Forschung: Es geht nicht nur um Batterien und Kunststoffe

Die Forschung zu den Zukunftsthemen Recycling und Circular Economy boomt und wird staatlich sowie auf EU-Ebene gefördert. Dabei konzentrieren sich derzeit viele Projekte infolge der Energie- und Mobilitätswende und aufgrund der Plastikmüll-Problematik auf die Bereiche Batterie- und Kunststoffrecycling. Aber es gibt auch noch andere Forschungsschwerpunkte, wie die folgende Auswahl im Überblick zeigt.

Intelligentes Recycling
An der TU Dresden läuft im Zeitraum 2022 bis 2024 das Projekt „SmartRecycling“, ein F&E-Vorhaben zur Entwicklung von Konzepten zur automatischen Sortierung großstückiger Abfälle und damit zur Verbesserung der Recyclingquote in diesem Sektor. Modernste Technologien aus Robotik, Sensorik und Künstlicher Intelligenz kommen hier zum Einsatz.

„Grüner“ Wasserstoff, Recycling von Windenergieanlagen
Damit befassen sich die ebenfalls an der TU Dresden angesiedelten Projekte TH2OR, KoReNaRo und RecycleWind 2.0, die voraussichtlich in diesem Jahr abgeschlossen werden. „TH2OR“ entwickelt ein IT-basiertes Tool zur Beurteilung und Verbesserung der Ressourceneffizienz von Anlagen, die „grünen“ Wasserstoff erzeugen, „KoReNaRo“ ein umfassendes Konzept für Recycling und Nachnutzung von Rotorblättern aus Kunststoffverbundmaterialien und „RecycleWind 2.0“ ein resilientes und selbstlernendes Verwertungsnetzwerk für das Recycling von Windenergieanlagen.

Nebenprodukt der Abfallverbrennung
Ein neues Forschungsprojekt der TU Bergakademie Freiberg mit der Energy from Waste GmbH untersucht alternative Verwertungswege für MVA-Flugstaub. Den Angaben nach könnte ein Großteil der 270.000 Tonnen Flugstaub, die jährlich in den 17 Abfallverbrennungsanlagen des Industriepartners insgesamt anfallen, reduziert werden. Das Projekt startete im Oktober 2021 und hat eine Laufzeit von drei Jahren.

Nutzen statt besitzen
Die BMBF-Fördermaßnahme „Ressourceneffiziente Kreislaufwirtschaft – Innovative Produktkreisläufe“ (ReziproK, 2018 bis 2023) zielt auf die Verlängerung der Lebensdauer und Intensivierung der Nutzung von Produkten, Anlagen und Investitionsgütern. Das soll durch Innovationen im Bereich des Produktdesigns, durch Erschließung der Möglichkeiten digitaler Technologien sowie durch die Etablierung innovativer Geschäftsmodelle erreicht werden. Nicht mehr primär der Verkauf der Produkte ist hier entscheidend, sondern die Vermarktung der damit verbundenen Leistung. „Nutzen statt besitzen“ lautet die Devise. Der Hersteller bleibt im Besitz des Produktes und hat selbst ein erhebliches wirtschaftliches Interesse an der Verlängerung der Produktlebensdauer und an der Nutzenintensivierung.

Kreislaufwirtschaft im Bauwesen
Mittlerweile 17 Verbundprojekte zählt die 2018 gestartete BMBF-Fördermaßnahme „Ressourceneffiziente Kreislaufwirtschaft – Bauen und Mineralische Stoffkreisläufe (ReMin)“. Dabei geht es um die erweiterte Nutzung von Sekundärrohstoffen aus Baurestmassen, Schlacken, Aschen sowie bergbaulichen Rückständen. Begleitet wird die anwendungsorientierte Forschung mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie vom Vernetzungs- und Transfervorhaben „TReMin“.

Vom Labor auf den Markt
In den Laboren von Forschungsinstituten und Unternehmen wird eine Vielzahl an Ideen geboren und erprobt, die den Umbau der Wirtschaft zu einer Green Economy voranbringen sollen. Bevor sie zur Anwendung kommen, brauchen sie eine wissenschaftlich fundierte Weiterentwicklung im industriellen Maßstab. Diese Prüfung auf technische und wirtschaftliche Machbarkeit erfolgt in Prototyp- und Referenzanlagen, die wirtschaftlich nicht ohne Risiko sind.

Die BMBF-Fördermaßnahme „r+Impuls – Innovative Technologien für Ressourceneffizienz – Impulse für industrielle Ressourceneffizienz“ unterstützt diesen Schritt vom Labor auf den Markt. Schwerpunkte der Unterstützung sind innovative Technologien, die Material- und Energieverbrauch in rohstoffintensiven Produktionssystemen senken, kritische Rohstoffe substituieren, wertvolle Materialien aus Abfallströmen rückgewinnen oder das Treibhausgas CO2 als Ressource nutzen.

CO2 als nachhaltige Kohlenstoffquelle
Das Projekt „CO2-WIN“ ist Teil der Leitinitiative „Green Economy“ im Rahmenprogramm „Forschung für Nachhaltige Entwicklung“ (FONA3) des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF). Ziel der Förderung ist, die Nutzung von CO2 als nachhaltiger Kohlenstoffquelle weiter voranzutreiben, um die Rohstoffbasis der deutschen Wirtschaft zu verbreitern und gegenüber Versorgungskrisen abzusichern. Thematische Schwerpunkte der Förderung sind:

• Carbonatisierung und Mineralisierung: Herstellung und Bewertung absatzfähiger Produkte durch die Carbonatisierung von CO2 sowie die Entwicklung geeigneter Carbonatisierungsprozesse für natürliche Mineralien, industrielle Schlacken oder Betone.
• Künstliche Photosynthese: Direkte Nutzung von Sonnenenergie zur chemischen Reduktion von CO2, beispielsweise mittels integrierter Systeme zur künstlichen Photosynthese.
• Elektrochemische Umwandlung von CO2: Entwicklung innovativer elektrokatalytischer Verfahren zur chemischen Reduktion von CO2 mit einer realistischen Perspektive der Übertragung in die industrielle Praxis.
• Chemische und biotechnologische Umwandlung von CO2: Entwicklung biotechnologischer oder chemisch-biotechnologischer Verfahren zur stofflichen Nutzung von CO2.

Ein wichtiger Aspekt ist dabei die Verknüpfung verschiedener Wirtschaftszweige im Rahmen einer industriellen Symbiose entlang der gesamten CO2-Wertschöpfungskette.

Internationale Forschungs­kooperationen
Im Fokus von „Client II“ steht die Förderung nachfrageorientierter FuE-Kooperationen mit Partnern in ausgewählten Schwellen- und Entwicklungsländern. Das Ziel ist, für konkrete Herausforderungen im Partnerland innovative und nachhaltige Lösungsansätze zu entwickeln und zu implementieren. „Client II“ soll zusätzlich einen Beitrag dazu leisten, durch die Unterstützung der Kooperation mit entsprechenden Partnerländern Bildung, Forschung und Innovation in Deutschland zu stärken und die Wettbewerbsfähigkeit deutscher Unternehmen zu unterstützen. Gleichzeitig sollen damit neue Marktpotenziale für exportorientierte innovative deutsche Unternehmen – insbesondere kleine und mittlere Unternehmen (KMU) – erschlossen werden. Prioritäre Themenbereiche sind: Rohstoffeffizienz und Kreislaufwirtschaft, Wassermanagement, Klimaschutz/Energieeffizienz, Anpassung an den Klimawandel, Landmanagement, nachhaltige Energiesysteme und Naturrisiken.

(Erschienen im EU-Recycling Magazin 02/2022, Seite 32, Foto: TSUNG-LIN WU / stock.adobe.com)