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Entwicklung eines neuen und umweltfreundlichen Verfahrens zur Zellstofferzeugung aus Weizenstroh für die Herstellung von cellulosischen Regeneratfasern, Teilvorhaben 2: Prozessoptimierung

Das Thema Nachhaltigkeit spielt in der Textilindustrie eine immer größer werdende Rolle. Das Interesse an innovativen ökologischen Alternativen zu den klassischen Rohstoffen wie Baumwolle und Erdöl nimmt stetig zu. Ein Grund hierfür ist, dass mit zunehmender Weltbevölkerung der Bedarf an Textilfasern steigt. Gleichzeitig wird die Baumwollproduktion aufgrund der begrenzten Verfügbarkeit von Ackerland stagnieren. Die Anforderungen bezüglich der Einsatzgebiete von Textilfasern werden zudem immer anspruchsvoller. Die Erfahrung zeigt, dass etwa ein Drittel der Textilfasern aufgrund bestimmter Eigenschaften, wie z.B.Saugfähigkeit, aus cellulosischen Regeneratfasern (CRF) bestehen müssen, weil synthetische Fasern diese Eigenschaften nicht vorweisen können. Diese Entwicklungen werden in den kommenden Jahren zu einer überproportional hohen Nachfrage nach CRF führen. Die Substitution von Baumwolle durch CRF ist ein wichtiger Beitrag zum Umweltschutz. CRF werden üblicherweise aus Holz gewonnen bzw. hergestellt, ohne dass künstliche Bewässerung erforderlich ist. Der Baumwollanbau verbraucht in etwa die 35-fache Menge an Wasser wie die Produktion von CRF aus Holz. Die Basis für CRF bilden Chemiezellstoffe aus Nadel- und Laubholz, welche in der Regel in einem material- und energieintensiven Aufschlussverfahren hergestellt werden. Im Gegensatz dazu bieten Chemiezellstoffe auf Basis von Agrarreststoffen, wie Getreidestroh, die Möglichkeit die Zellstoffproduktion aufgrund des schnelleren Wachstums der Pflanzen und des geringeren Energie- und Chemikalienverbrauchs für den Faseraufschluss viel schneller und mit geringerem Aufwand zu erhöhen. An die Qualität von Chemiezellstoffen werden allerdings deutlich höhere Anforderungen gestellt. Um diese Anforderungen zu erfüllen, müssen die Zellstoffherstellung und die Verarbeitung daher an den neuen Rohstoff angepasst werden. Hierfür sind neue Ansätze erforderlich, die in diesem Forschungsvorhaben entwickelt werden sollen.

Elektrosynthetische Herstellung von Paraffinen aus Tallöl, Teilvorhaben 2: Etablierung von Kolbe-Elektrolyse an TOFA zur Herstellung von Weißölen und Paraffinen

Bioraffineriekonzepte, zu welchen das hier beantragte Projekt gehört, werden in Zukunft mehr und mehr dazu beitragen, fossile durch heimische und biobasierte Rohstoffquellen zu ersetzen. Ein bereits lange bestehendes Konzept resultiert aus der Zellstoffproduktion. Hierfür werden schon immer biobasierte Produkte eingesetzt. Jedoch werden die Reststoffe der Zellstoffproduktion meist nur energetisch genutzt. In den letzten Jahrzehnten ist das Interesse an Lignin und den enthaltenen Fettsäuren aber stetig gewachsen, wobei bis heute noch kein industrieller Prozess zur stark wertgesteigerten Verwertung dieser Reststoffe, und somit eine Erweiterung des Bioraffineriekonzeptes zur Herstellung von Spezialchemikalien, erreicht werden konnte. Dies soll mit dem hier beschriebenen Projekt erfolgen. Gesamtziel des Projektes ist die Entwicklung (i) der chemischen Umsetzung von Fettsäuren mittels Kolbe-Elektrolyse (ii) eines passgenauen Elektrolyseurs und (iii) der Hochskalierung zur Herstellung von Mustermengen an Weiß- bzw. Paraffinölen auf Basis von biobasierten Fettsäuren aus der Tallöldestillation. Diese sollen in Formulierungen für Kosmetik- oder Bauprodukten getestet werden. Am Ende soll ein technischer Elektrosyntheseprozess grundlegend etabliert sein und dessen Wirtschaftlichkeit inkl. einer ersten LCA abgeschätzt werden. Dazu sollen im Projekt mehrere Teilziele erarbeitet werden.

Elektrosynthetische Herstellung von Paraffinen aus Tallöl, Teilvorhaben 1: Scale-Up und Pilotierung

Bioraffineriekonzepte, zu welchen das hier beantragte Projekt gehört, werden in Zukunft mehr und mehr dazu beitragen, fossile durch heimische und biobasierte Rohstoffquellen zu ersetzen. Ein bereits lange bestehendes Konzept resultiert aus der Zellstoffproduktion. Hierfür werden schon immer biobasierte Produkte eingesetzt. Jedoch werden die Reststoffe der Zellstoffproduktion meist nur energetisch genutzt. In den letzten Jahrzehnten ist das Interesse an Lignin und den enthaltenen Fettsäuren aber stetig gewachsen, wobei bis heute noch kein industrieller Prozess zur stark wertgesteigerten Verwertung dieser Reststoffe, und somit eine Erweiterung des Bioraffineriekonzeptes zur Herstellung von Spezialchemikalien, erreicht werden konnte. Dies soll mit dem hier beschriebenen Projekt erfolgen. Gesamtziel des Projektes ist die Entwicklung (i) der chemischen Umsetzung von Fettsäuren mittels Kolbe-Elektrolyse (ii) eines passgenauen Elektrolyseurs und (iii) der Hochskalierung zur Herstellung von Mustermengen an Weiß- bzw. Paraffinölen und Paraffinen auf Basis von biobasierten Fettsäuren aus der Tallöldestillation. Diese sollen in Formulierungen für Kosmetik- oder Bauprodukten sowie als Verarbeitungshilfsmittel bei Polymeren getestet werden. Am Ende soll ein technischer Elektrosyntheseprozess grundlegend etabliert sein und dessen Wirtschaftlichkeit inkl. einer ersten LCA abgeschätzt werden. Dazu sollen im Projekt mehrere Teilziele erarbeitet werden.

Umweltfreundliche Bleiche von Sulfit- und Sulfatzellstoffen sowie von Altpapieren

a) Entwicklung eines Bleichverfahrens fuer Sulfitzellstoffe ohne Einsatz von Chlor. b) Ersatz der Chlorierungsstufe durch eine Alkali/Sauerstoff- oder Peroxidstufe mit Magnesium oder Natrium als Base. Einsatz von Chlordioxid an Stelle von Chlor. c) Die Sulfitzellstoffe werden in vier Stufen mit den erwaehnten Bleichmitteln behandelt und auf einen Weissgrad von 90 und hoeher gebracht. Bei Verwendung der gleichen Base in der Bleiche wie beim Aufschluss koennen die Bleichereiabwaesser zusammen mit der Kochereiablauge eingedampft und verbrannt werden und ein Grossteil der Chemikalien zurueckgewonnen werden. Die Abwasserbelastung durch Zellstoffabriken kann so erheblich reduziert werden.

Elektrosynthetische Herstellung von Paraffinen aus Tallöl

Bioraffineriekonzepte, zu welchen das hier beantragte Projekt gehört, werden in Zukunft mehr und mehr dazu beitragen, fossile durch heimische und biobasierte Rohstoffquellen zu ersetzen. Ein bereits lange bestehendes Konzept resultiert aus der Zellstoffproduktion. Hierfür werden schon immer biobasierte Produkte eingesetzt. Jedoch werden die Reststoffe der Zellstoffproduktion meist nur energetisch genutzt. In den letzten Jahrzehnten ist das Interesse an Lignin und den enthaltenen Fettsäuren aber stetig gewachsen, wobei bis heute noch kein industrieller Prozess zur stark wertgesteigerten Verwertung dieser Reststoffe, und somit eine Erweiterung des Bioraffineriekonzeptes zur Herstellung von Spezialchemikalien, erreicht werden konnte. Dies soll mit dem hier beschriebenen Projekt erfolgen. Gesamtziel des Projektes ist die Entwicklung (i) der chemischen Umsetzung von Fettsäuren mittels Kolbe-Elektrolyse (ii) eines passgenauen Elektrolyseurs und (iii) der Hochskalierung zur Herstellung von Mustermengen an Weiß- bzw. Paraffinölen und Paraffinen auf Basis von biobasierten Fettsäuren aus der Tallöldestillation. Diese sollen in Formulierungen für Kosmetik- oder Bauprodukten sowie als Verarbeitungshilfsmittel bei Polymeren getestet werden. Am Ende soll ein technischer Elektrosyntheseprozess grundlegend etabliert sein und dessen Wirtschaftlichkeit inkl. einer ersten LCA abgeschätzt werden. Dazu sollen im Projekt mehrere Teilziele erarbeitet werden.

Elektrosynthetische Herstellung von Paraffinen aus Tallöl, Teilvorhaben 3: Aufbau einer Elektrolysezelle für die Kolbe-Elektrolyse zur Gewinnung von Paraffinölen

Bioraffineriekonzepte, zu welchen das hier beantragte Projekt gehört, werden in Zukunft mehr und mehr dazu beitragen, fossile durch heimische und biobasierte Rohstoffquellen zu ersetzen. Ein bereits lange bestehendes Konzept resultiert aus der Zellstoffproduktion. Hierfür werden schon immer biobasierte Produkte eingesetzt. Jedoch werden die Reststoffe der Zellstoffproduktion meist nur energetisch genutzt. In den letzten Jahrzehnten ist das Interesse an Lignin und den enthaltenen Fettsäuren aber stetig gewachsen, wobei bis heute noch kein industrieller Prozess zur stark wertgesteigerten Verwertung dieser Reststoffe, und somit eine Erweiterung des Bioraffineriekonzeptes zur Herstellung von Spezialchemikalien, erreicht werden konnte. Dies soll mit dem hier beschriebenen Projekt erfolgen. Gesamtziel des Projektes ist die Entwicklung (i) der chemischen Umsetzung von Fettsäuren mittels Kolbe-Elektrolyse (ii) eines passgenauen Elektrolyseurs und (iii) der Hochskalierung zur Herstellung von Mustermengen an Weiß- bzw. Paraffinölen auf Basis von biobasierten Fettsäuren aus der Tallöldestillation. Diese sollen in Formulierungen für Kosmetik- oder Bauprodukten getestet werden. Am Ende soll ein technischer Elektrosyntheseprozess grundlegend etabliert sein und dessen Wirtschaftlichkeit inkl. einer ersten LCA abgeschätzt werden. Dazu sollen im Projekt mehrere Teilziele erarbeitet werden.

Herstellung von Polymeren aus Phenollignin

Das im Rahmen eines mit Phenel als Aufschlussmittel betriebenen Holzaufschlusses anfallende Phenollignin ist gegenueber anderen technischen Ligninen weniger kondensiert und reaktionsfaehiger. Eine Verwertung ist denkbar durch Umsatz mit Diisocyanaten zu Polyurethanen oder auch durch Umsatz mit Epoxiden. Im Rahmen des Programms werden Phenollignine charakterisiert und ihre Reaktivitaet geprueft.

Wiederverwendung von Fang- und Feststoffen aus Abwasserschlamm als Rohstoff fuer Holz- und Kunststoffindustrie

Untersuchung der Restabwasser-Klaerschlaemme, insbesondere der Zellstoff-, Papier- und Pappenindustrie; Entwicklung der Technologien zur Gewinnung und Verarbeitung; neue Verwendungsgebiete in der Holzspanwerkstoff- und Kunststoffindustrie; Restabwasserklaerschlammuntersuchung; Untersuchung auf Zusammensetzung; Untersuchung der Verwertungsmoeglichkeit; Beratung zur Gewinnung; Beratung zur Verwertung; Entwicklung der Technologien; Planung von Anlagen; Brandschutz von Holzspanplatten; Brandschutzfasern aus Abwasserschlamm.

Wesentliche Änderung des Zellstoffwerkes durch Erweiterung der Feuerung des Kalkofens auf Holzstaub

Die Mercer Stendal GmbH betreibt am Standort Arneburg ein Zellstoffwerk zur Herstellung von gebleichtem Langfaserzellstoff aus Nadelholz nach dem Sulfatverfahren. Es ist zukünftig geplant, die Feuerung des Kalkofens umzustellen. Neben Erdgas soll als zusätzlicher Brenn-stoff auch Holzstaub eingesetzt werden. Dies beinhaltet neben den Anlagen zur Holzstaubfeuerung eben-falls Änderungen im Abgassystem und dem Brenner. Darüber hinaus ist eine Anpassung der Leistung des Kalkofens von genehmigten 580 t/d Calciumoxid (CaO) auf 700 t/d CaO geplant. Hierdurch ergibt sich ebenfalls eine Erhöhung der genehmigten Feuerungswärmeleistung (FWL) von 45 MW auf 52,5 MW.

Einfluss der Mykorrhizosphäre von Bäumen auf die Bodenentwicklung und Erosionsverminderung von Uran-Bergbaufolgelandschaften, TP C: Wirtschaftliche Begleitung und Bewertung

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