Ressourcenschonung

Im Anwendungsbereich Ressourcenschonung wollen wir Stoffkreisläufe schließen, indem bisher nicht verwendbare Reststoffe in hochwertige Sekundärrohstoffe oder auch Zwischen- bzw. Endprodukte überführt und so nutzbar gemacht werden. Dabei entwickeln wir neuartige Verfahren und Produkte aus diesen Reststoffen und die dafür benötigten Technologien.

Auch passen wir Herstellungs- und Anwendungsverfahren hinsichtlich der erforderlichen Parameter der Ersatzrohstoffe an oder entwickeln diese gänzlich neu und entwicklen neue Methoden zur Reduktion des Energie- und Materialeinsatzes in bestehenden Produktionsprozessen.

Ihre Ansprechpartner
Dr. rer. nat. Lars Leidolph +49 (3643) 564313 lars.leidolph@mfpa.de
Dr.-Ing. Michael Berndt +49 (3643) 564186 michael.berndt@mfpa.de

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Life cycle material engineering

Nach wie vor besteht erheblicher Bedarf, Herstellungsprodukte ressourcenschonend und umweltfreundlich zu gestalten. Mit zunehmender Anstrengung, Stoff- und Verwertungskreisläufe zu schließen, resultiert zudem häufig die Erkenntnis, dass viele Produkte und Bauteile zwar hinsichtlich ihrer Anwendungseigenschaften und minimalen Herstellkosten optimiert sind, Rückgewinnungs- und Nachnutzungsprozess jedoch oft daran scheitern, dass die Wert- und Rohstoffe aus den zu recycelnden Produkte und Bauteile kaum wirtschaftlich abtrennbar sind.

Wir betrachten alle material- und werkstoffbezogenen Fragestellungen für Produkte und Bauteile über die gesamte Lebensdauer der Produkte von der Rohstoffgewinnung über Material- und Bauteilherstellung, den Anwendungseigenschaften bis hin zum End of life / Second Life Cycles ganzheitlich Dadurch soll bereits bei der Material-/ Bauteilherstellung der Aspekt der Verwertung nach Nutzungsende berücksichtigt werden, wodurch Verwertungsverfahren erst ermöglicht bzw. effizient werden.

Rückgewinnungsverfahren

Die Ausbeutung natürlicher Ressourcen ist oft verbunden mit erheblichen Umweltbelastungen. Einige Rohstoffe verknappen sich zudem spürbar oder stammen aus geopolitisch-kritischen Regionen. Auf der anderen Seite enthalten viele industrielle und kommunale Abfälle wertvolle Wertstoffe, wovon ein großer Teil unwiederbringlich deponiert wird. Grund dafür ist, dass zumeist technologische Lösungen zur Rückgewinnung fehlen oder die vorhandenen Verfahren und Technologien unwirtschaftlich sind.

Wir entwickeln praktikable Herstellungsverfahren und Technologien mit denen zulassungs- und damit marktfähige Produkte aus Ersatz- und Sekundärbaustoffen aus Reststoffen generiert werden können. Dabei setzen wir mit unserer Konzeption Life cycle material engineering auch bereits an den zu verwertenden Produkten und Bauteilen selbst an, um diese überhaupt recycelbar zu machen.

Ersatzstoffe & Rezyklate

Ersatzstoffe und Rezyklate aus Reststoffen können einen nachhaltige Alternative zu natürlichen oder künstlich hergestellten Ausgangsstoffe für unterschiedlichste Herstellungsprozesse sein. Dies schont die natürlichen Ressourcen und reduziert die Umweltbelastung. Allerdings bestehen nach wie vor zu wenige Einsatzmöglichkeiten für Rezyklate, häufig auch deshalb, weil sie sich in der Qualität von den natürlichen Rohstoffen bzw. primär erzeugten Rohstoffen unterscheiden und damit zu einer anderen Produktqualität führen oder sich in den bestehenden Herstellungsprozess aufgrund anderen Verarbeitungseigenschaften nicht identisch verwenden lassen.

Wir arbeiten deshalb an Verfahren, um die Produktqualität der erzeugten Ersatzstoffe bzw. Rezyklate zu erhöhen, so beispielsweise durch eine höhere Sortenreinheit. Zum anderen entwickeln wir technologische Verfahrenslösungen, wie die erzeugten Rezyklate in bestehende Verarbeitungsprozesse zuverlässig eingearbeitet werden können bzw. wir entwickeln dafür gänzlich neue, angepasste Prozesse.

Rückgewinnung von Nährstoffen

Intensive Landwirtschaft benötigt auf der einen Seite eine Vielzahl von Nährstoffen für ein ertragreiches Pflanzenwachstum. Auf der anderen Seite fallen unzählige nährstoffreiche Reststoffe insbesondere aus der Massentierhaltung, die Biogaserzeugung oder der Abwasserklärung und -aufbereitung an. Diese nährstoffreichen Reststoffe wurden zwar bisher zu großen Teilen in der Landwirtschaft verwertet. Allerdings war diese Verwertung wenig an den Nährstoffbedarf der Pflanzen angepasst, so dass eine zusätzliche Düngung mit fehlenden Nährstoffen weiterhin notwendig war und zu viel eingetragene Nährstoffe Böden und Gewässer verseuchen.

Wir holen aus organischen Reststoffen gezielt die wertvollen Nährstoffe heraus oder wandeln diese Reststoffe in standardisierte Düngemittel mit einer boden- und pflanzenspezifischen Nährstoffzusammensetzung um. Neben den wirtschaftlichen Aspekten solcher Rückgewinnungsverfahren steht dabei auch insbesondere die Trennung der Wertstoffe von den Schadstoffen bei uns im Fokus.

Laufende Projekte

Laufende Projekte im Themenfeld Ressourcenschonung

Das laufende ZIM-Kooperationsprojekt hat die Zielstellung, photokatalytische Systeme zur Raumluftreinigung hinsichtlich der desinfizierenden Wirkung auf mikrobielle Raumluftbelastungen, wie Viren, Bakterien und Pilzsporen, zu entwickeln. Kern der Entwicklung ist dabei die sinnvolle Verknüpfung der Photokatalyse mittels sogenannter UV-A und UV-C solid state Lichtquellen mit einer mathematischen Modellierung des strömungs- und lichttechnischen Verhaltens der zu entwickelnden Systeme.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM)

Projektträger/in
AiF Projekt GmbH

Projektleiter/in
Prof. Dr. rer. nat. Tom Lahmer

Partner/innen
Lynatox GmbH, Ohrdruf

Laufzeit
Jan 2021 - Dez 2022

Kurzfassung
Das laufende ZIM-Kooperationsprojekt hat die Zielstellung, photokatalytische Systeme zur Raumluftreinigung hinsichtlich der desinfizierenden Wirkung auf mikrobielle Raumluftbelastungen, wie Viren, Bakterien und Pilzsporen, zu entwickeln. Kern der Entwicklung ist dabei die sinnvolle Verknüpfung der Photokatalyse mittels sogenannter UV-A und UV-C solid state Lichtquellen mit einer mathematischen Modellierung des strömungs- und lichttechnischen Verhaltens der zu entwickelnden Systeme. Diese Kombination erlaubt eine zielgenaue Konzeption sowie einen virtuellen Entwurf und erspart somit zeitaufwendige und kosten-intensive trial-and-error Versuche. Schlussendlich können am Ende des Projektes neue Produkte auf den Markt gebracht werden, die eine wesentliche Verbesserung für die Raumlufthygiene garantieren und damit die Grundlage schaffen, Räume, auch in Zeiten von Pandemien wie der aktuellen Corona-Krise, intensiv zu nutzen. Die prinzipielle Wirksamkeit des Verfahrens wurde durch Vorversuche und vorangegangene Forschungsvorhaben (NaPro, ZIM AIF, Photodetox ZIM AIF) bestätigt. Somit ist dieses Projekt die ergebnisbasierte Weiterführung dieses Forschungsfelds und soll die bisherigen Entwicklungen in das beschriebene System einfließen lassen.

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Teilprojekt MFPA : Laborative Entwicklung und analytische Untersuchungen zum Phosphor-Verwertungsverfahren innerhalb der DreiSATS - Konzeption - Phase 1 In dem Teil der Phosphor (P) - Rückgewinnung innerhalb der DreiSATS-Konzeption wollen die Projektpartner eine prototypische Versuchs- und Demonstratoranlage zur Verwertung von Klärschlammaschen nach dem pontes pabuli - Verfahren konzipieren, errichten und daran systematische Versuche und Untersuchungen durchführen. Die MFPA ist dabei Entwicklungspartner und wird die Versuche analytisch begleiten.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Projektträger/in
Projektträger Karlsruhe

Projektleiter/in
Dr. rer. nat. Frank Hauser

Partner/innen
Veolia Klärschlammverwertung Deutschland GmbH, Markranstädt
pontes pabuli GmbH, Leipzig
Carbotechnik GmbH, Geretsried
Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme lKTS, Dresden
Lufttechnik Crimmitschau GmbH, Crimmitschau

Laufzeit
Jul 2020 - Jun 2023

Kurzfassung
Teilprojekt MFPA : Laborative Entwicklung und analytische Untersuchungen zum Phosphor-Verwertungsverfahren innerhalb der DreiSATS - Konzeption - Phase 1
In dem Teil der Phosphor (P) - Rückgewinnung innerhalb der DreiSATS-Konzeption wollen die Projektpartner eine prototypische Versuchs- und Demonstratoranlage zur Verwertung von Klärschlammaschen nach dem pontes pabuli - Verfahren konzipieren, errichten und daran systematische Versuche und Untersuchungen durchführen. Die MFPA ist dabei Entwicklungspartner und wird die Versuche analytisch begleiten. lm Teilprojekt der MFPA steht die laborative Entwicklung und Untersuchung von Teilprozessschritten des P-Verwertungsverfahrens im Vordergrund. Ziel dabei ist, eine Basis für die Konzeption und den anschließenden Betrieb der Versuchsanlage zu legen. Durch umfangreiche Laboruntersuchungen soll eine Parametermatrix entwickelt werden, die für unterschiedliche Einsatzstoffe und Rezepturen kausale Zusammenhänge der Einflussgrößen auf den Prozess bzw. die Produktqualität und entsprechend die erforderliche Prozessführung aufzeigt. Weiterhin steht für die MFPA im Teilprojekt die Evaluierung und analytische Untersuchung von Einsatz-, Zwischen- und Endprodukten sowie der Reaktionsabläufe als Aufgabe. Ziel ist dabei die analytische Begleitung der Entwicklung des P-Verwertungsverfahren und die wissenschaftlich-technische Bewertung der Analysen.

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Teilprojekt MFPA: Entwicklung eines Werkstoffsystems für Absorberplatten und eines Systems für Fugenmörtel zur Erzielung der angestrebten Schwächungs- und Abschirmeigenschaften auf der Basis werkstoffphysikalischer Betrachtungen und Werkstoffcharakterisierung Ziel des Projektes ist ein neues Abschirmsystem auf der Basis einer neuen Gene-ration von Absorberplatten, welche die gleichzeitige Schwächung hochfrequenter, elektromagnetischer Felder als auch ionisierender Strahlung (Röntgen- und Gammastrahlung) gestattet. Die zu entwickelnden Absorberplatten sind ein Verbundwerkstoff aus Beton und ferri- bzw.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
ZIM-Kooperationsprojekte

Projektträger/in
AiF Projekt GmbH

Projektleiter/in
Dr. rer. nat. Gerd Teichert

Partner/innen
OBB Beton und Bau GmbH, Rudolstadt
Makosa Maler Korrosionschutz und Sanierungsgesellschaft mbH, Saalfeld/Saale

Laufzeit
Sep 2019 - Aug 2021

Kurzfassung
Teilprojekt MFPA: Entwicklung eines Werkstoffsystems für Absorberplatten und eines Systems für Fugenmörtel zur Erzielung der angestrebten Schwächungs- und Abschirmeigenschaften auf der Basis werkstoffphysikalischer Betrachtungen und Werkstoffcharakterisierung

Ziel des Projektes ist ein neues Abschirmsystem auf der Basis einer neuen Gene-ration von Absorberplatten, welche die gleichzeitige Schwächung hochfrequenter, elektromagnetischer Felder als auch ionisierender Strahlung (Röntgen- und Gammastrahlung) gestattet. Die zu entwickelnden Absorberplatten sind ein Verbundwerkstoff aus Beton und ferri- bzw. ferromagnetischen Zuschlagstoffen. Der Einsatz weiterer Zuschlagstoffe zur Verbesserung der Zielkennwerte ist zu prüfen. Zur Realisierung der notwendigen physikalischen Effekte sollen primär industrielle Abfallprodukte (z. B. Eisenhüttenschlacken) eingesetzt werden. Die Entwicklung der Werkstoffsysteme für Absorberplatten und Fugenmaterial erfolgt auf der Basis werkstoffphysikalischer Betrachtungen der Wechselwirkung Strahlung/Materie sowie umfassender Werkstoffanalytik und Werkstoffcharakterisierung.

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Teilprojekt: Erforschung eines Schmelzbeschleunigers für die Anwendung in der Glasschmelze Die Glasherstellung ist ein energieintensiver Schmelzprozess. Im Verbundvorhaben sollen Komponenten zur Herstellung von Schmelzbeschleunigern ausgewählt und deren Einsatzmöglichkeiten in Kombination mit Glasgemengebestandteilen erforscht werden.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
7. Energieforschungsprogramm der Bundesregierung
„Innovationen für die Energiewende“

Projektträger/in
Projektträger Jülich

Projektleiter/in
Dr.-Ing. Marie-Christin Langenhorst

Partner/innen
Telux Glasproducts & Components GmbH
Mineralmühle Leun, Rau GmbH & Co. KG

Laufzeit
Jan 2021 - Feb 2024

Kurzfassung
Teilprojekt: Erforschung eines Schmelzbeschleunigers für die Anwendung in der Glasschmelze

Die Glasherstellung ist ein energieintensiver Schmelzprozess. Im Verbundvorhaben sollen Komponenten zur Herstellung von Schmelzbeschleunigern ausgewählt und deren Einsatzmöglichkeiten in Kombination mit Glasgemengebestandteilen erforscht werden. Der Schmelzbeschleuniger soll schwerpunktmäßig auf das Einsatzgebiet der Herstellung von Alkali-Kalk-Gläsern abgestimmt werden. Während der Glasschmelze erfolgt der Einsatz der Beschleuniger vor allem bis zum Erreichen der Rauschmelze. Der Einsatz soll sowohl als Zusatz zu Gemengen aus Glasrohstoffen möglich sein als auch über zusätzliche Dosierung zu speziellen Glasgemengen. Nach bisherigem Kenntnisstand werden Zugaben von 5 bis 15 M.-% Schmelzbeschleuniger, bezogen auf das Glasgemenge, erforderlich. Der Schmelzbeschleuniger ist als Komponentenkombination anzusehen. Er besteht aus Ausgangsstoffen, die nach dem Schmelzprozess im Glasgemenge eingebunden sind. Deshalb dürfen sie die chemische Zusammensetzung des Endproduktes Glas nicht oder nur geringfügig beeinflussen. Für die Herstellung sind speziell ausgewählte und aufbereitete Ausgangsstoffe (Calciumsilicate und –aluminate) vorgesehen. Bestandteil der Herstellung sind weiterhin Granulier-, Misch-, Homogenisierungs- und Agglomerationsprozesse sowie Vorlagerungen zur Funktionalisierung des Beschleunigers. Bereits während der Vorlagerung vor dem Einsatz in der Schmelzwanne soll eine Aktivierung von Gemengebestandteilen (Reaktionen mit Soda, Reaktionen mit Quarzsandoberflächen) erfolgen. Erwartet werden bis 15 % Energieeinsparung für den gesamten Glasschmelzprozess. Weitere Effekte sind höhere Durchsatzmengen bei gleicher Schmelzwannengeometrie, geringere Staubfreisetzungen und eine verringerte Freisetzung von CO2 und flüchtiger Alkalien.

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Projektgegenstand ist die Entwicklung eines überwiegend auf Holz/Holzwerkstoffen basierten mehrlagigen Wand bzw. Deckenelements mit integrierter hocheffizienter Flächenheiz- bzw.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) im Rahmen des Programms
Zentrales Innnovationsprogramm Mittelstand (ZIM)

Projektträger/in
AiF Projekt GmbH

Projektleiter/in
Dr.-Ing. Stefan Helbig

Partner/innen
Institut für Holztechnologie Dresden gGmbH, Dresden
WEM GmbH Flächenheizung und –kühlung, Urmitz
UdiDämmsysteme GmbH, Chemnitz

Laufzeit
Jan 2020 - Jun 2022

Kurzfassung
Projektgegenstand ist die Entwicklung eines überwiegend auf Holz/Holzwerkstoffen basierten mehrlagigen Wand bzw. Deckenelements mit integrierter hocheffizienter Flächenheiz- bzw. -kühlfunktion. Durch das Element sollen hohe Heiz-/ Kühlleistungen bei einer geringen Spreizung der Vorlauftemperatur realisiert werden. Der Lösungsansatz ist, die geringe Wärmeleitfähigkeit des Holzmaterials durch Einbau wärmeverteilender Komponenten auszugleichen und die Elemente dadurch wärmetechnisch zu optimieren. Das geringe Flächen-gewicht ermöglicht es, großflächige Elemente herzustellen, die rationell mit ge-ringen Arbeitsaufwand verlegbar sind. Hierbei sollen einerseits wieder abnehmbare Deckschichten und andererseits fertig vorgeputzte Deckschichten entwickelt und optimiert werden. Für den Einsatz des Elementes auf der Innenseite von Außenwänden wird das Element rückseitig mit einer komprimierbaren Holzfaserdämmung versehen, wodurch das Element zusätzlich die Funktion einer lnnendämmung besitzt. Im Projekt soll das hygrothermische Verhalten der Elemente mit rückseitiger Dämmung auf Mauerwerk untersucht und durch gezielte Einstellung des Diffusionswiderstands der Deckschichten optimiert werden.

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Teilprojekt MFPA: Entwicklung von Methoden und Verfahren zur Charakterisierung des neuen Bauteils (Lehmfassadenplatte) und Bausystems (Lehmfassadensystem) für die Auslegung eines reproduzierbaren Herstellungsverfahrens Lehm ist ressourcenschonend und ökologisch nachhaltig, weshalb er als Baustoff zunehmend interessanter wird. Im Freien ist die abrasive Verwitterung sehr ausgeprägt, was in einer geringen Langzeitstabilität resultiert.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
ZIM-Kooperationsprojekte

Projektträger/in
AiF Projekt GmbH

Projektleiter/in
Dipl.-Ing. Christoph Liebrich

Partner/innen
Grünewald Planen.Bauen.Leben, Scheden
Oberland Fassadensysteme GmbH, Schwanstetten
Alten Ziegelei GmbH & Co. KG, Dassel

Laufzeit
Apr 2021 - Sep 2023

Kurzfassung
Teilprojekt MFPA: Entwicklung von Methoden und Verfahren zur Charakterisierung des
neuen Bauteils (Lehmfassadenplatte) und Bausystems (Lehmfassadensystem) für die Auslegung eines reproduzierbaren Herstellungsverfahrens

Lehm ist ressourcenschonend und ökologisch nachhaltig, weshalb er als Baustoff zunehmend interessanter wird. Im Freien ist die abrasive Verwitterung sehr ausgeprägt, was in einer geringen Langzeitstabilität resultiert. Ziel ist daher die Entwicklung eines neuartigen lehmbasierten Wandsystems mit hoher Witterungsbeständigkeit, das derzeitige Nachteile verfügbarer Lehmbauteile kompensiert. Dieses soll erstmals als lehmbasierte Außenfassade eingesetzt werden können und sich durch eine besonders hohe Lebensdauer von bis zu 10 Jahren auszeichnen. Ermöglicht wird dies durch die Entwicklung einer neuartigen Lehm- und Tonmischungsrezeptur mit möglichst geringer Rissbildung und Wasserdurchlässigkeit sowie hoher Festigkeit. Zur Herstellung eines tragfähigen Wandsystems werden ein nachhaltiges Vakuum-Messverfahren für die Lehmplatten und eine gewichtsoptimierte Trägerkonstruktion zur Aufnahme der Lehmplatten entwickelt. Darüber hinaus wird eine atmungsaktive Lasur zum Schutz der Lehm-Außenwand entwickelt und dazu optimierte Harzformulierungen und Auf-tragungsverfahren erforscht.

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Gipsgebundene Mauerwerkssysteme sind innerhalb der historischen Bausubstanz deutlich stärker verbreitet als bis vor wenigen Jahren angenommen. Die für bauliche Instandsetzungen oft eingesetzten Mörtel mit hydraulischen oder latent hydraulischen Bindemitteln bildeten im Kontakt mit gipshaltigem Material (Mörtel bzw.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
ZIM-Kooperationsprojekte

Projektträger/in
AiF Projekt GmbH

Projektleiter/in
Dipl.-Ing. Thomas Grützner

Partner/innen
Stadt Waltershausen

Laufzeit
Sep 2020 - Aug 2022

Kurzfassung
Gipsgebundene Mauerwerkssysteme sind innerhalb der historischen Bausubstanz deutlich stärker verbreitet als bis vor wenigen Jahren angenommen. Die für bauliche Instandsetzungen oft eingesetzten Mörtel mit hydraulischen oder latent hydraulischen Bindemitteln bildeten im Kontakt mit gipshaltigem Material (Mörtel bzw. Stein) und Feuchteeinwirkungen Treibmineralien, die zu extremen Bauteilschäden bis hin zur vollständigen Zerstörung eines Bauwerkes führten. Das Forschungsprojekt geht daher von dem Ansatz aus, keine Materialien zu entwickeln, bei denen Unverträglichkeiten zu gipshaltigem Bestand vermieden werden, sondern die Möglichkeiten zu erforschen, Kontakt- und Reaktionszonen zueinander unverträglicher Materialien durch Entkopplung zu verhindern, bei gleichzeitiger Anbindung und Ausbildung eines Mauerwerkssystems aus Bestands- und Instandsetzungsbereichen. Die Validierung der im Labor- und Demonstratormaßstab entwickelten Systeme und Technologien soll im Rahmen des Projektes an zumindest einem Bauwerk mit geeigneten Anwendungsfällen und Instandsetzungsbedarf erfolgen.

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Ein kontinuierliches Herstellungsverfahren für Schaumgips und die Umsetzung in ein Gerätesystem, das aus Modulen besteht wird entwickelt. Die Module übernehmen folgende Funktionen: Modul 1: Kontinuierliche Erzeugung eines Bindemittelleimes aus Gips und Wasser unter Zusatz von Fließmitteln, Verzögerern und ggf.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
ZIM-Kooperationsprojekte

Projektträger/in
AiF Projekt GmbH

Projektleiter/in
Dipl.-Ing. Heike Dreuse

Partner/innen
V.E.P. Baumaschinen GmbH, Plauen

Laufzeit
Nov 2019 - Jul 2022

Kurzfassung
Ein kontinuierliches Herstellungsverfahren für Schaumgips und die Umsetzung in ein Gerätesystem, das aus Modulen besteht wird entwickelt. Die Module übernehmen folgende Funktionen:

Modul 1: Kontinuierliche Erzeugung eines Bindemittelleimes aus Gips und Wasser unter Zusatz von Fließmitteln, Verzögerern und ggf. Luftporenbildnern

Modul 2: Schaumgenerator zur kontinuierlichen Erzeugung eines Tensidschaumes mit variierbarer Schaumdichte

Modul 3: Expansionsturbomischer zur kontinuierlichen Vermischung von Tensidschaum und Bindemittelleim aus den Modulen 1 und 2

Modul 4: Förderpumpe zum Transport des frischen Schaumgipses zur Verarbeitungsstelle, Steuer- und Regeleinheit zur Vernetzung der Module 1 bis 4 im Gerätesystem

Die einzelnen Module sollen einzeln steuerbar sein und über eine zentrale Steuereinheit als Gerätesystem vernetzt werden.

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Phosphor (P) spielt bei der Nährstoffversorgung der Pflanzen eine lebensnotwendige Rolle. Es sind bereits verschiedene P-Rückgewinnungsverfahren aus Klärschlamm und Klärschlammaschen bekannt, die solche nährstoffhaltigen Reststoffe in Düngemittel oder deren Vorprodukte überführen.

Fördermittelgeber/in
Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)

Projektträger/in

Projektleiter/in
M. Eng. Aletta Böcker

Partner/innen
pontes pabuli GmbH, Leipzig
Veolia Klärschlammverwertung Deutschland GmbH (VKD), Markranstädt

Laufzeit
Apr 2021 - Mär 2022

Kurzfassung
Phosphor (P) spielt bei der Nährstoffversorgung der Pflanzen eine lebensnotwendige Rolle. Es sind bereits verschiedene P-Rückgewinnungsverfahren aus Klärschlamm und Klärschlammaschen bekannt, die solche nährstoffhaltigen Reststoffe in Düngemittel oder deren Vorprodukte überführen. Allerdings wird sowohl bei konventionellen, als auch bei Recycling Düngern ein Großteil des zu-geführten Phosphors nicht von der Pflanze aufgenommen.
Im Zuge dieses Projektes soll die Pflanzenverfügbarkeit des Phosphors durch den „Einbau“ organischer Säuren als Lösungsmatrix und Resorptions-Katalysatoren (Huminsäuren) in die Düngermatrix deutlich verbessert werden. Ziel ist eine um mindestens 20-30 % höhere Effizienz bei der P-Nährstoffaufnahme als bei konventionellen Düngern.

→ Projektsteckbrief


Im Vorhaben sollen die Anwendung von Gips als Leichtbaustoff (Einsparung mehr als 50 % des Rohstoffes), die Nutzung von Übergangsgestein (Haldenmaterial) als Baustoff, neue Verwendungsmöglichkeiten von Gipsstäuben aus aufbereiteten Gipsabfällen sowie modulare und nutzungsflexible Gipsleichtbauelemente, die als Bauteil wiederverwendbar sind, untersucht werden. Darüber hinaus sollen materialseitige Lösungen für konstruktive und rückbaufreundliche Bauweisen, eine materialselektive Trennung, eine uneingeschränkte Recycelbarkeit sowie Kl-Verfahren zur automatischen Sortiertechnik erarbeitet werden.

Fördermittelgeber/in
Freistaat Thüringen aus Landesmitteln des Thüringer Ministeriums für Wirtschaft, Wissenschaft und Digitale Gesellschaft
Richtlinie zur Förderung der Forschung (FOR-Richtlinie)

Projektträger/in
Thüringer Aufbaubank

Projektleiter/in
Dr.-Ing. Saskia Nowak

Partner/innen
F.A. Finger – Institut für Baustoffkunde Bauhaus-Universität Weimar
Hochschule Nordhausen
Institut für Angewandte Bauforschung Weimar GmbH
CASEA GmbH
MUEG Mitteldeutsche Umwelt- und Entsorgung GmbH

Laufzeit
Mai 2021 - Sep 2023

Kurzfassung
Im Vorhaben sollen die Anwendung von Gips als Leichtbaustoff (Einsparung mehr als 50 % des Rohstoffes), die Nutzung von Übergangsgestein (Haldenmaterial) als Baustoff, neue Verwendungsmöglichkeiten von Gipsstäuben aus aufbereiteten Gipsabfällen sowie modulare und nutzungsflexible Gipsleichtbauelemente, die als Bauteil wiederverwendbar sind, untersucht werden. Darüber
hinaus sollen materialseitige Lösungen für konstruktive und rückbaufreundliche Bauweisen, eine materialselektive Trennung, eine uneingeschränkte Recycelbarkeit sowie Kl-Verfahren zur automatischen Sortiertechnik erarbeitet werden.

→ Projektsteckbrief


Durch intensive Landwirtschaft und zunehmende Urbanisierung entstehen weltweit erhebliche Mengen an organischen Reststoffen. Bisher sind diese Reststoffmengen, besonders wenn sie lokal konzentriert auftreten, eine Belastung und mit hohem Aufwand, hohen Kosten und Umweltrisiken verbunden.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Förderprogramm "Innovative regionale Wachstumskerne"

Projektträger/in
Projektträger Jülich

Projektleiter/in
Dr.-Ing. Marie-Christin Langenhorst

Partner/innen

Laufzeit
Apr 2019 - Mär 2022

Kurzfassung
Durch intensive Landwirtschaft und zunehmende Urbanisierung entstehen weltweit erhebliche Mengen an organischen Reststoffen. Bisher sind diese Reststoffmengen, besonders wenn sie lokal konzentriert auftreten, eine Belastung und mit hohem Aufwand, hohen Kosten und Umweltrisiken verbunden. Ziel des Bündnisses ist die Entwicklung und Verwertung technologischer Lösungen und geschlos-sener Technologie- und Wertschöpfungsketten vom organischen Reststoff bis zum Produkt. Die MFPA wird VP4 schwerpunktmäßig die materialseitige Entwicklungsarbeit leisten. Es sind Rohstoffe, Zwischen- und Endprodukte eingehend zu charakterisieren und zu bewerten, Rezepturen für unterschiedliche Düngerzusammensetzungen zu entwickeln und Möglichkeiten zur elementspezifischen Schwermetallabtrennung zu erarbeiten.

→ Projektsteckbrief


Das Verbundprojekt hat zum Ziel, ein Verfahren zu entwickeln, mit welchem es möglich ist, Betonelemente herzustellen. Die Besonderheit dieser Elemente besteht darin, dass über den Querschnitt sowohl lastabtragende bzw.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Projektträger/in
VDI Technologiezentrum GmbH

Projektleiter/in
Dr.-Ing. Sandro Weisheit

Partner/innen
Phase 10 Ingenieur- und Planungsgesellschaft mbH, Freiberg
Emil Leonhardt GmbH & Co. KG, Chemnitz
Eviro Elektromaschinenbau & Metall GmbH Eibenstock, Eibenstock

Laufzeit
Jan 2019 - Dez 2020

Kurzfassung
Das Verbundprojekt hat zum Ziel, ein Verfahren zu entwickeln, mit welchem es möglich ist, Betonelemente herzustellen. Die Besonderheit dieser Elemente besteht darin, dass über den Querschnitt sowohl lastabtragende bzw. wärmespeichernde als auch wärme- bzw. schalldämmende Eigenschaften erzeugt werden sollen. Obwohl im Endprodukt die zuvor erwähnten Eigenschaften voneinander getrennt sind, soll die Herstellung der Elemente in einem Fertigungsgang aus einer Frischbetonmischung möglich sein. In dem neuartigen Lösungsansatz soll eine Separierung unterschiedlich dichter Körnungen in flüssigen Medien ausgenutzt werden. Das Medium ist hier einefließfähige Bindemittelmatrix, welche sowohl ein kontrolliertes Aufschwimmen leichter Körnungen als auch ein bewusstes Absinken schwerer Gesteinskörnungen erlaubt. Das Absinken bzw. Aufschwimmen der unterschiedlichen Körnungen wird durch eine gezielte Verdichtung des Betons nach dem Befüllen der Schalung unterstützt.

→ Projektsteckbrief


Die steigende Nachfrage nach tierischen Nahrungsmitteln in Deutschland und weltweit hat eine Intensivierung der Nutztierhaltung zur Folge. Die Stallhaltung ist mit Emissionen verbunden, die über Lüftungsanlagen in sehr konzentrierter Form ins Freie transportiert werden.

Fördermittelgeber/in
Freistaat Thüringen aus EU-Mitteln des ELER und Landesmitteln des Thüringer Ministeriums für Infrastruktur und Landwirtschaft (TMIL)
Richtlinie zur Förderung der Zusammenarbeit in der Land-, Forst- und Ernährungswirtschaft in Thüringen

Projektträger/in
Thüringer Aufbaubank

Projektleiter/in
Dr. rer. nat. Peter Kulle

Partner/innen
Lynatox GmbH, Ohrdruf
Agrargenossenschaft GmbH Reinholterode

Laufzeit
Apr 2019 - Mär 2021

Kurzfassung
Die steigende Nachfrage nach tierischen Nahrungsmitteln in Deutschland und weltweit hat eine Intensivierung der Nutztierhaltung zur Folge. Die Stallhaltung ist mit Emissionen verbunden, die über Lüftungsanlagen in sehr konzentrierter Form ins Freie transportiert werden. Die hauptsächlichen, luftgetragenen Schadstoffemissionen können in chemische und biologische Schadstoffe eingeteilt werden. Nach der TA Luft in der Novellierung von 2015 gibt es Emissionsbegrenzungen für die gefasste Luft von Stallungsanlagen im Hinblick auf Staub und Ammoniak. Weitere relevante Verbindungen, wie Lachgas und Methan als klimaschädliche Gase werden mit herkömmlichen Abluftbehandlungsanlagen nicht oder nicht ausreichend entfernt. Die gesetzlichen Vorgaben zu Bioaerosolen zur Begrenzung mikrobieller Emissionen werden aus seuchenhygienischer Sicht verbindlich. Im geplanten Projekt soll die photokatalytische Oxidation in Bezug auf die Reduktion aller emissionsrelevanten Stoffe inklusive Hygienisierung erstmalig entwickelt und im Labormaßstab erprobt werden. Hierzu muss eine adäquate online Messtechnik mit telemetrischer Datenübertragung für die spätere Demonstrationsanlage entwickelt und erprobt werden.

→ Projektsteckbrief


Ziel des beantragten Projektes ist die Entwicklung eines technischen Systems um anthropogene Spurenstoffe durch photokatalytische Oxidation in Kombination mit Ozon aus dem Abwasser zu entfernen. Das Projekt lässt sich dem Schwerpunkt „Nachhaltiges Wassermanagement“ zuordnen.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Förderprogramm "KMU-innovativ"

Projektträger/in
Projektträger Karlsruhe

Projektleiter/in
Dr.-Ing. Tobias Schnabel

Partner/innen
Lynatox GmbH, Ohrdruf
Anseros Klaus Nonnenmacher GmbH, Tübingen
Born Ermel Ingenieure, Freital
Bauhaus-Universität Weimar

Laufzeit
Jun 2019 - Mai 2021

Kurzfassung
Ziel des beantragten Projektes ist die Entwicklung eines technischen Systems um anthropogene Spurenstoffe durch photokatalytische Oxidation in Kombination mit Ozon aus dem Abwasser zu entfernen. Das Projekt lässt sich dem Schwerpunkt „Nachhaltiges Wassermanagement“ zuordnen. Das Thema anthropogene Spurenstoffe hat in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Da sich die verschiedenen Analysemethoden in den letzten Jahrzehnten immer weiter verbessert haben, konnten viele Spurenstoffe erstmals im Wasserkreislauf nachgewiesen werden. Dazu gehören verschiedene Industriechemikalien, Biozide, Inhaltsstoffe von Kosmetika und Reinigungsmitteln sowie Humanpharmaka (Kümmerer, 2010). Um einen sicheren und zuverlässigen Abbau von relevanten Spurenstoffen aus dem Abwasser zu gewährleisten, soll in diesem Projekt ein Verfahren zur Anwendung gebracht werden, bei dem Ozonierung und Photokatalyse eingesetzt werden. Die photokatalytische Ozonierung ist aufgrund verschiedener Synergieeffekte eine attraktive Alternative gegenüber den bereits erprobten Verfahren.

→ Projektsteckbrief


Technologiedemonstration zur Kombination von Staubfeuerung und SäureaufschIussgranulierung mit integrierter Schwermetallabscheidung für das regionale Phosphorrecycling im „Mitteldeutschen Dreiländereck" Sachsen-Anhalt, Thüringen und Sachsen, Teilprojekt 6" Teilprojekt: Laborative Entwicklung und analytische Untersuchungen zum Phosphor-Verwertungsverfahren innerhalb der DreiSATS - Konzeption - Phase 1 In dem Teil der Phosphor (P) - Rückgewinnung innerhalb der DreiSATS-Konzeption wollen die Projektpartner eine prototypische Versuchs- und Demonstratoranlage zur Verwertung von Klärschlammaschen nach dem pontes pabuli - Verfahren konzipieren, errichten und daran systematische Versuche und Untersuchungen durchführen. Die MFPA ist dabei Entwicklungspartner und wird die Versuche analytisch begleiten.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Projektträger/in
Projektträger Karlsruhe

Projektleiter/in
Dr. rer. nat. Frank Hauser

Partner/innen
Veolia Klärschlammverwertung Deutschland GmbH, Markranstädt
pontes pabuli GmbH, Leipzig; Carbotechnik GmbH, Geretsried
Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme lKTS, Dresden
Lufttechnik Crimmitschau GmbH, Crimmitschau

Laufzeit
Jul 2020 - Jun 2023

Kurzfassung
Technologiedemonstration zur Kombination von Staubfeuerung und SäureaufschIussgranulierung mit integrierter Schwermetallabscheidung für das regionale Phosphorrecycling im „Mitteldeutschen Dreiländereck" Sachsen-Anhalt, Thüringen und Sachsen, Teilprojekt 6"

Teilprojekt: Laborative Entwicklung und analytische Untersuchungen zum Phosphor-Verwertungsverfahren innerhalb der DreiSATS - Konzeption - Phase 1


In dem Teil der Phosphor (P) - Rückgewinnung innerhalb der DreiSATS-Konzeption wollen die Projektpartner eine prototypische Versuchs- und Demonstratoranlage zur Verwertung von Klärschlammaschen nach dem pontes pabuli - Verfahren konzipieren, errichten und daran systematische Versuche und Untersuchungen durchführen. Die MFPA ist dabei Entwicklungspartner und wird die Versuche analytisch begleiten. lm Teilprojekt der MFPA steht die laborative Entwicklung und Untersuchung von Teilprozessschritten des P-Verwertungsverfahrens im Vordergrund. Ziel dabei ist, eine Basis für die Konzeption und den anschließenden Betrieb der Versuchsanlage zu legen. Durch umfangreiche Laboruntersuchungen soll eine Parametermatrix entwickelt werden, die für unterschiedliche Einsatzstoffe und Rezepturen kausale Zusammenhänge der Einflussgrößen auf den Prozess bzw. die Produktqualität und entsprechend die erforderliche Prozessführung aufzeigt. Weiterhin steht für die MFPA im Teilprojekt die Evaluierung und analytische Untersuchung von Einsatz-, Zwischen- und Endprodukten sowie der Reaktionsabläufe als Aufgabe. Ziel ist dabei die analytische Begleitung der Entwicklung des P-Verwertungsverfahren und die wissenschaftlich-technische Bewertung der Analysen.

→ Projektsteckbrief


Ziel des Projekts „Solardetox" ist die Entwicklung und Erprobung von schwimmfähigen photokatalytischen Substraten zum Abbau von mineralischen Kohlenwasserstoffen (MKW) im Wassern. Anwendungsbeispiele sind verschmutze Hafenbecken oder belastete Regenrückhalteräume.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Projektträger/in
Projektträger Karlsruhe

Projektleiter/in
Dr.-Ing. Tobias Schnabel

Partner/innen
Lynatox GmbH, Ohrdruf
Hydrotechnik GmbH, Lübeck
IBU-tec advanced materials AG, Weimar

Laufzeit
Apr 2021 - Mär 2023

Kurzfassung
Ziel des Projekts „Solardetox" ist die Entwicklung und Erprobung von schwimmfähigen photokatalytischen Substraten zum Abbau von mineralischen Kohlenwasserstoffen (MKW) im Wassern. Anwendungsbeispiele sind verschmutze Hafenbecken oder belastete Regenrückhalteräume. Es sollen aufgeschäumte Materialien aus mineralischen Werkstoffen (Blähglas, Blähton) mit photokatalyti-
schen Beschichtungen auf Titandioxidbasis versehen werden. Bei der Photokatalyse kann diese Beschichtung durch den UV-A Anteil der Sonnenstrahlung aktiviert werden wodurch reaktive Sauerstoffspezies entstehen (Hydroxylradikale, Superoxidanionen). Durch diese, sowie die direkte Oxidation an Elektronenlöchern im Halbleiterband, können die MlON abgebaut werden. Ziel ist die vollständige kalte Verbrennung der MKW zu Wasser und Kohlendioxid.

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Teilprojekt: Materialanalyse, bild- und spektralanalytische Untersuchungen und Entwicklung einer Erkennungsalgorithmik für verschiedene Materialgemische Die hyperspektrale Klassifikation von Objekten, insbesondere im Recycling von mineralischen Roh- und Sekundärrohstoffen erfordern Sensoren und Kameras mit einem erweiterten Analysewellenlängenbereich bis 2200 nm. Die stetig steigende Vielzahl der in verschiedenen Abfallströmen enthaltenen Materialien sowie steigende Anforderungen an die Sortiergeschwindigkeiten erfordern die Entwicklung neuer innovativer Sensor-, Kamera- und Fördertechnik mit hoher Auslesegeschwindigkeit, die für den Dauerbetrieb geeignet.

Fördermittelgeber/in
Freistaat Thüringen aus EU-Mitteln des EFRE und Landesmitteln des Thüringer Ministeriums für Wirtschaft, Wissenschaft und Digitale Gesellschaft Richtlinie des Freistaats Thüringen zur Förderung von Forschung, Technologie und Innovation (FTI—Richtlinie)

Projektträger/in
Thüringer Aufbaubank

Projektleiter/in
Dr.-Ing. Elske Linß

Partner/innen
ABS GmbH, 07747 Jena
AI GmbH KVU, 37318 Uder

Laufzeit
Jul 2021 - Jun 2023

Kurzfassung
Teilprojekt: Materialanalyse, bild- und spektralanalytische Untersuchungen und Entwicklung einer Erkennungsalgorithmik für verschiedene Materialgemische

Die hyperspektrale Klassifikation von Objekten, insbesondere im Recycling von mineralischen Roh- und Sekundärrohstoffen erfordern Sensoren und Kameras mit einem erweiterten Analysewellenlängenbereich bis 2200 nm. Die stetig steigende Vielzahl der in verschiedenen Abfallströmen enthaltenen Materialien sowie steigende Anforderungen an die Sortiergeschwindigkeiten erfordern die Entwicklung neuer innovativer Sensor-, Kamera- und Fördertechnik mit hoher Auslesegeschwindigkeit, die für den Dauerbetrieb geeignet. Auch die Erfassung weiterer physikalischer Eigenschaften der Materialien ist Forschungsgegenstand. Ziel des Projektes ist es, spezielle InGaAs-Sensoren im erweiterten Wellenlängenbereich bis zu 2200 nm für hyperspektrale Sensorköpfe für Recyclinganlagen zu entwickeln, anzupassen und in der Praxis zu erproben.

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Ziel des geplanten Kooperationsvorhabens ist es, statisch-konstruktive und bauphysikalische Grundlagen für die Bemessung und Nachweisführung von Strohballenmauerwerk zu erarbeiten. Um dies zu erreichen, ist es unerlässlich, eine Klassifizierung der lastabtragenden Strohballen bezüglich ihrer statisch konstruktiven Eigenschaften vorzunehmen.

Fördermittelgeber/in
Freistaat Thüringen aus EU-Mitteln des EFRE und Landesmitteln des Thüringer Ministeriums für Infrastruktur und Landwirtschaft (TMIL), Förderung der Zusammenarbeit in der Land-, Forst- und Ernährungswirtschaft (LFE)

Projektträger/in
Thüringer Aufbaubank

Projektleiter/in
Dr.-Ing. Stefan Helbig

Partner/innen
Bauhaus-Universität Weimar, Institut für Konstruktiven Ingenieurbau
Hoppe Arcitur, Weimar
KeHo Agrarhandel GmbH, Niedertopfstedt
Agrargemeinschaft "Gebirge" e.G., Kleinkröbitz

Laufzeit
Sep 2021 - Feb 2024

Kurzfassung
Ziel des geplanten Kooperationsvorhabens ist es, statisch-konstruktive und bauphysikalische Grundlagen für die Bemessung und Nachweisführung von Strohballenmauerwerk zu erarbeiten. Um dies zu erreichen, ist es unerlässlich, eine Klassifizierung der lastabtragenden Strohballen bezüglich ihrer statisch konstruktiven Eigenschaften vorzunehmen. Ausgangspunkt für eine Klassifizierung sollen vorkonditionierte Strohballen sein, denen definierte Festigkeits- und Formänderungsparameter zugeordnet werden können. Die Konditionierung soll über gezielte Vorbeanspruchungen der Strohballen und einer damit verbundenen Verdichtung und Vorwegnahme zeitabhängiger Formänderungsanteile realisiert werden. Durch die gezielten Vorbeanspruchungen sollen in den Strohballen Ei-genspannungszustände (Vorspannungen) erzeugt werden, die eine Klassifizierung des Wandbaustoffs unabhängig von den Eigenschaften des Ausgangsmaterials ermöglichen.

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Durch das Bündnis PhoTech wird eine technologische Plattform auf der Basis neuartiger Verfahrenskombinationen und Anwendungsansätze zur Implementierung von photonischen Verfahren zur Luftreinigung und Luftdesinfektion implementiert, wodurch hocheffiziente Reinigungsmodule anwendungsspezifisch modifiziert oder entwickelt werden können. Dazu sollen die innovativen Einzeltechnologien der Partner zu noch effizienteren und holistischen Gesamtsystemen vereint werden, die mehr Vorteile und Wertschöpfung bieten, als die jeweils einzelnen Technologien und eine einfache Adaption für viele Anwendungsbereiche ermöglicht.

Fördermittelgeber/in
Bundesministerium für Bildung und Forschung
Innovation Strukturwandel
RUBIN – Regionale unternehmerische Bündnisse für Innovation

Projektträger/in
Projektträger Jülich

Projektleiter/in
Dr. rer. nat. Lars Leidolph

Partner/innen
Lynatox GmbH, Ohrdruf
IVOC GmbH, Jena

Laufzeit
Sep 2021 - Mär 2022

Kurzfassung
Durch das Bündnis PhoTech wird eine technologische Plattform auf der Basis neuartiger Verfahrenskombinationen und Anwendungsansätze zur Implementierung von photonischen Verfahren zur Luftreinigung und Luftdesinfektion implementiert, wodurch hocheffiziente Reinigungsmodule anwendungsspezifisch modifiziert oder entwickelt werden können. Dazu sollen die innovativen Einzeltechnologien der Partner zu noch effizienteren und holistischen Gesamtsystemen vereint werden, die mehr Vorteile und Wertschöpfung bieten, als die jeweils einzelnen Technologien und eine einfache Adaption für viele Anwendungsbereiche ermöglicht. Innerhalb der Konzeptphase sollen dabei folgende wesentliche Ziele erreicht werden. Zum einen soll ein zukunftsfähiges Ge-samtkonzept für die Weiterentwicklung von photonischen Verfahren zur Reinigung von Stadtluft, lnnenraumluft und industrieller Abluft erstellt werden. Die Konzeptphase muss dabei in einer lnnovationsstrategie münden, welche das PhoTech Bündnis mit den Bündnispartnern und externen Akteuren in diesem Feld verknüpft. Das zu erstellende Konzept für das Bündnis PhoTech soll den Weg aufzeigen, wie die bereits bestehenden wissenschaftlichen und technischen Kompetenzen in der Region gebündelt werden können, um die regionale lnnovationsfähigkeit der Partner signifikant zu stärken.

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Unser Dienstleistungsworkflow

Wir sehen uns als Enabler zwischen Grundlagenforschung und industrieller Anwendung mit anwendungsorientierten Forschungsschwerpunkten.