Referenzprojekte

Hier finden Sie eine kleine Auswahl unserer Forschungsprojekte.

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  • Das Foto zeigt eine 1 x 1 Meter große und 9 cm starke Platte mit beige-hellbrauner Farbe, die auf einem Tisch liegt. Im Hintergrund ist eine Plattenpresse zu sehen.
    © Fraunhofer WKI

    Wie kann man besonders nachhaltige Wärmedämmstoffe für Gebäude herstellen? Mit Pilzen! Gemeinsam mit dem Braunschweiger Start-up »YcoLabs« nutzen wir das organische Wachstum von Pilzmyzel als natürliches Bindemittel, um pflanzliche Reststoffe wie Hanfschäben, Holzspäne oder Elefantengrasfasern zu Dämmstoffen zu verarbeiten. Besonderer Vorteil: Man kann die Dämmstoffe in quasi jede beliebige Form und Größe wachsen lassen. Dadurch sind sie sehr vielseitig einsetzbar. Um die Leistungsfähigkeit der Pilz-Dämmstoffe zu demonstrieren, stellen wir Prototypen für ein Anwendungsbeispiel her und testen sie in der realen Einsatzumgebung. In nachfolgenden Pilotprojekten mit der Bauindustrie möchten wir die Dämmstoffe zu verschiedenen, marktfähigen Produkten weiterentwickeln. Damit tragen wir dazu bei, den Anteil von nachwachsenden Rohstoffen in Gebäuden zu erhöhen und somit Klima- und Umweltschutzziele zu erreichen.

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  • Das Foto zeigt große Waldflächen mit abgestorbenen Bäumen (größtenteils Fichten).
    © Fraunhofer WKI

    Wärme, Trockenheit, Sturm, Borkenkäfer: Im Nationalpark Harz führt der Klimawandel zu großflächigen Waldschäden. Die Wiederbewaldung wird Jahrzehnte dauern. Dies hat erhebliche Auswirkungen auf die Holz- und Forstwirtschaft, den Tourismus und somit auf das Wohlergehen der regionalen Bevölkerung. Gemeinsam mit Forschungs- und Regionalpartnern entwickeln wir unterschiedliche Szenarien für die Wiederbewaldung und prognostizieren deren Ökosystemleistungen sowie darüber hinausgehende, sozioökonomische Effekte. Ein Ansatz besteht darin, die abgestorbenen Fichtenbestände durch klimaresistentere Laubbaumarten zu ersetzen. Am Fraunhofer WKI untersuchen wir die erzielbare Holzqualität und -ausbeute sowie die Eignung der Hölzer zur Herstellung von Holzwerkstoffen.

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  • Das Foto zeigt ein Getreidefeld, das durch Gehölzstreifen in etwa 30 Meter breite Abschnitte unterteilt ist. Die Pappelstreifen mit je 4 Baumreihen sind 12m breit.
    © Lignovis GmbH

    Mit diesem Projekt möchten wir zeigen, wie Agroforstsysteme mit schnellwachsenden Pappeln eine zukunftsfähige Landwirtschaft ermöglichen und gleichzeitig die Holzindustrie stärken können. Gemeinsam mit Forschungs- und Praxispartnern bauen wir Modellregionen in Norddeutschland auf und entwickeln innovative Wertschöpfungsketten für Pappelholz – insbesondere für die stoffliche Nutzung. Der Fokus des Fraunhofer WKI liegt dabei auf der Entwicklung von Holzwerkstoffen und hybriden Materialverbünden. Durch die Optimierung des Pappelanbaus sollen passende Holzqualitäten und -sortimente erzielt werden. Um den landwirtschaftlichen und holznutzenden Betrieben den Einstieg in die Agroforst-Wertschöpfungsketten zu erleichtern und die Holzabnahme zu stabilen Konditionen sicherzustellen, werden im Projekt Kooperationsmodelle entwickelt und Netzwerke aufgebaut.

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  • Das Foto zeigt ein wenige Zentimeter großes, karamellbraunes Schaumstoffstücks mit feinen, leicht unregelmäßigen Poren und glatter Oberfläche.
    © Fraunhofer WKI

    Der Holzbestandteil Lignin fällt in großen Mengen als Nebenprodukt bei der Zellstoff- und Papierherstellung an. Gemeinsam mit Industriepartnern entwickeln wir daraus einen hochleistungsfähigen Bio-Schaumstoff. Um das Marktpotenzial zu demonstrieren, wird der Ligninschaum im Projekt zu Formteilen für die Automobilindustrie verarbeitet. Diese sollen in PKW-Stoßfängern (»Stoßstangen«) als Kern zum Einsatz kommen. Auch in vielen anderen Anwendungen könnten petrochemische Schaummaterialien durch klimafreundliche Ligninschäume ersetzt werden – beispielsweise bei Verpackungen, Dämmstoffen oder als Kernmaterial in Windkraft-Rotorblättern.

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  • Das Foto zeigt ein Stück Spanplatte neben einem Laborglas mit einer zähen, schwarzbraunen Flüssigkeit sowie einem kleinen Haufen Holzspäne.
    © Fraunhofer WKI | Manuela Lingnau

    Spanplatten sind ein nachhaltiges und günstiges Baumaterial für Häuser und Möbel. Sie können aus regional verfügbaren Holzresten sowie recyceltem Altholz hergestellt werden. Mit diesem Forschungsvorhaben werden Spanplatten noch zukunftsfähiger. Gemeinsam mit Industriepartnern entwickeln wir Spanplatten, die mit einem neuartigen Klebstoff hergestellt werden. Er soll kein gesundheitskritisches Formaldehyd freisetzen und vollständig aus biogenen Rohstoffen bestehen. Außerdem testen wir, ob sich die Spanplatten mit alternativen Holzarten herstellen lassen, die aufgrund des Waldumbaus künftig vermehrt zur Verfügung stehen.

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  • Das Foto zeigt eine Laborapparatur mit einem kolbenförmigen Druckbehälter und daneben einen Messbehälter, der mit feinen Holzspänen gefüllt ist.
    © Fraunhofer WKI | Manuela Lingnau

    In Deutschland fallen jährlich etwa 8 bis 10 Millionen Tonnen Altholz an. Gut 80 Prozent davon werden direkt energetisch verwertet, also verbrannt. Um die Ressource Holz effizienter zu nutzen, müsste zunächst deutlich mehr Altholz als Material wiederverwendet werden (stoffliches Recycling). Ein Hemmnis besteht darin, dass sich etwaige Schadstoffbelastungen bisher nur mit recht hohem Aufwand feststellen lassen. Eine wesentliche Vereinfachung wird in einem Projekt unter Leitung der Universität Greifswald gemeinsam mit dem Fraunhofer WKI und Industrieunternehmen entwickelt: die Optimierung der »Röntgen-Fluoreszenz-Analytik (RFA)« für die Probenart Altholz. Die neue Analysemethode soll von allen Beteiligten der Altholz-Wertschöpfungskette einfach und schnell anzuwenden sein – zum Beispiel von Recyclingunternehmen, Holzwerkstoffherstellern und Behörden.

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  • Das Foto zeigt ein hellbraunes, festes Gewebe (links) sowie die gleiche Gewebeart mit glänzender Oberfläche und intensiverer Färbung (rechts).
    © Fraunhofer WKI | Manuela Lingnau

    Organobleche aus Faserverbundkunststoff lassen sich angelehnt an die formgebenden Prozesse aus der Stahl- oder Aluminiumblechverarbeitung umformen. Bisher kommen für die Herstellung vor allem Glasfasern aber auch Carbon- oder Aramidfasern sowie petrochemische Kunststoffe zum Einsatz. Gemeinsam mit dem Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe (IfBB) der Hochschule Hannover entwickeln wir eine nachhaltige und konkurrenzfähige Alternative: Bio-Organobleche aus Naturfasern und Biokunststoff mit verbesserten Materialeigenschaften sowie hoher Recyclingfähigkeit. Sie könnten diverse Produkte nachhaltiger machen – darunter Fahrzeuge, Gehäuse, Verkleidungen und Sportgeräte. Auch dank der guten Verfügbarkeit preiswerter Rohstoffe haben Bio-Organobleche ein hohes Marktpotenzial.

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  • Das Foto zeigt eine Niedermoorfläche mit einer Vielzahl an Typha-Pflanzen sowie weißen Erntekästen auf einem Holzsteg.
    © 3N Kompetenzzentrum

    Moore schützen, Treibhausgasemissionen vermeiden und gleichzeitig wertvolle Rohstoffe für Haus- und Gartenbau gewinnen: Das ist das Ziel dieses Modell- und Demonstrationsvorhabens, das in zwei Modellregionen in den Landkreisen Emsland und Cuxhaven von insgesamt 13 Partnern aus Forschung und Wirtschaft umgesetzt wird. Aufgabe des Fraunhofer WKI ist die Entwicklung, Herstellung und Prüfung von Bauprodukten auf Basis von Rohrkolben in enger Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IBP.

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  • Das Foto zeigt einen großen Haufen alter Formen für die Betonschalung. Sie bestehen aus verschiedenen miteinander verklebten Holzwerkstoffen, sowohl beschichtete als auch unbeschichtete.
    © HABAU Deutschland GmbH

    Bei der Herstellung von Betonfertigbauteilen kommen Schalungen aus Holz und Styropor zum Einsatz. Nach mehrmaligem Gebrauch werden sie kostenpflichtig entsorgt. Aufgrund von Beschichtungen und Betonresten können die Schalbretter bisher nur thermisch verwertet werden (Verbrennung). Gemeinsam mit einem Industriepartner entwickeln wir eine Lösung für die stoffliche Verwertung: Wir möchten aus den Schalungsbrettern Holzschaum herstellen, der wiederum für die Betonschalung eingesetzt werden kann – als Ersatz für Aussparungskörper aus Styropor. So ließen sich Betonfertigteile effizienter produzieren und hohe Mengen an fossilen Rohstoffen einsparen. Darüber hinaus könnten weitere nachhaltige Produkte mit dem Holzschaum hergestellt werden, darunter Dämmstoffe, Verpackungen, Windrad-Rotorblätter sowie Sandwichelemente für Gebäude, Fahrzeuge, Möbel oder Sportgeräte.

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  • Die Fotomontage zeigt einen Baumstamm, einen Haufen braunes Ligninpulver und die symbolhafte, grafische Darstellung eines Stuhls.
    © Fraunhofer WKI | Manuela Lingnau

    Kleine Stadtwohnungen, Umzüge sowie wechselnde Wohn- und Arbeitssituationen: Möbel müssen heutzutage hohe Ansprüche an Funktionalität und Flexibilität erfüllen. Gemeinsam mit Forschungspartnern und Unternehmen entwickeln wir Möbel, die diesen Anforderungen gerecht werden und zudem nachhaltig sind. Ausgangspunkt ist die Neu- und Weiterentwicklung von Compounds, Schäumen und Lederimitaten aus Lignin – einem pflanzlichen Reststoff der Industrie. Daraus sollen modulare, leichte Möbel entstehen, die sich einfach auseinander bauen, mitnehmen, reparieren und umnutzen lassen. Das heißt: Die Materiallebensdauer soll möglichst lang sein. Ein weiterer Schwerpunkt des Projekts ist die Recyclingfähigkeit der Möbel – von ganzen Baugruppen bis zur sortenreinen Auftrennung und Aufbereitung der einzelnen Materialien. Möglichkeiten des Materialtransfers auf weitere Anwendungsbereiche wie Modeindustrie und Wohnmobilbereich werden ebenfalls betrachtet.

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  • Das grafische Bezugsdiagramm zeigt die drei Stationen Wald, Fabrik, Gebäude als Teil eines Kreislaufs. Die Darstellung des Kreislaufs entspricht dem allgemein üblichen Recyclingsymbol. In der Mitte des Kreislaufs steht »CO2« und das Euro-Symbol.
    © Fraunhofer WKI | Manuela Lingnau

    Häuser aus Holz sind gut für das Klima und schonen endliche Ressourcen wie Beton oder Stahl. Insbesondere der Bau von mehrgeschossigen Gebäuden und ganzen Stadtquartieren in Holzbauweise bietet ein hohes Potenzial, um Klimaschutzziele zu erreichen und die Bauwirtschaft mit Blick auf die Zukunft zu stärken. Im internationalen Vergleich steckt der Holzbau im Deutschland aber noch in den Kinderschuhen. Das möchten wir ändern. Gemeinsam mit Projektpartnern untersuchen und optimieren wir die Vernetzung und Zusammenarbeit der Akteure entlang der Wertschöpfungskette »Urbaner Holzbau« am Beispiel der Region Berlin-Brandenburg. Im Rahmen dieses Projekts untersuchen wir am Fraunhofer WKI die regional verfügbaren Kiefernholzsortimente, um daraus hochqualitative Holzbauelemente herzustellen. Ziel ist es, Metropolregionen auf dem Weg zur Klimaneutralität zu unterstützen und die deutsche Bauindustrie zukunftsfähig zu machen – auf Basis von nachwachsenden Rohstoffen sowie geschlossenen, effizienten Ressourcenkreisläufen.

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  • Das Foto zeigt ein kleines, rechteckiges, flaches Stück Werkstoff, das per Hand bogenförmig verformt wird.
    © Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt (DLR)

    Aerogele sind hochporöse, federleichte Werkstoffe mit außergewöhnlichen Eigenschaften: extrem niedrige Wärmeleitfähigkeit, geringe Schallübertragung sowie hohe Adsorptionswirkung für flüchtige organische Verbindungen. Sie eignen sich hervorragend sowohl für den Leichtbau als auch als Filtermaterial und gelten daher als Zukunftswerkstoff. Gemeinsam mit Forschungs- und Industriepartnern entwickeln wir ein Verfahren zur Herstellung von Aerogelen auf Basis von Altholz. Aus den Aerogelen stellen wir Prototypen von Dämmstoffen und schadstoffadsorbierenden Raumluftfiltern her, die in Gebäuden und Fahrzeugen eingesetzt werden können. Darüber hinaus sollen Transfermöglichkeiten zu Anwendungen in der Abgasreinigung aufgezeigt werden. Weiteres Projektziel: Aus den Produkten sollen die für die Herstellung der Aerogele benötigten Rohstoffe wiedergewonnen werden. Mit dieser nachhaltigen Werkstofflösung unterstützen wir den Gesundheitsschutz sowie den Kampf gegen Klimawandel und Ressourcenknappheit.

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  • Das Foto zeigt einen quaderförmigen Körper, der aus einem luftigen, aber stabilen Gemisch verschiedengroßer Holzspäne besteht.
    © Fraunhofer WKI

    Hybride Leichtbauwerkstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen gewinnen am Markt zunehmend an Bedeutung. Mit ihnen lassen sich ressourcen- und klimaschonende Produkte herstellen, die mehrere Funktionen erfüllen – zum Beispiel tragfähige Bauprodukte mit integriertem Wärme- und Schallschutz sowie strapazierfähige (Polster-)Möbel und Verpackungen. Effiziente Bauteilgeometrien ermöglichen hohe Gewichtseinsparungen bei gleichzeitig hoher mechanischer Stabilität. Gemeinsam mit Forschungs- und Industriepartnern entwickeln wir ein Verfahren für die Fertigung von komplex geformten Produkten aus Holz bzw. Agrarstoffen und Biokunststoffen mittels Formteilautomaten. Wichtiger Bestandteil der Material- und Technologieentwicklung ist zudem eine möglichst hochwertige, stoffliche Recyclingfähigkeit der Produkte nach Ende der ersten Nutzungszeit.

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  • Das Foto zeigt einen handelsüblichen, aufrecht stehenden Mauerziegel mit 12 gleichmäßig angeordneten Hohlräumen. Die Hohlräume sind mit verschiedenen Fasermattenarten befüllt. Vor dem Ziegel liegt ein großer Haufen brauner Buchenholzfasern sowie ein kleiner Haufen weißer Bikofasern.
    © Fraunhofer WKI

    Flexible Holzfasermatten eignen sich hervorragend für die Wärmedämmung von Gebäuden – beispielsweise als Zwischensparrendämmung oder als Füllstoff für Wärmedämmziegel. Holzfaserdämmstoffe werden bisher vorwiegend aus Nadelholz hergestellt. Das wird aufgrund des Klimawandels künftig in deutlich geringeren Mengen zur Verfügung stehen. Um die Rohstoffbasis für Holzfaserdämmstoffe zu sichern und ihr Anwendungspotenzial zu erweitern, entwickeln wir gemeinsam mit Industriepartnern Dämmmatten und neuartige Holzschaumgranulate aus Buchenholzfasern. Projektziel ist der Aufbau einer Pilotanlage für die Materialherstellung. Damit schaffen wir eine nachhaltige Perspektive für die Bauwirtschaft sowie eine hochwertige Nutzungsmöglichkeit für Buchenholz, das durch den klimabedingten Waldumbau künftig vermehrt anfallen wird. Um die Ressource »Buchenholz« noch effizienter auszuschöpfen, wäre es auch denkbar, das neue Holzschaumgranulat ebenfalls als Füllstoff für Transportverpackungen eingesetzt werden.

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  • Die Grafik zeigt links mehrere Materialstufen (Compounds, Organoblech, verschiedene Rezyklate) und rechts mehrere Funktionsdemonstratoren (Hocker, Stuhl, Lampe).
    © Studio Jonathan Radetz

    Faserverbundkunststoffe eignen sich für ressourcenschonende und klimafreundliche Leichtbaulösungen. Sie können Autos, Bauelemente, Möbel, Behälter und viele weitere Produkte nachhaltiger machen – insbesondere wenn nachwachsende oder recycelte Rohstoffe zum Einsatz kommen. Doch lassen sich die Produkte auch gut recyceln? Produktdesign, Technik, Abfallströme, Wirtschaftlichkeit: Die beeinflussenden Faktoren sind sehr vielfältig. Wie konzipiert man also marktfähige Produkte aus Faserverbundkunststoffen für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft? In diesem Projekt erarbeiten wir gemeinsam mit dem Designer Jonathan Radetz hierfür eine interdisziplinäre Methode. Ob sie in der Praxis funktioniert, testen wir anhand der Entwicklung eines Sitzmöbels. Darauf aufbauend könnte man in ähnlicher Weise auch für andere (Verbund-)Werkstoffe nachhaltige Entwicklungsmethoden entwickeln.

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  • Das Foto zeigt Musterstücke von drei unterschiedlichen Holzwerkstoffen (OSB, Spanplatte und MDF).
    © Fraunhofer WKI | Manuela Lingnau

    Der Klimawandel stellt die deutsche Forst- und Holzwirtschaft vor große Herausforderungen. Extreme Wetterereignisse und Massenvermehrung von Schadinsekten haben enorme Waldschäden verursacht. Insbesondere Fichten sind Dürren, Stürmen und Borkenkäfern massenweise zum Opfer gefallen. Ein Großteil der geschädigten bzw. abgestorbenen Fichten kann nicht zeitnah geerntet werden. Sie bleiben in Teilen mehrere Jahre stehen und liegen. Ist die Holzqualität dann noch ausreichend, um langlebige Bauprodukte oder Holzwerkstoffe herzustellen? Das erforschen wir gemeinsam mit Partnern aus Forschung und Industrie in diesem Projekt. Mit der Erstellung eines Leitfadens wollen wir außerdem konkrete Handlungsempfehlungen für Waldbesitzende sowie die Holzindustrie zur Verfügung stellen.

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  • Das Foto zeigt eine modellhafte Raumaufteilung mit Sperrholzplatten und Miniaturfiguren.
    © Fraunhofer WKI | Manuela Lingnau

    In vielen Gebäuden müssen Bauteile erhöhte oder hohe Brandschutzvorschriften erfüllen. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an die Nachhaltigkeit der Bauteile. Gemeinsam mit einem Industriepartner entwickeln wir eine hochfeuerhemmende Trockenbauwand aus Holz mit einer Feuerwiderstandsdauer von mindestens 60 Minuten. Um dies zu erreichen, entwickeln wir eine nichtbrennbare Sperrholzplatte als Beplankung. Mit diesem Projekt erweitern wir die Einsatzmöglichkeiten von Holz in Wohngebäuden sowie in Nichtwohnbauten wie Bürogebäuden, Schulen oder Krankenhäusern – insbesondere in den höheren Gebäudeklassen. Damit schaffen wir eine nachhaltige Lösung für die Bauindustrie und die Holzwerkstoffindustrie. Durch die Nutzung heimischer Holzarten können Transportwege kurzgehalten werden und neue Absatzmärkte für die deutsche Forstwirtschaft entstehen.

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  • Das Foto zeigt ein auf dem Boden liegendes Rotorblatt, das quer durchgesägt wurde und größtenteils hohl ist. Die Hülle ist mehrere Zentimeter dick und hat einen bräunlichen Kern (Balsaholz). Im mittleren Bereich ist sie auf der ganzen Länge des Rotorblatts mit einem dunkelgrauen Material (Faserverbundkunststoff) verstärkt. Außerdem befinden sich zur Aussteifung im mittleren Bereich zwei Innenwände (Stege) aus Balsaholz – ebenfalls auf der ganzen Länge des Rotorblatts.
    © Fraunhofer WKI | Peter Meinlschmidt

    Das Hauptziel des EU-Projekts RECREATE ist die Entwicklung von innovativen Technologien zur Förderung der profitablen Wiederverwendung von End-of-Life-Verbundwerkstoff-Komponenten für industrielle Anwendungen. Das Projekt gliedert sich in unterschiedliche technologische Use-Cases und adressiert eine Vielzahl unterschiedlicher Zielsektoren wie Windenergie oder Automobilindustrie. Die Fraunhofer-Institute IWU und WKI arbeiten gemeinsam mit weiteren Partnern an der Gestaltung und Fertigung wiederverwendbarer Faserverbundstrukturen eines Windkraftrotorblattes.

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  • Das Foto zeigt ein Stück Brettschichtholz mit Keilzinkung.
    © Daniel Vol / Fraunhofer

    Gebäude, Brücken und Türme aus Holz binden CO2 aus der Atmosphäre und tragen daher zum Klimaschutz bei. Die Fichte als klassischer Bauholzlieferant findet in Europa aufgrund des Klimawandels zunehmend schlechte Wuchsbedingungen. Außerdem hat Fichtenholz eine begrenzte Dauerhaltbarkeit. Gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Forschung entwickeln wir eine nachhaltige und wirtschaftliche Lösung: ein Brettschichtholz aus Robinie. Dieser Laubbaum kommt mit den veränderten Klimabedingungen besser zurecht als die Fichte und wächst beinahe doppelt so schnell. Robinienholz ist fest wie Eichenholz und widerstandsfähig wie Tropenholz. Die Robinie könnte somit nicht nur die Fichte ersetzen und den Einsatz von Bioziden verringern – auch die Nutzung von Tropenholz sowie endlichen Ressourcen wie Stahl und Beton ließe sich durch Bauprodukte aus Robinie reduzieren.

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  • Das Bild zeigt in der Mitte einen Teller aus einem dunkelbraunen Material. Daneben liegt gezeichnetes Besteck.
    © Fraunhofer WKI

    Viele Wegwerfartikel aus Kunststoff sind in der EU verboten. Mehrwegprodukte sind oft die umwelt- und klimafreundlichere Alternative und teilweise bereits gesetzlich vorgeschrieben. Für einige Anwendungsbereiche, in denen eine Mehrweglösung schlecht umsetzbar ist, mangelt es jedoch an einer Lösung für funktionale, umweltschonende Einwegprodukte. Ein möglicher Weg und weiterhin erlaubt: Einwegprodukte aus unmodifizierten natürlichen Polymeren. Für diesen Zweck entwickeln wir gemeinsam mit Forschungs- und Industriepartnern lebensmittelechte Polymerfolien auf Basis von regional verfügbaren, pflanzlichen Reststoffen aus der Nahrungsmittelproduktion. Die Herstellung und die Umformung zu Einweggeschirr und anderen Produkten soll auf bestehenden Anlagen erfolgen. Damit schaffen wir eine wirtschaftlich attraktive Lösung im Sinne der deutschen Bioökonomiestrategie.

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