Das Projekt "Teilvorhaben 2: Synthese" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Worlèe-Chemie G.m.b.H., Werk Lauenburg durchgeführt. Das Projektziel ist die Erweiterung der Nutzung von biotechnologisch hergestellter Itaconsäure im Bereich Polymerharze für Lackanwendungen. Die einzelnen Teilprojekte decken die Wertschöpfungskette, ausgehend von der Funktionalisierung der Itaconsäure über die Poly- bzw. Copolymerisation zu Lackharzen, deren Formulierung zu Beschichtungsstoffen bis hin zur Applikation und Charakterisierung der Gebrauchseigenschaften, ab. In diesem Teilprojekt sollen Itaconsäurederivate radikalisch zu Acrylat- bzw. Methacrylatanaloge für beschichtungstechnische Applikationen copolymerisiert und deren Werkstoff- und Verarbeitungseigenschaften ermittelt werden. Unter Verwendung von Itaconsäure werden zusätzlich auch Synthesewege zur Herstellung von Polyesterpolyolen erarbeitet, die dann in einem zweiten Schritt weiter zu UV-vernetzbaren PU-Dispersionen oder PU-Itaconatdispersionen konvertiert werden. Diese lassen sich durch die verbleibenden Doppelbindungen photochemisch vernetzen und erhalten damit eine zusätzliche Vernetzungsdichte, die zu einer höheren Härte für Möbel- oder Parkettlacke führt bzw. zu einer verbesserten Witterungsbeständigkeit für Außenlacke. Die beschriebenen Harztypen stellen somit eine Alternative zu den sehr modernen acrylatbasierten, wasserverdünnbaren UV-vernetzenden Lacken dar. Neben der Entwicklung der Syntheserouten wird in diesem Teilprojekt für ausgewählte Harze auch die Möglichkeit eines Scale-up in 100 kg Maßstab erprobt. Hierbei soll die Machbarkeit einer späteren industriellen Nutzung untersucht werden. Eine besondere Herausforderung ist der feste Aggregatzustand der Itaconsäure im Vergleich zu der niedrigviskosen Acryl- bzw. Methacrylsäure. Dies erfordert eine Entwicklung einer adaptierten Produktionstechnik. Auf Basis der Projektergebnisse soll ein geeignetes Verfahren zur Gewinnung von itaconsäurebasierende Dispersionsharze realisiert werden.
Das Projekt "Entwicklung eines mobilen Verfahrens zur Abwasser- und chemikalienfreien Fassadenreinigung mit Niedrigtemperatur-Atmosphärendruckplasmen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Europäische Forschungsgemeinschaft Reinigungs- und Hygienetechnologie e.V. durchgeführt. Derzeit werden verschmutzte Fassaden meist mit Strahlverfahren gereinigt, bei denen entweder Wasser oder Gemische aus Wasser, Luft und festen Strahlmitteln eingesetzt werden. In Spezialfällen (z.B. bei der Graffitientfernung) werden auch toxikologisch und ökologisch nachteilige organische Lösemittel eingesetzt, wobei aufwändige Zusatzmaßnahmen des Arbeits- und Umweltschutzes erforderlich sind. Ein Nachteil der praxisüblichen wässrigen Strahlverfahren sind die hohen Personal- und Betriebskosten. Derartige Verfahren erfordern hohe Wassermengen, so dass in großem Umfang schadstoffbelastete Abwässer resultieren. Diese dürfen aufgrund der umweltrechtlichen Vorschriften nicht unaufbereitet in die Kanalisation bzw. in die Oberflächengewässer geleitet werden, sondern müssen je nach Schadstoffbelastung zusammen mit den eingesetzten Strahlmitteln aufwändig und zu hohen Kosten aufgefangen und aufbereitet bzw. entsorgt werden. Ferner führt der Einsatz wasserintensiver Fassaden-Reinigungs-verfahren je nach Porosität der Materialien zu starker Durchfeuchtung mit entsprechenden Folgeschäden. Darüber hinaus kann trotz der möglichen Anpassung der Strahlwirkung an Untergrund und Anschmutzung eine Materialschädigung der zu reinigenden Oberfläche durch Abrasion nicht vollständig verhindert werden. Eine Alternative zu den genannten Reinigungsverfahren bietet die Plasmatechnologie. Wie im abgeschlossenen Forschungsprojekt gezeigt, können typische Fassadenmaterialien, wie Klinker, Sandstein, Feinsteinzeug, Marmor, Granit, Eloxal und Edelstahl mit kaltem Atmosphärendruckplasma gereinigt werden. Ein mobiles Abwasser- und chemikalienfreies Reinigungsverfahren, das zugleich materialschonend ist, wurde hiermit entwickelt. Als typische Anschmutzungen wurden Graffitianschmutzungen (Acryl- und Kunstharzlacke) und künstliche Atmosphärenschmutze eingesetzt. Die angeschmutzten Proben wurden einer definierten Bewitterung (abwechselnde UV- Bestrahlung und Betauung) für 30 Tage ausgesetzt. Zur Erzielung einer guten Reinigungswirkung mittels Plasma wurden verschiedene Prozessgase (Druckluft, Argon, Stickstoff) eingesetzt und Prozessparameter variiert, darunter Düsengeometrie, Abstand Düse-Substrat, Vorschubgeschwindigkeit und Anzahl der Überfahrten. Bei Anwendung von Druckluft als Prozessgas wurde unter Einsatz eines hochenergetischen Druckluft-Plasmastrahls unter bestimmten Verfahrensbedingungen ein effektiver Abtrag von schwarzem, grünem und rotem Acryl- und Kunstharzlack, aber auch von Algen und Pilzen von bis zu 100% erreicht. Weißer und silbernen Acryllack konnten hingegen nur zu maximal 70% entfernt werden. Die untersuchten Materialien wurde dabei sowohl mechanisch als auch thermisch nicht geschädigt. Während der Plasmabehandlung wurden relativ niedrige Oberflächentemperaturen von 60 bis 80°C für mineralische bzw. 70° bis 115°C für metallische Substrate gemessen usw
Das Projekt "Hochwertige Produkte für die Farben- und Kunststoffindustrie aus Nebenprodukten der Biodieselherstellung durch biotechnologische Prozesse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Synthopol Chemie Dr.rer.pol. Koch GmbH & Co.KG durchgeführt. Das Ziel ist die Etablierung von Syntheserouten für polymere Lackharze im Bereich Polyurethane und ungesättigten Polyestern unter Verwendung von biobasiertem 1,3-Propandiol (1,3-PDO) und Palmölderivaten. 1,3-PDO wird derzeit in der Lackindustrie nur sehr selten verwendet. Im Gegensatz zu 1,2-PDO verfügt es über 2 primäre Hydroxylgruppen, die eine andere Reaktionskinetik haben und damit zu anderen Eigenschaftsprofilen der Lackpolymere führen. Die Wissenslücke soll mit Hilfe dieses Projekts geschlossen werden. 1,3-PDO soll für die Synthese von geeigneten Polyesterpolyolen für Polyurethandispersionen verwendet werden, ggf. unter Einbeziehung von palmölbasierten Polyolen. Als zweite Anwendung soll 1,3-PDO zur Herstellung von ungesättigten Polyestern verwendet werden. Zunächst wird die Synthese mit kommerziell erhältlichen 1,3-PDO ausgeführt. Die daraus gewonnenen Produktionskenntnisse, können dann leicht auf die biotechnologischen Materialien übertragen werden. Die in diesem Projekt gewonnenen Kenntnisse werden die Markteinführung der biobasierten Lackharze beschleunigen. Die neuen Lackharze werden der interessierten Lackindustrie angeboten und Lizenzen an indonesische Firmen vergeben.
Das Projekt "Hochwertige Produkte für die Farben- und Kunststoffindustrie aus Nebenprodukten der Biodieselherstellung durch biotechnologische Prozesse (Indonesisch-Deutsche Zusammenarbeit über WTZ - IG White Biotechnology)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Holzforschung - Wilhelm-Klauditz-Institut durchgeführt. Das Ziel ist die Konvertierung von Glyzerin aus Biodieselanlagen zu 1,3-Propandiol (1,3-PDO) und 3-Hydroxypropionsäure (3-HPS) mittels biotechnologischer Verfahren und deren Weiterverarbeitung zu polymeren Lackharzen und Thermoplasten. Die Entwicklung eines anaeroben Biotransformationsprozesses von Glyzerin zu 1,3-PDO und 3-HPS wird primär verfolgt. Hierzu sollen klassische Bakterienstämme verbessert und neuere Wege der Stammoptimierung (whole genome shuffling) angewendet werden. Im Vordergrund stehen sowohl ein Screening von geeigneten Stämmen mit hoher Produktausbeute als auch Selektionsversuche im Hinblick auf eine Steigerung der 1,3-PDO-Produktion und der Toleranz der Stämme gegenüber Ausgangsstoffen und Endprodukten. Für den Trenn- und Reinigungsprozess der Produkte wird eine geeignete Kombination aus mechanischen und thermischen Trennmethoden erarbeitet. Die gereinigten Produkte werden zu neuartigen, nachhaltigen, polymeren Materialien im Bereich Beschichtungsstoffe und thermoplastische Kunststoffe umgesetzt. Die Ergebnisse werden in die Pilotanlagenkonzeption einfließen. Lizenzen werden an interessierten Industriepartnern (Chemie, Biotechnologie, Lackindustrie, etc.) vergeben.
Das Projekt "Teilvorhaben 3: Formulierung, Applikation, Produktbewertung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Remmers Baustofftechnik GmbH durchgeführt. Das Projektziel ist die Erweiterung der Nutzung von biotechnologisch hergestellter Itaconsäure im Bereich Polymerharze für Lackanwendungen Die einzelnen Teilprojekte decken die Wertschöpfungskette, ausgehend von der Funktionalisierung der Itaconsäure über die Poly- bzw. Copolymerisation zu Lackharzen, deren Formulierung zu Beschichtungsstoffen bis hin zur Applikation und Charakterisierung der Gebrauchseigenschaften, ab. In diesem Teilprojekt werden schwerpunktmäßig wasserverdünnbare und lösemittelarme Beschichtungssysteme mit den neu entwickelten itaconsäurehaltigen Lackharzdispersionen formuliert und unter anwendungsnahen Bedingungen getestet. Der photochemisch induzierte Abbau der Polymerkette sowie deren Hydrolysestabilität sollen Aufschluss über die mögliche Anwendung der neu entwickelten Lackharze im Außenbereich geben. Analog dazu werden auch die Kratz- und Abriebbeständigkeit, die Beständigkeit gegenüber Chemikalien und die Stoßempfindlichkeit ermittelt. Diese Parameter sollen Aufschluss über die Eignung als Möbel- bzw. Parkettlack geben. Weiterhin werden Untersuchungen zum Benetzungsverhalten, Verträglichkeit mit üblichen Lackhilfsstoffen und das Langzeitstabilitätsverhalten der neuen Beschichtungen unter Produktionsbedingungen durchgeführt. Die Lackformulierungen werden darüber hinaus auch üblichen anwendungstechnischen Prüfungen wie Haftung, Anfeuerung, Oberflächenglätte, Bewitterungstests, usw. unterzogen. Für erfolgversprechende Laborformulierungen ist ein Upscaling geplant. Es wird angestrebt zum Projektende 1-2 Demonstratoren mit ausgewählten Formulierungen zu beschichten.