Das Projekt "Biokunststoffe aus Abfallstoffen der Lebensmittelindustrie" wird/wurde gefördert durch: Fonds zur Förderung der Wissenschaftlichen Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: BDI - BioDiesel International AG.In den letzten Jahren sind biologisch Biokunststoffe immer mehr zum Forschungsinteresse geworden. Die Gründe liegen einerseits in der Suche nach Alternativen zur Verwendung von Kunststoffen auf Erdölbasis angesichts der zur Neige gehenden Erdölreserven und andererseits am Anwachsen der Müllberge und den damit verbundenen Problemen. Biokunststoffe können wie konventionelle Kunststoffe für eine große Vielfalt von Produkten, eingesetzt werden. Vor allem für kurzlebige Güter, wie Verpackungen oder Catering-Artikel sind Produkte aus Biokunststoff in höchstem Maße geeignet. Biokunststoffe werden aus nachwachsenden Quellen gewonnen und sind durch Mikroorganismen, also durch Kompostierung wieder abbaubar. Das vorliegende Projekt befasst sich mit Polyhydroxyalkanoaten (PHA), diese unterscheiden sich von anderen Biokunststoffen durch vorteilhafte Eigenschaften, wie Gasbarriereeigenschaften, Wasseraufnahme und Schmelztemperatur. Im Rahmen des beantragten Impulsprojektes soll ein wirtschaftlicher und ökologischer Prozess zur Herstellung von PHA entwickelt werden. Die Herausforderung liegt darin, ein neues Verfahren zu entwickeln, in dem einerseits auf die gegenseitige Wechselwirkung der einzelnen Grundoperationen bedacht genommen wird und andererseits danach getrachtet wird, Prozessnebenprodukte, nicht als Abfallströme aus dem Prozess ausschleusen zu müssen, sondern durch geeignete Aufbereitung wieder in den Prozess rückzuführen. Maximale Kreislaufschließung soll ermöglichen, ein Produkt, das den Anforderungen an Ressourcenschonung, Deponieentlastung und Abfallverarbeitung genügt, in einem Verfahren der Cleaner Produktion herzustellen.
Das Projekt "Maßgeschneiderte Inhaltsstoffe - Verbundvorhaben: Kosteneffiziente Produktion von Polyhydroxyalkanoaten (PHA) zur Herstellung maßgeschneiderter nachhaltiger Verpackungen für die Kosmetikbranche (SusPackaging), Teilvorhaben: LCS Life Cycle Simulation GmbH" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: LCS - Life Cycle Simulation GmbH.Im Bereich der Kosmetik besteht eine große Nachfrage nach umweltverträglichen Verpackungen Die größte Herausforderung besteht hierbei darin, diese in einem effizienten und ökonomischen Prozess herzustellen. Dieses Projekt zielt auf die Produktion biobasierter Verpackungsmaterialien für die Kosmetikindustrie ab: Im Fokus steht die Nutzung nachhaltiger C-Quellen oder Abfallströmen zur Herstellung von Polyhydroxyalkanoaten mit geeigneten Stämmen. In Verbindung mit einer umweltfreundlichen Hochdrucktechnik zur Aufreinigung soll dies in einem nachhaltigen Verfahrenskonzept münden. Die Biokunststoffe sollten zumindest äquivalente Eigenschaften zu bereits kommerziell genutzten Materialien aufweisen. Die anwendungsspezifischen und chemisch-physikalischen Untersuchungen dienen damit der Evaluierung der Wettbewerbsfähigkeit. Die Nachhaltigkeit der Herstellung und Verwendung dieses PHAs wird mit einer Lebenszyklusanalyse abgeschätzt.
Das Projekt "CA-2K - Entwicklung eines biobasierten Hart-Weich-Verbundmaterials für den Mehrkomponentenspritzguss, Teilvorhaben 1: Materialentwicklung sowie Material- und Verfahrensoptimierung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT.Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines biobasierten Hart-Weich-Verbunds für den Mehrkomponentenspritzguss (2K-Spritzguss). Celluloseacetat (CA), Polyhydroxyalkanoate (PHAs) und Polymilchsäure (PLA) sollen als Blends die biobasierte Hartkomponente bilden. Als Weichphase werden biobasierte thermoplastische Elastomere (Bio-TPEs) favorisiert. Der Anwendungsfokus des Materials liegt auf Büroartikel, Hygieneartikel, Griffe, Sportartikel und Gehäuse. Die Nutzung nachwachsender Rohstoffe sowie die Integration verschiedener Funktionen in einem Material erlangen vor dem Hintergrund der Ressourcenschonung immer höhere Bedeutung für diese Produkte. Das Forschungsvorhaben kann hierfür richtungsweisende Materiallösungen erarbeiten und die Marktdurchdringung der Biokunststoffe in technische Produktbereiche fördern. Fraunhofer UMSICHT entwickelt zunächst Blends aus CA, PHA bzw. PLA und Bio-TPE. Diese Bio-Blends bilden die Hartkomponente des Verbunds und sollen die Haftung zwischen beiden Materialien im angestrebten Hart-Weich-Verbund verbessern. Ferner dient das Blenden zur Variation des Härtegrads. Fragen zur Kompatibilisierung und Haftvermittlung werden wissenschaftlich analysiert und werkstoffliche Lösungen erarbeitet. Die assoziierten Materialhersteller werden eng eingebunden. Die Universität Kassel entwickelt die Verfahrenstechnik des 2K-Spritzgusses, um biobasierte Hart-Weich-Verbunde aus den Bio-Blends und Bio-TPE herstellen zu können. Diese Arbeiten sind für das Erzielen einer hohen Haftung unerlässlich. Es wird eng mit den assoziierten Spritzgussunternehmen zusammengearbeitet. Auch werden Fragen zum Recycling und zur Migrationsstabilität betrachtet. Die erzielten FuE-Ergebnisse werden dann an den Industriemaßstab angepasst. Die FKuR Kunststoff GmbH realisiert das Scale-Up der kompatibilisierten Biokunststoffblends. Die assoziierenden Spritzgussunternehmen stellen anschließend Referenzmuster her, um die industrielle Anwendungsfähigkeit zu zeigen.
Das Projekt "CA-2K - Entwicklung eines biobasierten Hart-Weich-Verbundmaterials für den Mehrkomponentenspritzguss, Teilvorhaben 3: Scale-Up der Blendherstellung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: FKuR Kunststoff GmbH.Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines biobasierten Hart-Weich-Verbundmaterials für den Mehrkomponentenspritzguss (2K-Spritzguss). Celluloseacetat (CA), Polyhydroxyalkanoate (PHA) und Blends aus Polybutylensuccinat und Polymilchsäure (PBS/PLA) sollen als biobasierte Hartphase untersucht werden. Als Weichphase werden biobasierte thermoplastische Elastomere (Bio-TPE) favorisiert, zum Beispiel auf Basis von Thermoplastischem Polyurethan (TPE-U) oder Styrolblockcopolymeren (TPE-S). Der Anwendungsfokus des Materials liegt in den Bereichen Büroartikel, Hygieneartikel, Griffe, Sportartikel und Gehäuse. Die Nutzung nachwachsender Rohstoffe sowie die Integration verschiedener Funktionen in einem Material erlangen vor dem Hintergrund der Ressourcenschonung immer höhere Bedeutung für diese Produkte. Das Forschungsvorhaben kann hierfür richtungsweisende Materiallösungen erarbeiten und die Marktdurchdringung der Biokunststoffe in technische Produktbereiche fördern. Bei Fraunhofer UMSICHT werden kompatibilisierte Blends der genannten Biopolymere und Bio-TPE entwickelt, die als Hartphase im Verbund fungieren und bei denen der Härtegrad und die Haftwirkung im Hart-Weich-Verbund variiert werden. Fragen zur Kompatibilisierung und Haftvermittlung werden wissenschaftlich analysiert und werkstoffliche Lösungsansätze erarbeitet. Die assoziierten Materialhersteller werden eng eingebunden. Die Universität Kassel entwickelt die Verfahrenstechnik des 2K-Spritzgusses, um biobasierte Hart-Weich-Verbunde herstellen zu können. Diese Untersuchungen zur Prozessführung für das Erzielen einer hohen Haftwirkung sind unerlässlich. Es wird eng mit den assoziierten Spritzgussunternehmen zusammengearbeitet und Fragen zum Recycling und zur Migrationsstabilität werden betrachtet. Die erzielten FuE-Ergebnisse werden dann an den Industriemaßstab angepasst. Die FKuR Kunststoff GmbH realisiert das Scale-Up der kompatibilisierten Biokunststoffblends. Die assoziierenden Spritzgussunternehmen stellen anschließend Referenzmuster her, um die industrielle Anwendungsfähigkeit zu zeigen.
Das Projekt "Produktion der Zukunft, Valorisierung von Reststoffen der Zuckerindustrie zur Biokunststoffproduktion" wird/wurde gefördert durch: Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft mbH (FFG). Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität für Bodenkultur Wien, Department für Agrarbiotechnologie, IFA-Tulln, Institut für Umweltbiotechnologie.Die auf Rübenzucker basierende Zuckerproduktion in Österreich (und Europa) steht vor großen Herausforderungen, da im September 2017 die schützende Quotenregelung ausläuft. Vor diesem Hintergrund ist ein innovatives Umdenken der Akteure notwendig. Im Projekt ValorPlast soll eine innovative, wertsteigernde Nutzung von anfallenden Nebenprodukten (Restmelasse und Zuckerrübenschnitzel) untersucht werden, welche derzeit nur mit geringer Kapitalrendite genutzt werden können. Polyhydroxyalkanoate (PHA) wurden im Vorfeld als optimales Produkt identifiziert, da sie biotechnologisch aus diesen Nebenprodukten gewonnen werden können. Diese biobasierten und biologisch abbaubaren Polymere haben ein großes Potential in vielen Bereichen, z.B. als Verpackungsmaterial, Einwegprodukte und in der Medizintechnik. Sie sind jedoch zurzeit durch ihren Preis im Absatz limitiert, da derzeit für die Produktion raffinierte Zucker eingesetzt werden. Die Verwertung von Nebenprodukten der Zuckerindustrie soll hier zu einer win-win Situation führen: Verminderung der Substratkosten und hochwertige Verwertung der Nebenprodukte. Es werden Mikroorganismen zur optimalen Verwertung der Reststoffe gescreent und die Fermentationen optimiert, um möglichst hohe Raumzeitausbeuten zu erreichen. Aus dem extrahierten Polymer werden Prüfstäbe hergestellt, welche auf verarbeitungs- und anwendungstechnische Eigenschaften hin untersucht werden. Abschließend erfolgt eine gesamtheitliche Prozessbewertung, welche neben der Potentialabschätzung auch eine ökonomische Analyse umfasst.
Das Projekt "Bioökonomie International: PHABIO APP - Polyhydroxyalkanoate Biopolymere fraus tierischen Abfallfetten für die Produktion von wertschöpfendem, biobasierten und abbauendem Plastik, Teilprojekt C" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Berlin, Institut für Biotechnologie, Fachgebiet Bioverfahrenstechnik.1. Vorhabenziel: PHABIO APP verfolgt das Ziel eine geschlossene Prozesskette für die Produktion, die Verarbeitung, die Wiederverwertung und die Bioabbaubarkeit von neuartigen Polyhydroxyalkanoaten (PHA)- Biopolymeren aus biologischen Abfällen zu entwickeln. PHA-Polymere sind biologisch produzierte Polyester und können alternativ zu konventionell hergestelltem Plastik eingesetzt werden. Die TU Berlin entwickelt Verfahren zur Integration von Liquid-Handling Systemen in die Bioprozessentwicklung mit Abfallfetten als Substrat im Lochplatten- und Mikrobioreaktormaßstab zur Verkürzung der Prozessentwicklungszeiten. Zudem wird im Anschluss ein Scale up exemplarisch vom 10 mL in den 10 L Maßstab durchgeführt. 2. Arbeitsplanung: Es wird zunächst die Reproduzierbarkeit der Kultivierungen im Batch und Fed-batch Modus evaluiert. Dazu müssen Strategien entworfen werden, wie aus einer Kombination von thermischer, mechanischer und chemischer Vorbehandlung eine Pipettierung der Abfallfette ermöglicht und eine ausreichende Durchmischung erzielt wird. Es werden in diesem Rahmen klassische ingenieurtechnische Parameter wie u.a. der Leistungseintrag ermittelt. In einem zweiten Schritt wird experimentelles Design genutzt, um ein Stamm- und schließlich ein Parameterscreening durchzuführen. Auf Grundlage eines Prozessmodells erfolgt eine weitere Versuchsoptimierung. Schließlich wird ein Scale up unter Berücksichtigung ähnlichkeitstheoretischer Betrachtungen vorgenommen.
Das Projekt "Bioökonomie International: PHABIO APP - Polyhydroxyalkanoate Biopolymere fraus tierischen Abfallfetten für die Produktion von wertschöpfendem, biobasierten und abbauendem Plastik^Teilprojekt C, Teilprojekt A" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik.PHABIO APP verfolgt das Ziel eine geschlossene Prozesskette für die Produktion, die Verarbeitung, die Wiederverwertung und die Bioabbaubarkeit von neuartigen Polyhydroxyalkanoaten (PHA)- Biopolymeren aus biologischen Abfällen zu entwickeln. PHA-Polymere sind biologisch produzierte Polyester und können alternativ zu konventionell hergestelltem Plastik eingesetzt werden. Das Fraunhofer IPK wird an der Verarbeitung der PHA-Polymere durch das Spritzgussverfahren arbeiten. Zusätzlich sollen die Eigenschaften der PHA Biopolymere sowie deren Wiederverwertung im Spritzgussverfahren analysiert werden. Es sollen Datenbanken zu den Prozessparametern und den Materialeigenschaften generiert werden, abhängig von der Zusammensetzung der PHA Biopolymere. Das Fraunhofer IPK arbeitet an der Entwicklung und Optimierung von Spritzgussparametern für die Verarbeitung der PHA-Biopolymere, die durch die Verbundpartner produziert werden. Der Einfluss von Reinheit und molarer Zusammensetzung der Polymere wird untersucht. PHA- Probenkörper werden für mechanische Untersuchungen nach DIN Standards geformt. Die spritzgegossenen PHA-Proben werden nach standardisierten Tests charakterisiert. Materialalterungseffekte werden untersucht. Abschließend wird ermittelt, wie oft das Material recycelt und spritzgegossen werden kann.
Das Projekt "Teilprojekt C^Bioökonomie International: PHABIO APP - Polyhydroxyalkanoate Biopolymere fraus tierischen Abfallfetten für die Produktion von wertschöpfendem, biobasierten und abbauendem Plastik^Teilprojekt A, Teilprojekt B" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: ANiMOX GmbH.PHABIO APP verfolgt das Ziel, eine geschlossene Prozesskette für die Produktion, die Verarbeitung, die Wiederverwendung und die Bioabbaubarkeit von neuartigen Polyhydroxyalkanoat-(PHA)-Bio-polymeren aus Abfallfetten von Industrie und Lebensmittelverarbeitung zu entwickeln. PHA-Biopolymere sind biologisch produzierte Polyester, die Alternativen zu konventionell hergestellter Plastik werden können. ANiMOX zeichnet in dem Projekt für die Identifizierung der Aufkommensquellen von minderwertigen Fetten, für deren Aufbereitung als Fermentationsrohstoffe sowie die Entwicklung effektiver Extraktions- und Reinigungsverfahren für das Rohmaterial verantwortlich. Für diesen Aufbereitungsprozess werden verschiedene Vor- und Nachreinigungsverfahren untersucht und innovative Kombinationen davon für den speziellen Anwendungsfall neu entwickelt. Mit den neuen Technologien aufgereinigte Produktmuster aus Altfettfraktionen werden den Projektpartnern für die Kultivierung der Mikroorganismen und für die PHA-Musterproduktion zur Verfügung gestellt. In einem iterativen Prozess wird die Technologie zur Gewinnung und Aufreinigung der für die Fermentation am besten geeigneten Fettfraktionen vor allem unter dem Aspekt Produktausbeute und Produktionskosten optimiert. ANiMOX wird durch eigene Marktrecherche wirtschaftlich relevante Altfettquellen erfassen, hinsichtlich ihrer quantitativen und qualitativen Eignung für den Fermentationsprozess bewerten und bezüglich ihrer Marktrelevanz (Aufkommen, Qualitäten, Preise) einordnen.
Das Projekt "Synthese von monomeren und polymeren Fettethern und Untersuchung der Materialeigenschaften der Polymeren, Teilvorhaben 2: Reduktion von Fettestern und Polyestern zu Fettethern und Polyethern sowie Untersuchung der Eigenschaften und der Reaktionsmechanismen" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Institut für Chemie.In dem hier vorgeschlagenen Vorhaben sollen auf dem Gebiet der Nutzung von Fetten und Ölen aber auch von Milchsäure als nachwachsenden Rohstoffen für die Chemie nach neuen Wegen zur Synthese von monomeren und polymeren Fettethern geforscht werden. Fettether haben im Vergleich zu den in der Natur vorliegenden Fettestern, wie z.B. den Triglyceriden, einige bemerkenswerte vorteilhafte Eigenschaften. Deshalb sollen monomere Dien-Fettether synthetisiert und diese zu Polyethern polymerisiert werden. Weiterhin sollen Polyester und auch insbesondere Polymilchsäureester, partiell sowie vollständig zu den entsprechenden Polyethern reduziert werden. Die Materialeigenschaften der neuen Polymere soll untersucht werden. Schließlich soll der Mechanismus der Reduktion von Estern zu Ethern aufgeklärt werden. Die Oldenburger Gruppe wird durch Reduktion der entsprechenden Fettester die monomeren Ether synthetisieren, die von der Karlsruher Gruppe, gegebenenfalls modifiziert, polymerisiert werden. Die Karlsruher Gruppe wird auch fettbasierte Polyester synthetisieren, die von der Oldenburger Gruppe partiell oder vollständig zu Ether-Ester-Copolymeren sowie Polyethern reduziert werden. Weiterhin wird die Karlsruher Gruppe wohlcharakterisierte Polymilchsäure mit definierten Molekulargewichten bereitstellen, die von der Oldenburger Gruppe partiell zu Ether-Ester-Copolymeren oder vollständig zu erneuerbaren Polypropylenglykolen reduziert werden. Weiterhin wird diese kommerziell verfügbare Polyhydroxyalkanoate partiell und vollständig zu Ether-Ester-Copolymeren sowie Polyethern reduzieren (Oldenburg). Die Karlsruher Gruppe wird die Polymeren charakterisieren und die Materialeigenschaften der interessantesten Polymere eingehend untersuchen. (Zeitlicher Ablauf: siehe Balkenplan)
Das Projekt "Nachhaltige Verwertungsstrategien für Produkte und Abfälle aus biobasierten Kunststoffen, Teilvorhaben 4.2: Aufbereitung und werkstofflicher Wiedereinsatz von Produktionsabfällen" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Bösel Plastic Management GmbH.Ziel des Vorhabens ist die Etablierung und Optimierung eines qualitativ hochwertigen mechanischen Recyclings für das derzeit mengenmäßig wichtigste Biopolymer Polylactid. dieses Forschungsvorhaben befasst sich explizit mit den Industrieabfällen, die bei der Produktion von Danone-Joghurtbechern in einem nicht unerheblichen Maße anfallen. Die PLA-Stanzabfälle, die mit Klebstoffen und bedrucktem Papier versehen sind sollen in die gesamte Prozesskette, d.h. das mechanische Recycling, die Charakterisierung und Optimierung der Rezyklate sowie die Entwicklung neuer Produkte auf Basis der recycelter Biokunststoffe in Zusammenarbeit mit industriellen Partnern in verschieden Bereichen entlang der gesamten Wertschöpfungskette erfolgen. Übergeordnetes Ziel ist es, diese mit PLA erzielten Ergebnisse auch auf andere Biokunststoffe, wie z.B. Polyhydroxyalkanoat, Polyester- oder Stärkeblends und Bio-PA zu übertragen. Voraussetzung dafür wird die mengenmäßige Verfügbarkeit und das Einsatzgebiet sein. Das Projekt umfasst 21 Arbeitspakete und ist in drei Projektphasen unterteilt. Die erste Phase befasst sich mit der Forschung und Entwicklung, die zweite Phase befasst sich mit der Optimierung und der Materialentwicklung und in der dritten Phase werden gemeinsam mit den Industriepartnern Produkte entwickelt.
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