Das in der Gruppe von Prof. Willenbacher am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entdeckte Phänomen der Kapillarsuspensionen wird genutzt, um elektrisch leitfähige Klebstoffe (ECA) basierend auf Silberpartikeln und Polymerharzen, mit hoher elektrischer Leitfähigkeit bei geringem Silbergehalt zu entwickeln. Der Silbergehalt soll mindestens auf die Hälfte der in kommerziell verfügbaren Klebstoffen typischen Konzentration reduziert werden ( kleiner als 40 Gew.%). Die Arbeiten am KIT umfassen die Entwicklung geeigneter ECA-Zusammensetzungen auf der Basis kommerziell verfügbarer Rohstoffe sowie das Design von Scale-up-fähigen Herstellungsprozessen. Zur Erzielung einer hohen Leitfähigkeit bei niedriger Partikelkonzentration soll die Bildung eines perkolierenden Silbernetzwerks durch die Zugabe einer kleinen Menge einer zweiten, nicht mit der Polymermatrix mischbaren Flüssigkeit induziert werden. Vorarbeiten mit Silber/Elastomer-Kompositen haben gezeigt, dass so die Perkolationsschwelle drastisch reduziert werden kann. Für die Polymermaterialien müssen jeweils geeignete Zweitflüssigkeiten gefunden werden. Darüber hinaus soll evaluiert werden, ob der Verbrauch der knappen Ressource Silber durch die Einarbeitung geeigneter Kupfer-, Nickel- oder Graphitpartikel reduziert werden kann. Die Klebstoff-Pasten werden rheologisch charakterisiert, um einerseits das Applikationsverhalten gezielt einzustellen, andererseits, um die Strukturbildung beurteilen zu können. Messungen der elektrischen Leitfähigkeit der Pasten und der ausgehärteten Klebstoffe sind die Hauptkriterien für die gezielte Einstellung der Pasten-Zusammensetzung. Die Klebstoffe werden so konzipiert, dass sie sich nahtlos in etablierte Klebstoffauftrags- und Zellverbindungsprozesse integrieren lassen. Der Klebstoff muss so gestaltet sein, dass die für Solarmodule erforderliche Langzeit- und Witterungsbeständigkeit gewährleistet ist.
Auf dem Weg zur energetischen Unabhängigkeit mittels erneuerbarer Energiequellen sollen bestehende Kapazitäten in Deutschland mit der Photovoltaik(PV)-Branche im Mittelpunkt drastisch ausgebaut werden. Dafür wird eine Vierfachung des jährlichen PV-Kapazitätenzubaus mit ca. 40 Mio. neuen PV-Modulen pro Jahr benötigt. Die angestrebte energetische Unabhängigkeit kollidiert mit der Ressourcenknappheit und diktiert eine effiziente und nachhaltige Ressourcennutzung sowie eine verbesserte Modulqualität mit hoher Lebensdauer, was anhand modulschützenden, modernen Polymerfolien erreicht werden kann. Für die Verbesserung der Nachhaltigkeit und Qualitäten der Module müssen zwingend nationale Wertschöpfungsketten von Folien- und Modulherstellern, begleitet von der Expertise der Forschungseinrichtungen, aufgebaut werden. Meyer Burger (Industries) GmbH (MBI) strebt an, die Lebensdauer ihrer Module anhand der Verwendung zuverlässiger Folien zu erhöhen. Dabei stehen die folgenden Ziele im Fokus: 1. Entwicklung schnellerer Alterungsprüfungen für 40 Jahre Garantieversprechen 2. Entwicklung einer neuen langzeitstabilen Modul-BOM aus Materialien lokaler Lieferanten (Projektpartner): Verbesserung der UV-Stabilität und Erhöhung des Modulwirkungsgrades (Downshifting), Untersuchung der Wechselwirkung zwischen verschiedenen BOM-Materialien, Fokus auf POE 3. Entwicklung eines Mini-Modul-Referenzprozess für höhere Testkapazitäten in den Klimakammern 4. Vereinfachung der Fertigungsprozesse (Einsatz von Backsheets ohne Aluminium-Lage) 5. Erhöhung der Modulnachhaltigkeit: Einsatz von bleifreien Technologien, Verwendung kürzerer Energierücklaufzeiten MBI wird neue Module mit im Projekt entwickelten Folien fertigen, bewittern und testen. Die damit verbundenen notwendigen Optimierungen der Produktionsprozesse werden ausgeführt.
Die ökonomische und ökologische Energiebereitstellung stellt eine zentrale gesellschaftliche Herausforderung dar. Diese wird durch die steigenden Umweltbelastungen bei gleichzeitig wachsendem weltweitem Energiebedarf und zunehmender Ressourcenverknappung bedingt. Für mobile Antriebe nimmt insbesondere die Verminderung des bei der motorischen Verbrennung entstehenden Treibhausgases CO2 sowie der Schadstoffemissionen ein wichtiges Ziel ein. Dies sind zum Beispiel Stickoxide (NOx), Kohlenmonoxid (CO), unverbrannte Kohlenwasserstoffe (uHC) und Ruß, die erheblich zur städtischen und regionalen Luftverschmutzung beitragen. Zur Realisierung von hohen Wirkungsgraden bei gleichzeitig niedrigen Schadstoffemissionen untersucht die FOR2401 die zukunftsträchtige Niedertemperaturverbrennung (NTV). Die NTV kann sowohl auf Ottomotoren (Gasoline Controlled Auto Ignition, GCAI) als auch auf Dieselmotoren (Premiexed Charge Compression Igniton) angewendet werden und zeichnet sich als ein Brennverfahren aus, welches das Potential bietet, bereits innermotorisch die Emissionen deutlich zu reduzieren. Die Komplexität der Prozessführung ist einer der wesentlichen Gründe, welcher die technische Anwendung der NTV aktuell verhindert. Der Ablauf der NTV wird maßgeblich von lokalen thermodynamischen Zuständen und strömungsmechanischen Effekten bestimmt. Die Zeitskalen der hierbei auftretenden Abläufe sind kleiner als die des Verbrennungszyklus und können deshalb nicht mit einer dem Stand der Forschung entsprechenden zyklusbasierten Regelung beeinflusst werden. Um eine hinsichtlich Stabilität, Wirkungsgrad und Schadstoffemissionen verbesserte Prozessführung zu ermöglichen, werden im Rahmen der Forschergruppe Multiskalenregelungskonzepte untersucht, welche Neuland darstellen. Zur erfolgreichen Realisierung der Multiskalenregelung müssen grundlegende Forschungsfragen aus den Disziplinen Chemie, Verbrennungstechnik, Motorenforschung, Regelungstechnik und Numerik geklärt werden. Aus diesem Grund setzt die Forschergruppe auf einen stark vernetzten, interdisziplinären Ansatz. Innerhalb der FOR2401 soll ein detailliertes physikalisch-chemisches Prozessverständnis der NTV und der zugehörigen Beeinflussungsmöglichkeiten entwickelt werden, wodurch eine Beschreibung in Form von mathematischen Modellen ermöglicht wird. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen werden maßgeschneiderte regelungstechnische Methoden entwickelt, die auf Echtzeitoptimierung basieren und die Kontrolle auf einer kleineren als der aktuell möglichen Zeitskala erlauben. Die Forschung erfolgt im engen Schulterschluss zwischen Natur- und Ingenieurswissenschaftler/innen der Universität Bielefeld, der Universität Freiburg und der RWTH Aachen University.
<p>Vermeiden, Trennen, Verwerten, dies sind die wichtigsten Ratgeber, um die täglich anfallenden Abfallmengen in den privaten Haushalten zu verringern. Schon wenige Tipps helfen: Einkaufstasche statt Plastiktüte, Mehrweg statt Einweg, Lebensmitteleinkauf – besonders bei Obst, Gemüse und Fleisch – richtig einschätzen, Papierverbrauch einschränken sowie aufladbare Batterien verwenden.</p><p>Nur geringer Rückgang beim Hausmüll</p><p>Über den Zeitraum von 2004 bis 2021 stieg das Aufkommen an Haushaltsabfällen von 37,3 Millionen Tonnen (Mio. t) auf 40,3 Mio. t leicht an. In den Jahren 2022 und 2023 sank das Abfallaufkommen hingegen seit 2013 erstmals wieder auf 37 Mio. t. Nach Angaben der Abfallstatistik des Statistischen Bundesamtes waren es im Jahr 2023 36,7 Mio. t oder 433 Kilogramm (kg) pro Kopf (siehe Abb. „Haushaltsabfälle 2023, ohne Elektroaltgeräte“). Gleichzeitig stieg der Anteil an Haushaltsabfällen, die verwertet wurden. Wurden im Jahr 2004 etwa 57 % der Haushaltsabfälle verwertet, waren es 2023 bereits 98,3 %.</p><p>Über die öffentliche Müllabfuhr werden Restabfälle wie nicht gefährlicher Hausmüll und nicht gefährliche hausmüllähnliche Gewerbeabfälle sowie Sperrmüll eingesammelt. Die Menge dieser Abfälle lag im Jahr 2023 bei rund 15,2 Mio. t oder 179 kg pro Kopf. Im Jahr 2004 waren es hingegen mit 17,0 Mio. t noch deutlich mehr. Damit ging die Menge an Haus- und Sperrmüll um ca. 1,8 Mio. t oder etwa 10 % zurück.</p><p>Die übrigen, von Haus- und Sperrmüll getrennt eingesammelten Abfälle – das sind Abfälle aus der Biotonne, Garten- und Parkabfälle sowie Wertstoffe und andere getrennt gesammelte Fraktionen – machten im Jahr 2023 insgesamt ca. 21,3 Mio. t oder 252 kg pro Kopf aus, rund 1,3 Mio. t mehr als im Jahr 2004.</p><p>___<br> Statistisches Bundesamt, Aufkommen an Haushaltsabfällen, Deutschland, Jahre, Abfallarten; GENESIS-Online Datenbank (30.09.2025)</p><p>Zu viel biologische Abfälle im Restmüll</p><p>Dies zeigt eine vom Umweltbundesamt beauftragte, repräsentative <a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/vergleichende-analyse-von-siedlungsrestabfaellen">Analyse von Siedlungsrestabfällen</a> in Deutschland (veröffentlicht im Jahr 2020). Demnach landet viel zu viel Bioabfall in der Restmülltonne; im Schnitt 39,3 %. Diese Abfälle könnten bei sauberer Trennung vollständig recycelt werden. Der Abfall, der tatsächlich in die Restmülltonne gehört, hat laut Studie insgesamt einen Anteil von 32,6 %.</p><p>Des Weiteren landen noch immer zu viele Wertstoffe, wie zum Beispiel Altpapier, Altglas, Kunststoffe, Alttextilien, Holz und Elektroaltgeräte im Restmüll. Diese sogenannten trockenen Wertstoffe haben einen Anteil von 27,6 % im Restmüll. Problemabfälle kommen zu einem geringen Anteil von 0,5 % vor.</p><p>In der Studie konnte belegt werden, dass die Wohnsituation einen großen Einfluss auf die Menge und die Zusammensetzung des Restmülls hat. In städtisch geprägten Gebieten mit vielen Mehrfamilienhäusern und gemeinsam genutzten Mülltonnen ist die Restmüllmenge insgesamt höher und es verbleiben mehr Wertstoffe in der Restmülltonne als In ländlichen Gebieten und Vororten.</p><p>Lebensmittelverschwendung und -abfälle stoppen</p><p>Das Thema „Lebensmittelverschwendung und -abfälle“ ist ins Blickfeld der Öffentlichkeit geraten. Zurzeit liegen dazu mehrere Studien vor. Es besteht jedoch weiterer Forschungsbedarf, um belastbare Daten zu ermitteln, die aufgrund gleicher Methoden und Definitionen erhoben werden.</p><p>Die Welternährungsorganisation (FAO) legte 2011 in einer <a href="http://www.fao.org/docrep/014/mb060e/mb060e00.htm">Studie</a> dar, dass weltweit rund ein Drittel aller für den menschlichen Konsum produzierten Nahrungsmittel verloren oder weggeworfen werden. Das entspricht 1,3 Milliarden Tonnen (Mrd. t) pro Jahr. Die Verschwendung dieser großen Lebensmittelmengen ist sowohl aus ethischen als auch ökologischen Gründen nicht zu verantworten. In vielen armen Ländern der Erde ist die Versorgung mit Nahrungsmitteln unter anderem schwierig, weil Ackerflächen für den Lebensmittelexport und damit für unsere Ernährungsgewohnheiten belegt werden. Die enormen Mengen an jährlich vernichteten Nahrungsmitteln durch Verluste und Verschwendung sind letztendlich ein starker Treiber von zunehmender Ressourcenverknappung und Umweltbelastungen, daher müssen sie dringend eingedämmt werden.</p><p>Im Jahr 2022 wurden entlang der Lebensmittelversorgungskette insgesamt knapp <a href="https://ec.europa.eu/eurostat/statistics-explained/index.php?title=Food_waste_and_food_waste_prevention_-_estimates#Amounts_of_food_waste_at_EU_level">elf Millionen</a> Tonnen Lebensmittelabfälle weggeworfen. Das geht aus einem Bericht hervor, den das Umweltbundesamt in 2024 an die EU-Kommission gesendet hat. Der überwiegende Anteil an weggeworfenen essbaren Lebensmitteln sowie Schalen, Blätter, Knochen oder Kaffeesatz entstand in privaten Haushalten (rund 58 %). Weitere 18 % Lebensmittelabfälle fielen in Restaurants, der Gemeinschaftsverpflegung oder dem Catering an, gefolgt von etwa 15 % in der Verarbeitung von Lebensmitteln, rund 7 % im Handel und ungefähr 2 % in der Landwirtschaft.</p><p><a href="https://www.bmleh.de/DE/themen/ernaehrung/lebensmittelverschwendung/strategie-lebensmittelverschwendung.html">Die Nationale Strategie zur Reduzierung der Lebensmittelverschwendung</a> verfolgt das Ziel bis 2030 die Lebensmittelabfälle im Handel und bei den Verbrauchern zu halbieren und in den übrigen Sektoren zu verringern. Die Bundesregierung will gemeinsam mit allen Beteiligten die Lebensmittelverschwendung verbindlich und branchenspezifisch reduzieren. Dazu werden zurzeit konkrete, ambitionierte Maßnahmen entwickelt und konsequent umgesetzt.</p><p>Mit den jährlichen Berichten kommt Deutschland der in der EU-Abfallrahmenrichtlinie verankerten Pflicht nach, die Lebensmittelabfälle kontinuierlich zu erfassen. Mindestens alle vier Jahre müssen die EU-Mitgliedstaaten eine gründliche Messung der Lebensmittelabfälle vornehmen. Die zur Datenerhebung entwickelte Methodik beruht auf Vorgaben der EU-Kommission. Ausgangspunkt ist die Abfallstatistik. Darauf aufbauend wird mit Hilfe von Sortieranalysen und Befragungen der Abfallwirtschaft ermittelt, wie hoch der Anteil der Lebensmittelabfälle an den in der Statistik erfassten Gesamtabfällen ist. Dabei sind nicht alle der erfassten Lebensmittelabfälle vermeidbar, denn zu ihnen zählen zum Beispiel auch Knochen und Schalen. Ein Vergleich der erhobenen Daten mit der bislang besten Datenlage über Lebensmittelabfälle – der vom Thünen-Institut erstellten Baseline 2015 – ist aufgrund eines wesentlichen Methodenwechsel also nicht möglich.</p><p>Was bedeuten Lebensmittelabfälle für die Umwelt?</p><p>Zum einen belasten Lebensmittel das <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klima#alphabar">Klima</a> durch <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Treibhausgas#alphabar">Treibhausgas</a>-Emissionen. So verursachen die Lebensmittelabfälle von einhundert Menschen mehr Treibhausgas-Emissionen, als ein PKW auf seiner Fahrt um den Äquator ausstoßen würde. Auch wird für die Erzeugung von Lebensmitteln sehr viel Wasser verbraucht und Fläche in Anspruch genommen. Analysen zeigen, dass Produkte tierischen Ursprungs für die betrachteten Wirkungskategorien höhere potenzielle Umweltwirkungen verursachen als pflanzliche Produkte. Für die Erzeugung tierischer Lebensmittel wird pro Kilogramm Produkt acht Mal mehr Land benötigt, als zur Erzeugung von pflanzlichen Produkten. Auch hinsichtlich der Treibhausgas-Emissionen – sie sind vier Mal so hoch – sind die Unterschiede deutlich.</p>