Das Projekt "Teilprojekt C 05: Abbau und Verhalten von Kunststoffen und deren Mikroplastik-Partikeln in technischen Systemen der Wasser- und Abfallwirtschaft" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Lehrstuhl für Bioprozesstechnik durchgeführt. Teilprojekt C05 hat zum Ziel, den wichtigen Eintragsweg für Kunststoffe, in Form von Mikroplastik, in die Umwelt aus technischen Anlagen (MP) mechanistisch aufzuklären. Gleichzeitig sollen neue Ansätze verfolgt werden, die zur Vermeidung bzw. Reduktion von MP aus Standardkunststoffen maßgeblich beitragen sollen. Zu diesem Zweck sollen Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Nylon, Polyethylenterephthalat, Polyisopren und Polyvinylchlorid durch Beschleuniger (in situ) in ihren Oberflächeneigenschaften für die Biofilmbildung modifiziert und dadurch unter Prozessbedingungen biologisch angreifbar und abbaubar gemacht werden. So können auch Standardkunststoffe umweltverträglicher bezüglich der MP-Partikel Bildung werden. Damit geht TP C05 weit über die bislang üblichen eher deskriptiven Studien zu MP in technischen Anlagen und der Umwelt hinaus. Folgende zentrale Fragen sollen in TP C05 in Hinblick MP-Partikel in technischen Anlagen der Abfall- und Abwasserwirtschaft beantwortet werden: 1. Kommt es in den Anlagen zu spezifischen (biologischen) Abbau- und Degradationsvorgängen? 2. Wie hängen die zu beobachtenden Prozesse von MP-Charakteristika (Materialsorte, Zusammensetzung, Größe, Morphologie, Beschichtung) ab, ? 3. Lassen sich die Vorgänge ('Bioabbaubarkeit') durch gezielte Modifikation der Partikeloberfläche vor oder in den Anlagen beschleunigen? 4. Welche ökologischen Konsequenzen einer Ausbringung der (modifizierten) Partikel in die Umwelt und hier vor allem in den Boden lassen sich postulieren?
Das Projekt "Entwicklung eines Verfahrens zur Separation von Coatings und Textilien zur Wiederverwertung der Basisrohstoffe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Friedrich Seiz GmbH durchgeführt. Zielsetzung: Das Forschungsprojekt hat die Entwicklung eines Verfahrens zur Trennung von Beschichtungen und Textilien zum Ziel. Speziell geht es um persönliche Schutzausrüstung (PSA) in Form von Arbeitsschutzhandschuhen mit Nitrilkautschuk-Beschichtung, deren Basisrohstoffe zurückgewonnen und wiederverwertet werden sollen. Ansprüche an das Vorhaben sind das Schließen von Lücken in der Kreislaufwirtschaft sowie Vermeidung von Abfällen. Daher wird angestrebt, ein Downcycling der gewonnenen Rohstoffe zu vermeiden und aus ihnen wieder beschichtete Textilien herzustellen. Zur Umsetzung dieses Vorhabens soll ein mehrstufiges Recyclingverfahren zum Trennen der in den Schutzhandschuhen enthaltenen Wertstoffe entwickelt werden. Die von den Projektpartnern zu erarbeitenden und zu untersuchten Prozessschritte beinhalten dabei neben Wasch- und Sortiervorgängen auch das Schreddern und Feinmalen der Arbeitsschutzhandschuhe mit anschließendem Sieben oder Windsichten zur Rückgewinnung der Ausgangsmaterialien, um diese schmelzfiltern oder granulieren zu können. Anlass des Projektes ist der Anfall hoher Abfallmengen an beschichteten Handschuhen, was bspw. bei der Daimler Truck AG rund 5,8 Mio. Paare pro Jahr ausmacht. Potenziell als Abfall anfallen können ca. 124 Mio. Paare pro Jahr (ca. 6.200 t), wenn man von der Gesamtmenge produzierter Ware in diesem Segment ausgeht. Die beschichteten Handschuhe werden am Endes ihres Gebrauchs der Müllverbrennung zugeführt. Grund der thermischen Verwertung ist die Untrennbarkeit der Beschichtungen vom Substrat mit der bestehenden Prozesstechnik. Bei der Seiz Industriehandschuhe GmbH machen die zur Entsorgung aussortierten Handschuhe ca. 35 t aus, was 7 % von 500 t Reinigungsware entspricht. Unbeschichtete Textilien werden aufgerissen und z. T. in Abmischungen mit Neufasern in Vliesstoffen für den nicht sichtbaren Bereich im Automobil, als Putzlappen, Füllstoffe und in weiteren Anwendungen eingesetzt. Diese Verwendung recycelbarer Wertstoffe ist bisher für beschichtete Handschuhe nicht möglich. Eine Rückführung der Handschuhrohstoffe kann jedoch den Rohstoffverbrauch für Neuprodukte reduzieren und somit eine Energieeinsparung bei der Produktion begünstigen. Die nebenstehende Abbildung führt eine Soll-Ist-Darstellung der Kreislaufwirtschaft im geplanten Projekt auf. Beim Recycling von Arbeitsschutzkleidung allgemein, und bei Handschuhen im Besonderen, muss beachtet werden, dass es sich um Funktionstextilien handelt mit der Aufgabe, ihren Träger vor Umwelteinwirkungen zu schützen. Die Handschuhe stellen einen Verbundwerkstoff dar, der aus Polyamid 6.6 (Nylon) und Nitril-Butadien-Kautschuk (NBR) besteht. Der Nylon-Bestandteil ist ein linear aufgebautes Polyamid aus der Gruppe der Copolymere, welches nach dem Schmelzen zu Endlosfasern (Filamenten) ausgesponnen und zur textilen Fläche verstrickt wird. Der Synthesekautschuk für die Handschuhbeschichtung ist das Co-Polymerisat von Acrylnitril und 3-Butadien und wird zum Erreichen von Chemikalienfestigkeit auf die Arbeitsschutzhandschuhen aufgebracht. Die Arbeitsschutzhandschuhe mit NBR-Beschichtung werden derzeit einer Wiederverwendung nach Wiederaufbereitung durch Waschen zugeführt. Diese kann die Handschuhe jedoch nicht ewig vor Verschleiß und daher der thermischen Verwertung bewahren. Grund ist, dass derzeit keine passenden Trennverfahren für NBR-PA-Verbunde bekannt sind. Die Herstellung neuer Arbeitsschutzhandschuhe aus wiederaufbereiteten Bestandteilen ist ein Bestreben des Forschungsprojektes. Die bisherigen Recyclingansätze innerhalb der Textilindustrie sind dafür jedoch nicht geeignet. Im Rahmen des Projektes soll weiterhin eine Analyse des Produktportfolios beim Schutzhandschuhhersteller Seiz erfolgen, um Sortiervorgaben und Prozesswege für das Recycling zu definieren. Weiterhin sollen Vorgaben für Neuentwicklungen und die Beschaffung von Rohstoffen festgelegt werden, um die Produkte umweltneutraler zu gestalten. (Text gekürzt)
Das Projekt "Chemisches Verfahren zur Herstellung von Kunststoffformteilen mit beflockten Oberflächen als Einstoffsystem auf der Basis von Polyamid" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Textil- und Bekleidungstechnik durchgeführt. Mit den Recyclingverordnungen entsteht besonders für die Systemlieferanten in der Automobilindustrie die Notwendigkeit zur Entwicklung von anforderungsgerechten Einstoffsystemen. Das Ziel des Projektes ist die Entwicklung von Kunststoff-Formteilen mit einer textilen Oberflächencharakteristik als Einstoffsystem. Zur Modifizierung der Kunststoff-Formteile werden mit dem Verfahren der elektrostatischen Beflockung Kurzfasern appliziert. Die definierte Faserlänge und die nahezu senkrechte Anordnung der Fasern erzeugen hochwertige Oberflächen mit sehr guten optischen und haptischen Eigenschaften. Im Forschungsvorhaben erfolgt schwerpunktmäßig die Entwicklung von Einstoffsystemen auf Basis von modifizierten Polyamiden (Formteile, Schmelzklebstoff und Flockfasern). Mit der Auswahl von Polyamid stehen Flockfasern (PA 6.6) zur Verfügung, die die Anforderungen hinsichtlich Lichtechtheit, Scheuerbeständigkeit und Wiedererholung sehr gut erfüllen. Durch gezielte Maßnahmen zur Oberflächenbehandlung sind die Hafteigenschaften zu verbessern. Mit dem Einsatz von Schmelzklebstoffen lassen sich die Prozesszeiten im Vergleich zu üblichen Dispersionsklebstoffen wesentlich reduzieren und Energiekosten sparen. Die technologischen Erkenntnisse sind auch auf andere Polymerwerkstoffe übertragbar.
Das Projekt "ExtraLight - Extremer Leichtbau mit Kunststoff-Metall-Hybriden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Allod Werkstoff GmbH & Co. KG durchgeführt. 1. Vorhabenziel In diesem Teilprojekt soll ein elastisches Material entwickelt werden, welches gleichzeitig auf Polyamid und auch auf Metall haftet. Durch die flexible Verbindung von Polyamid und Metall soll auch der Thermal Missmatch der beiden Materialien weitgehend ausgeglichen werden. Gleichzeitig soll nach einer Lösung gesucht werden, dieses Material als Zwischenschicht in den laufenden Prozess einzubinden 2. Arbeitsplanung Die Firma Allod wird zunächst Material für die Erstellung von Prüfkörpern entwickeln und herstellen. Die Prüfkörperfertigung findet zum Teil bei Allod, aber auch bei Neue Materialien Fürth statt. Für die Materialentwicklung wird sowohl Polyamid aus dem Hause Albis benötigt, als auch Metallplatten der Firma Thyssen, bzw. behandelte Metallplatten aus dem Hause Trumph. Der Vorteil der Variante mit einer flexiblen Zwischenschicht gegenüber bisher bekannten Methoden mit Primer und mechanischer Verankerung ist ein geringerer Thermal Mismatch des Verbundsystems. Ebenfalls stellt dieses System weniger Anforderungen an die Arbeitssicherheit im Vergleich zu Systemen mit Primerauftrag.
Das Projekt "Teilprojekt: Herstellung von Holzfaser-Bioplastik-Verbundwerkstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BIOMER durchgeführt. Ziel des Vorhabens war es, Holzfasern so zu modifizieren und in Bioplastik einzubauen, dass Bioverbundwerkstoffe entstehen, die ähnlich hohe Festigkeiten aufweisen wie glasfaserverstärkte Kunststoffe. In einem früheren EU Projekt konnte gezeigt werden, dass das Lignin der Holzfasern in wässrigen Systemen substituiert werden kann. Um feste Verbunde zu erhalten, müssen diese Substituenten der Polymermatrix so angepasst werden, dass diese sich in der Polymermatrix lösen . Im Gesamtvorhaben sollten die Partner in Schweden und Finnland Holzfasern enzymatisch und chemisch so modifizieren, dass sie mit PLA und PHB kompatibel sind. Biomer sollte dann diese Fasern mit PLA und PHB zu compoundieren. Die Projektziele wurden nur mit PLA erreicht. Die Zugfestigkeit von PHB erhöhte sich durch die Modifizierung der Fasern nicht, die von PLA dagegen von 60 auf fast 90 MPa. Die Schlagzähigkeit von PHB verminderte sich um fast das Zehnfache, die von PLLA blieb. Somit brachten die Modifikationen bei PHB keine Verbesserungen. Die Abnahme der Schlagzähigkeit deutet darauf hin, dass keine Verbindung zwischen Holzfasern und PHB zustande gekommen war. Wir erklären dies durch das Ablösen des (substituierten) Lignins von den Fasern in der PHB-Schmelze.
Das Projekt "Food to Food-Recycling von PET mittels Prozess-Laser-Fluoreszenz und Prozess-Raman-Spektroskopie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von UNISENSOR Sensorsysteme GmbH durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Der zunehmende Einsatz von PET-Kunststoffen für Getränkeflaschen und Lebensmittelbehälter bei gleichzeitig starkem Rückgang der Verwendung von Glasflaschen hat zu einer enormen Steigerung des Verbrauchs von Rohöl geführt. Eine Mehrfachverwendung von Kunststoffen im Lebensmittelbereich durch Recyclingprozesse ist daher unvermeidbar. Das Vorhaben umfasst daher die Entwicklung eines Mess- und Sortiersystems zur Erkennung und Ausscheidung von Fremdkunststoffen z.B. PVC, Nylon, etc., Fremdmaterialien z.B. Silikon, Holz, Leimreste, Metall, Papier, Glas etc., Kontaminationen z.B. Benzin, Diesel, Altöl etc. sowie fremdfarbiges PET. Fazit: Für das Food-to-Food-Recycling von PET befindet sich das System in der Phase der Serienproduktion und der internationalen Vermarktung. Wegen des zur Zeit niedrigen Ölpreises wird diese Phase längere Zeit in Anspruch nehmen als ursprünglich erwartet. Um diesen Effekt weitgehend zu kompensieren, laufen bereits intensive Anstrengungen um das System in weiteren Märkten, z.B. in der Nahrungsmittelbranche, einzusetzen.
Das Projekt "Teilvorhaben 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von L. Brüggemann KG durchgeführt. Im Rahmen dieses Projektes wird auf Basis neuer Modifizierungsverfahren für Schichtsilikate ein kontinuierliches in-situ Herstellungsverfahren für Nanocompounds auf einem Doppelschneckenextruder entwickelt und unter praxisrelevanten Bedingungen getestet. Das Hauptaugenmerk der reaktiven Extrusion im Labormaßstab liegt auf der Prozessrealisierung und -optimierung (Vakuumentgasung, Schneckenkonfiguration) und auf der Modifizierung der Nanopartikel (Caprolactam) mit dem Ziel, eine optimale Exfolierung und Distribution der Nanopartikel in der Polymermatrix zu erreichen. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen dienen als Grundlagen der Übertragung auf scale-up-Versuche. So wird im Rahmen dieses Projektes ein Herstellungsprozess von Nanocompounds realisiert. Dadurch kann dem Markt ein hochgefülltes Compound als Masterbatch zur Verfügung gestellt werden.
Das Projekt "KOWIND - Entwicklung einer neuartigen Technologie zum Korrosionsschutz an Offshore-Windenergieanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von TIB Chemicals AG durchgeführt. 1. Vorhabenziel Detaillierte Angaben sind in der Teilvorhabensbeschreibung von TIB Chemicals AG in der Anlage zu finden. Gesamtziel des Verbundprojekts KOWIND ist ein neuartiges Beschichtungssystems für offshore Gründungsstrukturen für Windenergieanlagen zu entwickeln. Hierbei sollen mit Polyamid umhüllte und gegen Korrosion geschützte Rohre zu Strukturen zusammengeschweißt werden. Dadurch müssen beim Hersteller der Gründungsstrukturen nur noch die Schweißnähte nachbeschichtet werden. Dies ist im Pipelinebau ein gängiges Verfahren um kostengünstig und in kurzer Zeit eine Pipeline mit optimalem Korrosionsschutz zu erstellen. Die Fa. TIB Chemicals wird in dem KOWIND Projekt ihre Erfahrung der Schweißnahtnachumhüllung einbringen und ein für die Offshore Grünungsstrukturen geeignetes Material und Applikationsverfahren entwickeln. 2. Arbeitsplanung Detaillierte Angaben sind in der Teilvorhabensbeschreibung von TIB Chemicals AG in der Anlage zu finden. In einem ersten Schritt soll ausgehend von den Materialien die im Pipelinebau verwendet werden ein Beschichtungssystem entwickelt werden das die Norm für Offshore Strukturen, ISO 20340 erfüllt. In einem zweiten Schritt soll dieses Material für den Verbund mit Polyamid umhüllten Rohren optimiert und ein Applikationsverfahren entwickelt werden um rationell, schnell und mit optimaler Qualität die Beschichtungsarbeiten der Nachumhüllung der Schweißnähte durchzuführen.
Das Projekt "Teilvorhaben 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Kunststoffverarbeitung in Industrie und Handwerk durchgeführt. Im Rahmen dieses Projektes wird auf Basis neuer Modifizierungsverfahren für Schichtsilikate ein kontinuierliches in-situ Herstellungsverfahren für Nanocompounds auf einem Doppelschneckenextruder entwickelt und unter praxisrelevanten Bedingungen getestet. Das Hauptaugenmerk der reaktiven Extrusion im Labormaßstab liegt auf der Prozessrealisierung und -optimierung (Vakuumentgasung, Schneckenkonfiguration) und auf der Modifizierung der Nanopartikel (Caprolactam) mit dem Ziel, eine optimale Exfolierung und Distribution der Nanopartikel in der Polymermatrix zu erreichen. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen dienen als Grundlagen der Übertragung auf scale-up-Versuche. So wird im Rahmen dieses Projektes ein Herstellungsprozess von Nanocompounds realisiert. Dadurch kann dem Markt ein hochgefülltes Compound als Masterbatch zur Verfügung gestellt werden.
Das Projekt "Methoden zur Isolierung von Mikroplastikpartikeln aus Sedimentproben" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung - Fachbereich Biowissenschaften - Funktionelle Ökologie durchgeführt. Die Verschmutzung der marinen Umwelt durch Kunstoffabfälle erfährt zunehmende wissenschaftliche und umweltpolitische Aufmerksamkeit. Über Abwassersysteme, Flüsse, durch den Wind oder menschliche Unachtsamkeit gelangen Kunststoffabfälle in die Meere. Diese können unter Sonnenstrahlung und mechanischer Beanspruchung zu kleinen Mikropartikeln zerfallen. Die genaue Menge von Mikroplastik in der marinen Umwelt ist nicht bekannt. Auch wenn die Anzahl der Studien zu Mikroplastik stetig ansteigt, sind noch viele Fragen in Bezug auf die Menge, die Verteilung, den weiteren Abbau und die Auswirkungen auf Tiere und Menschen offen. Im Rahmen dieses Projektes wurden im März und August 2017 das Vorkommen und die Menge von Mikroplastik an Stränden Sloweniens untersucht und mit einer Studie aus dem Jahr 2012 verglichen (Laglbauer et al. 2014). Im Spülsaum der Strände wurden Sedimentproben in Abständen von 10 m entnommen. Dabei wurden mit Hilfe eines Metallrohrs (Ø 12,5 cm) eine Sedimentprobe abgesteckt, mit einem Metalllöffel bis in eine Tiefe von 4 cm aushoben, in eine Aluminiumschale überführt und mit Alufolie umwickelt. Im Labor wurden die Mikroplastikpartikel mit Hilfe von Dichtetrennung aus dem Sediment extrahiert. Kunststoffe besitzen eine geringere Dichte als Sedimentpartikel und steigen in Salzlösungen mit einer höheren Dichte an die Oberfläche. Aufgestiegene Partikel wurden mit Glaspipette aufgenommen, auf einem 100 mym Metallfilter aufgefangen und mikroskopisch untersucht. Mutmaßliche Mikroplastikpartikeln wurden fotografiert, ihre Eigenschaften (z.B. Form, Farbe) notiert und chemisch-physikalisch mittels Infrarotspektrometrie (ATR-FTIR) nach Polymertyp analysiert. Auch Kontamination im Bereich des Arbeitsplatzes wurde mit einem Filter in einer Petrischale kontrolliert. Die Konzentration der visuell identifizierten Mikroplastikpartikel war in meiner Untersuchung (2017) deutlich geringer als im Sommer 2012 (Laglbauer et al. (2014). Im Sommer 2017 war die Anzahl der Mikroplastikpartikel höher als im Frühjahr 2017. Die häufigsten Mikroplastikpartikel waren Fasern, Folien und Fragmente. Die chemisch-physikalische Analyse der Mikroplastikpartikel ergab hauptsächlich Polyethylenterephthalat (PET), Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) und Nylon 6. In den Kontrollen wurden keine Mikroplastikpartikel gefunden. Die Belastung der untersuchten slowenischen Strände durch Mikroplastik war sehr gering. Es traten jedoch saisonale Unterschiede auf, die auf erhöhte Tourismusaktivitäten im Sommer zurückzuführen sein können. Mögliche weitere Belastungsfaktoren können Industrie, Aquakultur, Schiffs- und Straßenverkehr und Landwirtschaft sein. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass bei der neuerlichen Untersuchung nach fünf Jahren deutlich weniger Mikroplastikpartikel nachgewiesen wurden als noch im Jahr 2012. Diese positive Entwicklung weist auf ein besseres Umweltbewusstsein der Besucher aber auch auf eine effektive Reinigung der Strände hin.
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