Es wird erforscht, ob das Einbringen von upgecycelten organomineralischen (OM) Substratreststoffen aus dem hydroponischen Tomatenanbau in den Boden des Freilandgemüsebaus ökonomische und ökologische Vorteile besitzt. Die organische Fraktion liefert mineralische Nährstoffe, die während der Kulturdauer freigesetzt werden. In einem dreijährigen Freilandexperiment wird auf zwei unterschiedlichen Standorten die Wirkung des aufgewerteten Oberbodens auf veränderte biologische, chemische und physikalische Eigenschaften des Boden-Pflanzengefüges untersucht. Als nährstoff- und carbonreiches Hächselgut soll es als alternativer Dünger und zur Bodenverbesserung dienen und entsprechend ertrags- und qualitätswirksam sein. Eine Verbesserung der physikalischen Bodeneigenschaften und Infiltrationsrate wird erwartet. Dies führt zu einem leichteren Eindringen von Niederschlag- und Beregnungswasser, wodurch die Wasser- und Nährstoffversorgung der Pflanzen gesteigert und gleichzeitig das Risiko einer Bodenerosion verringert wird. Ein höheres Angebot an pflanzenverfügbarem Wasser und substratgebundenen Nährstoffen offeriert das Potential einer gesteigerten Nährstoffnutzungseffizienz und eines reduzierten Düngebedarfs. Letzteres führt durch die Einsparung der Energie bei der Düngerherstellung zu einer besseren CO2-Bilanz. Die Wiederverwendung der OM-Substratreststoffe im Sinne der Kreislaufwirtschaft reduziert weiterhin die Menge entsorgungspflichtiger Kultursubstrate. So zielt UpgoeS darauf ab, die bisher ungenutzten biologischen Ressourcen des geschützten Anbaus durch ihren Einsatz als Bodenverbesser und Dünger im Freilandgemüsebau upzucyclen. Das agronomische und ökologische Potenzial der pflanzenbaulichen Wiederverwertung wird ermittelt, woraus ein Leitfaden zum sachgerechten Einsatz von OM-Substratreststoffen entsteht, der den Freilandbetrieben bereitgestellt werden soll. Dieser kann politischen Entscheidungsträger*innen als Grundlage für weitere Novellierungen der DüV dienen.
Brennstoffzellensysteme werden erst wirtschaftlich und ökologisch nachhaltig, wenn eine Kreislaufwirtschaft um das Produkt aufgebaut wird. Denn (Primär-)Platin, das Teil der MEA ist, hat einen erheblichen Anteil am CO2-Fußabdruck und den Kosten eines Brennstoffzellenstacks. Außerdem haben Brennstoffzellensysteme eine hohe Wertschöpfung, die am Ende des ersten Produktlebenszyklus so weit wie möglich erhalten bleiben sollte. Brennstoffzellekomponenten, insbesondere die MEA, weisen nach einer gewissen Betriebszeit chemische Degradationserscheinungen auf und können nicht unmittelbar weiterverwendet werden. Sobald ein Brennstoffzellenstack an sein Lebensende gelangt oder aufgrund eines Defekts frühzeitig ausfällt, muss sein Zustand beurteilt werden. Daraus muss abgeleitet werden, ob eine Reparatur des Stacks in Form eines Austauschs degradierter Zellen möglich ist. Falls nicht, muss der Brennstoffzellenstack demontiert, entsprechend befundet und ggf. Einzelkomponenten wiederaufbereitet werden, um der Anforderung eines möglichst hohen Wertschöpfungserhalts gerecht zu werden. Komponenten, die aufgrund irreversibler Degradationserscheinungen nicht mehr aufbereitet werden können, müssen im Sinne der Nachhaltigkeit möglichst sortenrein einem Recycling zugeführt werden. Unter Berücksichtigung der erwarteten Stückzahlen müssen daher bereits jetzt Konzepte für die automatisierte Zustandsbeurteilung und Demontage von Brennstoffzellenstacks, mit dem Ziel einer Kreislaufwirtschaft, entwickelt werden, um langfristig zum Erfolg der Technologie beizutragen. ISRA untersucht im Teilvorhaben in AP3 Inline-Messtechniken zur Erkennung von Korrosion, Deformation und Anhaftung von Dichtungsresten bei demontierten Bipolarplatten. In AP4 wird ISRA versuchen, mit Hilfe von Methoden der Produktionsanalyse bei der Untersuchung der Korrelationen der Parameter für den Aufbau eines vereinfachten Alterungsmodells mitzuwirken. In AP5 werden die Ergebnisse aus AP3 in einen Demonstrator überführt.
Brennstoffzellensysteme werden erst wirtschaftlich und ökologisch nachhaltig, wenn eine Kreislaufwirtschaft um das Produkt aufgebaut wird. Dies liegt zum einen darin begründet, dass (Primär-)Platin, das Teil der MEA ist, einen erheblichen Anteil am CO2-Fußabdruck und den Kosten eines Brennstoffzellenstacks hat und zum anderen, dass Brennstoffzellensysteme eine hohe Wertschöpfung haben, welche am Ende des ersten Produktlebenszyklus so weit wie möglich erhalten bleiben sollte. Da verschiedene Komponenten der Brennstoffzelle, insbesondere die MEA, nach einer gewissen Betriebszeit chemische Degradationserscheinungen aufweisen, ist eine unmittelbare Weiterverwendung ausgeschlossen. Sobald ein Brennstoffzellenstack an sein Lebensende gelangt oder aufgrund eines Defekts frühzeitig ausfällt, bedarf es einer Zustandsbeurteilung des Stacks. Daraus muss abgeleitet werden, ob eine Reparatur des Stacks in Form eines Austauschs degradierter Zellen möglich ist. Falls dies nicht mehr möglich ist, bedarf es der Demontage des Brennstoffzellenstacks sowie einer entsprechenden Befundung und ggf. Wiederaufbereitung der Einzelkomponenten, um der Anforderung eines hohen Wertschöpfungserhalts gerecht zu werden. Komponenten, die aufgrund irreversibler Degradationserscheinungen nicht mehr aufbereitet werden können, müssen möglichst sortenrein einem Recycling zugeführt werden. Unter Berücksichtigung der erwarteten Stückzahlen müssen daher bereits jetzt Konzepte für die automatisierte Zustandsbeurteilung und Demontage von Brennstoffzellenstacks, mit dem Ziel einer Kreislaufwirtschaft, entwickelt werden, um langfristig zum Erfolg der Technologie beizutragen. Der Fokus des wbks liegt einem Demonstrator für die automatisierte Demontage unter Berücksichtigung der genannten Herausforderungen. Der Demonstrator bildet Aspekte der Handhabung und Qualitätssicherung ab und ist für verschiedene Stackdesigns befähigt.