Referenzprojekte

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.

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.

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.

Holz mehrfach wiederverwenden: Gut für’s Klima, technisch möglich und wirtschaftlich interessant. Doch Produkte aus Altholz lassen sich schwer vermarkten. Das Problem: Kaufinteressierte müssen den Nutzen von Altholzprodukten verstehen und darauf vertrauen können, dass wirklich Altholz verwendet wurde. Daher entwickeln wir gemeinsam mit dem Thünen-Institut wissenschaftlich basierte Handlungsempfehlungen hinsichtlich der Qualitätssicherung und der Endverbraucheraufklärung – zum Beispiel mithilfe von Zertifikaten und Qualitätssiegeln. Da Altholz fast ausschließlich in der Spanplattenproduktion stofflich eingesetzt wird, fokussieren wir uns auf diesen Werkstoff und daraus hergestellte Produkte, insbesondere Möbel. Ziel ist es, den Marktanteil von altholzbasierten Produkten zu steigern und damit zu einer effizienten Rohstoffnutzung sowie zum Klimaschutz beizutragen.

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.

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.

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.

Über 30.000 Windräder gibt es bereits in Deutschland. Bis 2030 könnten es mehr als doppelt so viele sein. Eine Windenergieanlage hält etwa 20 bis 30 Jahre und muss dann entsorgt werden. Der Turm aus Stahl und Beton lässt sich schon sehr gut recyceln, die Rotorblätter bisher jedoch nicht. Sie bestehen aus komplexen Multimaterialverbünden – fest verklebt durch duroplastische Harze. Ein vielversprechender Lösungsweg: Mithilfe von wiederlösbaren Harzsystemen könnte man Rotorblätter so bauen, dass die Materialien sich nach Ende der Nutzungszeit sortenrein trennen lassen. Gemeinsam mit Forschungs- und Industriepartnern erarbeiten wir hierfür industriell umsetzbare Produktions-, Trennungs- und Aufbereitungsverfahren. Der Fokus des Fraunhofer WKI liegt auf der Aufbereitung und Wiederverwendung von rückgewonnenen Glasfasern und Balsaholzkomponenten. Damit tragen wir dazu bei, dass Windenergieanlagen nach Ende ihrer Nutzungszeit zu 100 Prozent hochwertig wiederverwertet werden können.

Heizungsanlagen müssen nach dem Gebäudeenergiegesetz gedämmt werden. Für Anlagenteile wie Pumpengruppen, Ventile oder Armaturen gibt es vorgefertigte Dämmboxen aus polymeren Schäumen. Sie lassen sich einfach montieren und wieder abnehmen. Da sie normal- oder schwerentflammbar sind, können sie aber nicht überall eingesetzt werden. Die Dämmung mit nichtbrennbaren Materialien ist bisher umständlich. Gemeinsam mit Industriepartnern entwickeln wir eine praktikable Lösung: revisions- und recyclingfähige Dämmboxen aus einem nichtbrennbaren Schaum. Heizungsanlagen in Gebäudebereichen mit erhöhten Brandschutzvorgaben könnten dadurch schneller installiert, gewartet und umgebaut werden.

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.