Referenzprojekte

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.

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.

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.

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.

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.

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.