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Aktuelle Projekte

Markerbasiertes Sortier- und Recyclingsystem für Kunststoffverpackungen

Ziel des Vorhabens ist der Aufbau eines markerbasierten Sortier- und Recyclingsystems von der Verpackungsentwicklung über die Sortiertechnik bis hin zur hochwertigen werkstofflichen Verwertung. Im MaReK-Projekt wird damit die Eignung von Fluoreszenz-Markern für den abfallwirtschaftlichen Einsatz nachgewiesen. Dazu wird der Einsatz der vom Projektpartner Polysecure entwickelten und patentierten TBS-Technologie als Lösungsmöglichkeit pilothaft entwickelt und industrierelevant getestet.
Geschwindigkeit, Effektivität und Wirtschaftlichkeit der Sortierung verschiedener Zusammensetzungen der Sammelfraktionen werden unter industrierelevanten Randbedingungen untersucht. Im Projekt wird die gesamte Wertschöpfungskette des Verpackungslebenszyklus vom Design über die  Verfahrensentwicklung für Marker-Applikation und Sortierung bis zur Rückgewinnung der Werkstoffe adressiert. Ansätze einer neuen Verpackungsgovernance werden mit den relevanten Stakeholdern ausgearbeitet und sollen mittelfristig neben den technischen Ergebnissen des Vorhabens als Grundlage für den nachhaltigeren Verpackungseinsatz dienen.

Projektdauer

2017 - 2019

Mittelgeber

im BMBF-Förderschwerpunkt „Plastik in der Umwelt“ im Rahmen der Leitinitiative „Green Economy“, Rahmenprogramm „Forschung für Nachhaltige Entwicklung - (FONA³)

Förderkennzeichen

033R195A

Verbundprojektorganisation

Institut für Industrial Ecology (INEC), Hochschule Pforzheim

Projektpartner

  • Polysecure GmbH (Freiburg)
  • Werner & Mertz GmbH (Mainz)
  • Der Grüne Punkt – Duales System Deutschland GmbH (Köln)
  • Institut für Mikrostrukturtechnik des Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
  • die Unterauftragnehmer CMO-SYS GmbH und Nägele Mechanik GmbH
  • assoziierter Partner: Umwelttechnik BW GmbH (Landesagentur für Umwelttechnik und Ressourceneffizienz Baden-Württemberg)

Projektwebseite

Entwicklung eines ressourceneffizienten Wassermanagement- und Anlagenkonzepts für Vorbehandlungs- und Tauchlackieranlagen unter Nutzung der Elektroimpulstechnologie zur Dekontamination von industriellen Wässern und Lacken

Kern des Konzepts ist ein Entkeimungsverfahren auf Basis der Elektroimpulstechnologie. Erstmalig wird dieses Verfahren auf Lacke und Wässer im Tauchlackierprozess angewandt werden. Ziel ist es, die mikrobielle Belastung der verschiedenen Prozessflüssigkeiten zu unterbinden. Für die Impulstechnik werden neuartige, halbleitergeschaltete Impulsgeneratoren entwickelt und eingesetzt. Auf Basis grundlegender Erkenntnisse aus der ersten Projektphase wird eine industrielle Demonstrationsanlage aufgebaut und bei Lackherstellern getestet. Ein Konzept für ein innovatives Wassermanagement für die Tauchlackierung mit reduzierten Betriebskosten und verbesserter Kreislaufführung wird erarbeitet.
Aufgabe des INEC ist die strukturierte Aufnahme und Abstimmung von Anforderungen an das Verfahren unter Berücksichtigung der Aspekte Markt - Anwender – Technik – Umwelt. In einer integrierten Nachhaltigkeitsanalyse werden ökonomische und ökologische Leitplanken erarbeitet und Optimierungsvorschläge auf Basis von Energie- und Stoffstrommodellen aufgezeigt.

Projektdauer

2016 - 2019

Mittelgeber

Förderschwerpunkt "Nachhaltiges Wassermanagement" (NaWaM) im Rahmen des Förderprogramms "Forschung für nachhaltige Entwicklungen" (FONA)

Förderkennzeichen

02WAV1405C

Projektkoordination

Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Hochleistungsimpuls- und Mikrowellentechnologie (IHM), Dr.-Ing. Wolfgang Frey

Projektpartner

Projektwebseite

Planspiele zur Aufdeckung von betrieblichen Energie- und Ressourceneffizienzmaßnahmen

Ressourceneffizienz einmal anders - spielerisch, interaktiv und praxisnah. Mit Planspielen in sechs Anwendungsbereichen werden die Resource Efficiency Awareness gesteigert, ein effizienter Energie- und Materialeinsatz in Produktionsabläufen erlernt und damit ressourceneffizientes Handeln vermittelt.

Kern des Projekts ist die Entwicklung von Simulationen in den Anwendungsbereichen (1) Energie- und Stoffstrommanagement in der Produktion, (2) THG-erweiterte Materialflusskostenrechnung, (3) THG-erweiterte Lean Production, (4) Energierelevanz von Industriegebäuden, (5) Relevanz energiebetriebener Querschnittstechnologien sowie (6) Produktentstehungsprozess. Sie wenden sich an operative Entscheidungs­träger in der produzierenden Wirtschaft.

Ziel des Projekts ist die Vermittlung eines effizienten Energie- und Materialeinsatzes und somit eine direkte und indirekte Einsparung von Treibhausgasemissionen (THG). Am konkreten Beispiel sollen typische Situationen aus der Praxis vorgestellt und Lösungskonzepte erarbeitet bzw. „erspielt“ werden, etwa zur Aufdeckung von Effizienzpotentialen, zur Entwicklung geeigneter Maßnahmen und deren Kommunikation und Durchsetzung im Unternehmen. Dazu werden die betrieblichen Abläufe in Planspielen aufbereitet. Schlüsselfaktoren sind dabei die soziale Interaktion im Spiel, die Lerneffekte sowie die Beiträge zur Lösung von Zielkonfliktsituationen und die direkte Übertragbarkeit der in der Simulation eingesetzten Methoden im eigenen Unternehmen. Mit den Simulationen soll eine Resource Efficiency Awareness geschaffen sowie die Entscheidungs- und Handlungskompetenz bei operativen Entscheidungsträgern in der Produktion gestärkt werden. Die entwickelten Spiele werden bereits während der Projektlaufzeit über unterschiedliche Netzwerke angeboten und nach Projektende für weitere Schulungszwecke genutzt.

Das Weiterbildungsangebot vermittelt damit spezifisches Wissen im Bereich Ressourceneffizienz direkt an der Schnittstelle zwischen Management und Produktion und hilft, Hemmnisse zu beseitigen und Innovationsprozesse anzustoßen. So kann eine Mitarbeiterqualifizierung und langfristige Verhaltensänderung im Betrieb erreicht werden, die mit der Umsetzung von verschiedenen Ressourceneffizienzmaßnahmen zu einer Einsparung von THG führt.

Projektleitung

Projektdauer

2016 - 2019

Mittelgeber

Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit

Projektabwicklung: Projektträger Jülich

Nachhaltigkeitsaspekte der Goldgewinnung und des Goldrecyclings und Lehren für ein umfangreiches Metallrecycling

Die Versorgung mit Metallen unterliegt zunehmend Risiken und Beschränkungen, die sich derzeit in der Volatilität der Weltmarktpreise zeigen. EU, Bundesregierung und die Fachwelt sprechen von kritischen Rohstoffen und fordern den effizienten Umgang mit den Ressourcen, u.a. die verstärkte Nutzung in Kreisläufen. Das Edelmetall Gold zählt nicht unmittelbar zu den kritischen Rohstoffen, nimmt aber die Rolle des knappen und begehrten Metalls seit Jahrtausenden ein. Im Schmuckbereich wird es zu einem großen Teil immer wieder recycelt. Neue Anwendungen im Hightech-Bereich, z.B. in der Elektronik, kommen hinzu und erschweren dieses Recycling. Hauptproblem ist dabei die Logistik und die Aufkonzentration der Produktströme, die das Recycling kostenmäßig und energetisch aufwendig machen. Gleichzeitig ist der Abbau von Primärgold mit großen ökologischen und sozialen Problemen verbunden, etwa im informellen Artisanal Mining-Bereich in Entwicklungs- und Schwellenländern. Dies beeinflusst erheblich die Umweltbilanz des Rohstoffs Gold.
Zusammen mit führenden Scheideanstalten sollen die wichtigsten Gewinnungs-, Verarbeitungs- und Recyclingpfade für Gold ganzheitlich untersucht werden. Die Vor- und Nachteile werden dargestellt, Lücken in den weltweit gebräuchlichen Datensätzen, z.B. für LCA, sollen geschlossen werden. Die Probleme des Artisanal Mining und die Chancen des Recyclings werden erörtert. Gold ist somit Fallbeispiel für eine heute schon reale Kreislaufwirtschaft eines knappen Metalls.

Projektleitung

Projektdauer

2016 - 2019

Mittelgeber

Bundesmininisterium für Bildung und Forschung - Programm FHprofUnt

Förderkennzeichen

03FH045PX5

Vergleichende Analyse der Ressourceneffizienz von Primär-  und Sekundärrohstoffgewinnung – Volkswirtschaftliche Indikatoren und der energetische Aufwand als zentraler Bewertungsindikator - der Rohstoff-Energie-Nexus

Im Projekt werden drei Themenkomplexe bearbeitet. Der erste Komplex befasst sich mit der Bedeutung der Primärrohstoff- in Relation zur Sekundärrohstoffwirtschaft in Baden-Württemberg.
Der zweite Komplex beschäftigt sich mit der Regionalisierung aktueller nationaler und internationaler Ansätze für volkswirtschaftliche Indikatoren zur Messung der Ressourceneffizienz.
Im dritten vom INEC bearbeiteten Themenkomplex wird ein umfassender Bewertungsansatz zur Beurteilung des ökologischen und ökonomischen Aufwands bei der Primär- und Sekundärgewinnung von Rohstoffen vorgeschlagen. Im Mittelpunkt steht der Energieaufwand, der mit der Gewinnung oder dem Recycling von Rohstoffen verbunden ist („Nexus“). Der Ansatz befasst sich z.B. mit dem Energieaufwand bei sinkendem Erzgehalt in der Primärgewinnung oder bei wachsender Dissipation von Wertstoffen beim Recycling. Angestrebt wird ein energetischer Indikator, der sowohl die Primär- und Sekundärgewinnung für verschiedene Rohstoffe wie auch die Substitution von Rohstoffen untereinander umfasst.

Projektleitung

Projektdauer

2016 - 2018

Mittelgeber

Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg
BWplus, Programm Lebensgrundlage Umwelt und ihre Sicherung

Zentrum für angewandte Forschung (ZAFH) Urbane Energiesysteme und Ressourceneffizienz

Projektdauer

01.08.2015-31.07.2018

Mittelgeber

Das Vorhaben wird durch das Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst (MWK) und dem Europäischen Fond für regionale Entwicklung (EFRE) für den gemeinschaftlichen Mehrwert im Rahmen von "Investition in Ihre Zukunft" unterstützt.

Förderkennzeichnen

FEIH_ZAFH_562822

Projektbeschreibung

Die Entwicklung einer serviceorientierten Modellarchitektur zur Lösung gekoppelter verteilter Simulations-, Optimierungs- und Energiemanagementaufgaben in urbanen Energiesystemen ist ein essentielles Ziel des ENsource Verbunds. Für urbane Energiesysteme werden innovative Simulations-, Optimierungs-, Energie- und Ressourcenmanagementstrategien sowie neue Geschäfts- und Wertschöpfungsmodelle entwickelt und in fünf Fallstudien validiert.
Urbane Energiesysteme lassen sich systemisch als hochkomplexe Strukturen charakterisieren, die durch eine zunehmend dezentralisierte und fluktuierende Erzeugung sowie die verstärkte Vernetzung von Erzeugern, Wandlern, Speichern, Verteilern und Verbrauchern intelligente Kommunikations- und Steuerungssysteme benötigen, um möglichst hohe Anteile erneuerbarer Energien bei maximaler Energieeffizienz zu ermöglichen und sowohl auf kurzfristige Lastschwankungen als auch auf mittelfristig abnehmende Bedarfe durch erhöhte Energie- und Ressourceneffizienz reagieren zu können. Die zunehmende Kombination von elektrischen und thermischen Netzen und Speichern sowie die Aktivierung von Flexibilisierungsoptionen bei den Verbrauchern erfordert die Entwicklung von innovativen systemübergreifenden Ansätzen und Prozessanalysen, um zukunftsfähige und (ressourcen-)effiziente Lösungen bereitzustellen und Umsetzungsbarrieren abzubauen. Acht forschungsstarke HAWs kooperieren mit (außer) universitären Partnern, Firmen und Kommunen, um urbane Simulations-, Automatisierungs- und Optimierungstools mit zugehörigen Geschäftsmodellen zu entwickeln und diese in Praxis-Fallstudien aus dem industriellen, gewerblichen und kommunalen Bereich einzusetzen und exemplarisch zu erproben.
Der Schwerpunkt des Instituts für Industrial Ecology liegt auf der Bewertung der Energie- und Ressourceneffizienz im Gesamtzusammenhang. Bei der Beurteilung komplexer urbaner Systeme sind neben dem Energieeinsatz und seinen ökologischen Auswirkungen auch der Einsatz anderer natürlicher Ressourcen zu berücksichtigen. Energie ist auch in Materialströmen, der Güterproduktion und in der Infrastruktur gebunden („Embodied Energy“). Dies spielt im Metabolismus von urbanen Systemen eine wichtige Rolle. Daraus folgen mehrere wichtige Aspekte: Energieeinsparpotenziale oder der Beitrag zum Klimaschutz können oft nur ganzheitlich im Kontext des gesamten Energie- und Stoffmetabolismus beurteilt werden. Gleichzeitig werden Methoden erforderlich, die komplexe technische Systeme und deren Umweltwirkung multikriteriell beurteilen und optimieren. Die ganzheitlichen Bewertungsansätze und die Optimierungsmethoden sollen in dem Vorhaben konkret auf die Fallbeispiele angewendet werden und eine übergeordnete Beurteilung von Handlungsoptionen bieten.

Begleitforschung zur Initiative "100 Betriebe für Ressourceneffizienz" des Landes Baden-Württemberg

Projektleitung

Projektdauer

12/2014 - 05/2016

Mittelgeber

Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg

Projektbeschreibung

Unternehmen des produzierenden Gewerbes aus Baden-Württemberg haben die Möglichkeit, ihre mit Erfolg umgesetzten oder in Planung befindlichen Maßnahmen zur Ressourceneffizienz für 100 Leuchtturmprojekte in Baden-Württemberg vorzuschlagen. Die besten Praxisbeispiele werden gemeinsam von den beteiligten Verbänden, dem Umweltministerium, Umwelttechnik BW und den Wissenschaftlern des Forschungsverbunds ausgewählt und sollen am Ende des Projekts öffentlich vorgestellt werden. Das Projekt „100 Betriebe für Ressourceneffizienz“ ist wesentlicher Bestandteil der „Allianz für mehr Ressourceneffizienz“, die 2013 zwischen der Landesregierung und den führenden Wirtschaftsverbänden des Landes geschlossen wurde, darunter dem Landesverband der Industrie (LVI) und den Landesgliederungen des Industrie- und Handelskammertags (BWIHK), des Verbands der Chemischen Industrie (VCI), des Verbands des Deutschen Maschinen- und Anlagenbaus (VDMA) sowie des Zentralverbands der Elektrotechnik- und Elektronikindustrie (ZVEI).
Das Projekt wird von einem Verbund aus dem Institut für Industrial Ecology (INEC), dem Institut für Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement (IAT) der Universität Stuttgart und Umwelttechnik BW fachlich betreut und organisatorisch koordiniert.

Simultane Energie- und Ressourceneffizienzoptimierung von Wärmeübertragungsregeneratoren

Projektdauer

01.03.2015 - 28.02.2018

Mittelgeber

Programm FHprofUnt

Förderkennzeichnen

03FH049PX4

Projektbeschreibung

Ziel des Forschungsprojektes ist die Optimierung von Wärmeübertragerrotoren mittels thermodynamischer Modellierungsansätze unter Berücksichtigung konstruktiv-fertigungstechnischer Merkmale.
Wärmeübertragerrotoren werden in Industrie und Haustechnik zur Wärmeübertragung von heißen in kältere Gasströme eingesetzt. Aus technischer Sicht befinden sich diese Regenerativwärmeübertrager wesentlich auf dem Stand der 1960er Jahre. Vor dem Hintergrund steigender Energiepreise und fortschreitender Klimaveränderung hat sich der Anreiz, Energie zurück zu gewinnen, deutlich erhöht. Im Projekt soll einerseits die Effizienz der Wärmerückgewinnung gesteigert aber auch eine ressourcenschonendere Fertigung der Rotoren ermöglicht werden.
Zunächst erfolgt die theoretische Modellbildung mit Umsetzung in ein Simulationsprogramm für die instationäre Wärmeübertragung eines kleinen Teilbereichs des Wärmeübertragers; davon ausgehend wird dieses Modell auf den kontinuierlichen Betrieb des Apparats übertragen. Mit diesem Modell können wichtige Parameter in Simulationsrechnungen variiert und in ihren Auswirkungen untersucht werden, ohne aufwändige Versuchsreihen durchzuführen.
Einzelne, durch Simulationsrechnungen als optimal ermittelte Geometrien des Wärmeübertragers können nachfolgend in reale Wärmeübertrager umgesetzt werden, um deren Eigenschaften mit den Simulationsergebnissen zu vergleichen. Die Ergebnisse aus diesem Vergleich fließen in die Anpassung des Modellierungsprogramms zurück, womit der Optimierungskreis geschlossen wäre.
Auf Basis dieser Erkenntnisse werden Rotorstrukturen entwickelt, die, angepasst an jeweils spezifische Anwendungsfälle, mit höherem Wirkungsgrad aufwarten und gleichzeitig mit geringerem Materialeinsatz ressourcenschonender gefertigt werden können.