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Großtechnisches Polyurethanrecycling

Das Projekt "Großtechnisches Polyurethanrecycling" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RAMPF Eco Solutions GmbH & Co. KG durchgeführt. Gesamtziel des Projektes war es, ein ökonomisch und ökologisch sinnvolles, tatsächliches Recycling aller Polyurethan-Kunststoffe (PUR) zu demonstrieren und konsequent in der Praxis umzusetzen. Durch Verbreitung der im Rahmen des Projektes erstellten großtechnischen Demonstrationsanlage und neuer Verfahren ist es möglich, alle PUR-Reststoffe zu recyceln, Ressourcen zu schonen und Abfälle sowie CO2-Freisetzungen in erheblichem Maße zu vermeiden. Ein weiteres Ziel, welches sich während des bisherigen Projektverlaufes herauskristallisiert hat ist das Recycling von post-consumer PET-Reststoffen mittels der im Projekt entwickelten großtechnischen Recyclinganlage.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Technische Chemie und Makromolekulare Chemie durchgeführt. Den wichtigen Kunststoff-Baustein Polyol mit Hilfe von Kohlendioxid vollständig aus erneuerbaren Rohstoffen herzustellen ist Ziel von 'Dream Polymers', einem gemeinsamen Forschungsprojekt von Industrie und Wissenschaft. Die Idee ist, Kohlendioxid aus einem Kohlekraftwerk sowohl direkt als auch indirekt zum Aufbau von Polycarbonat-Polyolen zu verwenden. Dabei wird das Gas mit einem Reaktionspartner umgesetzt, der selbst aus CO2 gewonnen wird. Dies kann entweder durch direkte chemische Umwandlung von CO2 oder indirekt über den Einsatz nachwachsender Rohstoffe geschehen. Aus den neuartigen Polyolen lässt sich eine besonders vielfältige Kunststoffart, die Polyurethane, herstellen. Als Schaumstoff werden sie in vielen Gegenständen des täglichen Lebens wie Autos, Möbeln, Schuhen oder zur Isolierung von Gebäuden verwendet. Weiterhin können die Polycarbonat-Polyole zur Fertigung von thermoplastischen Kunststoffen genutzt werden, die potenziell neue vielversprechende Eigenschaften aufweisen und sich damit künftig unter anderem für neue Anwendungen in der Elektrotechnik und zur Herstellung von Maschinenbauteilen einsetzen lassen. Als akademischer Partner hat sich das CAT Catalytic Center am Institut für Technische und Makromolekulare Chemie (ITMC) der RWTH Aachen University zum Ziel gesetzt, neue Katalysatoren zu entwickeln, die eine effiziente Synthese der neuartigen Polycarbonat-Polyole ermöglichen. Die Entwicklung basiert auf einem tiefgreifenden Verständnis der mechanistischen und reaktionskinetischen Grundlagen sowie deren Zusammenführung in ein fundiertes reaktionstechnisches Gesamtkonzept. Zu diesem Zweck wurde am CAT Catalytic Center eine Laboranlage entwickelt, welche mit Hilfe Online-spektroskopischer Methoden eine detaillierte Bewertung neuer Katalysatoren und Reaktionsprinzipien in Bezug auf eine industrielle Nutzung ermöglicht. Diese Bewertung erfolgt in enger Rücksprache mit den industriellen Partnern, insbesondere Bayer MaterialScience und Bayer Technology Services. Am Lehrstuhl für technische Thermodynamik (LTT) werden die Umweltauswirkungen der in Zusammenarbeit mit den industriellen Partnern entwickelten Prozesse vor dem Hintergrund der vermiedenen Emissionen des Treibhausgases CO2 ermittelt.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayer Technology Services GmbH durchgeführt. Ziel des Projektes Dream Polymers ist die Nutzung von CO2 als C1-Baustein für die Umsetzung mit einer reaktiven Verbindung (RV) zum Aufbau von Polyalkylencarbonat - Polyolen. Unter Einsatz der RV aus fossilen Quellen weisen diese mit bis zu 60Prozent den höchst-möglichen Carbonat- Gehalt in organischen Polycarbonaten auf. Setzt man die RV, die aus alternativen Rohstoffen hergestellt wurde, ein, so können die zugänglichen Produkte vollständig aus Bausteinen gewonnen werden, die direkt oder indirekt aus CO2 stammen. Die Projektziele liegen in folgenden vier aufeinander aufbauenden Ebenen: 1. Bereitstellung der Ausgangssubstanzen C02 und RV, 2. Entwicklung neuer Katalysatorsysteme für die Umsetzung von CO2 mit der RV zu Polyalkylencarbonat - Polyolen und Untersuchung des Reaktionsmechanismusses, 3. Entwicklung einer technischen Umsetzung zum Einbau von CO2 in Polyalkylencarbonat - Polyole und 4. Anwendungstechnische Untersuchungen niedermolekularer Polyalkylencarbonat-Polyole in der Reaktion mit Polyisocyanaten zu Polyurethanen. Zur Erreichung der Projektziele ist das Projekt in verschiedene Blöcke strukturiert; und zwar: Grundstoffe - Reaktion - Verfahren - nieder- und hochmolekulare Materialien - Begleitmaßnahmen. Um eine effiziente Bearbeitung der einzelnen Blöcke zu gewährleisten, wurde ein interdisziplinäres Team mit breiter Expertise zusammengestellt. Anhand von Meilensteinen wird der Projektverlauf überprüft und die Arbeiten dem Fortschritt angepasst.

Teilprojekt 5

Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayer MaterialScience AG durchgeführt. Ziel des Projektes Dream Polymers ist die Nutzung von CO2 als C1-Baustein für die Umsetzung mit einer reaktiven Verbindung (RV) zum Aufbau von Polyalkylencarbonat - Polyolen. Unter Einsatz der RV aus fossilen Quellen weisen diese mit bis zu 60Prozent den höchst-möglichen Carbonat- Gehalt in organischen Polycarbonaten auf. Setzt man die RV, die aus alternativen Rohstoffen hergestellt wurde, ein, so können die zugänglichen Produkte vollständig aus Bausteinen gewonnen werden, die direkt oder indirekt aus CO2 stammen. Die Projektziele liegen in folgenden vier aufeinander aufbauenden Ebenen: 1. Bereitstellung der Ausgangssubstanzen C02 und RV, 2. Entwicklung neuer Katalysatorsysteme für die Umsetzung von CO2 mit der RV zu Polyalkylencarbonat - Polyolen und Untersuchung des Reaktionsmechanismusses, 3. Entwicklung einer technischen Umsetzung zum Einbau von CO2 in Polyalkylencarbonat - Polyole und 4. Anwendungstechnische Untersuchungen niedermolekularer Polyalkylencarbonat-Polyole in der Reaktion mit Polyisocyanaten zu Polyurethanen. Zur Erreichung der Projektziele ist das Projekt in verschiedene Blöcke strukturiert; und zwar: Grundstoffe - Reaktion - Verfahren - nieder- und hochmolekulare Materialien - Begleitmaßnahmen. Um eine effiziente Bearbeitung der einzelnen Blöcke zu gewährleisten, wurde ein interdisziplinäres Team mit breiter Expertise zusammengestellt. Anhand von Meilensteinen wird der Projektverlauf überprüft und die Arbeiten dem Fortschritt angepasst.

Entwicklung und Erprobung von 2K-Beschichtungssystemen aus Polyolen auf Basis pflanzlicher Öle

Das Projekt "Entwicklung und Erprobung von 2K-Beschichtungssystemen aus Polyolen auf Basis pflanzlicher Öle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MC-Bauchemie Müller GmbH & Co. KG Chemische Fabriken durchgeführt. Zielsetzung und Anlaß des Vorhabens: In Beschichtungssystemen für z.B. Fußböden werden bisher überwiegend Polyole auf Basis petrochemischer Produkte eingesetzt. Die Zugabe von Rizinusöl bzw. von Polyolen auf Basis von natürlichen Fettsäuren ist bisher nur begrenzt möglich. Um einen Beitrag zur Verbessserung des Klimaschutzes durch Reduktion der CO2-Emissionen und zur Schonung der Umwelt zu leisten, sollten dem heutigen Entwicklungsstand entsprechend zumindest die Polyolkomponenten aus nachwachsenden Rohstoffen aufgebaut werden. Als Ziel ist die Entwicklung von Beschichtungssystemen aus Polyolen auf Basis pflanzlicher Öle vorgesehen. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden: Harburger Fettchemie Brinckman & Mergell GmbH wird aufbauend auf den bisherigen Erfahrungen und Erkenntnissen spezielle Polyole für Beschichtungen auf Basis von Pflanzenölen entwickeln und herstellen. MC-Bauchemie Müller GmbH & Co. wird Beschichtungssysteme für die Anwendung z.B. als Industriefußboden auf Basis dieser neuen Polyole entwickeln. Dabei sollen die Stamm-Komponenten vollständig mit Polyolen auf Basis nachwachsender Rohstoffe formuliert werden. Gleichzeitig soll zur Vereinfachung und zur Erhöhung der Akzeptanz möglichst nur ein Polyol eingesetzt werden. Der Einsatz von Weichmachern oder niedermolekularen Bestandteilen auf petrochemischer Basis soll vermieden werden. Eine ökologische und ökonomische Bilanzierung des Verfahrens in Abgrenzung zum Stand der Technik ist geplant. Fazit: Bei erfolgreicher Markteinführung wird erwartet, dass die innovativen Beschichtungen auf Pflanzenöl-Basis langfristig die etablierten petrochemischen, technisch vergleichbaren Beschichtungen substituieren werden. Somit ist ein permanenter Beitrag zur Umweltentlastung durch Energieeinsparung sowie Reduktion der Kohlendioxid-Emissionen zu erwarten.

Entwicklung von neuen Polyolen auf Basis von Produkten aus der Biodieselherstellung und weiteren einheimischen Ölen für die Anwendung in der Polyrethanchemie

Das Projekt "Entwicklung von neuen Polyolen auf Basis von Produkten aus der Biodieselherstellung und weiteren einheimischen Ölen für die Anwendung in der Polyrethanchemie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BASF Schwarzheide GmbH durchgeführt. Im Rahmen dieser Arbeiten soll die Eignung von Nebenproduktströmen aus der Biodieselherstellung für die Herstellung von Polyurethanhartschaum erfolgen. Hierbei ist besonders die Eignung von Ölen und Ölderivaten als Starter für kostengünstige Alkoxylierungsreaktionen von Interesse. Ebenso ist die Verwendung von Ölen und deren Derivate als Ausgangsstoffe für die Veresterung zu überprüfen. Eine genaue Untersuchung des Reaktionsverlaufs unter Berücksichtigung der Reaktivität der Ausgangsprodukte, des Einflusses von Verunreinigungen und der Bildung von Nebenprodukten soll erfolgen. Ein Schwerpunkt dieser Arbeiten ist die Ermittlung einer geeigneten Rezeptur für die Anwendung im PUR-Hartschaum-Bereich. Hier muss durch geeignete Wahl von mehrfunktionellen Vernetzern (z.B. Glyzerin) und Ölen/Ölderivaten ein Optimum an Wirtschaftlichkeit und Eigenschaften gefunden werden. Die physikalischen und chemischen Eigenschaften der entwickelten Polyole sollen bestimmt werden.

Teilvorhaben 2: Klebstoffentwicklung und Beschichtung

Das Projekt "Teilvorhaben 2: Klebstoffentwicklung und Beschichtung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Jowat SE durchgeführt. Im Objekt- und Innenausbau sowie der Möbelfertigung werden zunehmend mitteldichte Faserplatten (MDF) in Kaschier-, Bekantungs- und Ummantelungsprozessen unter Einsatz von Polyurethanklebstoffen (PU) weiter veredelt. Dabei kam es in der Vergangenheit wiederholt zu ernstzunehmenden, kostenintensiven Reklamationen, die im Zusammenhang mit der Verwendung von PU-Klebstoffen für die Flächenkaschierung von MDF standen. Es stellte sich die Frage, welchen Einfluss die bei der MDF Herstellung entstehenden Holzabbauprodukte (z.B. flüchtige Säuren, Kohlenhydratabbauprodukte) auf nachgelagerte Klebprozesse unter Einsatz von PU-Klebstoffen haben. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Zusammenhänge zwischen dem 'Innenleben' von unbeschichteten MDF und der Beständigkeit der Flächenverleimung beim Beschichten der MDF unter Einsatz von PU-Klebstoffen einer Klärung näher zu bringen. Im Rahmen der Untersuchungen soll der Einfluss der bei der MDF Herstellung entstehenden Abbauprodukte in Abhängigkeit von der Holzart (Nadel-, Laubholz) und dem Aufschlussverfahren (TMP-, CTMP-Verfahren) auf ihre Relevanz bei der Flächenkaschierung von MDF mit PU-Klebstoffen untersucht werden. Ferner soll die Wirkung der Abbauprodukte auf die mechanische Festigkeit sowie die Feuchte- und Alterungsbeständigkeit der PU-Bindung untersucht werden. Zudem sollen die Rolle der Struktur und Herkunft (nachwachsend, petrochemisch) der Polyole sowie der Einfluss des Gehalts an Polyisocyanatgruppen auf die Qualität der Flächenkaschierung geklärt werden.

Teilvorhaben 2: Entwicklung von Polyurethanschaeumen

Das Projekt "Teilvorhaben 2: Entwicklung von Polyurethanschaeumen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BASF SE durchgeführt. Polyurethane sind Polymere, die uns im täglichen Leben als weiche Polsterschäume, als Wärmedämmstoffe, als elastische Schuhsohlen, in Automobillenkrädern u.v.a.m. begegnen. Ziel unserer Arbeiten ist es, Polyurethane zu nahezu 100 Prozent aus nachwachsenden Rohstoffen herzustellen. Polyurethane werden durch Reaktion der beiden Komponenten Polyol und Isocyanat hergestellt. Polyolkomponenten aus pflanzlichen Ölen wurden bereits im schon abgeschlossenen Projekt (FKZ 92EA016) synthetisiert und die Polyurethansysteme am Markt eingeführt. Aktuell wollen wir auch die Isocyanatkomponente auf pflanzlicher Basis aufbauen. Projektpartner für Pflanzenölprodukte ist die Fa. Hobum.Für LEDI, ein Isocyanat auf Basis von Lysin, wurde die Machbarkeit im Technikumsmaßstab nachgewiesen. (Lysin wird sonst als essentielle Aminosäure für Ernährungszwecke eingesetzt.) Auch konnte ein neues Isocyanat auf Basis von Pflanzenöl durch den Projektpartner Hobum im Labormaßstab synthesiert werden. Zudem stehen neue Polyole zur Verfügung. Auf Basis HDI (Hexamethylendiisocyanat) der BASF konnten wir Polyure-thanweichschäume entwickeln. Polyurethanweichschäume auf Basis aliphatischer Isocyanate sind neu. HDI, das in der BASF nach einem phosgenfreien Verfahren aus petrochemischen Rohstoffen hergestellt wird, dient als Modell für ähnlich reagierende aliphatische Isocyanate auf Basis Lysin. Die neuen pflanzlichen Polymerbausteine sollten auch den Zugang zu schnell biologisch abbaubaren Polyurethanen erleichtern. Floristikschäume hätten deutliche Vorteile am Markt, wenn sie zusammen mit den Pflanzenresten durch Kompostierung entsorgt werden könnten. Kompostierversuche mit Polyurethanen wurden durch Isocyanat, Polyol, Vernetzungsdichte u.a. beeinflußt. Gut bauten bisher Proben auf Basis zweifunktioneller aliphatischer Ester (Adipinsäure/Diethylenglycol) und auf Basis eines Pflanzenölpolyols ab.

Teilvorhaben 3: Entwicklung eines kompostfaehigen Blumensteckschaums

Das Projekt "Teilvorhaben 3: Entwicklung eines kompostfaehigen Blumensteckschaums" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Smithers-Oasis Germany GmbH durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung von kompostkompatiblen Frisch- und Trockenblumensteckschäumen aus Polyurethanen, deren Polyol- und Isocyanat-Komponente (A- und B-Komponente) aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden. Der Anteil an nachwachsenden Rohstoffen in den Produkten wird mehr als 90Prozent betragen. Die zur Entwicklung der Blumensteck-Polyurethanschäume notwendigen Rohstoffe werden von dem Verbundpartner BASF AG zur Verfügung gestellt. Die zentrale Aufgabe bei der Entwicklung der Blumensteck-Schäume wird es sein, einen hydrophilen Charakter und eine hohe biologische Abbaubarkeit der PU-Schäume zu erzielen.Mit den von den Verbundpartnern entwickelten Polyolen und Isocyanaten wurden zahlreiche Laborversuche zur Ermittlung einer optimalen Rezeptur zur Verschäumung durchgeführt. Die anschließende Untersuchung der hergestellten Schäume hat jedoch gezeigt, dass diese nicht den mechanischen Anforderungen, die an Trockenblumenschäume gestellt werden, gerecht werden. Das Problem besteht im Wesentlichen in der Herstellung eines sehr spröden Schaums mit guter Blumenhaltefähigkeit (glatter Bruch beim Einstecken der Blumen). Hier haben jedoch alle geprüften Systeme versagt. Zwar gelang es durch die Variation der Polyolkomponente die Sprödigkeit des Schaums etwas zu erhöhen, jedoch nicht in dem Maße dass der Schaum den mechanischen Anforderungen gerecht wurde. Ein zweites Problem bei den Entwicklungsarbeiten lag bei der Herstellung von biologisch schnell abbaubaren Polyurethanschäumen. Von Polyurethanen auf Basis der aromatischen Isocyanate ist bekannt, dass sie nicht biologisch abgebaut werden könne. Aus diesem Grund wurden Schäume auf Basis von aliphatischen Isocyanaten hergestellt. Jedoch waren auch die PU-Produkte mit dem eingesetzten Hexamethylendiisocyanat und Lysinethylesterdiisocyanat nicht wie gewünscht hydrolytisch angreifbar. Keiner der hergestellten Schäume hat die biologische Abbaubarkeit erreicht, die in der Bioabfallverordnung verlangt wird (65Prozent Abbau in 60 Tagen) um ein Kompostierungszertifikat zu erhalten. Die spröderen Schäume zeigten sogar die schlechtesten Abbauraten.

Teilvorhaben: Innovative Tensidstrukturen zur Schaumstabilisierung

Das Projekt "Teilvorhaben: Innovative Tensidstrukturen zur Schaumstabilisierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Mainz, Institut für Organische Chemie durchgeführt. Polyurethanschäume vereinen schon heute eine geringe Wärmeleitfähigkeit (Lambda ca. 20 mW/m-K) mit optimalen mechanischen Eigenschaften. Weiterhin besteht eine gut entwickelte industrielle Infrastruktur, um die Herstellverfahren für Polyurethan(PU)-Rohstoffe (Polyole und Isocyanate) vergleichsweise preisgünstig zu halten. Im Gegensatz zu den meisten etablierten Wärmedämmmaterialien weist PU weiteres Innovationspotential für eine wesentliche Reduktion der effektiven Wärmeleitfähigkeit auf. Im Projekt soll ein neuer Ansatz verfolgt werden, um den --Wert von PU-Schäumen auf deutlich unter 15 mW/m-K zu senken. Ziel des Teilvorhabens der JGU (AK Frey) ist die Herstellung neuartiger Tenside. Die Gesamtdauer des Projektes ist mit ca. 3 Jahren veranschlagt, die jeweilige Dauer der einzelnen Phasen sind unterschiedlich und ihre Abfolge überlappend. Die Arbeitspakete 1, 3 und 4 (PU-Rohstoffe/Tenside, PU-Nanoschäume und Schäumverfahren, POSME-Technologie) finden überwiegend in den Laboratorien und Technika der Firmen Covestro und Evonik statt. Es wurden entsprechende Ressourcen in Forschungslaboren und Prüfabteilungen für die Herstellung von Rohstoffen (Polyole/Isocyanate/Tenside) und Ausprüfen der Schaummuster, sowie Technikumsressourcen für den Betrieb und die Weiterentwicklung der Schäumapparaturen berücksichtigt. Weiterhin sind in diesen AP das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit (Methodenentwicklung zur Charakterisierung der Schäumreaktion) und die Universität Mainz (Erforschung von alternativen Tensidsystemen) beteiligt. Das AP 2 umfasst die Arbeiten zur Entwicklung von neuen Methoden für die Charakterisierung von Polyol-basierten Mikroemulsionen an den Universitäten Stuttgart und Erlangen-Nürnberg. Im AP 5 kümmern sich die Firmen Covestro und Cam-D um die Entwicklung von neuen Methoden der Computergestützten Simulation von Mikroemulsionsstrukturen und des Schäumprozesses.

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