartmetallbesatz austauschbar sein. Die als Demonstrator gewählte Scharspitze soll auch zeigen, dass nachwachsende Rohstoffe für die harschen Bedingungen der Landwirtschaft geeignet sind: Vom Acker für den Acker.
Der Ausgangspunkt zur Entwicklung eines neuartigen Klebers ist das Typhaboard, das derzeit mittels des anorganischen Bindemittels Magnesit zum Baustoff gefertigt wird. Um die vorhandenen Schwachstellen des Materials Magnesitboard (vor allem die Absenkung der Wärmeleitfähigkeit und die Erhöhung der Festigkeit ist wünschenswert) zu überwinden, ist es ein Schwerpunktziel des Projektes ein neues Klebersystem für Rohrkolben (lat. Typha) zur Herstellung Natur basierender Baustoffe zu entwickeln. Ganz wesentlich für die Entwicklung des neuartigen nachhaltigen Klebers ist die Berücksichtigung der ganz speziellen Eigenschaften des Blattmaterials Typha. Wichtig ist dabei auch, dass mit dem neu entwickelten Klebstoff ein Material entwickelt werden kann, das den speziellen bauphysikalischen Anforderungen für einen Einsatz im Baubereich genügt. Oberstes Kriterium bei der Bindemittelentwicklung ist die Rückführbarkeit in den Stoffkreislauf. Weitere Aspekte für die Wahl und Optimierung des Klebstoffes sind Brandschutz, Schimmelpilzresistenz und Festigkeitseigenschaften.
Zwischenabfluss (ZA) ist ein bedeutender Abflussbildungsprozess in gebirgigen Einzugsgebieten der feucht-gemäßigten Klimazonen. Obwohl ZA bereits seit den 1970er Jahren intensiv untersucht wird, ist es ein noch immer schwer zu erfassender Prozess in der Einzugsgebietshydrologie. Es ist unklar, welche wesentlichen Faktoren dessen räumliche und zeitliche Verteilung steuern und wie dieser Prozess in Niederschlag-Abfluss-Modellen parametrisiert werden kann. Um diese Forschungslücke zu schließen, wird das wissenschaftliche Netzwerk, Zwischenabfluss: Ein anerkannter, aber immer noch schwer zu erfassender Prozess in der Einzugsgebietshydrologie, gegründet, in dem aktuelle Probleme zur1) Identifizierung maßgeblicher Einflussfaktoren des ZA,2) Parametrisierung des ZA in N-A-Modellen sowie3) zu bestehenden Ansätze der Kalibrierung und Validierung des ZA diskutiert werden. Das Netzwerk setzt sich aus den Nachwuchswissenschaftler/innen Sophie Bachmair, Theresa Blume, Katja Heller, Luisa Hopp, Ute Wollschläger, Thomas Graeff, Oliver Gronz, Andreas Hartmann, Bernhard Kohl, Christian Reinhardt-Imjela, Martin Reiss, Michael Rinderer und Peter Chifflard (PI) zusammen. Sie werden die genannten Probleme kritisch reflektieren und Forschungsdefizite als Basis für ein gemeinsames Forschungsprojekt erarbeiten, das als Forschergruppe realisiert und bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft eingereicht wird. Das Arbeitsprogramm des Netzwerkes wird in insgesamt 6 Workshops umgesetzt, die jeweils etwa 3 Tage dauern und als moderierte, problemlösungsorientierte Workshops organisiert sind. Spezifische Fragestellungen werden zuerst in Kleingruppen erörtert und anschließend in der gesamten Gruppe diskutiert und dokumentiert. Das Ziel eines jeden Workshops ist die Erarbeitung von Hypothesen, die die Grundlage des Forschungsantrages darstellen. In den ersten vier Workshops werden die Themen 1) Zwischenabfluss: Warum? Wann? Wo? 2)Identifizierung maßgeblicher Einflussfaktoren, 3) (Boden-) hydrologische Modellkonzepte und 4) Kalibrierungs- und Validierungsansätze bearbeitet. Die international ausgezeichneten Wissenschaftler/innen Nicola Fohrer, Ilja van Meerveld, Doerthe Tetzlaff, Axel Bronstert, Olaf Kolditz, Gunnar Lischeid, Brian McGlynn und Markus Weiler nehmen an den ersten vier Workshops als Gäste teil und tragen zu den Diskussionen und der Hypothesenbildung bei. Im fünften und sechsten Workshop wird eine Projektskizze, die zur Beantragung einer Forschergruppe bei der DFG notwendig ist, verfasst und fertiggestellt. Die insgesamt sechs Workshops werden durch wissenschaftliche Exkursionen in experimentelle Untersuchungsgebiete, in denen der ZA ein maßgebende Prozess ist, ergänzt und an den Instituten der Mitglieder des Netzwerkes durchgeführt: Universitäten Marburg, Trier, Dresden, Durham (USA), UFZ Leipzig und BfW Innsbruck. Dadurch bestehen zusätzliche Kooperationen mit M. Casper, J. Fleckenstein, A. Kleber, G. Markart,F. Reinstorf, H.-J. Vogel, H. Zepp, und E. Zehe.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 838 |
| Kommune | 1 |
| Land | 493 |
| Wissenschaft | 2 |
| Zivilgesellschaft | 5 |
| Type | Count |
|---|---|
| Chemische Verbindung | 1 |
| Daten und Messstellen | 475 |
| Ereignis | 1 |
| Förderprogramm | 744 |
| Gesetzestext | 1 |
| Text | 92 |
| Umweltprüfung | 4 |
| unbekannt | 15 |
| License | Count |
|---|---|
| geschlossen | 77 |
| offen | 1242 |
| unbekannt | 14 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 1278 |
| Englisch | 117 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 483 |
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| Datei | 15 |
| Dokument | 45 |
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| Unbekannt | 1 |
| Webseite | 807 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 1080 |
| Lebewesen und Lebensräume | 962 |
| Luft | 857 |
| Mensch und Umwelt | 1333 |
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| Weitere | 1223 |