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.

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.

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.

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.

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.

Nach 20 bis 30 Jahren haben Windenergieanlagen das Ende ihrer Lebensdauer erreicht und müssen rückgebaut werden. Künftig fallen pro Jahr bis zu 75.000 Tonnen Abfälle aus Rotorblättern an, darunter hohe Mengen an Faserverbundkunststoffen. Bisher werden sie energetisch genutzt (verbrannt) oder geschreddert als Zementzuschlag verwertet. Gemeinsam mit Forschungs- und Industriepartnern entwickeln wir eine ressourceneffiziente Lösung: Mittels Pyrolyse wird der Faserverbundkunststoff aus den Rotorblättern in seine Bestandteile zerlegt, um die eingesetzten Fasern zurückzugewinnen. Sowohl diese »Rezyklatfasern« als auch die gleichzeitig anfallenden Pyrolyseöle und Pyrolysegase können industriell genutzt werden. Der Fokus des Fraunhofer WKI liegt auf der nasschemischen Aufbereitung der Rezyklatfasern für die erneute Werkstoffherstellung. Damit tragen wir dazu bei, den Rohstoffbedarf der Windindustrie zu senken.

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.

Bauen mit Holz ist ein wichtiger Beitrag zum Klimaschutz. Durch die Kombination mit Beton lässt sich der Einsatzbereich von Holzkonstruktionen erweitern. Eine vom Fraunhofer WKI mitentwickelte Klebtechnik ermöglicht die beschleunigte Herstellung von Holz-Beton-Verbundelementen (HBV-Elemente). Im aktuellen Forschungsprojekt »SafeTeCC« optimieren und standardisieren wir das Fertigungsverfahren, um es baustellentauglich und prozesssicher zu machen. Gleichzeitig sollen dadurch die Bauteileigenschaften optimiert werden. Ziel ist es, das Bauen mit HBV-Elementen im mehrgeschossigen Hochbau zu etablieren – als konkurrenzfähige Alternative zu reinen Stahlbetonfertigteilen. Damit tragen wir dazu bei, den Anteil nachwachsender Rohstoffe im Bausektor zu erhöhen und somit Klima- und Nachhaltigkeitsziele zu erreichen.