Infobrief der FNR 03 / 2020: Biowerkstoffe

Deutsch-Brasilianische Bekanntmachung für Bioökonomievorhaben und Arzneipflanzen

Im Rahmen der Fördermaßnahme „Bioökonomie International 2021 – Deutschland-Brasilien“ sollen durch Förderung von Forschungs- und Entwicklungsprojekten zu zentralen Fragestellungen der Bioökonomie aktive, tragfähige deutsch-brasilianische Kooperationen unterstützt werden. Neben den technologischen Aspekten und Entwicklungszielen im Kontext der Bioökonomie sind auch systemische Ansätze und sozioökonomische Aspekte von Bedeutung.

Die Bekanntmachung ist Teil einer gemeinsamen Förderinitiative des BMEL und des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF). Das BMEL wird sich am internationalen Gesamtbudget der Bekanntmachung mit einem Betrag in Höhe von 1 Mio. Euro beteiligen.

Mit der vorliegenden Bekanntmachung sollen interdisziplinäre und innovative Forschungs-, Entwicklungs- und Innovationsvorhaben in Verbünden mit deutschen und brasilianischen Partnern im Rahmen eines Wettbewerbs ausgewählt und gefördert werden. Die Bekanntmachung zielt darauf ab, Forschung und Entwicklungsprojekte in den folgenden Bereichen zu fördern:

1. Industrielle Nutzung nachwachsender Rohstoffe

2. Arzneipflanzen

Einreichungsfrist für Skizzen: 19. März 2021

Gefördert aus: Förderprogramm Nachwachsende Rohstoffe

Basisdaten biobasierte Produkte

Wie viel nachwachsende Rohstoffe werden in der chemischen Industrie genutzt? In welchen technischen Bereichen werden Pflanzenöle eingesetzt? Wie hoch sind die Produktionskapazitäten für Biokunststoffe? Diese und noch viel mehr Daten rund um die Gewinnung und Verwendung nachwachsender Rohstoffe für biobasierte Produkte finden Sie in der 5., aktualisierten Auflage der Basisdaten, die Anfang Oktober von der FNR herausgegeben worden ist.

Bioconcept-Car

Der Einsatz von naturfaserverstärkten Kunststoffen für automobile Karosserie-Bauteile (Bioconcept-Car) wird seit längerem vom BMEL gefördert. Von Juni 2017 bis Oktober 2020 ging es im Projekt “Nachhaltiger Biohybrid-Leichtbau für eine zukunftweisende Mobilität” (Biohydrid-Car, FKZ 22007717) um die Etablierung einer Kleinserienproduktion von Fahrzeugen mit biobasierten Karosserie-Bauteilen. Nach erfolgreichem Abschluss dieser Arbeiten schließt sich daran das Folgeprojekt “Biobasierte Harze für die serielle Verarbeitung faserverstärkter Bauteile“ (BioResinProcess, FKZ 2220NR094 A-B) an. Lag der Fokus der Forschungsarbeiten beim Biohydrid-Car auf der Faserkomponente, geht es beim BioResinProcess-Projekt vor allem darum, dass auch der duroplastische Anteil (Harz) der naturfaserverstärkten Kunststoffe mit einem möglichst hohen biobasierten Gehalt (40-70 %) verarbeitet werden kann. Zudem soll der Verarbeitungsprozess auf eine Straßenserienproduktion ausgelegt werden. Das Projektkonsortium wurde mit der HOBUM Oleochemicals GmbH um einen erfahrenen Partner für Bioharze ergänzt.

Bioconcept-Car Porsche GT4 mit einer Karosserie aus Bioverbundwerkstoffen

Bioconcept-Car Porsche GT4 mit einer Karosserie aus Bioverbundwerkstoffen. Ein Förderprojekt des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL). Quelle: FNR/Norbert Breuer

Projekt Biobasierte Pouch-Verpackungen

Standbodenbeutel haben im Verpackungssektor zweistellige Wachstumsraten. Diese sogenannten Pouch-Verpackungen zeichnen sich durch ein geringes Verpackungsgewicht aus, sind wiederverschließbar und lassen sich für eine Vielzahl von Anwendungen einsetzen: von Trockenprodukten wie Nüssen über Fertigprodukte wie Suppen, Reibekäse, Soßen und Getränken bis hin zu stückigen Produkten wie Gemüse und Früchte sowie für Tiernahrung und Kosmetika. Zurzeit werden für Pouch-Anwendungen Verbundfolien in verschiedensten Zusammensetzungen eingesetzt. Dadurch sind diese Verpackungen nicht recycelfähig. Außerdem gibt es aktuell keine Pouch-Verpackungen aus biobasierten Kunststoffen.

Hier setzt das im August gestartete, dreijährige Verbundprojekt „Technologieentwicklung für Biobasierte Pouch-Verpackungen“ an. Zwei Industrie- und ein Forschungspartner wollen Pouch-Verpackungen aus biobasierten Kunststoffen entwickeln. Diese sollen genauso gut verarbeitbar sein wie die bisherigen fossilbasierten Verpackungen, sich aber werkstofflich recyceln lassen. Betrachtet wird der gesamte Produktionsweg vom Werkstoff bis zur Verpackungsmaschine.

Als assoziierte Partner wirken Lebensmittelhersteller am Projekt mit. Sie benennen die Anforderungen an die Pouches für die verschiedenen Inhalte, unterstützen die Entwicklungen und beraten die Verbundpartner hinsichtlich Handhabbarkeit und optischer Aufmachung.

Projekt Seifenblasen aus Holz

Waschaktive Substanzen (Tenside) bewirken, dass zwei eigentlich nicht miteinander mischbare Flüssigkeiten, wie z. B. Öl und Wasser, fein vermengt werden können. Tenside werden nicht nur für die Herstellung von Seifen, Waschmitteln und Kosmetika benötigt, sondern spielen auch in vielen industriellen Prozessen eine wichtige Rolle. Hergestellt werden Tenside größtenteils aus fossilen Rohstoffen. Dabei liefert uns die Natur ein breites Spektrum an Biotensiden, zu denen auch die Rhamnolipide gehören.

Bisher war die biotechnologische Herstellung von Rhamnolipiden sehr schwierig, da sie natürlicher Weise von einem humanpathogenen Bakterium produziert werden. In einem vom BMEL geförderten Projekt ist es Forscher*innen der Universität Hohenheim, der Universität Ulm und der Technischen Universität Braunschweig gelungen, diesen Prozess in ein „unproblematisches“ Bakterium zu überführen. Zudem konnte der gesamte Produktionsprozess optimiert werden.

Seifenblase auf Holzuntergrund, Quelle: FreiDenker26- stock.adobe.com

Seifenblase auf Holzuntergrund, Quelle: FreiDenker26- stock.adobe.com

Projekt Neuartige Lignin-basierte Elektrolyte für den Einsatz in Redox-Flow-Batterien

In einer Redox-Flow-Batterie wird die elektrische Energie in Form von chemischen Verbindungen, die in getrennten Kreisläufen zirkulieren, gespeichert. Redox-Flow-Batterien eignen sich als Pufferbatterie für Windkraftanlagen, aber es gibt auch Pläne für eine Nutzung als Batterie für E-Autos.

Bisher werden als Elektrolyte Vanadium-Verbindungen genutzt, die teuer und giftig sind. Eine Alternative könnten organische Verbindungen sein, die sich aus Lignin gewinnen lassen. Lignin wiederum fällt als preisgünstiges Abfallprodukt bei der Zellstoff- und Papierherstellung aus Holz in großem Maßstab an.

Nach erfolgreichem Abschluss der ersten Projektphase will die CMBlu Energy AG in dem im August gestarteten Verbundprojekt die Nutzung von Lignin in Redox-Flow-Batterien gemeinsam mit sechs Partnern aus Wissenschaft und Industrie unter Wirtschaftlichkeits-Gesichtspunkten weiter optimieren. Im Idealfall könnten Zellstofffabriken zu Holz-Bioraffinerien ausgebaut werden, die in einem integrierten System Cellulose zu Zellstoff und Lignin zu Elektrolyten und weiteren Chemikalien umwandeln.

Biobasierte Additive für Kunststoffe: Studie zeigt Stand, Potenziale und Forschungsbedarf auf

Eine Übersicht der für biobasierte Kunststoffe eingesetzten Additive, sowohl konventionell als auch biobasiert, haben die Bio Math GmbH und das Kunststoff-Zentrum SKZ im Auftrag der FNR erstellt. Zudem enthält die Studie Handlungsempfehlungen, wie die Weiterentwicklung der biobasierten Wirkstoff-Gruppe zukünftig gefördert werden kann.

Forum "Biobasierte Kunststoffe" am 26.10.20

Um die Datenlage rund um biobasierte Kunststoffe zu verbessern, hat das BMEL zwei Studien gefördert, die sich mit der tatsächlichen Haltbarkeit von kurz- und langlebigen biobasierten Kunststoffen beschäftigt haben:

Die Ergebnisse aus diesen Studie wurden auf der Online-Veranstaltung Forum Biobasierte Kunststoffe – Kurz- und Langzeitanwendungen  am 26. Oktober vorgestellt.